RESUMEN
Palabras Clave
La contaminación generada por el indebido manejo de las aguas residuales domésticas, al ser vertidas directamente o sin control en fuentes hídricas y al medio en general, ha generado graves daños al ecosistema y al ambiente, especialmente a las fuentes hídricas para consumo humano, Esta situación motivó la búsqueda de un tratamiento natural, eficiente y económico que mitigue dichos daños como la utilización de algas verdes, una alternativa viable para la depuración de las aguas residuales domésticas.
El objetivo del proyecto es determinar las condiciones apropiadas para que las algas remuevan la carga orgánica contaminante de las aguas residuales domésticas, desarrollando una serie de pruebas durante el transcurso de una semana que consistió en la construcción de tres módulos de vidrio en los que se introdujo diferente cantidad de algas en un mismo volumen de agua residual por cada módulo para poder identificar características importantes del sistema como la cantidad más apropiada de algas para una mayor eficiencia en la remoción, y el comportamiento de las algas con respecto al tiempo transcurrido. Durante el proceso se realizaron análisis de laboratorio como turbiedad, oxigeno disuelto, pH y sólidos totales, estableciendo asi el porcentaje de remoción del sistema.
Se encontró que las algas se proliferan mejor en aguas con alta presencia de carga orgánica y que el porcentaje de remoción de carga contaminante del agua era mayor en el modulo que tenía más cantidad de algas, se concluye que esta forma de tratamiento de aguas es viable.
Módulos, oxigeno disuelto, turbiedad, relación algas agua.
CON ALGAS
Ramiro Andrés Alvares, Oscar Javier Grandas y Cesar Augusto Ramírez * Ing Haimar Ariel Vega Serrano **
* Estudiantes Investigadores Ingeniería Ambiental.
[email protected], [email protected], [email protected]
** Director Proyecto. Docente Ingeniería Ambiental.
Universidad Libre Seccional Socorro, Colombia [email protected]
INNOVANDO EN LA U ISSN 2216 - 1236
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In v estig ación: Ingeniería Ambiental
Imagen 1. Algas verdes en fuente natural Imagen 2. Módulos de vidrio
ABSTRACT
Due to the pollution caused by improper handling given to domestic waste water, to be discharged directly and without any control on water sources and the environment in general, causing serious damage to the ecosystem and the environment, polluting the drinking water of being human and for this we try to find a natural treatment, efficient and economical than mitigate such damages, choosing as the use of green algae as a good alternative for the treatment of domestic wastewater.
The project's objective is to determine the appropriate conditions for the algae to remove the organic pollutant load of domestic wastewater, developing a series of tests during the course of a week that consisted of the construction of three glass modules which were introduced different amounts of algae in the same volume of water discharged by each module to identify important system characteristics such as, what was the most appropriate amount of algae for increased removal efficiency, and what was the behavior of the algae was spent on day. During the laboratory tests were performed as turbidity, dissolved oxygen, pH and total solids, establishing whether the rate of removal of the system.
It was found that the algae thrive best in water with high organic load present and that the removal percentage of water pollution load was higher in the module I had more amount of algae and concluded that this form of water treatment is viable.
Key words
INTRODUCCIÓN
Modules, dissolved oxygen, turbidity, water algae relationship.
Las diferentes actividades humanas producen una serie de residuos que en su mayoría desembocan en el cauce de los ríos, un daño que el hombre trata de controlar con medios artificiales. El objetivo de los sistemas de tratamiento de aguas residuales es mejorar la calidad de las aguas de los causes de los ríos. Lo mencionados tratamientos son de difícil acceso por sus elevados costos, sin embargo no son 100% eficaces ya que existen partículas que se escapan de su control.
El uso humano del agua produce una acumulación en los ríos de sales, principalmente de nitrato, fosfato sulfato, etc. que conducen a que haya crecimiento descontrolado de algas produciendo mal aspecto, malos olores y la liberación de agentes tóxicos que pueden llegar a hacer las aguas no consumibles para las personas. La necesidad de un método natural que remueva la carga contaminante del agua sin utilizar químicos nocivos para la salud del hombre y del medio ambiente. Se implementó una solución natural, utilizando las algas para reducir la carga contaminante del agua residual doméstica y mediante un proceso controlado de tratamiento con algas verdes remover un alto porcentaje de la carga contaminante del agua residual doméstica, buscando así cuáles son las condiciones apropiadas para que las algas removiesen la carga contaminante de las aguas residuales domésticas.
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Imagen 3. Tanque de agua residual
Imagen 4. Módulos de vidrio con agua residual
DISEÑO METODOLÓGICO
Los elementos utilizados en el proceso básicamente fuero 3 módulos de vidrio que servirían para desarrollar el tratamiento y un cuarto, el cual fue el modulo patrón, sin incluir el tratamiento con las algas. Al iniciar el proceso se identificó cual sería el agua residual a tratar, se escogió una muestra de agua de un pozo séptico y se le hicieron pruebas de turbiedad, sólidos totales, Oxigeno disuelto y pH, caracterizándola antes de ser tratada con las algas y de esta manera, tener un punto de comparación para establecer cuál fue la remoción de la carga orgánica cuando ésta ya pase por el sistema de tratamiento.
Previamente analizada el agua a tratar se depositó en cada modulo un volumen de 15 litros de este agua, luego se introducen diferentes cantidades de algas en tres de los módulos (estas algas se pueden encontrar en los ríos o en aguas estancadas), en este caso 150 g de algas para el primer módulo, 125 g para el segundo y 100 g para el tercero. Se debe tener en cuenta que las algas almacenan gran cantidad de agua así que la medición de los pesos se puede ver alterada, para ello se estableció por medio de una prueba consistente en dejar escurrir las algas, monitorear su peso en intervalos de tiempo de 5 minutos hasta que no se evidencie el cambio de éste.
Se concluye en este caso, que el tiempo apropiado de escurrido de las algas fue de 20 minutos. Los módulos deben guardarse bajo techo en un lugar ventilado con presencia de luz solar.
Después iniciado el tratamiento se realizaron pruebas de pH y Oxigeno disuelto por cada uno de los cuatro módulos (incluyendo el módulo patrón) durante cuatro días se recopilaron los resultados en tablas, a los ocho días del inicio de el tratamiento con algas se volvió a realizar la prueba de turbiedad, sólidos totales, Oxigeno disuelto y pH en cada módulo, se sacaron las algas, se dejaron escurrir durante 20 minutos y se pesaron para establecer si su masa ha aumentado y por consiguiente, si se proliferaron, dando por terminado el proceso para seguir con los respectivos cálculos y la presentación de resultados.
RESULTADOS
ELEMENTOS Y CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA
El sistema está compuesto por:
Cuatro módulos de vidrio donde se realizaron la totalidad de las pruebas.
Para una mayor eficiencia el proceso de depuración, se tuvo en cuenta las siguientes recomendaciones:
ŸMantener los módulos en una zona ventilada y con presencia de luz solar.
ŸLa parte superior de los módulos tapada con una malla fina para impedir la entrada de agentes externos ya sea basuras o insectos.
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Tabla 1. Caracterización de los módulos
Módulos Modulo 1 Modulo 2 Modulo 3 Volumen de agua
Cantidad de algas
15 litros
150 gramos 125 gramos 100 gramos
Imagen 5. Sistema de Tratamiento
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CAPACIDAD DE TRATAMIENTO DEL SISTEMA
REMOCIÓN DE PARÁMETROS CONTAMINANTES
No se estableció en sí la capacidad de tratamiento del sistema, solo se trabajo en las pruebas un volumen de 15 litros de agua residual.
Una vez realizadas las pruebas y los análisis a las muestras tomadas se obtuvieron los siguientes resultados:
ŸLa propiedad organoléptica como olor y color del agua mejoraron considerablemente.
ŸEl pH en una temperatura promedio de 22,93 oC fue cambiando a medida que transcurría el proceso, de un pH alcalino paso a un pH neutro como se aprecia en la siguiente tabla:
Imagen 6. Módulos de vidrio cubiertos con toldillo para evitar la proliferación de vectores.
Imagen 7. Algas siendo aplicadas para el inicio del tratamiento
Tabla 2. Volumen del Agua
Módulos Modulo 1 Modulo 2 Modulo 3
PH inicial PH final
9.39 Volumen de agua residual 15 l Patron
9.46 7.21 7.65 7.93
Gráfica 1. Comportamiento pH
10,0 9,5 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0
Patron modulo 1 modulo 2 modulo 3
pH
dia 1 dia 2 dia 3 dia 4 dia 7 dia 8
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La gráfica muestra que el módulo que más se acerco al pH a neutro fue el módulo Uno el cual contenía mayor cantidad de algas, en este caso 150 g de algas.
Se midió el cambio del oxigeno disuelto en el agua, arrojó los siguientes resultados:
Se determinó que el módulo Uno con 150 g de algas, incrementó el oxigeno disuelto en el agua residual un 48%, que el modulo Dos con 125 g de algas lo hizo en un 41% y el módulo Tres con 100 g de algas un 35%. En su contraste, el modulo patrón que no fue tratado con las algas, presentó una disminución de oxigeno disuelto de un 25%.
Las pruebas de sólidos totales arrojaron los siguientes resultados:
Tabla 3. Volumen del Agua
Gráfica 2. Comportamiento pH OD(Mg/l O2) inicial
Modulo 1 Modulo 2 Modulo 3
OD(Mg/l O2) final
% Remoción
3.1
Volumen de agua residual 15 l
Patron
2.3 4.6 4.4 4.2
Módulos
-25% 48% 41% 25 %
Volumen de agua residual 15 l
Volumen de agua residual 15 l
ST(Mg/l) inicial
Modulo 1 Modulo 2 Modulo 3
ST(Mg/l) final
% Remoción
453 Patron
429 298 324 339
Módulos
5% 34% 28% 25 %
Volumen de agua residual 15 l Tabla 4. Volumen del Agua 6
5 4 3 2 1 0
dia 1 dia 2 dia 3 dia 4 dia 7 dia 8
patron modulo 1 modulo 2 modulo 3
OD (mg/l O2)
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Grafica 3. Comportamiento Sólidos Totales
Se determinó que el módulo Uno con 150 g de algas, redujo los sólidos totales en el agua residual un 34%, el modulo Dos con 125 g de algas lo hizo en un 28% y el módulo Tres con 100 g de algas un 25%.
Los análisis de turbiedad mostraron los siguientes resultados:
Volumen de agua residual 15 l
Turbiedad (FAU) inicial
Modulo 1 Modulo 2 Modulo 3
Turbiedad (FAU) final
% Remoción
37 Patron
32 12 14 22
Módulos
13% 67% 48% 40%
Volumen de agua residual 15 l Tabla 5. Volumen del Agua
Gráfica 4. Comportamiento Sólidos Totales 453 453 453 453
429
298
324 339
inicio final
patron modulo 1 modulo 2 modulo 3 Sólidos Totales
inicio final
patron modulo 1 modulo 2 modulo 3 Turbiedad
37 37 37 37
32
12 14 22
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Con los datos recopilados se determinó que el módulo Uno, con 150 g de algas redujo la turbiedad en el agua residual un 67%, el módulo Dos, con 125 g de algas lo hizo en un 48% y el módulo Tres con 100 g de algas, un 40%.
Al pesar las algas después del proceso se encontró que en el trascurso de la semana incrementaron su masa en un promedio de 6 gramos cada una:
Tabla 6. Módulos de vidrio
Volumen de agua
Modulo 1 Modulo 2 Modulo 3
Cantidad de algas
% Remoción Módulos
Volumen de agua residual 15 l
15 litros 150 gramos
49%
125 gramos 39%
100 gramos 36%
La experimentación concluye que el porcentaje de remoción del sistema es más efectivo en el módulo con mayor cantidad de algas, 150 g siendo éste del 49%. El módulo con 125 g presentó un porcentaje de remoción del 39% y el módulo con 100 g de algas tuvo una remoción del 36%.
Este sistema de tratamiento de aguas residuales es una forma novedosa, natural, y económica, la utilización de algas verdes logró una remoción de la carga contaminante de las aguas. Este tratamiento está siendo empleado en algunos países del mundo comprobando que es una forma fiable y práctica de dar un uso importante y determinante a las algas, consideradas por algunos como inservibles y desagradables, Pero que la experiencia las convierte en depuradoras de agua residual, se demuestra importante valor ecológico.
DISCUSIÓN
CONCLUSIÓN
Se estableció que el porcentaje de remoción de carga contaminante va directamente proporcional a la cantidad de algas utilizadas en el proceso de depuración, esto quiere decir que una cantidad mayor de algas tendrá mejores resultados en el tratamiento que una menor cantidad de ellas.
También se determinó que el mejor porcentaje de remoción fue de 49% en un volumen de 15 litros y 150 g de algas y que este sistema logra neutralizar el pH y reducir olores desagradables.
Este proceso puede ser mejorado agregando un sistema de decantación para eliminar las partículas sólidas en suspensión y buscar la forma de implementarlo en una escala mayor. De esta manera se abre la posibilidad de realizar una nueva investigación.
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AGRADECIMIENTOS
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Los investigadores agradecen a la Universidad Libre y al director del proyecto Ing. Haimar Ariel Vega Serrano, por su orientación en la investigación.
LÓPEZ CUALLA, Ricardo Alfredo. Elementos de Diseño para Acueducto y Alcantarillado. Santa Fe de Bogotá: Escuela Colombiana de Ingeniería. 1995. 388
http://utubersidad.com/?page_id=1168 depuración de aguas residuales con algas.
www.usaid.gov/dr/docs/resources/ normatividad de aguas residuales.
