Universidad de La Salle Universidad de La Salle

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Ingeniería Ambiental y Sanitaria Facultad de Ingeniería

1-1-2009

Análisis comparativo de la eficiencia de remoción de materia Análisis comparativo de la eficiencia de remoción de materia

orgánica y fenoles, entre dos reactores de flujo a pistón con orgánica y fenoles, entre dos reactores de flujo a pistón con

soporte fijo únicamente (PUF) y otro con soporte fijo y macrófitas soporte fijo únicamente (PUF) y otro con soporte fijo y macrófitas

Camilo Andrés Correa González Universidad de La Salle, Bogotá

Sonia Angelica Orjuela orozco Universidad de La Salle, Bogotá

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Citación recomendada Citación recomendada Correa González, C. A., & Orjuela orozco, S. A. (2009). Análisis comparativo de la eficiencia de remoción de materia orgánica y fenoles, entre dos reactores de flujo a pistón con soporte fijo únicamente (PUF) y otro con soporte fijo y macrófitas. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_ambiental_sanitaria/605

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ANÁLISIS COMPARATIVO DE LA EFICIENCIA DE REMOCIÓN DE MATERIA ORGÁNICA Y FENOLES, ENTRE DOS REACTORES DE FLUJO A PISTÓN CON SOPORTE FIJO ÚNICAMENTE (PUF) Y OTRO CON SOPORTE FIJO Y

MACRÓFITAS

CAMILO ANDRÉS CORREA GONZÁLEZ

SONIA ANGÉLICA ORJUELA OROZCO

UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA

BOGOTÁ, D.C. 2009

ANÁLISIS COMPARATIVO DE LA EFICIENCIA DE REMOCIÓN DE MATERIA ORGÁNICA Y FENOLES, ENTRE DOS REACTORES DE FLUJO A PISTÓN CON SOPORTE FIJO ÚNICAMENTE (PUF) Y OTRO CON SOPORTE FIJO Y

MACRÓFITAS

CAMILO ANDRÉS CORREA GONZÁLEZ SONIA ANGÉLICA ORJUELA OROZCO

Tesis de Grado para optar por el título de Ingeniero Ambiental y Sanitario

Director

NÉSTOR ALONSO MANCIPE MUÑOZ Ingeniero Ambiental y Sanitario

UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN BOGOTÁ, D.C.

2009

Nota de aceptación:

_________________________

_________________________

_________________________

_________________________

Firma del Director

Firma del jurado

Firma del jurado

Bogotá D. C., Febrero de 2009

Agradezco a mis padres Eduardo Correa y Genoveva González, a mi novia Sandra Carvajal y demás personas que me acompañaron en esta etapa de mi vida, por su apoyo, compromiso, entrega y esfuerzo

incondicional, logrando así el cumplimiento de una meta más de mi vida. Para ellos no me queda otra cosa más que responder gracias y gracias, sin olvidar que a las únicas personas a las que se les debe

corresponder, son a las que te han ayudado.

Camilo Correa González

Agradezco a mis padres por su entrega y esfuerzo para el logro de mis metas, a mis hermanos por ser el motivo para salir adelante día tras día, a Leonardo Gonzáles, mi novio, por acompañarme estos años y ser

un aliciente en los buenos y malos momentos, agradezco a Juliana Morales por ser una buena amiga y compañera. Doy gracias a Dios, por permitirme culminar una etapa más de mi vida, a la espera de un

futuro lleno de éxitos.

Sonia Orjuela Orozco.

AGRADECIMIENTOS Esta investigación pudo ser realizada con éxito, gracias a la colaboración de: El Ingeniero Néstor Alonso Mancipe Muñoz por su asesoría y el tiempo dedicado durante la ejecución de esta proyecto. Al Ingeniero Roberto Balda por todos los conocimientos proporcionados y su acompañamiento y apoyo para la realización de esta investigación. A Oscar Contento, por el respaldo y ayuda brindada durante la etapa experimental en el laboratorio de Ingeniería Ambiental de la facultad. Finalmente, agradecemos al proyecto de investigación “Análisis Comparativo entre medios de soporte fijo (guadua y espuma de poliuretano junto con plantas macrófitas) y medios de soporte fijo únicamente, en reactores de flujo a pistón para remoción de fenoles y materia orgánica en aguas residuales”, a cargo de los ingenieros Roberto Balda, Néstor Mancipe y Javier González, por la construcción del sistema piloto de tratamiento sobre el cual se desarrollo el presente trabajo de grado.

“El estudio, análisis, investigación y propuesta ideológica sustentada en este trabajo de grado no compromete de ninguna forma a la universidad”

Art. 42, parágrafo 2

Reglamento Estudiantil

CONTENIDO

pág.

INTRODUCCIÓN 17

RESUMEN 18 ABSTRACT 19 1. OBJETIVOS 20

2. MARCO REFERENCIAL 2.1 MARCO TEÓRICO 21

2.1.1 TRATAMIENTO BIOLÓGICO EN AGUAS RESIDUALES 21

2.1.1.1 Proceso Aerobio 21

2.1.1.2 Proceso Anaerobio 22

2.1.2 REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO A PISTÓN 24

2.1.2.1 Medios de Soporte 25

2.1.3 HUMEDALES ARTIFICIALES (WETLAND) 30

2.1.3.1 Uso de macrófitas para la remoción de 31

Contaminantes

2.1.4 FENOLES 37

2.1.4.1 Fenoles como Contaminantes y sus Efectos 39

2.1.5 CLÍNICA VETERINARIA UNIVERSIDAD DE LA SALLE 42

2.2 MARCO NORMATIVO 45 2.1.1 RESOLUCIÓN 1074 DE 1997 45

2.1.2 RESOLUCIÓN 1596 DE 2001 45

3 METODOLOGÍA 46 3.1 FASE 1. DIAGNÓSTICO INICIAL 46

3.2 FASE 2. PRE – EXPERIMENTACIÓN 47

3.3 FASE 3. EXPERIMENTACIÓN 49

3.4 FASE 4. ANÁLISIS COMPARATIVO 50

3.5 FASE 5. ELABORACIÓN DEL DOCUMENTO FINAL 50

4 PLANTA DE TRATAMIENTO PILOTO 51 4.1 CARACTERIZACIÓN INICIAL 51

4.2 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO 52

4.2.1 Pozo de Bombeo 52

4.2.2 Tratamiento Preliminar y Primario 53

4.2.3 Híbrido de tratamiento, reactor de flujo a pistón 55

y humedal artificial

4.2.4 Reactor anaerobio de flujo a pistón (RAP) 56

4.2.5 Lechos de Secado 56

5 SELECCIÓN DE LA PLANTA MACRÓFITA Y ADAPTACIÓN 58 DEL MEDIO DE SOPORTE

5.1 ACONDICIONAMIENTO DEL MEDIO DE SOPORTE 58

5.2 SELECCIÓN DE LA MACRÓFITA 62

6 ARRANQUE Y PUESTA EN MARCHA 66 6.1 ARRANQUE Y PUESTA EN MARCHA 66

6.2 TIEMPO DE RETENCIÓN TEÓRICO 70

6.2.1 Porosidad del medio 70

6.2.2 Volumen de las Unidades 71

6.2.3 Tiempo de Retención 71

6.3 TIEMPO DE RETENCIÓN POR TRAZADORES 71

6.4 SEGUIMIENTO DE PARÁMETROS DE CONTROL 72

7 COMPORTAMIENTO DE LOS REACTORES PILOTO 75 7.1 COMPORTAMIENTO DEL AFLUENTE 75

7.1.1 Caudal 75

7.1.2 Demanda Química de Oxígeno 76

7.1.3 Demanda Bioquímica de Oxígeno 77

7.1.4 Fenol 78

7.1.5 Sólidos Suspendidos Totales 79

7.1.6 Turbiedad 79

7.1.7 Grasas y Aceites 80

7.1.8 Temperatura 81

7.1.9 pH 82

7.2 CORRELACIÓN DE VARIABLES 83

7.2.1 Correlación DQO – Fenol 83

7.2.2 Correlación DQO – DBO5 84

7.2.3 Correlación DQO – SST 86

7.2.4 Correlación Fenol – SST 87

7.2.5 Correlación SST – Turbiedad 88

7.3 COMPORTAMIENTO DE LA TEMPERATURA EN 89

LA ZONA ALTA, MEDIA Y BAJA DEL REACTOR

8 COMPARACIÓN DE EFICIENCIAS DE REMOCIÓN DE LOS 90 REACTORES PILOTO

8.1 EFICIENCIA DE REMOCIÓN – DEMANDA 91

QUÍMICA DE OXÍGENO

8.2 EFICIENCIA DE REMOCIÓN – DEMANDA 92

BIOQUÍMICA DE OXÍGENO

8.3 EFICIENCIA DE REMOCIÓN – FENOLES 94

8.4 EFICIENCIA DE REMOCIÓN - SÓLIDOS 96

SUSPENDIDOS TOTALES

8.5 EFICIENCIA DE REMOCIÓN – TURBIEDAD 97

9 PARÁMETROS DE DISEÑO 99 9.1 PARÁMETROS TÍPICOS 99

9.1.1 Reactor Anaerobio de Flujo a Pistón 99

9.1.2 Humedales artificiales de Flujo Subsuperficial 100

9.2 PARÁMETROS DE DISEÑO REACTOR ANAEROBIO 100

DE FLUJO A PISTÓN

9.2.1 Carga Hidráulica 100

9.2.2 Carga Volumétrica de Fenol 101

9.2.3 Carga Volumétrica DQO 102

9.2.4 Otros 103

9.3 PARÁMETROS DE DISEÑO REACTOR HÍBRIDO 103

9.3.1 Carga Hidráulica Superficial 103

9.3.2 Carga Orgánica 104

9.3.3 Carga Volumétrica de Fenol 105

9.3.4 Carga Superficial de Fenol 105

9.3.5 Carga Superficial de SST 106

9.3.6 Tiempo de Retención (DBO5) 107

9.3.7 Profundidad del Agua 108

9.3.8 Profundidad del medio 108

10 CONCLUSIONES 109 11 RECOMENDACIONES 113 BIBLIOGRAFÍA 115 ANEXOS

LISTADO DE TABLAS

pág.

Tabla 1. Requisitos del Medio de Soporte 26

Tabla 2. Propiedades significativas del fenol 38

Tabla 3. Toxicidad del fenol en función de su concentración 39

Tabla 4. Toxicidad del fenol en algunos Individuos 40

Tabla 5. Técnicas de remoción de compuestos fenólicos de efluentes líquidos 41

Tabla 6. Concentración de vertidos líquidos a la red de alcantarillado 45

público y/o un cuerpo de agua

Tabla 7. Métodos y materiales 49

Tabla 8. Caracterización Inicial 51

Tabla 9. Retención de fenol en el medio de soporte – Espuma Activada 60

Tabla 10. Retención de fenol en el medio de soporte – Espuma Desactivada 61

Tabla 11. Resultados de laboratorio - Determinación de fenol 64

Tabla 12. Especies de plantas macrófitas antes y después de la 65

adición de fenol en el tiempo

Tabla 13. Actividad Metanogénica 70

Tabla 14. Nutrientes 74

Tabla 15. Correlación DQO – Fenol 84

Tabla 16. Correlación DQO – DBO5 85

Tabla 17. Correlación DQO – SST 87

Tabla 18. Correlación DQO – SST 88

Tabla 19. Correlación SST – Turbiedad 89

Tabla 20. Comparación de la eficiencia de remoción DQO 92

Tabla 21. Comparación de la eficiencia de remoción de DBO5 93

Tabla 22. Resultados de la prueba Mann-Whitney Wilcoxon 94

Tabla 23. Comparación de la eficiencia de remoción de Fenoles 95

Tabla 24. Comparación de la eficiencia de remoción de SST 97

Tabla 25. Comparación de la eficiencia de remoción de Turbiedad 98

pág.

Tabla 26. Parámetros de Diseño Típicos - RAP 99

Tabla 27. Parámetros de Diseño Típicos - Humedales de Flujo Subsuperficial 100

LISTADO DE GRÁFICAS pág.

Gráfica 1. Retención de fenol en el medio de soporte – Espuma Activada 60

Gráfica 2. Retención de fenol en el medio de soporte – Espuma Desactivada 61

Gráfica 3. Relación AGV / Alcalinidad 73

Gráfica 4. Comportamiento del caudal 76

Gráfica 5. Comportamiento de la DQO 77

Gráfica 6. Comportamiento de la DBO5 78

Gráfica 7. Comportamiento del fenol 78

Gráfica 8. Comportamiento de SST 79

Gráfica 9. Comportamiento de la turbiedad 80

Gráfica 10. Comportamiento de grasas y aceites 81

Gráfica 11. Comportamiento de la temperatura 82

Gráfica 12. Comportamiento del pH 82

Gráfica 13. Relación DQO/DBO5 86

Gráfica 14. Comparación de la eficiencia de remoción de DQO 91

Gráfica 15. Comparación de la eficiencia de remoción de DBO5 93

Gráfica 16. Comparación de la eficiencia de remoción de Fenoles 94

Gráfica 17. Comparación de la eficiencia de remoción de SST 96

Gráfica 18. Comparación de la eficiencia de remoción de Turbiedad 98

Gráfica 19. Carga Hidráulica – RAP 101

Gráfica 20. Carga Volumétrica Fenol – RAP 102

Gráfica 21. Carga Volumétrica DQO - RAP 102

Gráfica 22. Carga Hidráulica Superficial - Híbrido 103

Gráfica 23. Carga Orgánica – Híbrido 104

Gráfica 24. Carga Volumétrica de Fenol – Híbrido 105

Gráfica 25. Carga Superficial de Fenol – Híbrido 106

Gráfica 26. Carga Superficial de SST – Híbrido 106

Gráfica 27. Tiempo de Retención (DBO5) 107

LISTADO DE FOTOS pág.

Foto 1: Medio de soporte plástico (Espuma de poliuretano expandido) 28

Foto 2. Apariencia del material de soporte 28

Foto 3. Lengüevaca 34

Foto 4. Clavito 34

Foto 5. Botoncillo 35

Foto 6. Botoncillo 35

Foto 7. Hierba de Sapo 36

Foto 8. Sombrilla de Agua 36

Foto 9. Sistema Piloto de Tratamiento 52

Foto 10. Pozo de Bombeo 53

Foto 11. Rejilla 53

Foto 12. Sedimentador primario 54

Foto 13. Cámara de reparto principal 54

Foto 14. Caja reguladora de caudal 55

Foto 15. Híbrido de tratamiento Humedal – RAP 55

Foto 16. Reactor anaerobio de flujo a pistón 56

Foto 17. Lechos de Secado 57

Foto 18: Desactivación de la espuma 59

Foto 19. Montaje, espuma de poliuretano 59

Foto 20. Extracción de las plantas macrófitas humedal La Conejera 62

Foto 21. Crecimiento radicular e incrustación en el medio de soporte 63

Foto 22. Llenado de Reactores y siembra de macrófitas 66

Foto 23. Aforo con cajas reguladoras 67

Foto 24. Configuración en manguera 68

Foto 25: Adherencia de la raíz al medio de soporte 69

Foto 26. Porosidad del medio de soporte 71

Foto 27. Formación de capa grasosa en las precámaras 80

LISTADO DE FIGURAS pág.

Figura 1. Reacción del Proceso Aerobio 22

Figura 2. Fases de la degradación de materia orgánica 23

Figura 3. Estructura Química del Fenol 37

Figura 4. Matriz de dispersión DQO – Fenol 84

Figura 5. Matriz de dispersión DQO – DBO5 85

Figura 6. Correlación DQO – SST 86

Figura 7. Correlación Fenol – SST 87

Figura 8. Correlación SST – Turbiedad 88

INTRODUCCIÓN La contaminación del ambiente y en especial del recurso hídrico, ha aumentado significativamente con el tiempo por la acción humana, en el momento de incluir o verter sustancias contaminantes y residuos perjudiciales y ofensivos para el ambiente y la salud del ser humano. Los cuerpos de agua son los receptores de vertimientos de todo tipo, producto de la actividad humana; sin embargo antes de realizar cualquier tipo de vertimiento es necesario hacer un tratamiento, para disminuir las cargas contaminantes significativamente de modo que pueda ser vertida y transportada sin ningún riesgo para la salud humana y sin afectación al medio. Existen diversas tecnologías de tratamiento con diferentes principios y criterios de diseño. En el presente documento, se comparan dos alternativas de tratamiento para la remoción de fenol y materia orgánica que son los contaminantes principales que tiene la Clínica Veterinaria de la Universidad de la Salle en sus vertimientos, los cuales se encuentran fuera de los estándares de la resolución 1074 de 1997 del DAMA, en la cual se establecen las concentraciones máximas permisibles para verter a la red de alcantarillado público de la ciudad de Bogotá. El documento comprende, un marco referencial que contiene un marco teórico, el cual define los sistemas de tratamiento de aguas residuales tenidos en cuenta en esta investigación y la importancia del fenol como contaminante, y el marco normativo vigente para vertimientos al alcantarillado público; La metodología se desarrolla mediante una fase de diagnostico inicial, fase pre-experimental, experimental y análisis comparativo, realizado mediante pruebas estadística paraméticas y no paramétricas, finalmente a partir de los resultados obtenidos se formularon conclusiones y recomendaciones, logrando así el desarrollo de cada uno de los objetivos propuestos en la investigación.

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RESUMEN Los vertimientos de la clínica veterinaria, presentan altas concentraciones de fenol y materia orgánica provenientes de las actividades de limpieza y desinfección de instalaciones, material quirúrgico y antisepsia de heridas, sobrepasando los límites máximos permisibles de la resolución 1074 de 1997, en cuestión de fenol, además de contenidos importantes de materia orgánica por tejidos animales y vertimientos de sangre; para el tratamiento o remoción de dichos contaminantes se utilizaron como base dos reactores piloto, el primero se trata de un Reactor Anaerobio de Flujo a Pistón (RAP) convencional, y el segundo un híbrido de tratamiento constituido por un RAP modificado con el principio de humedales artificiales; los dos reactores emplean como medio de soporte fijo, espuma de poliuretano, por su amplia área de contacto tanto interna como externa que permite un mayor desarrollo de la biota microbiana y la expansión de las raíces de la planta empleada, encargadas de la degradación de materia orgánica y remoción de fenoles. Para dar solución a la propuesta de investigación se desarrolló cada una de las fases de operación de las unidades piloto, la primera fase, fue la pre-experimentación, en donde se seleccionó la especie de macrófita a utilizar en el proyecto, se revisaron fugas de agua en los reactores, luego se acondicionó el medio de soporte fijo y se realizó la inoculación del lodo a cada reactor, finalmente se determinó el tiempo de retención tanto teórico y como experimental para dar paso al arranque y puesta en marcha de los reactores. En la fase experimental, se midieron de parámetros fisicoquímicos de cada uno de los reactores durante 5 meses, para su posterior análisis. Terminado este periodo se pasó a la tercera fase, en donde se analizaron los resultados, comparando estadísticamente eficiencias de remoción de cada uno de los reactores, además se realizó una correlación entre variables, se verificaron rangos de parámetros de diseño ya estandarizados y se establecieron nuevos rangos en cuando a carga hidráulica, orgánica y superficial de los reactores, teniendo en cuenta el fenol como innovación en el proyecto. A partir de los análisis de resultados se llega a la conclusión que el reactor Hibrido Humedal – RAP, en cuanto a la eficiencia de remoción de Fenol (contaminantes que sobrepasa la norma) y Sólidos Suspendidos Totales, es mayor que el reactor RAP; en cuanto a los otros parámetros monitoreados los dos reactores tienen un comportamiento semejante; estos resultados fueron analizados con un software estadístico.

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ABSTRACT

The dumping of the veterinary clinic has high concentrations of phenol and organic matter that comes from cleaning and disinfection activities; also there is surgical material that was used before. These components exceed the maximum permissible limits of resolution 1074 in 1997, about phenol and other components from animals tissues and blood dumping

For the treatment or removal of such pollutants were derived from two test pilot reactors. The first is an plug flow Anaerobic Reactor (RAP), and the second is a hybrid therapy consisting of a modified RAP with the principle of wetlands, the two reactors used as a fixed bearing, polyurethane foam, by its wide area of contact both internally and externally, and this is enabling a further development of the microbial biota and the expansion of the plant roots that are working to degrade the organic matter and to remove phenols. To research proposal was developed for each stage of operation pilot units, the first phase was the pre-testing, which it was selected macrophyte species used in the project, reviewed leak water reactors, then conditioned media support was fixed and the inoculation of slurry to each reactor, and finally found the retention time of both theoretical and experimental as to give way to boot and start up the reactors. In the pilot phase, the physicochemical parameters were measured for each of the reactors during 5 months, for doing a later analysis. Completed this period into the third stage, with the results were analyzed, and statistically comparing removal efficiencies of each reactor was also a correlation between variables was tested ranges and design parameters were standardized and new ranges in terms of hydraulic loading, organic surface of the reactor, paying attention to the phenol as innovation in the project. With the analysis of results we concluded that the hybrid reactor Wetlands - RAP, in the act to removal efficiency of phenol (pollutants that exceed the standard) and total suspended solids, is higher than the reactor RAP; about the other parameters monitored, the both reactors have a similar behavior; these results were analyzed with a statistical software.

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1. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL Realizar un análisis comparativo de la eficiencia de los reactores de flujo a pistón con y sin macrófitas utilizando como medio de soporte fijo, espuma en poliuretano, para la remoción de fenoles y materia orgánica de los vertimientos generados en la sede de la Floresta Universidad de la Salle.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS.

Seleccionar el tipo de planta macrófita que se adapte mejor a las condiciones del agua a tratar y a las características del medio de soporte a emplear (espuma en poliuretano).

Arrancar y poner en marcha los reactores de flujo a pistón con y sin macrófitas con el medio de soporte definido, espuma de poliuretano.

Controlar y evaluar los factores ambientales y los parámetros fisicoquímicos que inciden en el comportamiento de cada una de las unidades piloto propuestas, en el proceso con aguas residuales con contenido en fenoles y materia orgánica.

Definir los parámetros de diseño básicos para llevar el sistema monitoreado de aguas residuales con contenido en fenoles y materia orgánica a escala real en la sede La Floresta de la Universidad de La Salle.

Comparar la eficiencia de remoción de fenoles y materia orgánica en los dos reactores piloto

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2. MARCO REFERENCIAL 2.1 MARCO TEÓRICO 2.1.1 TRATAMIENTO BIOLÓGICO EN AGUAS RESIDUALES

Descargar residuos sobre un recurso hídrico o sobre el suelo se crea, generalmente, un problema de control de calidad asociado con las diferentes características indeseables de los desechos, es uno de los más importantes es la presencia de materia orgánica, siendo estabilizada biológicamente por los microorganismos en condiciones aerobias o anaerobias. La oxidación biológica es la conversión bacterial de los elementos de su forma orgánica a su forma inorgánica. Toda oxidación supone la transferencia de electrones de una sustancia reducida o donante de electrones a una sustancia oxidante o aceptor de electrones. La materia orgánica es el alimento o donante de electrones para organismos vivos. Sin embrago, algunos materiales inorgánicos reducidos como el amoniaco, los sulfuros, el hierro ferroso y el hidrógeno molecular pueden servir para algunas bacterias, como donantes de electrones, alimento o fuentes de energía.1 2.1.1.1 Proceso Aerobio. El proceso aerobio, es un proceso de respiración en el cual el oxígeno libre es el único aceptor final de electrones; el oxígeno es reducido y el carbono es oxidado al igual que la materia orgánica o inorgánica.2 Usualmente las bacterias son los organismos más importantes en el tratamiento aerobio de las aguas residuales, porque son excelentes oxidadoras de materia orgánica y crecen bien en aguas residuales, siendo capaces de formar una capa floculenta gelatinosa de muy buenas características para la remoción de materia orgánica.3 La reacción global del proceso, se puede observar en la figura 1.

1 ROMERO ROJAS, Jairo Alberto. Tratamiento de aguas residuales: Teoría y principios de diseño. 2 ed. Bogotá D.C.: Escuela Colombia de Ingeniería, 2002. p. 226-228 2 Ibíd., 229 p. 3 Ibíd., 231 p.

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Figura 1. Reacción del Proceso Aerobio

Fuente: Procesos de depuración de aguas residuales. Disponible en: <http://www.miliarium.com/Paginas/Prontu/Tablas/Aguas/ProcesosEDAR.htm>

2.1.1.2 Proceso Anaerobio. Es la descomposición u oxidación de compuestos orgánicos, en ausencia de oxígeno libre, para obtener la energía requerida para el crecimiento y el mantenimiento de los organismos anaerobios. El proceso anaerobio es menos eficiente en la producción de energía que en el aerobio, puesto que la mayoría de energía liberada en el catabolismo anaerobio proveniente de la sustancia descompuesta, y aún permanece en los productos finales orgánicos reducidos, como el metano, generándose una cantidad de biomasa mucho menor que la producida en el proceso aerobio. En el tratamiento anaerobio se puede considerar, por lo tanto, que ocurren procesos básicos de la descomposición anaerobia, es decir, desnitrificación, respiración de sulfatos, hidrólisis y fermentación acetogénica y metanogénica. El proceso microbial es muy complejo y está integrado por múltiples reacciones paralelas y en serie, interdependientes entre si. En su forma más elemental, se puede considerar el proceso anaerobio de descomposición de materia orgánica integrado por dos etapas: fermentación de ácidos y fermentación del metano.4 …Véase la figura 2…

4 Ibíd., 233-234 p.

22

Figura 2. Fases de la degradación de materia orgánica

Fuente: Procesos de depuración de aguas residuales. Disponible en:

<http://www.miliarium.com/Paginas/Prontu/Tablas/Aguas/ProcesosEDAR.htm> La digestión anaerobia de compuestos orgánicos se considera como un proceso secuencial que requiere del metabolismo coordinado de al menos tres grupos microbiales principales:

1. Las bacterias fermentadoras que hidrolizan sustratos poliméricos tales como almidones, grasas y proteínas, hasta compuestos más simples.

2. Las bacterias acetogénicas productoras de hidrógeno, que oxidan a

propionato, butirato y otras cadenas largas de ácidos grasos a acetato, CO2, e H2.

3. Los grupos metanogénicos que utilizan el acetato y el H2 producido para formar CH4.5

5 RIVERA, A; GUERRERO, B y NIEVES, G. Tratamiento de efluentes para la producción de leche de soya en un filtro anaerobio de flujo a pistón. En: Revista Internacional de Contaminación Ambiental, Universidad Nacional Autónoma de México, 2004. vol. 20, no. 003, 118 p.

23

2.1.2 REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO A PISTÓN El reactor de flujo a pistón es un reactor ideal en el cual las partículas del fluido viajan a lo largo del reactor sin mezclarse y, por tanto, se descargan en la misma secuencia u orden en que entran al reactor. No existe difusión longitudinal ni mezcla, la dispersión es nula, todos los elementos del sistema viaja a la misma velocidad, las partículas retiene su identidad y permanecen en el tanque durante un tiempo igual al tiempo teórico de retención. En la práctica, este tipo de reactor se obtiene, aproximadamente, con tanques largos, de una relación longitud/largo grande para mantener la dispersión longitudinal en un valor mínimo. Teniendo en cuenta el concepto de flujo a pistón, se puede considerar que el fluido que llega al reactor, es encerrado en paquetes herméticos que viajan a lo largo del tanque, sin transferir ninguna sustancia de un paquete a otro, y aunque exista mezcla completa dentro de cada paquete, cada uno de estos seria como un minireactor de cochada en mezcla completa.6 Generalmente cuando el proceso de digestión falla debido a altas cargas orgánicas aplicadas al reactor y/o a cortos tiempo de retención hidráulica, se ha encontrado que el paso limitante del proceso ha sido la degradación de los ácidos grasos volátiles. Esto sucede porque la velocidad de crecimiento de las bacterias fermentadoras es mayor que la de las acetogénicas y las metanogénicas. Se ha sugerido que para garantizar la actividad normal de grupos metanogénicos es necesario mantener una temperatura constante dentro del reactor. Cuando el proceso de digestión está sujeto a un cambio brusco de la temperatura, la condición del proceso se torna desbalanceada en la misma proporción en que los grupos bacterianos responden de diferentes maneras. Correspondiendo a su velocidad de crecimiento, los acidogénicos se aclimatan más rápidamente a los cambios de las condiciones del proceso anaerobio, provocando una acumulación de los productos metabólicos, lo que resulta en un desbalance global del proceso. Por eso se ha planteado que la temperatura no debe fluctuar en el sistema más de 2ºC por día.7 El RAP es una variación del Reactor Anaerobio de pantallas, con medio de soporte plástico de porosidad alta para el soporte del crecimiento biológico, dotado de pantallas que obligan al afluente a subir y bajar dentro del tanque, se diferencia básicamente, en que el reactor anaerobio de pantallas, la biomasa sube y cae,

6 ROMERO, Op.cit., 266 p. 7 RIVERA, Op.cit., 118 p.

24

pero sin movimiento horizontal a través del reactor, para que las bacterias permanezcan dentro del tanque.8 Los principios básicos de operación del RAP son:

- Flujo a pistón - Medio inmerso con baja porosidad para mejorar la sedimentación y

propiciar mezcla de modo que exista adherencia.

- Contacto directo de la superficie del agua con la atmósfera, de modo que las bajas concentraciones de CH4 creen una especie de vacío absoluto relativo del gas. La evacuación física del CH4 favorece la reacción de la metanogénesis, haciéndola más rápida y favorable termodinámicamente. En general la evacuación de gases por medios físicos favorece la termodinámica de las reacciones de la digestión anaerobia.9

2.1.2.1 Medios de Soporte. El medio de soporte, dentro del tratamiento de aguas residuales, permite la adherencia de los microorganismos presentes en el agua residual al medio de soporte o medio de contacto, formando de esta manera una biopelícula, responsable del proceso de remoción. La función de un medio de soporte sólido es la de proporcionar rigidez y estabilidad para la adherencia de la biomasa, además de exponer la máxima área superficial al flujo. La tasa de crecimiento de la biopelícula es independiente del material del soporte, pero está estrechamente relacionada con la rugosidad de la superficie. En superficies rugosas, la adherencia de las bacterias pioneras y su posterior desarrollo se realiza mucho más rápidamente que en superficies lisas. Sin embargo, el mayor efecto de influencia en el desarrollo de la biopelícula es el área superficial, pues a mayor superficie de contacto del medio de soporte, habrá un mayor crecimiento de la biopelícula.10 En la tabla 1, se mencionan los requisitos del medio de soporte.

8 ROMERO, Op.cit., 714 p. 9 Ibid, 1129 p. 10 OTERO L. A. Efecto hidráulico de estructuras de soporte de biopelículas en tuberías de Alcantarillado. Trabajo de grado Ingeniero Civil y Ambiental. Bogotá DC: Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería Civil y Ambiental, 2005. p. 1-2

25

Tabla 1. Requisitos del Medio de Soporte:

Requisito Objetivo

Ser estructuralmente resistente

Soportar el propio peso, adicionado al peso de los sólidos biológicos adheridos a su superficie

Ser biológica y químicamente inerte.

Evitar reacción entre el lecho y los microorganismos.

Ser suficientemente liviano.

Evitar la necesidad de estructuras complejas, así como permitir la construcción de unidades más altas para reducir áreas de tratamiento.

Poseer superficie específica y porosidad elevadas

Permitir la adherencia de microorganismos y reducir la posibilidad de colmatación.

Permitir la rápida proliferación de microorganismos

Disminuir el tiempo de arranque del reactor.

No presentar superficie lisa Garantizar una porosidad elevada.

Precio reducido Viabilizar económicamente el proceso

Fuente: Torres, P.; Rodríguez J. y Uribe I. 2003

Las principales finalidades del medio de soporte son:

- Mejorar el contacto entre el sustrato y los sólidos biológicos contenidos en el reactor.

- Facilitar un flujo uniforme en el reactor. - Permitir la acumulación de gran cantidad de biomasa. - Actuar como una barrera física, evitando que los sólidos sean arrastrados

por fuera del sistema de tratamiento. En el tratamiento de aguas residuales, se reconocen dos fases generales para la formación de biopelícula; en la primera se tiene una adsorción de la materia orgánica sobre el medio de soporte a nivel molecular con la consecuente adherencia de las primeras células bacterianas. Esta microfauna crece tomando los nutrientes del agua residual. La duración de la fase de adherencia depende de factores como la naturaleza del medio de soporte, la carga de la superficie y la naturaleza y concentración del alimento. La colonización inicial de la superficie

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ocurre en las cavidades del soporte que están protegidas al esfuerzo cortante y que tienen una rugosidad favorable para este desarrollo. La segunda etapa corresponde a la fase de crecimiento por parte de la biomasa adherida en la fase anterior, al final de esta fase, la superficie del medio de contacto está totalmente cubierta por biopelícula con una compleja estructura de grupos de células microbiales.11

Por otro lado, como lo señala el Ingeniero Roberto Balda (Universidad de la Salle, Bogotá D.C., Colombia, observación inédita, 2007), en el tratamiento por medio de humedales artificiales, el medio de soporte es importante porque admite a los organismos vivientes y proporciona almacenamiento para muchos contaminantes; además, en éste ocurren transformaciones químicas y biológicas para proveer el crecimiento de las plantas y de los microorganismos adheridos. Los medios de soporte granulares son materiales de origen orgánico e inorgánico, que cumplen una serie de funciones fundamentales tanto para la planta como para los procesos de tratamiento. Dentro de los medios de soporte comúnmente empleados en el tratamiento de aguas residuales, están los medios sintéticos plásticos, materiales pétreos, como gravas entre 3 a 7 cm. de diámetro, materiales bituminoso vegetal como el coque metalúrgico y medios naturales como relleno de madera o guadua.

• Medios de soporte plásticos:12 Las piezas de plástico empleadas en el tratamiento de aguas residuales pueden tener diferentes formas y tamaños y pueden estar hechas de diversos materiales plásticos, siendo el polietileno de alta densidad el plástico más utilizado.

Otros materiales que han sido utilizados de manera limitada en plantas de lodos activados con serios problemas de abultamiento de lodos (25 plantas en Europa) son los plásticos porosos como el hule espuma o espuma de poliuretano expandido. …Véase la foto 1... Estos últimos materiales presentan la característica de ser porosos permitiendo que los microorganismos se desarrollen dentro del material y sobre su superficie con la ventaja de que el golpeteo entre las piezas no erosiona las superficies con microorganismos estando siempre expuestos al intercambio de nutrientes.

11 OTERO, Op.cit., 1 p. 12 GONZÁLEZ, S; MALDONADO, L. y GONZÁLEZ, O. Tratamiento de aguas residuales utilizando biopelículas sobre un material poroso. CONGRESO DE INTERAMERICANO DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL (27-31, octubre, 2002: Cancún, México). Universidad Nacional Autónoma de México, 2002 2 p.

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Foto 1: Medio de soporte plástico (Espuma de poliuretano expandido)

Fuente: GONZÁLEZ, S; MALDONADO, L. y GONZÁLEZ, O. 2002

Investigaciones realizadas en la Universidad Autónoma de México, han demostrado la eficiencia en el uso de estos medios de soporte plásticos; el trabajo experimental desarrollado, tuvo como finalidad determinar el desempeño de un reactor de lecho móvil utilizando un material poroso como agente inmovilizador de microorganismos para el tratamiento de aguas residuales; En el reactor de lecho móvil, fueron introducidas piezas de plástico especialmente diseñadas que sirvieron como base para el crecimiento de los microorganismos. Los resultados demostraron que la utilización del hule espuma como medio para inmovilizar microorganismos permitió su desarrollo estable en la parte interna y externa de cada pieza. En la foto 2, se muestra como los microorganismos cubren completamente la superficie del material. Foto 2. Apariencia del material de soporte

Fuente: GONZÁLEZ, S; MALDONADO, L. y GONZÁLEZ, O. 2002

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• Espuma de poliuretano: La espuma de poliuretano, es un material plástico poroso, fabricado mediante una polimerización de uretano. Se trata de una agregación de burbujas. Este material celular, producido por la reacción de un poliol y un poli-isocianato orgánico, en la presencia de agua, puede incluir catalizadores, agentes activos de superficie, agentes sopladores auxiliares, rellenos, plastificantes y colorantes.13

Características:

- Material aislante, con propiedades térmicas (resistencia a temperaturas

extremas, manteniendo todas sus propiedades técnicas en un espectro que va de los 50ºC bajo cero o a 110ºC).

- Peso reducido.

Formación.

Se forma básicamente por la reacción química de dos compuestos, un poliol y un isocianato, aunque su formulación necesita y admite múltiples variantes y aditivos. Dicha reacción libera unos gases, (dióxido de carbono) que son los que van formando las burbujas.

Está fabricado esencialmente por los siguientes productos:

- Poliol (Polioxipropilenglicol) en un 55% a un 70% aproximadamente - TDI (Di-isocianato de tolueno) en un 25% a 35% - Agua - Catalizador metálico (Octoato Estañoso) - Catalizador Anímico - Surfactante o Estabilizador - Agente Soplante Auxiliar - Colorantes - Aditivos (Retardantes a la flama, Antiestáticos, Antioxidantes)

13 INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÓN. Plásticos: Espumas Flexibles de Poliuretano. Bogotá D.C.: El Instituto, 1985. 1 p.

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Usos:

- En colchones, sillas, muebles y sofás, como relleno principal o como integrante de los acolchados.

- En la construcción como aislante térmico o como relleno. - En la industria del automóvil como elemento principal de defensas,

asientos, y otros.14 - Medio de soporte en sistemas de tratamiento biológico.

2.1.3 HUMEDALES ARTIFICIALES (WETLAND)

Los humedales artificiales son sistemas acuáticos diseñados y construidos por el hombre para suplir las necesidades de tratamiento, con los que se busca aprovechar los procesos físicos, químicos y biológicos que se presentan al interactuar el agua, el medio filtrante, las plantas, los microorganismos y la atmósfera, por lo que se limitan las condiciones ecológicas y la capacidad de auto purificación encontradas en un humedal natural. Por esto se dice que forman parte del concepto de la ecotecnología, es decir, de la comprensión profunda de los ecosistemas mediante la aplicación de una ingeniería sostenible con el propósito de reducir el daño al ecosistema. De acuerdo con lo investigado del ingeniero Roberto Balda (universidad de la Salle, Bogotá D.C., Colombia, observación inédita, 2007), Los humedales tienen la capacidad de modificar todos los parámetros cualitativos de las aguas que pasan en forma lenta a través de ellos; a partir de esto se ha generado la técnica de humedales artificiales para tratar aguas residuales, cumpliendo las siguientes funciones:

− Fijar físicamente algunos contaminantes a través de la adsorción en la superficie del medio filtrante.

− Utilizar y transformar los elementos orgánicos e inorgánicos por intermedio de los microorganismos que están adheridos en las superficies.

− Lograr niveles de tratamiento con un bajo consumo de energía y poco mantenimiento.

14 QuimiNet. ¿Qué es la Espuma de Poliuretano?. [En línea]. México [citado en 1 noviembre de 2007]. Disponible en <http://www.quiminet.com.mx/art/ar>

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En el tratamiento del agua residual con humedales artificiales se desarrolla diferentes mecanismos para la eliminación de contaminantes a través de la fitorremediación, los cuales se basan en reacciones que ocurren naturalmente y son:

− Remoción de sólidos suspendidos por sedimentación y filtración. − Biodegradación de la materia orgánica a partir de microorganismos

aeróbicos y anaeróbicos. − Eliminación de microorganismos patógenos; por sedimentación, filtración y

por la acción predadora de otros organismos. − Ajuste de pH.

Los humedales artificiales de flujo subsuperficial se caracterizan porque su lecho contiene un medio poroso en el cual se encuentran plantadas macrófitas emergentes. Este tipo de humedales se diseñan de tal manera que el nivel del agua se encuentre por debajo del nivel del medio poroso con el fin de minimizar los olores, la atracción de vectores y los efectos negativos en la salud pública de las poblaciones aledañas al humedal. Los humedales artificiales presentan algunas ventajas con respecto a otros sistemas de tratamiento de aguas residuales, dentro de las que se pueden mencionar: bajo costo de construcción y operación, fácil operación, mínima o nula necesidad de equipos mecánicos, electricidad u operadores calificados y una nula producción de biosólidos y lodos residuales.15

2.3.1.1 Uso de macrófitas para la remoción de contaminantes. La vegetación que se presenta en los humedales son plantas acuáticas, llamadas macrófitas, las cuales son plantas herbáceas que se desarrollan en agua y suelos con diferente grado de saturación, crecen en la zona litoral de lagos, embalses y ríos; en la zona de interfase agua-tierra, sobre la superficie del agua o totalmente sumergidas. Ellas cumplen distintas funciones como: ser indicadoras de algunas características tróficas, servir de hábitat y alimento de muchos organismos, producir oxígeno, gas carbónico y aportar materia orgánica hacia el medio. La abundancia de las poblaciones de macrófitas acuáticas se relaciona con el área del litoral, sus condiciones topográficas y el estado de eutroficación del agua. 15 GARCÍA T. y RODRÍGUEZ M. Diseño, construcción y evaluación preliminar de un humedal de flujo subsuperficial. Tesis de Maestría Ingeniero Civil. Bogotá DC.: Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería Civil, 2005. 1 p.

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Normalmente, lagos muy eutrofizados con litorales poco profundos son los medios más adecuados para el desarrollo de extensas zonas de vegetación acuática. Las plantas acuáticas reciben el nombre de malezas cuando se convierten en un problema para el manejo de los ecosistemas acuáticos; estas comunidades tienen importancia en los siguientes puntos:

- Confieren estabilidad al terreno. - Generan la vía trófica directa. - Constituye la base para el desarrollo de una abundante y diversa

comunidad de organismos asociados. Las comunidades de plantas acuáticas desempeñan un papel preponderante en los ecosistemas lénticos, ya que por un lado constituyen el mayor aporte de materia orgánica a las aguas y por otro, generan alrededor de ellas un hábitat que alberga una variada y abundante fauna asociada. Además presentan una de las más altas productividades dentro del reino vegetal, muy por encima de las comunidades de microalgas16. La utilización de plantas acuáticas ha sido desarrollada como un tratamiento secundario o terciario alternativo de aguas residuales, y ha demostrado ser eficiente en la remoción de una amplia gama de sustancias orgánicas así como nutrientes y metales pesados. El mecanismo mediante el cual la planta saca del agua residual el contaminante es el siguiente: las plantas acuáticas, que constituyen la base de la tecnología de los wetland, tienen la propiedad de inyectar grandes cantidades de oxígeno hacia sus raíces. El aire que no es aprovechado por la especie y que ésta expele es absorbido por microorganismos, como bacterias y hongos, que se asocian a la raíz y se encargan de metabolizar los contaminantes que entran al sistema. Algunas de las especies que se pueden utilizar son: Jacinto acuático, Lenteja de agua y Azolla. El jacinto acuático (Eichhornia crassipes) es una de las especies acuáticas más estudiadas, debido a sus características depuradoras y facilidad de proliferación, especialmente en regiones tropicales y subtropicales, que incluyen las áreas comprendidas entre San Francisco (Estados Unidos) y Lebu (Chile). Esta planta obtiene del agua todos los nutrientes que requiere para su

16 CUBILLOS, Carlos Eduardo. Et. Al. Estudios e investigaciones de las obras de restauración ambiental y de navegación del canal del dique. Cormagdalena, Universidad Nacional de Colombia. Facultad de ingeniería. Departamento de ingeniería civil y agrícola. Bogotá. Enero 2007. p. 41-42

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metabolismo, siendo el nitrógeno y el fósforo, junto a los iones de potasio, calcio, magnesio, hierro, amonio, nitrito, sulfato, cloro, fosfato y carbonato, los más importantes. Poseen un sistema de raíces, que pueden tener microorganismos asociados a ellas que favorece la acción depuradora de las plantas acuáticas. En general, estas plantas son capaces de retener en sus tejidos una gran variedad de compuestos orgánicos, tales como fenoles, ácido fórmico, colorantes y pesticidas, y disminuir niveles de DBO5, DQO y sólidos suspendidos, además de metales pesados como cadmio, mercurio, arsénico.17

Experiencias en el tratamiento de aguas residuales urbanas empleando humedales artificiales de flujo subsuperficial, han demostrado que la degradación del fenol podría estar asociada a la acumulación y posterior degradación en el medio de soporte sobretodo en las raíces de las plantas y también a alguna pérdida por volatilización no muy importante debido rango de temperatura dentro del medio (15-18°C)18

En los lugares más abiertos se encuentra vegetación enraizada emergente herbácea, dominada principalmente por lengua de vaca y barbasco (Rumex conglomeratus, Polygonum sp, MV); además de botoncillo (Bidens laevis), sombrilla de agua (Hydrocotyle ranunculoides), hierba de sapo (polygonum hidropiperoides), y clavito (Ludwigia peploides), que forman parches herbáceos de extensión variable. A continuación se presenta una descripción general de algunas de estas especies.

• Rumex Conglomeratus (Lengüevaca): Se conoce también con otros nombres vulgares: arracachuelo, ruibardo, lengüevaca (Antioquia); Barbasco (Cundinamarca); Curly dock (EE.UU.); hierba mulata (Cuba). Son plantas importadas invasoras, difíciles de extirpar una vez que se han apoderado de un terreno. Se trajeron al país como plantas forrajeras de gran resistencia.19 En la foto 3, se ilustra.

17 CELIS, J; JUNOD, J. y SANDOVAL, M. Recientes aplicaciones de la depuración de aguas residuales con plantas acuáticas. En: Theoria. 2005. vol. 14, no. 1, 18 p. 18 ANGARITA, S. y RODRÍGUEZ, M. Hipótesis de optimización en humedales de flujo subsuperficial en el tratamiento de agua residual urbana: Énfasis en la retención de metales. Trabajo de grado Ingeniero Civil y Ambiental. Bogotá DC.: Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería Civil y Ambiental, 2006. 13 p. 19 PÉREZ ARBELÁEZ, Enrique. Plantas Útiles de Colombia. Ediciones FONDO FEN COLOMBIA, DAMA, Jardín Botánico “José Celestino Mutis”. 5 ed. Bogotá. 1996. p. 626-627

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Foto 3. Lengüevaca

PÉREZ ARBELÁEZ, E. 1996. p. 627

• Ludwigia Peploides. (Clavito): El nombre de clavito se debe a al forma de

los frutos alargaditos que mantienen 3 – 4 sépalos, recordando un clavo de especia…Véase foto 4… Esta especie es uno de los elementos más comunes en nuestras aguas y protege la vida animal acuática: peces pequeños, renacuajos, entre otros.20 Existen cerca de 36 especies; en nuestras zanjas y en los pantanos de poca profundidad es común estas especies de estolones redondos, postrados, sumergidos, que emiten raíces filiformes nutritivas y, además, otras flotadoras o respiratorias blancas, blandísimas

Foto 4. Clavito

PÉREZ ARBELÁEZ, E. 1996. p.541

20 Ibíd., 541 p.

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• Bidens Lavéis. (Botoncillo): Esta hermosa planta nativa crece en todos los humedales de Santa Fe de Bogotá. Se extiende en los bordes y por sobre el espejo de agua. Por lo general crece asociada con la hierba de sapo y la gualola. Sus lindas y vistosas flores amarillas aportan un tono particular al paisaje de los cuerpos de agua21. …Véase foto 5 y 6…

El botoncillo también se conoce con los nombres vulgares de Orégano, totecitos, mosquita, hierba de toro, y cansa mozo. Existen hasta 12 especies de Botoncillo.22

Foto 5 y 6. Botoncillo

PÉREZ ARBELÁEZ, E. 1996. p.651 MOLINA, Luís. 1997. p.125

• Polygonum Hydropiperoides. (Hierba de Sapo): Polygonum significa en griego multirodillonas por los nudos abultados que estas plantas presentan en su tallo. Además, las caracteriza una envoltura persistente, pajiza, que sube de tales nudos, llamada ócrea… Véase foto 7…

Esta especie es de pantanos y tierras húmedas de todo clima, y tiene flores blancas.23

Su presencia es constante en la mayor parte de los humedales, especialmente en los que conservan espejo de agua; crece asociada con el

21 MOLINA, Luís Fernando. Cerros, humedales y áreas rurales. DAMA, 1997. 124 p. 22 PÉREZ ARBELÁEZ, E. Op. cit., 657 p. 23 PÉREZ ARBELÁEZ, E. Op. cit., 624 p.

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botoncillo y la sombrilla de agua. Pertenece a la familia de la gualola y aporta al cuerpo de agua el desarrollo de la vida acuática.24

Foto 7. Hierba de Sapo

MOLINA, Luís F. 1997. p.127

• Hydrocotile Ranunculoides. (Sombrilla de Agua): Simpática y atractiva

planta que vive sobre la superficie del agua, se encontró por primera vez en el humedal la Conejera confundida entre la profunda eclosión de vida floral que allí se produce. Luego se comprobó que es común en la mayor parte de los humedales de la ciudad. Su forma redondeada y con borde irregular la hace inconfundible, como se ilustra en la foto 8. También se conoce como paragüitas de sapo.25

Foto 8. Sombrilla de Agua

MOLINA, Luís F. 1997. p.137

24 MOLINA, Luís Fernando. Op. cit., 126 p. 25 MOLINA, Luís Fernando. Op. cit., 136 p.

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En el tratamiento de aguas residuales urbanas se ha utilizado, Botoncillo (Bidens laveis), barbasco del pantano o hierba de sapo (Polygonum hydropiperoides), y Junco simultáneamente26, en un humedal optimizado, para la retención de metales. Estas mismas especies se han utilizado en humedales artificiales de flujo subsuperficial para el tratamiento de agua residual sintética, diseñado y construido con algunas variaciones de los humedales clásicos.

2.1.4 FENOLES El fenol es un alcohol que en forma pura es un sólido cristalino de color blanco-incoloro a temperatura ambiente. Su fórmula química es C6H5OH, y su estructura química se muestra en la figura 11; Puede sintetizarse mediante la oxidación parcial del benceno. Figura 3. Estructura Química del Fenol:

Fuente: Wikipedia, la enciclopedia libre. Fenol. Disponible en <http://es.wikipedia.org/wiki/Fenol>

El fenol es una sustancia manufacturada. El producto comercial es un líquido. Tiene un olor repugnantemente dulce y alquitranado. Se puede detectar el sabor y el olor del fenol a niveles más bajos que los asociados con efectos nocivos. El fenol se evapora más lentamente que el agua y una pequeña cantidad puede formar una solución con agua. El fenol se inflama fácilmente, es corrosivo y sus gases son explosivos en contacto con la llama. En la tabla 2 se presentan las principales características del fenol.

26 ANGARITA, S. y RODRÍGUEZ, M. Op. cit., 4 p.

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Tabla 2. Propiedades significativas del fenol

FENOL Peligros Físicos Riesgo de inhalación

Datos Importantes

El vapor es más denso que el aire y puede extenderse a ras del suelo; posible ignición en

punto distante.

Por evaporación de esta sustancia a 20°C, se puede alcanzar bastante

lentamente una concentración nociva en el aire.

Peligros Químicos Efectos de Exposición de Corta Duración

- Puede explotar por calentamiento intenso por encima de 78°C.

- El vapor de la sustancia es corrosiva para los ojos, la piel y el tracto respiratorio.

- La disolución en agua es un ácido débil.

- La inhalación del vapor de la sustancia puede originar edema pulmonar.

- La sustancia puede causar efectos en el sistema nervioso central.

- Reacciona con oxidantes, originando peligro de incendio y explosión. - La exposición puede causar la muerte.

Los efectos pueden aparecer de forma no inmediata.

Vías de Exposición Efectos de Exposición Prolongada

- La sustancia se puede absorber rápidamente por inhalación del vapor, a través de la piel y por ingestión.

- La sustancia puede afectar al hígado y al riñón.

El contacto prolongado o repetido con la piel puede producir dermatitis.

Punto de ebullición: 182°C Densidad relativa de vapor (aire = 1): 3.2 Punto de fusión: 43°C

Densidad relativa (agua = 1): 1.06

Densidad relativa de la mezcla vapor/aire a 20°C (aire = 1): 1.001

Solubilidad en agua, g/100 ml: 7 Punto de inflamación: 79°C (c.c.) Solubilidad en agua: Moderada Temperatura de autoignición: 715°C

Propiedades Físicas

Presión de vapor, Pa a 20°C: 47 Límites de explosividad, % en volumen en el aire: 1.36-10

Datos Ambientales La sustancia es tóxica para los organismos acuáticos.

Fuente: Fichas Internacionales de Seguridad Química: Fenol.

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El fenol se usa principalmente en la producción de resinas fenólicas. También se usa en la manufactura de nylon y otras fibras sintéticas. El fenol es muy utilizado en la industria química, farmacéutica y clínica como un potente fungicida, bactericida, antiséptico y desinfectante, también para producir agroquímicos, policarbonatos, en el proceso de fabricación de ácido acetilsalicílico (aspirina) y en preparaciones médicas como enjuagadientes y pastillas para el dolor de garganta.27

Los fenoles son compuestos aromáticos comunes en aguas residuales de la industria del petróleo, carbón, plantas químicas, fabricas de explosivos, resinas y otras. Estos causan problemas de sabores en aguas de consumo tratadas con cloro; en aguas residuales, se consideran no biodegradables pero se ha demostrado que son tolerables concentraciones de hasta 500mg/L además tienen una alta demanda de oxígeno.28

Cuando el fenol entra en contacto con cloro en fuentes de agua tratadas para consumo humano, forma compuestos fenilclorados, muy solubles y citotóxicos por su facilidad para atravesar membranas celulares.29

2.1.4.1 Fenoles como Contaminante y sus Efectos Las concentraciones de los efluentes fenólicos resultan tóxicos para el ambiente y letal para la vida humana. …Véase tabla 3… Tabla 3. Toxicidad del fenol en función de su concentración.

Fuente: BALDA, Roberto. 2007

Concentración Toxicidad 1g Dosis oral letal para un adulto

> 200 ppm Inhibe la actividad biológica del suelo (Amornprasertsook & Polprasert, 1996) y se torna bactericida (Kolaczkowski et al., 1997)

5 – 25 ppm Dosis letal para la vida acuática (Amornprasertsook & Polprasert, 1996; Polprasert & Sookhanich, 1995).

2 – 2.5 ppm Le da al agua de beber sabor y olor característico cuando se combina con cloro (Polprasert & Sookhanich, 1995)

27 Wikipedia, la enciclopedia libre. Fenol. [en línea]. [citado en 25 septiembre de 2008]. Disponible en <http://es.wikipedia.org/wiki/Fenol> 28 ROMERO. Op.cit., 58 p. 29 Wikipedia, la enciclopedia libre. Op. cit.

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En la siguiente tabla, se observa la dosis de toxicidad para algunos individuos.

Tabla 4. Toxicidad del fenol en algunos Individuos

Individuo Cantidad Seres humanos: 1 g puede ser fatal Mamíferos:

DL50 414-530 mg/kg, oral Ratas DL50 670 mg/kg, dérmico DL50 400-600 mg/kg, oral Conejos DL50 850 mg/kg, dérmico

Gatos DL50 100 mg/kg, oral Perros DL50 500 mg/kg, oral Organismos acuáticos: Pimephales promelas CL50 24-68 mg/l, Leuciscus idus melanotus CL50 25 mg/l (48h) Lepomis macrochirus CL50 24 mg/l (96h) Daphnia CL50 12 mg/l (48h) Scenedesmus quadricauda CE0 7,5-40 mg/l Microcystis aeruginosa CE0 4,6 mg/l

Fuente: Fenol, Toxicidad. Disponible en

http://www.ces.iisc.ernet.in/energy/HC270799/HDL/ENV/envsp/Vol326.htm Los principales efectos de los fenoles se pueden ver en seres vivos y el ambiente, como se describe a continuación:

• Seres Humanos / Mamíferos. Los vapores y líquidos del fenol son tóxicos y pueden ingresar fácilmente al cuerpo por vía cutánea. Los vapores inhalados lesionan las vías respiratorias y el pulmón. El contacto del líquido con la piel y los ojos produce severas quemaduras. La exposición prolongada paraliza el sistema nervioso central y produce lesiones renales y pulmonares. El fenol ejerce efectos teratógenos y cancerígenos.

• Agua. El fenol es más pesado que el agua y se hunde. Se disuelve lentamente y forma, incluso en dilución, soluciones tóxicas.

• Aire. Los vapores son más pesados que el aire y, expuestos al calor, forman mezclas explosivas. La oxidación del fenol en el aire se acelera por efecto de la luz o de impurezas que actúan como catalizadores.

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• Suelo. Debido a la degradación microbiana (aeróbica o anaeróbica) la acumulación de fenol en el suelo es escasa; el nivel de esta acumulación depende de la presencia de minerales arcillosos.

• Plantas. Inhibe la permeabilidad pasiva y el crecimiento.

• Cadena Alimenticia. Se produce poca acumulación en los alimentos. La presencia de fenol en aguas subterráneas también contamina el agua potable, la que ya no se podrá consumir debido a su sabor desagradable.30

Además de los efectos adversos presentados anteriormente, la remoción de los fenoles del ambiente, es compleja y difícil por diversos factores de los cuales se mencionan algunos a continuación: su alta solubilidad en el agua a temperatura ambiente, su habilidad para ionizarse, su baja presión de vapor y su tendencia a la oxidación. Como consecuencia de lo anterior, su remoción se ha convertido en un serio problema de separación y cada vez surgen más técnicas innovadoras para su tratamiento, por ejemplo: extracción por solventes, adsorción en carbón activado, oxidación química, extracción electroquímica y el tratamiento biológico, entre otras. …Véase tabla 5… Tabla 5. Técnicas de remoción de compuestos fenólicos de efluentes líquidos.

Técnica Variantes Columnas de filtración con lodo activado Remoción enzimática por la b – tyrosinase Lagunas de estabilización con plantas Typha Adsorción en carbón activado y biodegradación

Tratamientos Biológicos

Remoción con Pseudoomonaas alcaligenes Emulsiones oleosas y cáusticas soportadas en fibras microporosas de polipropileno Extracción

Líquido – Líquido Emulsiones oleosas y cáusticas con N503(N,N-di (11 – metilheptil) acetamina como "carrier". Columna de lecho fijo con carbón activado modificado Superficialmente Columna de lecho fijo con mezcla de diferentes carbones Adsorción Materiales sorbentes alternativos: hollín y cenizas volantes

Oxidación Oxidación a altas temperaturas y presiones

Fuente: BALDA, Roberto. 2007 30 Zambrano, B. y Beltrán, J. Determinación de la Concentración Letal Media (Cl50-48) del Fenol en los Vertimientos de La Clínica Veterinaria de la Universidad de la Salle – Sede Floresta, por Medio de Bioensayos de Toxicidad Acuática sobre Daphnia Pulex. Trabajo de grado Ingeniero Ambiental y Sanitario. Bogota DC.: Universidad de la Salle. Facultad de Ingeniería Ambiental y Sanitaria, 2008. 71 p.

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El tratamiento biológico ha sido utilizado eficientemente en la depuración de aguas residuales que contienen compuestos orgánicos peligrosos. Si bien los compuestos tóxicos como el fenol contribuyen con la inestabilidad de los sistemas de tratamientos biológicos de aguas residuales, estos compuestos también son usados como fuentes de carbono y energía por ciertos grupos de microorganismos. Su degradación puede ser llevada a cabo por organismos procariotas y eucariotas, tanto en condiciones aeróbicas como anaeróbicas. En este sentido, algunos investigadores han demostrado que cultivos de Pseudomonas sp. y Spirillum sp., degradan fenol en ausencia de oxígeno libre. También ha sido reportada la fermentación metanogénica de fenol bajo estas condiciones de oxigenación. Entre las bacterias que tienen la habilidad de degradar compuestos fenólicos bajo condiciones aeróbicas, se encuentran: Flavobacterium sp., Rhodococcus chlorophenolicus, Rhodococcus sp., Arthrobacter sp., Mycobacterium sp., Sphingomonas sp. y Pseudomonas sp. Banerjee encontró que las especies mayormente responsables de la biodegradación de fenoles fueron Pseudomonas stutzeri y Pseudomonas putida, durante el tratamiento de aguas residuales sintéticas en reactores biológicos rotatorios de contacto.31 2.1.5 CLÍNICA VETERINARIA UNIVERSIDAD DE LA SALLE 32

“Servicios médicos para grandes y pequeños animales”

• Localización: Carrera 7a No 172 – 85 Universidad de la Salle - Sede Floresta Bogotá D.C. – Colombia

• Servicios: - Clínica veterinaria especializada en cirugía y oftalmología con servicio de quirófano radiología y análisis clínicos. - CONSULTA EXTERNA: Grandes, medianas y pequeñas especies - IMAGENOLOGÍA: Artroscopía, ecografía, electrocardiografía, endoscopia, radiología - LABORATORIO CLÍNICO

31 Díaz, Altamira, et al. Degradación de fenoles totales durante el tratamiento biológico de aguas de producción petroleras. En: Ciencia. 2005. vol.13, no. 3, p. 1-2, 6. 32 Zambrano, B. y Beltrán, J. Determinación de la Concentración Letal Media (Cl50-48) del Fenol en los Vertimientos de La Clínica Veterinaria de la Universidad de la Salle – Sede Floresta, por Medio de Bioensayos de Toxicidad Acuática sobre Daphnia Pulex. Trabajo de grado Ingeniero Ambiental y Sanitario. Bogota DC.: Universidad de la Salle. Facultad de Ingeniería Ambiental y Sanitaria, 2008. p. 72-73

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Hematología, parasitología, urianálisis, citología, química sanguínea y gases arteriales - LABORATORIO DE HISTOPATOLOGÍA - NECROPSIA PARA TODAS LAS ESPECIES - CIRUGÍA Y HOSPITALIZACIÓN

• Impacto Ambiental. El impacto ambiental ocasionado por las actividades desarrolladas en cada uno de los servicios que presta la clínica veterinaria se ven reflejadas a nivel de afectación en vertimientos y generación de residuos peligrosos.

En cuanto a la contaminación del recurso agua, los vertimientos provenientes de la clínica veterinaria y en especial de laboratorios de necropsia, salas de cirugía, establos y porquerizas; presentan trazas de fenol, teniendo en cuenta que utilizan creolina concentrada para la desinfección correspondiente.

Dentro de los protocolos de desinfección de la clínica se tienen los siguientes niveles de desinfección:

1) La desinfección dentro de la prevención primaria, que puede definirse como la protección de la sanidad por métodos aplicados con carácter individual o colectivo, por ejemplo, mediante el lavado y desinfección de instalaciones o corrales a fin de lograr un ambiente seguro. 2) La desinfección profiláctica: Realizada periódicamente en laboratorios y salas de cirugía donde hay o pueden llegar animales susceptibles a la enfermedad. Tiene por consiguiente un objetivo preventivo.

La concentración de trazas de fenol en los vertimientos de la clínica varía teniendo en cuenta el número de veces que debe ser realizada la respectiva desinfección ya que se ejecuta a partir de los primeros síntomas de enfermedad en los animales y después del aislamiento de cada animal enfermo. Se debe realizar periódicamente hasta por lo menos tres semanas después de la aparición del último animal enfermo. Esta desinfección debe ser realizada de manera total en los recintos donde los animales enfermos estaban antes de ser removidos y en todos los instrumentos, máquinas, corrales o caminos con los cuales hayan tenido contacto.

43

El empleo de la cantidad adecuada de solución desinfectante es muy importante ya que la solución debe llegar a todas las superficies y depresiones del objeto o material a desinfectar. Por tanto, hay que examinar los materiales u objetos a desinfectar y decidir en consecuencia. En términos generales se establece que para las superficies de cemento, maderas y otras no absorbentes, el volumen de la solución desinfectante es de una dilución de 0.006 ppm de la solución. En la clínica y laboratorios utilizan el cicatrizol que es un antiséptico adhesivo protector de heridas; compuesto por Acido Fénico. Es uno de los más antiguos antisépticos, extraído por destilación del alquitrán de hulla o por síntesis. Su acción la ejerce cuando el fenol se combina con las proteínas, actuando en forma inespecífica como un veneno protoplasmático. En solución acuosa al 2 % mata Salmonella y es bactericida para los gérmenes comunes. Es poco fungicida y no mata esporas a menos que se utilice en concentraciones superiores al 5 %. En concentraciones menores al 0,5% no se comporta como bactericida pero sí como bacteriostático. En concentraciones débiles al 2-5 % el ácido fénico penetra la piel actuando sobre las terminaciones nerviosas sensitivas causando anestesia local. El fenol se utiliza como antipruriginoso en dermatosis pruriginosa.

2.2 MARCO NORMATIVO 2.2.1 RESOLUCIÓN 1074 DE 199733 Por la cual se establecen estándares ambientales en materia de vertimientos. Dispone en el artículo 3, las concentraciones máximas permisibles de vertimientos a la red de alcantarillado público y/o un cuerpo de agua…Véase tabla 6… Para la aplicación de la presente norma se deberán adoptar los lineamientos señalados en los Métodos Normalizados para el análisis de aguas potables y residuales "Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater" (Última Edición).

33 Colombia. Departamento Técnico Administrativo del Medio Ambiente – DAMA. RESOLUCIÓN 1074 DE 1997, por la cual se establecen estándares ambientales en materia de vertimientos. Bogotá DC.: 30 Oct de 1997

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Tabla 6. Concentración de vertidos líquidos a la red de alcantarillado público y/o un cuerpo de agua.

Parámetro Expresada como Norma(mg/l)

Compuestos fenólicos Fenol (mg/L) 0.2 DBO5 (mg/L) 1000 DQO (mg/L) 2000 SST (mg/L) 800

Fuente: Resolución 1074 de 1997

2.2.2 RESOLUCIÓN 1596 DE 2001 Por la cual se modifica la resolución 1074 de 1997 en materia de tensoactivos (SAAM) ARTÍCULO SEGUNDO: Las partes no modificadas de la resolución 1074 de 1997, continúan vigentes34. 34 Colombia. Departamento Técnico Administrativo del Medio Ambiente – DAMA. RESOLUCIÓN 1596 DE 2001, por la cual se modifica la resolución 1074 de 1997. Bogotá DC.: 19 Dic de 2001

45

3 METODOLOGÍA La presente investigación se desarrolló en la clínica Veterinaria de la Facultad de Veterinaria y Zootecnia de la Universidad de la Salle, sede de la Floresta, para dar cumplimiento a la normatividad vigente en materia de vertimientos a la red de alcantarillado de Bogotá D.C. Dentro de sus instalaciones, fueron construidos dos reactores, un RAP propiamente dicho, y un híbrido entre RAP y humedal artificial. De acuerdo a lo anterior, la investigación fue dividida en 5 fases para lograr el cumplimiento de los objetivos propuestos. …Véase anexo A… 3.1 FASE 1. DIAGNÓSTICO INICIAL En esta fase se realizó la recolección de información en lo relacionado con el medio de soporte fijo, las macrófitas, y la teoría y funcionamiento de los humedales artificiales y reactores anaerobios de flujo a pistón, información consultada en La biblioteca Luís Ángel Arango, Universidad Nacional, Universidad de la Salle, Universidad de los Andes, Jardín Botánico, fuentes electrónicas, fuentes personales directas, entre otras, para estructurar el marco teórico de la presente investigación. Para la elección de las especies de macrófitas empleadas en el proyecto de investigación, se tuvo en cuenta, su abundancia en nuestros humedales, su crecimiento como flujo subsuperficial, su uso en otras investigaciones y su capacidad para remover materia orgánica y fenoles. De este modo, las especies seleccionadas fueron:

- Rumex Conglomeratus (Lengua de Vaca) - Ludwigia Peploides (Clavito) - Bidens Lavéis (Botoncillo) - Polygonum Hydropiperoides (Hierba de Sapo) - Hydrocotile Ranunculoides (Sombrilla de Agua)

Finalmente, para determinar las condiciones iniciales del agua residual a tratar, se realizó una caracterización inicial mediante un monitoreo compuesto de 24 horas tomando datos de caudal, temperatura, pH y toma de muestras de agua para análisis fisicoquímicos cada 30 minutos, medición de sólidos sedimentables cada

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hora siguiendo la metodología propuesta por el IDEAM y los métodos establecidos en el Standard Methods for Examination of Water and Wastewater. 3.2 FASE 2. PRE – EXPERIMENTACIÓN En esta fase se acondicionó el medio de soporte realizando una limpieza previa, la cual consistió en exponer una cantidad de espuma de poliuretano a una atmósfera libre de oxígeno (haciendo uso de nitrógeno) por 24 horas y a 30ºC, una vez desactivada el poliuretano, fue sumergida en agua con una concentración conocida de fenol, para luego obtener muestras cada 2 horas, hasta completar un periodo de 98 horas y así poder determinar si el medio de soporte aporta o elimina fenol al agua. Esta prueba se realizó con agua destilada, agua residual y agua sintética, tanto para la espuma desactivada (pasada con nitrógeno) como la no desactivada Por otro lado, se recolectaron las cinco especies de plantas investigadas previamente, las cuales fueron sembradas en materas con el medio de soporte fijo seleccionado y acondicionado, en cubos de espuma de poliuretano en tamaño 27 cm3, de tal modo que fueran expuestas durante una semana a concentraciones conocidas de fenol y al agua residual a tratar, con la finalidad de observar su comportamiento y capacidad de remoción de fenol y materia orgánica. Una vez finalizado este procedimiento se seleccionó la macrófita que mejor se adaptó y que registró mayores porcentajes de remoción de fenoles. Una vez seleccionada la especie a utilizar en el proyecto, acondicionado el medio de soporte, se dio inicio al arranque y puesta en marcha de la planta piloto, para ello se llenaron los reactores con el medio de soporte fijo seleccionado y acondicionado, en el cual se sembraron varias ramas de la planta escogida de manera aleatoria con el fin de asegurar una población estable y estratégicamente ubicadas para dar cumplimiento al principio de flujo subsuperficial y garantizar el mayor contacto posible con la corriente de agua residual, que se dejó pasar inmediatamente después de la siembra, desde ese momento inició el monitoreo y seguimiento a las unidades teniendo en cuenta el crecimiento y adaptación de la especie. Fue necesario realizar una poda a las plantas como parte de su adaptación y crecimiento. Luego del arranque de la planta piloto se identificaron algunas fallas en el funcionamiento del sistema, tales como regulación del caudal, presencia de sólidos de gran tamaño, fugas y pérdidas de agua, que se corrigieron inmediatamente con el fin de poner en marcha los reactores con las óptimas

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condiciones de trabajo; finalmente, para la disposición de los lodos, se diseñaron y construyeron los lechos de secado. Una vez corregido el sistema, se realizó la inoculación de lodo en los reactores, para ello el hibrido de tratamiento se le inoculó lodo aerobio (Planta de Tratamiento de Agua Residual Doméstica EL ROSAL) y al RAP, lodo anaerobio (Planta de Tratamiento de Agua Residual Industrial COLANTA), con el fin de acelerar el crecimiento de la biota microbiana y empezar a monitorear parámetros fisicoquímicos de seguimiento y control para cada uno de los reactores. Se midió actividad metanogénica para determinar la calidad del lodo anaerobio y se obtuvo el valor de SSV para el lodo aerobio. En esta fase se estableció además el tiempo teórico de retención, hallando el volumen de las unidades piloto y la porosidad del medio de soporte, ya que con esta última se puede saber el espacio que el medio ocupa en cada cámara y así con el caudal de diseño determinar el tiempo de toma de muestras de entrada y salida para su posterior análisis. Esta prueba se realizó sumergiendo 24 cubos de espuma de 27 cm3, en un contenedor de 3.8 Litros de capacidad, al que se le adicionó el agua residual a tratar, hasta saturar los cubos de espuma por completo, de modo tal que al tomar el volumen necesario, se tuvieran en cuenta también los intersticios entre ellos, como se dispone realmente en cada una de las cámaras del reactor. De igual forma se determinó el tiempo de retención real, llevando a cabo una prueba inicial de trazadores iónicos, en este caso cloruro de sodio, el cual fue adicionado en las pre-cámaras de los reactores de estudio, de modo tal que al medir la conductividad inicial y la conductividad de salida durante un periodo de 24 horas cada 5 minutos se obtuviera la curva de transporte del trazador, con la cual se estableció la concentración pico, la cual se asocia al tiempo de viaje del agua dentro de los reactores. Con este resultado se estableció el periodo de toma de muestras entre la entrada y la salida de los reactores que serían analizadas en la etapa de experimentación. Finalmente, durante el arranque y puesta en marcha de los reactores, se midieron en las primeras dos semanas parámetros de control como nutrientes (Fósforo y nitrógeno) y la relación entre alcalinidad / ácidos grasos volátiles, además de caudales de entrada, DQO, DBO5, fenol, SST, turbiedad, temperatura y pH como parte del proceso de pre-experimentación.

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3.3 FASE 3. EXPERIMENTACIÓN De acuerdo al tiempo de retención de las unidades, en esta fase se realizó la toma de muestras entrada - salida para ser analizadas en el laboratorio según la frecuencia establecida para cada parámetro. Para la toma de muestras se tuvo en cuenta la forma de preservación de las mismas de acuerdo a lo establecido en el anexo B. Se realizó también el seguimiento y mantenimiento de cada uno de los reactores a diario. Para el análisis de las muestras recolectadas, la tabla 7 muestra las técnicas, materiales y equipos requeridos y empleados. Tabla 7. Métodos y materiales

PARÁMETRO TÉCNICA MATERIALES EQUIPOS

pH Potenciométrico Beaker pHmetro Temperatura Potenciométrico Beaker Multiparámetro Hach

Reactivo Hach R1 Reactivo Hach R2 Reactivo Hach R3 Balón aforado de 25 mlPipeta de 2 ml

Fenol Fotométrico – Espectofotométrico

Agua Destilada

Hach

Reactivo 0 Kit DBO5Reactivo 1 Kit DBO5Reactivo 2 Kit DBO5

DBO5 Incubación

Reactivo 3 Kit DBO5

Nanocolor Incubadora

Celdas Hach Hach DQO Reflujo Cerrado Pipeta de 2 ml Termoreactor

Sólidos Suspendidos Totales Gravimétrico

Filtro fibra de vidrio Erlenmeyer con desprendimiento lateralCápsula de porcelana

Bomba de vacío Estufa para secado Desecador Balanza

Turbiedad Fotométrico Celdas de turbidímetro Turbidímetro Dedal Filtro Probeta de 1000 ml n-Hexano

Grasas y Aceites Gravimétrico

Tierra de Sílice

Equipo de extracción Balanza

Nitrógeno Fotométrico Reactivo 1 Hach Hach Fósforo Fotométrico Reactivo 2 Hach Hach

Enlermeyer con desprendimiento lateralProbeta

Actividad Metanogénica

Desplazamiento de volumen

Manguera

Incubadora

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Continuación (Tabla 7)

PARÁMETRO TÉCNICA MATERIALES EQUIPOS

Naranja de metilo Soporte Universal Bureta Pinzas para bureta

Alcalinidad Titulométrico

Beaker de 1000 ml

pHmetro

Naranja de metilo pHmetro Soporte Universal Bureta Pinzas para bureta

Ácidos Grasos Volátiles Titulométrico

Beaker de 1000 ml con tapón

Plancha de calentamiento

Fuente: Los autores. 2009

Además de los parámetros fisicoquímicos a analizar se realizaron monitoreos de forma aleatoria de temperatura entre cámaras en la zona alta, media y baja de cada una de ellas, con el fin de verificar si existe un aumento o disminución significativa de la temperatura que pudiera generar la volatilización del fenol. 3.4 FASE 4. ANÁLISIS COMPARATIVO Una vez recopilados todos los datos de la fase de experimentación, se hizo el planteamiento de las hipótesis para su posterior análisis estadístico con ayuda del paquete STATA/SE 10.0 (Estatistics data análisis), y con los resultados obtenidos se realizó el análisis comparativo entre los dos reactores con el fin de determinar cual es el que muestra mayor eficiencia de remoción de fenoles y materia orgánica. Con la información obtenida anteriormente, fueron establecidos los parámetros de diseño. 3.5 FASE 5. ELABORACIÓN DEL DOCUMENTO FINAL Para esta fase fue necesario recoger y recopilar toda la información y los datos obtenidos para analizarlos y pasar a elaborar el documento, en donde se concluyó y se realizaron las respectivas recomendaciones.

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4. PLANTA DE TRATAMIENTO PILOTO

Para el tratamiento del agua residual proveniente de la clínica veterinaria y los laboratorios de la Universidad de la Salle, sede la Floresta se construyó una planta piloto de tratamiento (a cargo del proyecto de investigación de docentes: “Análisis Comparativo entre medios de soporte fijo (guadua y espuma de poliuretano junto con plantas macrófitas) y medios de soporte fijo únicamente, en reactores de flujo a pistón para remoción de fenoles y materia orgánica en aguas residuales” que se describe en este capítulo.

4.1 CARACTERIZACIÓN INICIAL Se dio inicio con la realización de una caracterización inicial de 24 horas de un día normal de trabajo de la clínica para establecer las condiciones iniciales del agua residual…Véase tabla 8… Tabla 8. Caracterización Inicial.

CARACTERIZACIÓN INICIAL Muestreo Nº 1 - Abril 16 de 2008

Parámetro Unidad Valor Caracterización Valor de la Norma Resolución 1074/97

pH - 6,9 5 a 9 Temperatura ºC 17,5 <30ºC Sólidos suspendidos Totales mg/L 99 800 DQO mg/L 311 2000 DBO5 mg/L 250 1000 Fenoles mg/L 1.7 0,2 Grasas y Aceites mg/L 7 100

Fuente: Los autores. 2009

De acuerdo a los resultados obtenidos, se observó que el efluente no cumple con el valor máximo permitido por la norma en fenoles, y registra valores altos de sólidos sedimentables; Sin embargo los parámetros de temperatura, pH, DQO, DBO5 y grasas y aceites, se encuentran dentro de los límites establecidos. Cabe aclarar que se pueden registrar variaciones en los valores presentados de acuerdo a las actividades realizadas por la clínica y las prácticas de laboratorio de la facultad de veterinaria, por lo tanto el tratamiento requerido se compone de un tratamiento preliminar, primario y secundario. …Véase foto 9 y anexo C…

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Foto 9. Sistema Piloto de Tratamiento

Fuente: Los autores. 2009

23

1 6

4

7

5

1. Tubería de entrada 2. Sedimentador primario 3. Cámara de reparto 4. Reactor anaerobio de flujo a pistón (RAP) 5. Tubería de salida (RAP) 6. Híbrido Humedal-RAP 7. Tubería de Salida Híbrido

4.2 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO 4.2.1 Pozo de Bombeo El tratamiento preliminar consta de un pozo de bombeo en donde el agua residual es almacenada y bombeada, hasta las unidades de tratamiento primario y secundario, como se observa en la foto 10 y los planos del anexo D. Se cuenta con una bomba sumergible con las siguientes características: 1/3hp, 1750 RPM, 115 voltios, y diámetro de descarga de 1 pulg., con sistema de automatización de encendido y apagado por medio de sensores de nivel.

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Foto 10. Pozo de Bombeo

Fuente. Los autores. 2009

1

2

3

1. Bomba Sumergible 3. Rejilla 2 2. Rejilla 1

4.2.2 Tratamiento Preliminar y Primario: En el pozo de bombeo se encuentran dos rejillas de 5mm de grosor (ver foto 11), que retienen principalmente pelos de animales y otros sólidos de mayor tamaño. Foto 11. Rejilla

Fuente: Los autores. 2009 Luego el agua es conducida al sedimentador primario, el cual actúa también como trampa grasas. …Véase foto 12 y anexo E…

53

Foto 12. Sedimentador primario

Fuente: Los autores. 2009

4

2

1

3

1. Tubería de entrada 3. Tolva de extracción de lodos 2. Bafles 4. Tubería de salida

Una vez retenidos sólidos y grasas, el agua es distribuida por una cámara de reparto principal (ver foto 13 y anexo F) a los dos reactores de flujo a pistón encargados del tratamiento secundario. Foto 13. Cámara de reparto principal

Fuente. Los autores. 2009

56

4

12

3

1. Tubería de entrada 4. Vertedero RAP 2. Bafles 5. Cámara de excesos 3. Vertedero Híbrido 6. Tubería de retorno de excesos

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4.2.3 Híbrido de tratamiento, reactor de flujo a pistón y humedal artificial Este reactor fue diseñado con un caudal de 0.25 L/min, el cual se afora con una caja reguladora de caudal con vertedero triangular (ver foto 14 y anexo G). Foto 14. Caja reguladora de caudal

Fuente: Los autores. 2009

31

2

1. Cámara de Entrada 3. Vertedero y Cámara de Entrada al Reactor 2. Cámara de Excesos

Foto 15. Híbrido de tratamiento Humedal - RAP

Fuente: Los autores. 2009

15 3

4 2

1. Caja Reguladora. Entrada de Flujo 4. Tubería de Extracción de Lodos 2. Pre – Cámara 5. Tubería de Salida 3. Cámaras 1 a la 4

55

Cuenta con una pre-cámara por la cual ingresa el flujo por la parte superior para ser distribuido a lo largo de 4 cámaras sucesivas; contiene un falso fondo, y espuma de poliuretano como medio de soporte, el humedal artificial en su parte superior compuesto por la macrófita hierba de sapo. …Véase foto 15 y anexo H… 4.2.4 Reactor Anaerobio de Flujo a Pistón: Este reactor maneja un caudal de 0,25 L/min aforado con caja reguladora de caudal con vertedero triangular; de igual forma está compuesto por una pre - cámara en donde el flujo ingresa por la parte superior para luego pasar por 3 cámaras y finalmente un sedimentador; contiene un falso fondo y medio de soporte. Este reactor es cerrado y con manejo de biogás. … Véase foto 16 y anexo I…

Foto 16. Reactor anaerobio de flujo a pistón

Fuente: Los autores. 2009

1

3

45 2

1. Caja Reguladora (Entrada de Flujo) 2. Cámaras 1 a la 3 3. Tubería de Extracción be Biogás 4. Sedimentador 5. Tubería de Salida

4.2.5 Lechos de Secado: Finalmente, para la disposición de los lodos provenientes del pozo de bombeo (en actividades de mantenimiento), el sedimentador y los dos reactores, se diseñaron y construyeron los lechos de secado como se observa en la foto 17 y el anexo J.

56

Foto 17. Lechos de Secado

Fuente: Los autores. 2009

Estos lechos de secado fueron construidos con tubería perforada en forma de espina de pescado de 1 pulgada, grava torpedo y ladrillo. Los diseños pueden ser consultados en el anexo K.

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5 SELECCIÓN DE LA PLANTA MACRÓFITA Y ADAPTACIÓN DEL MEDIO DE SOPORTE

CUMPLIMIENTO DE OBJETIVOS

Objetivo Especifico 1

Seleccionar el tipo de planta macrófita que se adapte mejor a las condiciones del agua a tratar y a las características del medio de soporte a emplear (espuma de poliuretano).

Objetivo Especifico 2

Arrancar y poner en marcha los reactores de flujo a pistón con y sin macrófitas con el medio de soporte definido, espuma de poliuretano.

5.1 ACONDICIONAMIENTO DEL MEDIO DE SOPORTE La espuma de poliuretano como medio de soporte, ofrece una gran área de contacto al estar formada por un agregado de burbujas, lo cual permite el crecimiento de la biota microbiana tanto en el exterior como en el interior, además de permitir la adherencia de las raíces de las plantas y ofrecerles un medio de soporte en el cual pueden crecer. Al ser un medio sintético, no hay degradación, ni aporte de materia orgánica al reactor y mayor duración. Este material puede obtenerse de residuos de procesos industriales como fabricación de colchones y muebles, sin embargo, para ser empleada en el tratamiento de aguas residuales, esta debe estar libre de residuos de madera y químicos. Por lo anterior es importante investigar, si por sus compuestos químicos, esta puede tener un aporte de fenol en el agua residual que va a ser tratada. Para desactivar los compuestos químicos que pueden reaccionar con los componentes del agua residual, fue necesario realizar una limpieza a cierta cantidad de espuma de poliuretano para ser expuesta a concentraciones de fenol conocidas y determinar su comportamiento. Se cortaron trozos de espuma de 3cm. x 3cm. x 3cm. y se introdujeron en un erlenmeyer con tapa y válvula, para luego hacer pasar por 10 segundos, un gas inerte, que en este caso fue nitrógeno a 30ºC, una vez la espuma estuvo en contacto con el gas, se cerraron las válvulas, y se dejó por 24 horas para ser desactivada, como se observa en la foto 18.

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Foto 18. Desactivación de la espuma

Fuente: Los Autores. 2009

Una vez desactivada la espuma, se realizó un montaje empleando espuma desactivada y sin desactivar (sin la anterior limpieza), con agua desionizada, agua residual y agua sintética tomando muestras de cada jarra cada 2 horas, hasta completar un tiempo de retención de 6 horas, una muestra más a las 24 horas y finalmente a las 98 horas, como se muestra en la foto 19. Foto 19. Montaje, espuma de poliuretano

a b c d e f a. Agua Desionizada – Espuma Desactivada b. Agua Desionizada – Espuma Activada c. Agua Residual – Espuma Desactivada d. Agua Residual – Espuma Activada e. Agua Sintética – Espuma Desactivada f. Agua Sintética – Espuma Activada

Fuente: Los autores. 2009

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En la gráfica 1 y la tabla 9, se muestra el montaje que se realizó para la espuma activada, así mismo para la espuma desactivada se presentan la gráfica 2 y la tabla 10. Gráfica 1. Retención de fenol en el medio de soporte – Espuma Activada

RETENCIÓN DEL FENOL EN EL MEDIO DE SOPORTE ESPUMA ACTIVADA

0

1

2

3

4

5

0 horas 2 horas 4 horas 6 horas 24 horas 98 horas

Tiempo (horas)

Agua Desionizada Agua Residual Agua Sintética

Con

cent

raci

ón d

e fe

nol (

mg/

L

Fuente: Los autores. 2009

Tabla 9. Retención de fenol en el medio de soporte – Espuma Activada

CONCENTRACIÓN DE FENOL (mg/L)

Tiempo de Retención

Agua Desionizada

Agua Residual

Agua Sintética

Concentración Inicial 0 horas 0 2,3 4,6 2 horas 0 1,7 2,5 4 horas 0 1,8 2,2 6 horas 0 1,7 2,5

24 horas 0 0,3 1,6 Espuma Activada

98 horas 0 0,4 1,0

Fuente: Los autores. 2009

De acuerdo al montaje realizado, se observó que la espuma como medio de soporte, no aporta fenol al agua, lo que se demuestra con el montaje de agua

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desionizada, en el cual se mantuvo la concentración de fenol en 0mg/L; además tiene la capacidad de eliminar fenol, ya que en el agua sintética se registran valores inferiores a la concentración inicial a medida que aumenta el tiempo de retención, y se infiere que esta disminución no es atribuida a ninguna actividad microbiana por tratarse de agua sintética; sin embargo la disminución de la concentración de fenol es mayor en el agua residual, ya que se combina la acción de la espuma con la actividad microbiana, la cual muestra mayor porcentaje de remoción a medida que aumenta el tiempo de retención.

Gráfica 2. Retención de fenol en el medio de soporte – Espuma Desactivada

RETENCIÓN DEL FENOL EN EL MEDIO DE SOPORTE ESPUMA DESACTIVADA

0

1

2

3

4

5

0 horas 2 horas 4 horas 6 horas 24 horas 98 horas

Tiempo (horas)

Agua Desionizada Agua Residual Agua Sintética

Con

cent

raci

ón d

e fe

nol (

mg/

L)

Fuente: Los autores. 2009

Tabla 10. Retención de fenol en el medio de soporte – Espuma Desactivada

CONCENTRACIÓN DE FENOL (mg/L)

Tiempo de Retención

Agua Desionizada

Agua Residual

Agua Sintética

Concentración Inicial 0 horas 0 2,3 4,6 2 horas 0 1,7 2,6 4 horas 0 1,6 2,2 6 horas 0 1,2 2,8

24 horas 0 0,6 1,5 Espuma Desactivada

98 horas 0 0,2 0,7

Fuente: Los autores. 2009

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Para el montaje realizado con la espuma desactivada, se pudo observar un comportamiento parecido al anteriormente mencionado; sin embargo, tanto con la espuma desactivada como con la activada, se pudo obtener una remoción de fenol similar, por lo cual al tratarse de un tratamiento a gran escala no es significativo desactivar la espuma con un gas inerte ya que se generan mayores costos y el tratamiento resulta ser igualmente eficiente con la espuma sin desactivar. Por lo anterior, para la presente investigación, la espuma fue acondicionada en cubos de 3cm. x 3cm, x 3 cm., sin desactivar. 5.2 SELECCIÓN DE LA MACRÓFITA Una vez acondicionada la espuma para la pre-experimentación, se pasó a la selección del tipo de planta macrófita que se adaptó mejor a las condiciones del agua residual a tratar y las características del medio de soporte; para ello se realizó la siembra de las cinco especies seleccionadas las cuales fueron extraídas del humedal La Conejera (ver foto 20), ubicado en la localidad de Suba en la ciudad de Bogotá.

Foto 20. Extracción de las plantas macrófitas humedal La Conejera

Fuente. Los autores 2009 Las plantas fueron sembradas en materas plásticas, utilizando como medio de soporte fijo, espuma de poliuretano cortada en trozos de 3cm x 3cm x 3cm y alimentada con agua residual de la clínica veterinaria, y agua del Humedal la Conejera, con el fin de determinar si las plantas seleccionadas se adaptaban a las

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características del vertimiento comparándola con el agua del humedal que es su medio nativo. Se dispusieron así, 10 materas con el medio de soporte fijo, sembrando por duplicado las especies seleccionadas. Una vez sembradas las diferentes especies, se realizó el seguimiento, monitoreo y control diario durante ocho días, en donde se revisaron las posibles modificaciones que pudieran presentar las plantas en cuanto a su color, rigidez y vitalidad. Con el pasar de los días se pudo ver que las plantas seguían con las mismas características, mostrando una adaptación al medio de soporte fijo seleccionado y al sustrato o agua residual de la clínica veterinaria, lo cual se demostró con el crecimiento de nuevas hojas en algunas especies, su color endémico prominente, su vitalidad, entre otros y el crecimiento de la parte radicular, la cual comenzó a incrustarse en el medio de soporte, como se muestra en la foto 21. Foto 21. Crecimiento radicular e incrustación en el medio de soporte

Fuente. Los autores. 2009

Pasados estos días se decidió preparar dos soluciones con concentraciones conocidas de fenol, compuesto que no cumple con la normatividad vigente de vertimientos para el agua residual de la clínica veterinaria, objeto de investigación; la finalidad de esta etapa fue observar y seleccionar la macrófita que mejor se adaptara a las condiciones del nuevo sustrato y determinar mediante análisis de laboratorio cual de ellas ofrecía un mayor porcentaje de remoción de fenoles. Una vez finalizada esta etapa y luego de observar el comportamiento de las plantas a esta nuevas condiciones, se realizó una primer selección, en la cual fue descartada la especie Hydrocotile Ranunculoides (Sombrilla de Agua), ya que a pesar de no verse afectada por las concentraciones de fenol además de haber mostrado buenas condiciones durante la etapa de pre-experimentación, sus raíces

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son demasiado pequeñas y su crecimiento es horizontal, lo cual no es propicio para utilizarla en el reactor. El procedimiento realizado consistió en cambiar el agua de las materas por las soluciones preparadas, con las cuatro especies seleccionadas. Las materas fueron alimentadas con dos soluciones con concentraciones conocidas de fenol, una solución de 1 ppm y otra solución de 10 ppm. Durante esta segunda etapa, las especies, fueron expuestas a 10 horas de contacto con la solución antes mencionada. Los resultados obtenidos a nivel de laboratorio de determinación de fenoles a las soluciones preparadas con concentraciones conocidas unas vez dejadas al contacto con las plantas macrófitas, se muestran en la tabla 11. Tabla 11. Resultados de laboratorio - Determinación de fenol

Nº Muestra Especie Concentración

Inicial (mg/L) Concentración

Final (mg/L) Concentración Inicial (mg/L)

Concentración Final (mg/L)

1 Lengua de Vaca 1 0,2 10 1,35

2 Clavito 1 Por debajo de rango* 10 0,1

3 Hierba de Sapo 1 Por debajo de

rango* 10 Por debajo de rango*

4 Botoncillo 1 0,1 10 0,1

Fuente: Los autores. 2009

Una vez obtenidos los resultados de laboratorio, se realizó una última selección, teniendo en cuenta que todas las especies analizadas removieron una concentración considerable de fenol, sin embargo se notaron cambios importantes en algunas especies, ya que se tornaron marchitas, y perdieron sus características propias, como color y vitalidad. El aspecto de las plantas puede observarse en la tabla 12. En esta última selección las especies que mostraron un desempeño óptimo, fueron Lengua de vaca y Hierba de sapo, siendo la Hierba de sapo, la macrófita que logró una mayor remoción de fenol. Con los resultados obtenidos en la fase de pre-experimentación, se inició el arranque del sistema piloto empleando la macrófita Hierba de sapo.

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Tabla 12. Especies de plantas macrófitas antes y después de la adición de fenol en el tiempo

NOMBRE ANTES DESPUÉS OBSERVACIÓN

Rumex Conglomeratus

(Lengua de Vaca)

Esta especie mientras estuvo en contacto con la solución de fenol, mantuvo sus condiciones iniciales, no se marchito y mantuvo su vitalidad adaptándose al medio.

Ludwigia Peploides (Clavito)

En el caso de esta especie se presentó la pérdida de follaje y vitalidad, además de marchitamiento. No se adaptó al medio.

Polygonum Hydropiperoides (Hierba de Sapo)

Esta especie por el contrario, mejoró sus condiciones iniciales, adaptándose al medio y ganando vitalidad, follaje y florescencia.

Bidens Lavéis (Botoncillo)

Esta especie durante el tiempo de contacto con la solución de fenol, se marchito, perdió follaje y vitalidad. No se adaptó al medio.

Fuente. Los autores 2009

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6. ARRANQUE Y PUESTA EN MARCHA

CUMPLIMIENTO DE OBJETIVOS

Objetivo Especifico 2

Arrancar y poner en marcha los reactores de flujo a pistón con y sin macrófitas con el medio de soporte definido, espuma de poliuretano.

Objetivo Específico 3

Controlar y evaluar los factores ambientales y los parámetros fisicoquímicos que inciden en el comportamiento de cada una de las unidades piloto propuestas, en el proceso con aguas residuales con contenido en fenoles y materia orgánica.

6.1 ARRANQUE Y PUESTA EN MARCHA Con el acondicionamiento del medio de soporte y la elección de la macrófita, se procedió a la realización de pruebas hidráulicas, revisando fugas en todo el sistema y el paso continuo de agua para posteriormente llenar las cámaras con la espuma de poliuretano y hacer la siembra de las plantas como se observa en la foto 22. Foto 22. Llenado de Reactores y siembra de macrófitas

Fuente: Los autores. 2009 Una vez realizado el montaje anterior se dejó correr agua hacia los reactores y así, se identificaron una serie de problemas de funcionamiento; dentro de estas actividades, se realizó el aforo de caudal, para ello se tomó durante varios días, datos de caudal a la entrada y salida de ambos reactores, de modo tal que al

66

regular las válvulas de entrada a cada reactor, se pudiera fijar un caudal constante de 0,25 L/min; sin embargo este caudal no pudo ser regulado utilizando estas válvulas, porque al ser válvulas tipo globo, solo giraban 90 grados y no permiten tener ningún grado de precisión en la apertura o cierre, además debido al alto contenido de sólidos de gran tamaño se obstruía con facilidad al punto de bloquear la totalidad del flujo. Por esta razón se decidió realizar un cambio a la estructura de reparto del sistema piloto, retirando las válvulas y reemplazándolas por cajas reguladoras de caudal independientes en cada reactor que aseguraran un flujo constante. …Véase fotos 23… Foto 23. Aforo con cajas reguladoras

Fuente: Los autores. 2009 De la cámara de reparto se condujo el agua por una tubería de ½ pulgada a cada una de las cajas reguladoras de caudal, pero era un montaje que utilizaba varios accesorios como codos de 90 y 45 grados, tes, uniones, universales y varios tramos de tubería, lo cual generó pérdidas de energía significativas, y reducciones de caudal, por tal razón se decidió cambiar las interconexiones entre la cámara de reparto y cada una de las cajas reguladoras de caudal por manguera de ½ pulgada con los accesorios mínimos para conectar dicha manguera con la tubería ya existente, lo cual aseguró un caudal uniforme hacia las cajas reguladoras de caudal. …Véase foto 24… Por otra parte, al montaje se le adaptó un tubo que hiciera las veces de una ventosa para eliminar la formación de burbujas de aire y garantizar el flujo libre del agua de entrada a cada uno de los reactores.

67

Foto 24. Configuración en manguera

Fuente: Los autores. 2009

Otros problemas que se presentaron durante el arranque, ocurrieron en el sistema de bombeo, debido a que la gran cantidad de sólidos que llegaban al pozo de bombeo, obstruían el paso normal del agua a través de la bomba sumergible. Para dar solución a este problema, se realizó limpieza al pozo diariamente, pero no fue suficiente, por tal razón se decidió ubicar dos rejillas para detener y recoger la mayor cantidad de sólidos de gran y mediano tamaño que interrumpían el paso uniforme del agua; a estas rejillas se les realizó mantenimiento diario con el fin de extraer los sólidos retenidos y evitar un arrastre de estos mismos. La disminución en el flujo de agua residual industrial, fue otro de los inconvenientes presentados, ya que este dependía de las actividades que se estaban realizando en la clínica veterinaria, sin embargo es importante resaltar que el sistema de bombeo estuvo en modo automático, de tal manera que al presentarse esta situación la bomba no correría ningún riesgo de dañarse y automáticamente se activaba para seguir con el tratamiento. La presencia de vectores como larvas, zancudos, olores ofensivos y desagradables por el estancamiento del agua que se presentó mientras se hacia el cambio de las cajas reguladoras fue otro problema, el cual fue solucionado haciendo un lavado con agua limpia a los dos reactores. Pasados varios días y realizadas labores de mantenimiento y acondicionamiento, se inoculó el lodo en las cámaras de los reactores, para ello se obtuvo lodo aerobio para el híbrido, de la planta de tratamiento de aguas residuales

68

domésticas El Rosal∗ y lodo anaerobio de la planta de tratamiento de aguas residuales industriales Colanta para el RAP; la adición de dicho lodo, se hizo añadiéndolo diariamente en pequeñas cantidades de 1L a cada uno de los reactores hasta completar 16 L, para que no fuera lavado y expulsado antes de generarse la biota microbiana requerida en el proceso, con el normal funcionamiento del sistema. El lodo aerobio del reactor híbrido humedal – RAP, teníe una concentración de SSV entre 2000 a 4000 mg/L35, con lo cual se pudo verificar su buena calidad, al contener una buena cantidad de microorganismos, que asegurará la rápida propagación de la biota microbiana dentro del reactor. Tras inocular el lodo y haciendo correr el agua por el reactor, se notó un muy buen acondicionamiento de las plantas, ya que estas crecieron rápidamente, introduciendo sus raíces por las porosidades de la espuma, tomándolo como su medio de soporte; además la espuma se torno un poco oscura, probablemente por el crecimiento de biota microbiana y contenido de materia orgánica y nutrientes provenientes del agua. …Véase foto 25… Foto 25: Adherencia de la raíz al medio de soporte

Fuente: Los autores. 2009 ∗ Este procedimiento de inoculación no se había realizado para el arranque de un humedal artificial, sin embargo en este caso, se realizó por tratarse de una nueva configuración entre un humedal artificial y un reactor anaerobio de flujo a pistón. 35 CORPORACIÓN AUTÓNOMA REGIONAL DE CUNDINAMARCA. Manual de operación y mantenimiento de la planta de tratamiento de aguas residuales domésticas EL ROSAL. Bogotá D.C. Marzo de 2006, pág. 12

69

Por otro lado, para el reactor anaerobio, se realizaron análisis de actividad metanogénica al lodo inoculado aleatoriamente durante 3 semanas, mostrando una adecuada producción de gas metano y un lodo con aceptables características, al ser un lodo floculento de color café y buen aspecto con valores cercanos a 0,4 kg DQO/kg SSV-d y superiores . …Véase tabla 13… Tabla 13. Actividad Metanogénica.

ACTIVIDAD METANOGÉNICA INÓCULO DE LODO ANAEROBIO - COLANTA

Nº AME (kg DQO/kg SSV-d) 1 0.47 2 0.33 3 0.42

Fuente: Los autores. 2009

6.2 TIEMPO DE RETENCIÓN TEÓRICO 6.2.1 Porosidad del medio: Como característica importante del medio de soporte, se determinó la porosidad, introduciendo 24 cubos de espuma de 27 cm3 en un contenedor de 3.8 L, para ser saturados con agua residual y medir el volumen empleado, los resultados obtenidos fueron:

VInicial = 3800 ml VRetenido = 900 ml Porosidad % = VInicial - VRetenido

VInicial

Porosidad % = 3800ml – 900ml 900ml

Porosidad % = 76,31

Este valor incluye los espacios internos de cada cubo de espuma y los intersticios entre los cubos ubicados en el contenedor, simulando su distribución en las cámaras. …Véase foto 26…

70

Foto 26. Porosidad del medio de soporte

Fuente: Los autores. 2009 6.2.2 Volumen de las Unidades: Para determinar el tiempo de retención de cada unidad, fue necesario hallar el volumen total de las unidades y restarlo al volumen que la espuma ocupa en las cámaras como medio de soporte, con este dato y con el caudal de diseño, se obtiene el tiempo de transporte del agua residual a través de cada reactor. 6.2.3 Tiempo de Retención: De los resultados obtenidos, se pudo determinar un tiempo de retención de 24.61 horas para el reactor híbrido y un tiempo de retención de 22.66 horas para el RAP. …Véase anexo L… 6.3 TIEMPO DE RETENCIÓN POR TRAZADORES Para la determinación del tiempo de retención de las unidades piloto, se realizó un monitoreo de 24 horas en donde se analizó la conductividad del agua a la salida de los reactores cada 5 minutos, tras la adición de una solución de salmuera de 5000ppm, para así, establecer el momento en que se registran los datos más altos de este parámetro y así, el tiempo de retención. Las curvas obtenidas, pueden observarse en el anexo M.

71

En el momento de aplicar la solución de salmuera en la pre-cámara del Hibrido Humedal - RAP, la conductividad era de 0,737ms y se mantuvo con una variación entre 0,730 y 1,731ms durante los primeros 465 minutos, sin un crecimiento notable; después, se dio un crecimiento logarítmico desde los 466 minutos hasta 860 minutos con un valor máximo de conductividad de 1,736ms, a partir de este momento comenzó a decrecer la concentración de salmuera aplicada a medida que pasaba el tiempo hasta llegar a registrar valores menores de 0,900ms al final del monitoreo. En el caso del RAP, en el momento de aplicar la solución de salmuera en la pre-cámara, la conductividad era de 0,660ms y se mantuvo constante alrededor de este valor durante los primeros 145 minutos, después, se dio un crecimiento exponencial desde los 146 minutos hasta 600 minutos mostrando un valor de conductividad de 1,230ms aproximadamente en este último tiempo, a partir de este momento se formo una campana gaussiana con un sesgo hacia la izquierda de 1,230ms en 600 minutos; un sesgo hacia la derecha con el mismo valor de conductividad 1230ms, pero transcurridos 810 minutos y muestra un pico máximo de 1,370ms en un tiempo de 690 minutos; finalmente empezó a decrecer la concentración de salmuera aplicada a la medida que pasaba el tiempo hasta llegar a registrar valores menores de 600ms al final del monitoreo.

De acuerdo a lo anterior, se estableció un tiempo de retención de 13 horas para el reactor híbrido humedal - RAP, y 12 horas para el RAP, teniendo en cuenta los picos de concentración de conductividad registrados en las curvas. 6.4 SEGUIMIENTO DE PARÁMETROS DE CONTROL A partir de este momento se inició el seguimiento de parámetros de control como análisis de alcalinidad, ácidos grasos volátiles por el mes de arranque, y nutrientes una vez a la semana durante el arranque. El proceso de digestión anaerobia en su fase acidogénica involucra la producción de grandes cantidades de ácidos grasos volátiles en el reactor, lo cual puede llevar a caídas de pH, a valores en los cuales la actividad metanogénica es seriamente inhibida36. …Véase gráfica 3… 36 ROJAS Olga, RELACIÓN ALCALINIDAD – ÁCIDOS GRASOS VOLÁTILES. Universidad del Valle. Colombia, 1987. 2 p.

72

Gráfica 3. Relación AGV / Alcalinidad

RELACIÓN ÁCIDOS GRASOS VOLÁTILES / ALCALINIDAD

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

RELACIÓN TEÓRICA RELACIÓN AGV/ALC

Variable Obs. Mean Std. Dev. Min. Máx.

Relación AGV/ALC 40 .4279622 .2063408 .06 .9

Fuente: Los autores. 2009 La relación alcalinidad/ácidos grasos volátiles que indica condiciones adecuadas de funcionamiento de degradación por parte de los microorganismos, fue de 0.4. De acuerdo a lo anterior, en la gráfica 4, se puede observar que el comportamiento de esta relación presenta variaciones con valores entre 0.06 y 0.9; estas variaciones son atribuidas a errores experimentales debido a que este análisis se realiza bajo una inspección visual, y al no ser realizado siempre por la misma persona, se presenta este margen de error. Sin embargo, a pesar de estas variaciones, el pH del agua se mantuvo neutro, lo cual indicó la no acidificación del medio; por lo anterior, no fue necesaria la adición de cal, al no presentarse una acidificación significativa. Con el seguimiento de esta relación se pudo garantizar el crecimiento de la biota microbiana encargada del proceso de degradación, teniendo en cuenta que se mantuvo una temperatura con una variación no mayor a 2ºC al día, para no generar un desbalance del proceso normal. Por otro lado, teniendo en cuenta que para reactores anaerobios se debe cumplir una relación DQO:N:F de 350:5:1 y para un reactor aerobio una relación DBO:N:F de 100:5:1, se realizó un análisis de nutrientes, que aseguró que hubiese una cantidad suficiente de nutrientes para el desarrollo de la comunidad microbiana

73

encargada del proceso de degradación, tanto para el reactor aerobio, como el anaerobio….Véase tabla 14… Tabla 14. Nutrientes

NUTRIENTES

DBO N P 48 2.5 0.5 REACTOR HÍBRIDO37 1.9 0.45

DQO N P 286 4.2 0.9 REACTOR RAP 53 0.8 0.2

Fuente: Los autores. 2009

Teniendo en cuenta que no se presentó acidificación del medio y que los nutrientes cumplieron la relación óptima para el desarrollo de los microorganismos, se dio fin a la etapa de arranque y puesta en marcha. En esta etapa, además, se consideraron y se monitorearon parámetros de DQO, DBO5, fenol, SST, turbiedad, temperatura, pH y datos de caudal de entrada diariamente; de esta manera, se definieron todos los elementos y procedimientos necesarios para iniciar la etapa de experimentación. Para consultar la base de datos, ver el anexo N.

74

7 COMPORTAMIENTO DE LOS REACTORES PILOTO

En la etapa experimental se observó el comportamiento del afluente y efluente y se identificaron las relaciones entre variables que afectan el proceso de remoción, monitoreando diariamente los parámetros estipulados en la metodología y teniendo en cuenta el tiempo de retención calculado. Para consultar la base de datos, ver anexo O. Es importante resaltar que el proceso de toma de muestras se llevó a cabo con la ayuda de la cadena de custodia (ver anexo P) y la respectiva preservación de muestras, además para el análisis de laboratorio se tuvo en cuenta la calibración de los equipos empleados, garantiza un alto grado de confiabilidad en los resultados obtenidos. 7.1 COMPORTAMIENTO DEL AFLUENTE Con los datos recolectados, se estableció el comportamiento del afluente durante los cinco meses de monitoreo. A continuación se analizan cada uno de los parámetros de seguimiento en la entrada del sistema de tratamiento. 7.1.1 Caudal: Como se observa en la gráfica 4, el caudal de entrada a cada uno de los reactores fue muy variable alrededor del valor del caudal de diseño (Qd = 0.25 L/min). En el caso del reactor híbrido se presentaron valores máximos de 1.888 L/min y valores mínimos de 0.079 L/min, con un promedio de 0.6189 L/min, y para el RAP se presentaron valores en un rango entre 0.064 y 1,449 L/min con un promedio de 0.5802 L/min; los dos reactores muestran una desviación estándar significativa que demuestra numéricamente la dispersión y variabilidad de los datos de caudales monitoreados. La variación de caudal se debió a que el sistema no es estacionario y sus características varían con el tiempo, es decir el caudal varía significativamente, ya que la clínica veterinaria y sus laboratorios desarrollan diversas actividades con distintos procedimientos, en diferentes horarios y frecuencias, generando consumos del recurso agua muy variables, el cual depende directamente de la cantidad de personas fijas y flotantes que se encuentran en un día típico en las instalaciones.

75

Gráfica 4. Comportamiento del caudal

0

5

10

15

20

Freq

uenc

y

0 .5 1 1.5 2Caudal

COMPORTAMIENTO DEL CAUDAL (L/min) - HÍBRIDO

0

5

10

15

20

Freq

uenc

y

0 .5 1 1.5Caudal

COMPORTAMIENTO DEL CAUDAL (L/min) - RAP

Variable Obs. Mean Std. Dev. Min. Máx. Caudal Entrada Híbrido 85 .6189412 .4302873 .079 1.888 Caudal Entrada RAP 85 .5802235 .3495983 .064 1.449

Fuente: Los autores. 2009

La variación constante de los vertimientos generados en la clínica veterinaria, hicieron que fuese más complejo regular el caudal de entrada a cada uno de los reactores, debido a que las válvulas utilizadas y las compuertas de las cajas reguladoras de caudal no eran precisas, y se tuvo que regular constantemente en períodos muy cortos; además, se presentaron problemas hidráulicos ya que se empleó tubería de ½ pulgada al tratarse de un reactor piloto, sin embargo, para la conducción de aguas residuales industriales no es conveniente emplear diámetros de tubería tan pequeños, lo cual generó taponamientos y obstrucciones haciendo que no llegara el caudal requerido al sistema. Como consecuencia de lo anterior, el tiempo de retención de las unidades varió constantemente, lo cual pudo introducir un margen de error a la hora de la toma de muestras de salida. 7.1.2 Demanda Química de Oxígeno: El afluente registró valores de DQO entre los 17 y 991 mg/L con un promedio de 164.12 mg/L; como se observa en la gráfica 5, existe una gran variación en las características del vertimiento de entrada, como lo corrobora el valor de desviación estándar presentado, que muestra el alto grado de dispersión, variabilidad o carencia de homogeneidad de los datos, lo cual es atribuido a las diferentes actividades realizadas en la clínica veterinaria y a las prácticas de laboratorios hechas por estudiantes a lo largo del semestre académico.

76

Sin embargo estos valores no exceden el valor máximo permitido por la norma de vertimientos, pero demuestra que así como se presentan concentraciones bajas, también podrían llegar a presentarse valores tan altos, que excedan la norma, según las actividades realizadas en determinado momento. Gráfica 5. Comportamiento de la DQO

010

2030

40Fr

eque

ncy

0 200 400 600 800 1000DQO

COMPORTAMIENTO DE LA DQO (mg/L)

Variable Obs. Mean Std. Dev. Min. Máx.

DQO 57 164.2456 162.1294 17 991

Fuente: Los autores. 2009

7.1.3 Demanda Bioquímica de Oxígeno: Para el parámetro DBO5, se registraron valores entre los 48 y 256 mg/L con un promedio de 88.70 mg/L; de acuerdo a lo mostrado en la gráfica 9, los valores que se presentan con mayor frecuencia, están entre 50 y 100 mg/L, con lo que se observa que existe una variación significativa del vertimiento de entrada en lo relacionado al material biodegradable presente en el afluente, corroborado con el valor de desviación estándar presentado de 51.67, pues el grado de dispersión o variabilidad de los datos es alto, lo que quiere decir que los datos analizados son poco homogéneos. …Véase gráfica 6…

77

Gráfica 6. Comportamiento de la DBO5

05

1015

Freq

uenc

y

50 100 150 200 250DBO

COMPORTAMIENTO DE LA DBO (mg/L)

Variable Obs. Mean Std. Dev. Min. Máx.

DBO5 17 88.70588 51.67418 48 256

Fuente: Los autores. 2009 7.1.4 Fenol Gráfica 7. Comportamiento del fenol

010

2030

Freq

uenc

y

0 2 4 6 8Fenol

COMPORTAMIENTO DEL FENOL (mg/L)

Variable Obs. Mean Std. Dev. Min. Máx.

Fenol 60 2.790333 1.420737 .3 7

Fuente: Los autores. 2009

78

En el caso del fenol, los datos presentan una alta homogeneidad, con valores entre 0.3 y 7 mg/L y un promedio de 2.7 mg/L; de lo anterior se puede observar que en la mayor cantidad de datos, se excede el valor máximo permitido por la norma, motivo por el cual, es de gran interés en esta investigación, lograr una buena remoción de fenol por medio de los reactores piloto. …Ver gráfica 7… 7.1.5 Sólidos Suspendidos Totales: En la gráfica 8, al analizar el comportamiento del afluente en cuanto a los sólidos suspendidos totales, se observa una gran dispersión o variación de los registros de concentración inicial, con valores entre 34 y 950 mg/L, con un promedio de 201,43 mg/L; con un valor máximo de 950 mg/L, este parámetro incumple la norma de vertimientos en por lo menos una oportunidad. Por lo anterior, es importante monitorear dicho parámetro ya que pueden presentarse incrementos de la concentración importantes según las actividades y frecuencias de las mismas. Gráfica 8. Comportamiento de SST

05

1015

20Fr

eque

ncy

0 200 400 600 800SST

COMPORTAMIENTO DE LOS SST (mg/L)

Variable Obs. Mean Std. Dev. Min. Máx.

SST 37 201.4324 171.0737 34 950

Fuente: Los autores. 2009

7.1.6 Turbiedad: Por otro lado, los valores de turbiedad que presenta el vertimiento en la gráfica 9, varían entre 26.5 y 371 NTU, es decir, que se encuentra una considerable cantidad de partículas suspendidas en estado coloidal, atribuibles a las actividades de limpieza de las instalaciones y las actividades propias de la clínica y laboratorios. Es de especial interés observar la

79

variabilidad de los datos, de acuerdo a lo indicado por el alto valor de desviación estándar, debido a la frecuencia y variedad en las actividades realizadas, sin embargo el valor de turbiedad se mantiene un promedio de 95 NTU, siendo este un parámetro no regulado por la normatividad aplicada en esta investigación. Gráfica 9. Comportamiento de la turbiedad

05

1015

20Fr

eque

ncy

0 100 200 300 400Tuebiedad

COMPORTAMIENTO DE LA TURBIEDAD (mg/L)(NTU)

Variable Obs. Mean Std. Dev. Min. Máx. Turbiedad 50 95.604 62.68319 26.5 371

Fuente: Los autores. 2009

7.1.7 Grasas y Aceites: Debido a la formación de una capa grasosa en la superficie del agua de las pre-cámaras de los reactores, se realizó un control periódico del valor de grasas y aceites del vertimiento. …Véase foto 27… Foto 27. Formación de capa grasosa en las pre-cámaras

Fuente: Los autores. 2009

80

En la gráfica 10, se muestra el comportamiento del vertimiento en cuanto al contenido de grasas y aceites. De allí se puede observar una gran variación en los datos, con un valor de desviación estándar de 23.9, probablemente debido a la diversidad de actividades que se hacen en la clínica veterinaria y los laboratorios; Sin embargo, con un valor promedio de 21.5 mg/L, el contenido de grasas y aceites, no supera la norma ni registra valores tan altos que pudieran inhibir la acción microbiana. Gráfica 10. Comportamiento de grasas y aceites

COMPORTAMIENTO DE GRASAS Y ACEITES

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4 5 6 7

Gra

sas

y Ac

eite

s (m

8

g

Variable Obs. Mean Std. Dev. Min. Máx.

Grasas y Aceites 7 21.52857 23.90542 1.8 64.6

Fuente: Los autores. 2009

7.1.8 Temperatura: Los valores de temperatura registrados presentan un promedio de 17.04ºC, y tienen poca variación, es decir las condiciones iniciales del vertimiento en materia de temperatura, se encuentra dentro de los valores permitidos y normales; los valores se encuentran entre 13.6 y 21ºC. Es de resaltar que la temperatura depende también del clima presentado durante los días de muestreo, y que la zona de experimentación se encuentra al aire libre y está ubicada en la sabana de Bogotá. …Véase gráfica 11…

81

Gráfica 11. Comportamiento de la temperatura

Variable Obs. Mean Std. Dev. Min. Máx. Temperatura 109 17.04266 1.430275 13.6 21

0

10

20

30

Freq

uenc

y

14 16 18 20 22Temperatura

COMPORTAMIENTO DE LA TEMPERATURA (°C) - HÍBRIDO

Fuente: Los autores. 2009

7.1.9 pH: Como lo muestra la gráfica 12, el afluente presenta un pH neutro, con un promedio de 6.58, y con variaciones entre 5.49 y 8.08, valores que no sobrepasan el valor de la norma. Gráfica 12. Comportamiento del pH

0

10

20

30

40

Freq

uenc

y

5.5 6 6.5 7 7.5 8pH

COMPORTAMIENTO DEL pH - HÍBRIDO

Variable Obs. Mean Std. Dev. Min. Máx. pH 108 6.587315 .3976957 5.49 8.08

Fuente: Los autores. 2009

82

7.2 CORRELACIÓN DE VARIABLES Mediante las matrices de dispersión se exploran las posibles correlaciones entre los diferentes parámetros fisicoquímicos, seguidos de la matriz de correlaciones donde se presentan los coeficientes de correlación de Pearson que es un índice estadístico que mide la relación lineal entre dos variables cuantitativas x, y37, en este se aplicó para cuantificar el nivel de correlación entre las diferentes variables para cada uno de los reactores que puedan influir en el proceso de remoción de contaminantes, presentados dos a dos y considerando en todos la temperatura y el pH, teniendo como base estadística la eficiencia de remoción conseguida para cada parámetro.

El valor del índice de correlación varía en el intervalo (-1, +1):

• Si r = 0, no existe relación lineal. Pero esto no necesariamente implica una independencia total entre las dos variables, es decir, que la variación de una de ellas puede influir en el valor que pueda tomar la otra. Pudiendo haber relaciones no lineales entre las dos variables. Estas pueden calcularse con la razón de correlación.

• Si r = 1, existe una correlación positiva perfecta. El índice indica una

dependencia total entre las dos variables denominada relación directa: cuando una de ellas aumenta, la otra también lo hace en idéntica proporción.

• Si 0 < r < 1, existe una correlación positiva.

• Si r = -1, existe una correlación negativa perfecta. El índice indica una

dependencia total entre las dos variables llamada relación inversa: cuando una de ellas aumenta, la otra disminuye en idéntica proporción.

• Si -1 < r < 0, existe una correlación negativa.

7.2.1 Correlación DQO – Fenol: De acuerdo a las matrices de la figura 4, se observa una correlación leve entre DQO y Fenol para los dos reactores, con valores de 0.4095 para el híbrido y 0.2210 para el RAP. De igual manera no se ve una correlación importante del fenol con la temperatura ni el pH, ni la DQO con la temperatura y el pH, para ninguno de los dos reactores. Lo anterior nos indica que

37 GUTIÉRREZ PULIDO, Humberto. Análisis y Diseño de Experimentos 1 ed. McGraw Hill. México D. F., 2004. 430 p.

83

estas variables no son dependientes entre ellas, es decir, que el comportamiento de una de ellas no afecta las demás de manera significativa. Figura 4. Matriz de dispersión DQO – Fenol

DQO

FENOL

pH

T(ºC)

0

50

100

0 50 100

0

50

100

0 50 100

5

6

7

8

5 6 7 8

15

20

25

15 20 25

REACTOR HÍBRIDO

DQO

FENOL

pH

T(ºC)

0

50

100

0 50 100

0

50

100

0 50 100

5

6

7

8

5 6 7 8

15

20

25

15 20 25

REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO A PISTÓN

Fuente: Los autores. 2009

Tabla 15. Correlación DQO – Fenol

DQO Fenol pH TemperaturaDQO 1.0000 Fenol 0.4095 1.0000 pH 0.0759 -0.2986 1.0000

REACTOR HÍBRIDO

Temperatura 0.0829 -0.2697 0.4399 1.0000 DQO Fenol pH Temperatura

DQO 1.0000 Fenol 0.2210 1.0000 pH 0.2579 -0.2296 1.0000

REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO A

PISTÓN Temperatura -0.0468 0.1183 0.3764 1.0000

Fuente: Los autores. 2009

7.2.2 Correlación DQO – DBO5: De igual manera, en la figura 5, no se encuentra una correlación significativa entre las variables DBO5 y DQO, con coeficientes de 0.3485 para el híbrido, y 0.4028 para el RAP, esto probablemente debido a que el procedimiento realizado a nivel de laboratorio contiene amplias diferencias para ambos. Sin embargo es importante observar la relación DQO/DBO5, y así determinar el grado de biodegrabilidad del afluente.

84

Figura 5. Matriz de dispersión DQO – DBO5

DQO

DBO

pH

T(ºC)

40

60

80

100

40 60 80 100

0

50

100

0 50 100

6

6.5

7

7.5

6 6.5 7 7.5

15

16

17

18

15 16 17 18

REACTOR HÍBRIDO

DQO

DBO

pH

T(ºC)

40

60

80

100

40 60 80 100

0

50

100

0 50 100

6

6.5

7

7.5

6 6.5 7 7.5

15

16

17

18

15 16 17 18

REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO A PISTÓN

Fuente: Los autores. 2009

Tabla 16. Correlación DQO – DBO5

DQO DBO5 pH Temperatura DQO 1.0000 DBO5 0.3485 1.0000 pH -0.2854 0.0692 1.0000

REACTOR HÍBRIDO

Temperatura -0.1861 0.4956 0.5353 1.0000 DQO DBO5 pH Temperatura

DQO 1.0000 DBO5 0.4028 1.0000 pH 0.4350 0.3429 1.0000

REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO A

PISTÓN Temperatura 0.0688 0.2001 0.5809 1.0000

Fuente: Los autores. 2009

A la relación DQO/DBO5 se le conoce como índice de biodegradabilidad, por ejemplo para las siguientes relaciones se tiene que38: DQO/DBO5 = 1.5 Materia orgánica muy degradable DQO/DBO5 = 2 Materia orgánica moderadamente degradable DQO/DBO5 = 10 Materia orgánica poco degradable

38 Análisis de Aguas [En línea]. [citado en 10 enero de 2009]. Disponible en <http://www.ulpgc.es/hege/almacen/download/30/30673/tema5analisisdeaguas.pdf>

85

Gráfica 13. Relación DQO/DBO5

RELACIÓN DQO / DBO

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

Relación DQO / DBO

Variable Obs. Mean Std. Dev. Min Máx. Relación 12 1.963353 .9290117 .983 4.577

Fuente: Los autores. 2009

La gráfica 13, muestra el comportamiento del índice de biodegrabilidad del vertimiento; con una desviación estándar de 0.92, la relación DQO/DBO5, es poco variable y registra un promedio de 1.96, lo cual indica que la materia orgánica del reactor es moderadamente degradable. 7.2.3 Correlación DQO – SST Figura 6. Correlación DQO – SST

DQO

SST

pH

T(ºC)

0

50

100

0 50 100

0

50

100

0 50 100

5

6

7

8

5 6 7 8

14

16

18

20

14 16 18 20

REACTOR HÍBRIDO

DQO

SST

pH

T(ºC)

0

50

100

0 50 100

0

50

100

0 50 100

5

6

7

8

5 6 7 8

14

16

18

20

14 16 18 20

REACTOR HÍBRIDO

Fuente: Los autores. 2009

86

Tabla 17. Correlación DQO – SST

DQO SST pH TemperaturaDQO 1.0000 SST 0.0336 1.0000 pH -0.1100 0.0057 1.0000

REACTOR HÍBRIDO

Temperatura -0.0340 -0.0996 0.3724 1.0000 DQO SST pH Temperatura

DQO 1.0000 SST 0.2517 1.0000 pH 0.2618 -0.1378 1.0000

REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO A

PISTÓN Temperatura -0.1115 -0.0010 0.3866 1.0000

Fuente: Los autores.2009

La correlación entre la DQO y los SST, es especialmente baja, lo que indica que no hay una relación directa entre estas variables, ni tampoco con la temperatura y el pH. …Véase figura 6…

7.1.1 Correlación Fenol – SST Figura 7. Correlación Fenol – SST

FENOL

SST

pH

T(ºC)

40

60

80

100

40 60 80 100

0

50

100

0 50 100

5

6

7

8

5 6 7 8

14

16

18

20

14 16 18 20

REACTOR HÍBRIDO

FENOL

SST

pH

T(ºC)

0

50

100

0 50 100

0

50

100

0 50 100

5

6

7

8

5 6 7 8

14

16

18

20

14 16 18 20

REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO A PISTÓN

Fuente: Los autores. 2009

Para el caso del fenol y los SST, en la figura 7, no existe correlación al registrar coeficientes de -0.0456 y 0.2306, es decir, no existe relación entre estas dos variables.

87

Tabla 18. Correlación DQO – SST

FENOL SST pH Temperatura FENOL 1.0000 SST -0.0456 1.0000 pH -0.3154 0.0535 1.0000

REACTOR HÍBRIDO

Temperatura 0.2172 -0.0881 0.2434 1.0000 FENOL SST pH Temperatura FENOL 1.0000 SST 0.2306 1.0000 pH -0.1912 -0.1026 1.0000

REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO A

PISTÓN Temperatura 0.1995 0.0248 0.2276 1.0000

Fuente: Los autores. 2009

7.1.2 Correlación SST – Turbiedad: Para el caso de SST y turbiedad, no existe correlación al registrar coeficientes de -0.2163 y 0.1831 debido a que la turbiedad en agua se debe a la presencia de partículas suspendidas, es decir materia en suspensión como arcilla, cieno o materia orgánica e inorgánica finamente dividida, así como compuestos solubles coloridos, plancton y diversos microorganismos; siendo una expresión de la propiedad óptica de una muestra, que se origina al pasar un haz de luz a través de ella, la cual puede ser dispersada y absorbida en vez de transmitirse en línea recta1. Figura 8. Correlación SST – Turbiedad

SST

TURBIEDAD

pH

T(ºC)

40

60

80

100

40 60 80 100

0

50

100

0 50 100

5

6

7

8

5 6 7 8

14

16

18

20

14 16 18 20

REACTOR HÍBRIDO

DQO

TURBIEDAD

pH

T(ºC)

0

50

100

0 50 100

0

50

100

0 50 100

5

6

7

8

5 6 7 8

14

16

18

20

14 16 18 20

REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO A PISTÓN

Fuente: Los autores. 2009 1 AGUILAR ROMO, Miguel. Analysis of water - Determination of turbidity in natural, wastewaters and wastewaters treated - Test method. Secretaría de economía. México D. F., 2008. [en línea]. [citado en 6 Febrero de 2009]. Disponible en <www.semarnat.gob.mx/leyesynormas/Normas%20Mexicanas%20vigentes/NMX-AA-034-SCFI-2001.pdf>

88

Tabla 19. Correlación SST – Turbiedad

SST Turbiedad pH TemperaturaSST 1.0000 Turbiedad -0.2163 1.0000 pH -0.0889 0.2666 1.0000

REACTOR HÍBRIDO

Temperatura -0.2404 0.1151 0.3972 1.0000 SST Turbiedad pH TemperaturaSST 1.0000 Turbiedad 0.1831 1.0000 pH -0.2658 -0.1687 1.0000

REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO A

PISTÓN Temperatura -0.1135 0.1253 0.3794 1.0000

Fuente: Los autores. 2009

Por el contrario, en la medición de los sólidos totales se cuantifica el valor de todas las clases de sólidos, suspendidos, volátiles y disueltos, estos últimos no reflectan la luz y por esa razón los valores entre sólidos y turbiedad no tienen correlación lineal ya que cada uno mide propiedades diferentes. …Véase figura 8…

7.2 COMPORTAMIENTO DE LA TEMPERATURA EN LA ZONA ALTA, MEDIA Y

BAJA DEL REACTOR Además de los parámetros analizados, se realizó un monitoreo de temperatura en la zona alta, media y baja de los dos reactores con el fin de establecer si existe un incremento de temperatura que pudiera generar volatilización del fenol presente en el agua. El monitoreo se realizó para un día soleado. De acuerdo a lo mostrado en el anexo Q, el reactor híbrido mantuvo una temperatura entre 17.8ºC y 20.4ºC y el RAP 19ºC y 20ºC; este rango de temperatura varía de acuerdo al clima de la zona, manteniéndose muy cercana a la temperatura ambiente, y a pesar de que el fenol tenga un valor de tensión de vapor tan bajo, en su estado en el vertimiento al estar disuelto en el agua, solo podría volatilizarse al llegar a su punto de ebullición (182ºC). Por lo anterior, la remoción del fenol, no es atribuible a volatilización, si no a la acción microbiana, de las plantas y del medio de soporte.

89

8. COMPARACIÓN DE EFICIENCIAS DE REMOCIÓN DE LOS REACTORES PILOTO

CUMPLIMIENTO DE OBJETIVOS Objetivo

Especifico 5 Comparar la eficiencia de remoción de fenoles y materia orgánica en los dos reactores piloto.

Una vez se observó el comportamiento de los reactores piloto en la fase de experimentación, se establecieron mediante el programa estadístico STATA/SE 10.0, pruebas t-student∗* (de una cola), de comparación de medias y pruebas de Mann-Whitney Wilcoxon*∗* para evaluar la hipótesis nula de igualdad de eficiencias de remoción para los dos reactores, empleando los registros de eficiencia de remoción para cada parámetro. …Véase anexo L…

• Hipótesis Nula (Ho): µ Eficiencia de remoción RAP = µ Eficiencia de remoción Híbrido Ho: La eficiencia promedio de remoción del reactor híbrido, es igual a la eficiencia promedio de remoción del reactor anaerobio de flujo a pistón.

• Hipótesis Alternativa (HA): µ Eficiencia de remoción Híbrido > µ Eficiencia de remoción RAP

HA: La eficiencia promedio de remoción del reactor híbrido, es mayor a la eficiencia promedio de remoción del reactor anaerobio de flujo a pistón

Teniendo en cuenta que el nivel de significancia o valor p value, de una prueba estadística específica es la probabilidad (suponiendo que Ho es verdadera) de observar un valor de la estadística de prueba que contradice la hipótesis nula, y que apoya la hipótesis alternativa, en por lo menos el mismo grado de libertad que lo hace el que se calcula a partir de los datos de muestra.2 Es decir, encontrar un valor que contradiga la hipótesis nula con un 95% de probabilidad. ** Distribución teórica de probabilidad. Se usa para la comparación de dos medias en poblaciones independientes y normales cuando el tamaño de la muestra es pequeño. Disponible en: <http://www.colombiestad.gov.co/index.php?option=com_glossary&func=view&Itemid=25&catid=113&term=DISTRIBUCI%D3N+T+STUDENT> *** Prueba de significación estadística no paramétrica para probar la hipótesis nula de que el parámetro de localización (generalmente la mediana) es el mismo cuando se comparan dos grupos independientes, cualquiera que sea el tipo de distribución de la variable (distribución normal o de otro tipo).Disponible en: <http://www.azprensa.com/glosario/p4.php > 2 MENDENHALL, W. y SINCICH, T. Probabilidad y Estadística para Ingeniería y Ciencias. 4 ed. Prentice Hall. México. 445 p.

90

De lo anterior, para valores p value < 0.05, la hipótesis nula es rechazada; las gráficas que se muestran a continuación, dan a conocer la eficiencia de remoción para cada parámetro y cada reactor.

8.1 EFICIENCIA DE REMOCIÓN – DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO

En el caso de la eficiencia de remoción de DQO, se empleó una prueba t-student. La gráfica 14 y la tabla 20, muestran que el comportamiento de la eficiencia de remoción de la DQO de ambos reactores tiene un comportamiento similar, con valores promedio de eficiencias de remoción del 62.369% para el reactor híbrido y del 61.296% para el RAP. Sin embargo el valor de la desviación estándar, muestra la poca homogeneidad en los datos, para cada uno de los reactores, con lo cual se puede observar que la eficiencia de remoción, aunque alcanzó registros superiores al 80%, no mantuvo un comportamiento constante, presentando valores de remoción para el Híbrido desde 4.16% hasta 97.8% y para el RAP desde 5.57% hasta el 96.4%. Gráfica 14. Comparación de la eficiencia de remoción de DQO

0

20

40

60

80

100

COMPARACIÓN DE EFICIENCIAS DQO (%)

HÍBRIDO RAP

Fuente: Los autores. 2009

91

Tabla 20. Comparación de la eficiencia de remoción DQO

Prueba t para medias de dos muestras DQO HÍBRIDO DQO RAP Media 62.369 61.296 Mediana 68.525 65.792 Desviación estándar 23.712 22.334 Mínimo 4.167 5.574 Máximo 97.835 96.420 Varianza 562.273 498.799 Observaciones 57 57 Grados de libertad 56 Estadístico t 0.347 Significancia de la prueba 0.365 Valor crítico de t (una cola) 1.673

Fuente: Los autores. 2009

De acuerdo a la tabla 20, el p value no es significativo (0.365 > 0.05), entonces no se rechaza la hipótesis nula de igualdad, es decir no existe evidencia estadística que permita establecer que en promedio la eficiencia de remoción de la Demanda Química de Oxígeno es diferente tratando el vertimiento de agua residual proveniente de la clínica veterinaria de la Universidad de la Salle con el Híbrido Humedal - RAP y el Reactor Anaerobio de Flujo a Pistón (RAP). 8.2 EFICIENCIA DE REMOCIÓN – DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXÍGENO

En el caso de la eficiencia de remoción de DBO5, se empleó el test Mann-Whitney Wilcoxon, prueba no paramétrica, empleada para una baja densidad de datos, como en este caso, donde se trabajó con una base de 17 observaciones. La gráfica 15, tabla 21 y 22, muestran el comportamiento de la eficiencia de remoción de la DBO5 de ambos reactores y los resultados de los estadísticos de la prueba Mann-Whitney Wilcoxon, los cuales se observa que el comportamiento de los reactores es similar, con valores promedio de eficiencias de remoción del 53.743% para el reactor híbrido y del 51.080% para el RAP. Sin embargo el valor de la desviación estándar, muestra la poca homogeneidad en los datos para cada uno de los reactores, con lo cual se puede observar que la eficiencia de remoción, aunque alcanzó registros superiores al 70%, no mantuvo un comportamiento constante, presentando valores de remoción para el Híbrido desde 13.339% hasta 92.262% y para el RAP desde 5.377% hasta el 93.301%.

92

Gráfica 15. Comparación de la eficiencia de remoción de DBO5

0

20

40

60

80

100

COMPARACIÓN DE EFICIENCIAS DBO (%)

HÍBRIDO RAP

Fuente: Los autores. 2009

Tabla 21. Comparación de la eficiencia de remoción de DBO5,

Estadísticos descriptivos DBO HÍBRIDO DBO RAP Media 53.743 51.080 Varianza 783.386 887.675 Mediana 61.702 57.077 Desviación estándar 27.989 29.794 Mínimo 13.339 5.377 Máximo 92.262 93.301 Observaciones 17 17

Fuente: Los autores. 2009

De acuerdo a la tabla 22, el valor de significancia de la prueba (0.210 > 0.05), no rechaza la hipótesis nula de igualdad, es decir no existe evidencia estadística que permita establecer que en promedio la eficiencia de remoción de la Demanda bioquímica de Oxígeno es diferente tratando el vertimiento de agua residual proveniente de la clínica veterinaria de la Universidad de la Salle con el Híbrido Humedal - RAP y el Reactor Anaerobio de Flujo a Pistón (RAP).

93

Tabla 22. Resultados de la prueba Mann-Whitney Wilcoxon

Rangos N Rango promedio Suma de rangos

Rangos negativos 11a 9.36 103.00Rangos positivos 6b 8.33 50.00Empates 0c

DBOR - DBOH

Total 17 a. DBOR < DBOH b. DBOR > DBOH c. DBOR = DBOH

Estadísticos de contrasteb

DBOR - DBOH Z -1.254a

Significancia de la prueba .210 a. Basado en los rangos positivos.

b. Prueba de los rangos con signo de Wilcoxon

Fuente: Los autores. 2009

8.3 EFICIENCIA DE REMOCIÓN – FENOLES La gráfica 16 y la tabla 23, muestra el comportamiento de la eficiencia de remoción de la Fenoles de ambos reactores y los resultados de la prueba t-student, los cuales tienen un comportamiento similar, con valores promedio de eficiencias de remoción del 55.37% para el reactor híbrido y del 49.24% para el RAP. Sin embargo, el análisis realizado con la prueba t-student de comparación de remoción entre los dos reactores en materia de fenoles, demuestra que a diferencia de los parámetros ya analizados, la eficiencia de remoción de fenoles, resulta rechazar la hipótesis nula de igualdad, con un valor p de 0.012 (0.012 < 0.05), es decir existe evidencia estadística que permita establecer que en promedio la eficiencia de remoción del Fenol es mayor tratando el vertimiento de agua residual proveniente de la clínica veterinaria de la Universidad de la Salle con el Híbrido Humedal - RAP que con el Reactor Anaerobio de Flujo a Pistón (RAP).

94

Gráfica 16. Comparación de la eficiencia de remoción de Fenoles

0

20

40

60

80

100

COMPARACIÓN DE EFICIENCIAS FENOLES (%)

HÍBRIDO RAP

Fuente: Los autores. 2009 Tabla 23. Comparación de la eficiencia de remoción de Fenoles

Prueba t para medias de dos muestras FENOL HÍBRIDO FENOL RAP Media 55.375 49.242 Mediana 53.155 46.000 Desviación estándar 20.046 22.876 Mínimo 2.457 2.177 Máximo 100 96.276 Varianza 401.859 523.313 Observaciones 60 60 Grados de libertad 59 Estadístico t 2.301 Significancia de la prueba 0.012 Valor crítico de t (una cola) 1.671

Fuente: Los autores. 2009

De lo anterior, se puede atribuir un mayor porcentaje de remoción de fenoles al reactor híbrido humedal-RAP, por la acción de degradación ejercida por la macrófita hierba de sapo, la cual cumple con su función de humedal artificial.

95

8.4 EFICIENCIA DE REMOCIÓN - SÓLIDOS SUSPENDIDOS TOTALES La gráfica 17 y la tabla 24, muestra el comportamiento de la eficiencia de remoción de los sólidos suspendidos totales de ambos reactores y los resultados de la prueba t-student, los cuales tienen un comportamiento similar, con valores promedio de eficiencias de remoción del 81.160% para el reactor híbrido y del 76.473% para el RAP. Sin embargo la gráfica muestra que el reactor híbrido mantiene mayor homogeneidad en los datos que el RAP, a pesar de presentar dos valores atípicos, debido a que el reactor híbrido mostró una mayor cantidad de eficiencias más altas que el RAP. Gráfica 17. Comparación de la eficiencia de remoción de SST

20

40

60

80

100COMPARACIÓN DE EFICIENCIAS SST (%)

HÍBRIDO RAP

Fuente: Los autores. 2009 Para el análisis de comparación de remoción de Sólidos Suspendidos Totales, entre los dos reactores, se empleó una prueba t-student, en donde, se rechaza la hipótesis nula de igualdad, con un valor p de 0.046 (0.046 < 0.05), es decir existe evidencia estadística que permita establecer que en promedio la eficiencia de remoción de los Sólidos Suspendidos Totales es mayor tratando el vertimiento de agua residual proveniente de la clínica veterinaria de la Universidad de la Salle con el Híbrido Humedal - RAP que con el Reactor Anaerobio de Flujo a Pistón

96

(RAP), presentando valores de remoción promedio de 81,16% para el Híbrido y 76,47% para el RAP. Tabla 24 Comparación de la eficiencia de remoción de SST

Prueba t para medias de dos muestras SST HÍBRIDO SST RAP

Media 81.160 76.473 Varianza 266.063 489.549 Mediana 84.630 83.227 Desviación estándar 16.311 22.126 Mínimo 26.529 14.286 Máximo 99.714 98.974 Observaciones 37 37 Grados de libertad 36 Estadístico t 1.736 Significancia de la prueba 0.046 Valor crítico de t (una cola) 1.688

Fuente: Los autores. 2009

8.5 EFICIENCIA DE REMOCIÓN – TURBIEDAD En el caso de la eficiencia de remoción de turbiedad, se empleó también la prueba t-student, comparando los promedios de remoción de cada uno de los reactores. La gráfica 18 y la tabla 25, muestra el comportamiento de la eficiencia de remoción de la turbiedad de ambos reactores y los resultados de la prueba t-student, los cuales tienen un comportamiento similar, con valores promedio de eficiencias de remoción del 62.590% para el reactor híbrido y del 60.451% para el RAP. Sin embargo el valor de la desviación estándar, muestra la poca homogeneidad en los datos, para cada uno de los reactores, con lo cual se puede observar que la eficiencia de remoción, aunque alcanzó registros superiores al 80%, no mantuvo un comportamiento constante, presentando valores de remoción para el Híbrido desde 22.961% hasta 91.461% y para el RAP desde 6.275% hasta el 94.083%. De acuerdo a la tabla 25, el p value no es significativo (0.237 > 0.05), entonces no se rechaza la hipótesis nula de igualdad, es decir no existe evidencia estadística que permita establecer que en promedio la eficiencia de remoción de la Turbiedad

97

es diferente tratando el vertimiento de agua residual proveniente de la clínica veterinaria de la Universidad de la Salle con el Híbrido Humedal - RAP y el Reactor Anaerobio de Flujo a Pistón (RAP). Gráfica 18. Comparación de la eficiencia de remoción de Turbiedad

0

20

40

60

80

100COMPARACIÓN DE EFICIENCIAS TURBIEDAD (%)

HÍBRIDO RAP

Fuente: Los autores. 2009

Tabla 25. Comparación de la eficiencia de remoción de Turbiedad

Prueba t para medias de dos muestras TURBIEDAD HÍBRIDO TURBIEDAD RAP

Media 62.590 60.451 Mediana 62.704 65.119 Desviación estándar 19.052 20.974 Mínimo 22.961 6.275 Máximo 91.461 94.083 Varianza 362.990 439.923 Observaciones 50 50 Grados de libertad 49 Estadístico t 0.720 Significancia de la prueba 0.237 Valor crítico de t (una cola) 1.677

Fuente: Los autores. 2009

98

9. PARÁMETROS DE DISEÑO

CUMPLIMIENTO DE OBJETIVOS

Objetivo Especifico 5

Definir los parámetros de diseño básicos para llevar el sistema monitoreado de aguas residuales con contenido en fenoles y materia orgánica a escala real en la sede La Floresta de la Universidad de La Salle.

En la investigación realizada, el sistema monitoreado constituido por un RAP propiamente dicho y una modificación del mismo bajo el principio de humedales artificiales, presenta los parámetros de diseño descritos en este capítulo. Es importante aclarar que los rangos definidos, se obtuvieron teniendo en cuenta el caudal mínimo y máximo que manejaron los reactores para las cargas hidráulicas y el rango de carga contaminante para el cual se presentaran eficiencias de remoción superiores al 70% para cargas volumétricas. 9.1 PARÁMETROS TÍPICOS 9.1.1 Reactor Anaerobio de Flujo a Pistón Los parámetros típicos para el diseño de un reactor anaerobio de flujo a pistón, se presentan en la tabla 26. Tabla 26. Parámetros de Diseño Típicos – RAP

PARÁMETROS DE DISEÑO – RAP Carga Hidráulica (So) 12 – 36 m3/m2-d Carga Volumétrica (qv) < 5.0 Kg DQO/m3-d pH 5.0 – 8.5 SST < 500 mg/L FOG < 100 mg/L Tiempo de Retención 10 – 20 hr.

Fuente: Roberto Balda. 2009

99

9.1.2 Humedales artificiales de Flujo Subsuperficial Los parámetros típicos para el diseño de un humedal de flujo subsuperficial, se presentan en la tabla 27. Tabla 27. Parámetros de Diseño Típicos – Humedales de Flujo Subsuperficial

PARÁMETROS DE DISEÑO – HUMEDALES ARTIFICIALES DE FLUJO SUBSUPERFICIAL

Carga Hidráulica Superficial 470 - 1870 m3/ha-d Carga Orgánica < 112 Kg DBO/ha-d Carga de SST 390 kg/ha-d Profundidad del Agua 0,3 – 0,6 m Profundidad del Medio 0,45 – 0,75 m Tiempo de Detención (DBO5) 3 – 4 día

Fuente: ROMERO ROJAS, Jairo Alberto. 2009

9.2 PARÁMETROS DE DISEÑO REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO A

PISTÓN 9.2.1 Carga Hidráulica: La carga hidráulica del reactor anaerobio de flujo a pistón, presenta valores entre 0.12 y 2.75 m3/m2-d, con un promedio de 1.09 m3/m2-d, y aunque estos valores son muy bajos en comparación con el rango establecido en los parámetros de diseño estándar o adquiridos de la práctica, la unidad piloto no sufrió alteraciones o modificaciones en su funcionamiento, manteniendo un porcentaje de eficiencia de remoción alto de todos los parámetros monitoreados y sin arrastre de sólidos ni microorganismos al no manejarse altos caudales; estos valores bajos son atribuidos a la alta variación del caudal de entrada al reactor que presentó un caudal máximo de 1.449 L/min y un caudal mínimo de 0.064 L/min. Por lo anterior el rango del parámetro de diseño de carga hidráulica está por fuera de los parámetros típicos de diseño, aunque se lograron eficiencias de remoción superiores al 70%, lo que permite establecer una ampliación del parámetro de diseño en cuestión. …Véase gráfica 19…

100

Gráfica 19. Carga Hidráulica - RAP

Variable Obs Mean Std. Dev Min Máx.

Carga Hidráulica 85 1.098941 .6623569 .121 2.75 Caudal 85 .5801396 .3495907 .064 1.4492

Fuente: Los autores. 2009

9.2.2 Carga Volumétrica de Fenol: Debido a la importancia de establecer un parámetro de diseño en el cual se tenga en cuenta las cargas de fenol que el reactor puede soportar, se establece la carga volumétrica de fenol.

En la gráfica 20, se observa que para eficiencias entre el 73 y el 96%, se presentan valores de carga volumétrica de fenol entre 0.000417 kg Fenol/m3-d y 0.139 kg Fenol/m3-d., rango que se adopta para establecer el parámetro de diseño de carga volumétrica en cuanto a este compuesto. Con estos valores, el reactor mostró un buen desempeño tanto para la remoción de fenol, como para otros contaminantes, es decir, este nuevo criterio de diseño no va a afectar el funcionamiento de remoción de otros contaminantes ya que son independientes y el reactor está en capacidad de asimilarlos.

16111621263136414651566166717681

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

CARGA HIDRÁULICA - RAP

CARGA HIDRÁULICA (m3/m2-d) CAUDAL ENTRADA (L/min)

101

Gráfica 20. Carga Volumétrica Fenol - RAP

0

20

40

60

80

100

120

Efic

ienc

ia d

e Re

moc

ión

.

0.0000

0.0020

0.0040

0.0060

0.0080

0.0100

0.0120

0.0140

0.0160

Carg

a Vo

lum

étric

a

.

EFICIENCIA DE REMOCIÓN FENOL CARGA VOLUMÉTRICA FENOL (kg FENOL/m3-d)

Variable Obs. Mean Std Dev Min. Máx.

Eficiencia Fenol 13 83.57 8.45 73.33 96.27 C .00514 . arga Volumétrica 13 .0055 000417 .01398

Fuente: Los autores. 2009

9.2.3 Carga Volumétrica DQO

ráfica 21. Carga Volumétrica DQO - RAP

G

0

20

40

60

80

100

120

Efic

ieci

a de

Rem

oció

n

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40Ca

rga

Volu

mét

ri

EFICIENCIA DE REMOCIÓN DQO (%) CARGA VOLUMÉTRICA (kg DQO/m3-d)

Variable Obs. Mean Std. Dev. Min. Máx.

Efic O iencia DQ 25 81.32 7.133956 70 96 C arga Volumétrica 25 .3268 .3236989 .03 1.28

Fuente: Los autores. 2009

102

La gráfica 22, permite corro le la carga volumétrica ya

.2.4 Otros: De acuerdo a lo analizado capítulo del comportamiento del afluente,

.3 PARÁMETROS DE DISEÑO REACTOR HÍBRIDO HUMEDAL – RAP

eniendo en cuenta que este reactor es una innovación en tratamiento de aguas

.3.1 Carga Hidráulica Superficial

ráfica 22. Carga Hidráulica Superficial - Híbrido

borar que el reactor cumpestablecida (< 5.0 Kg DQO/m3-d), sin embargo estos valores son bajos, debido a las bajas cargas contaminantes del vertimiento en materia de DQO. Es de notar que, para eficiencias entre el 83% al 91%, la carga volumétrica que acepta el reactor se encuentra entre 0,03 y 1.28 kg DQO/m3-d. 9se puede observar que los valores de pH, SST, FOG y tiempo de retención se encuentran dentro de los parámetros de diseño establecidos (ver tabla 26). 9 Tresiduales, se establecen parámetros de diseño basados en parámetros ya existentes para reactores anaerobios de flujo a pistón y humedales artificiales. 9 G

Variable Obs Mean Std. Dev Min Máx.

C 1 .1 3arga Hidráulica 85 .172878 .8152437 48736 .57813Caudal 85 .6189412 .4302 .079 1.888

Fuente: Los autores. 2009

16111621263136414651566166717681

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

CARGA HIDRÁULICA - HÍBRIDO

CARGA HIDRÁULICA (m3/m2-d) CAUDAL DE ENTRADA (L/min)

103

La carga hidráulica del rea P, presenta valores entre

or lo anterior, el rango del parámetro de diseño de carga hidráulica, para lograr

.3.2 Carga Orgánica: Se tuvo en cuenta la carga orgánica como parámetro de

ste rango de parámetro de diseño se sale del rango establecido para humedales

ráfica 23. Carga Orgánica - Híbrido

ctor Híbrido Humedal - RA0.148 y 3.57 m3/m2-d, con un promedio de 1.172 m3/m2-d, para valores de caudal máximo de 1.8 L/min y mínimo de 0.079 L/min. …Véase gráfica 22… Con estos valores, se mantuvo un porcentaje de eficiencia de remoción alto de todos los parámetros monitoreados. Cabe anotar que estos valores son similares a los manejados por el reactor anaerobio de flujo a pistón. Peficiencias de remoción superiores al 70%, está entre 0.148m3/m2-d y 3.57m3/m2-d (1480 m3/ha-d y 35700 m3/ha-d) 9diseño del reactor híbrido, por su principio de humedal artificial de flujo subsuperficial. Para eficiencias de remoción de DBO5 mayores al 70%, el rango de carga orgánica que pudo soportar el reactor está entre 0.018 kg DBO5/m2-d a 0.166 kg DBO5/m2-d (180kg DBO5/ha-d a 1667kg DBO5/ha-d)…Véase gráfica 25… Eartificiales (ver tabla 27), sin embargo, se demuestra que este reactor puede soportar altas cargas de DBO5 G

0

10

20

30

40

50

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70

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90

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Efic

ienc

ia d

e R

emoc

ión

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

Carg

a O

rgán

ica

EFICIENCIA DE REMOCIÓN DBO5 CARGA ORGÁNICA (kg DBO5/m2-d)

Variable Obs. Mean Std. Dev. Min. Máx. Efic 5iencia DBO 5 85.6 7.0214 75 92 Carga Orgánica 5 .06760 .01801 .1667 .05760

Fuente: Los autores. 2009

104

9.3.3 Carga Volumétrica d

ráfica 24. Carga Volumétrica de Fenol – Híbrido

e Fenol G

0

20

40

60

80

100

120

Efic

ienc

ia d

e Rem

oció

n

0.000

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

0.008

0.009

Car

ga V

olum

étrica

EFICIENCIA DE REMOCIÓN FENOL CARGA VOLUMÉTRICA FENOL (kg FENOL/m3-d)

Variable Obs. Mean Std. Dev. Min. Máx.

Efic O5iencia DB 14 82.928 9.23592 71 100 C .0 .0077 arga Volumétrica 14 .00341 .0026597 0043

Fuente: Los autores. 2009

Este nuevo parámetro de diseño se formula, considerando la remoción del fenol

omo se puede observar en la gráfica 24, para eficiencias de remoción superiores

9.3.4 Carga Superficial de Fenol: Este nuevo parámetro de diseño se formula,

que puede alcanzar este reactor en relación a su volumen teniendo en cuenta su principio como reactor de flujo a pistón. Cal 70%, la carga volumétrica del fenol se encuentran entre 0.00043 kg Fenol/m3-d y 0.0077 kg Fenol/m3-d. Es de anotar que este rango es similar al encontrado para el reactor anaerobio de flujo a pistón. Además, como se ve en la gráfica, los picos de carga volumétrica presentados, no tienen una influencia drástica sobre la variación de la eficiencia de remoción de fenol.

considerando la remoción del fenol que puede alcanzar este reactor en relación a su área, teniendo en cuenta su principio como humedal artificial de flujo subsuperficial. Como se puede observar en la gráfica 26, para eficiencias de remoción superiores al 70%, la carga orgánica de fenol se encuentran entre 0.000387 kg Fenol/m2-d y 0.00695 kg Fenol/m2-d (3.87 kg Fenol/ha-d y 69.5 kg Fenol/ha-d)

105

Gráfica 25. Carga Superficial de Fenol – Híbrido

0

20

40

60

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Efic

ienc

ia d

e R

emoc

ión

.

0.0000

0.0010

0.0020

0.0030

0.0040

0.0050

0.0060

0.0070

0.0080

Carg

a O

rgán

ica

.

EFICIENCIA DE REMOCIÓN FENOL CARGA ORGÁNICA FENOL (kg Fenol/m2-d)

Variable Obs. Mean Std. Dev. Min. Máx.

Eficiencia Fenol 14 82.92 9.23 71 100 Carga Orgánica 14 .00307 .00239 .0 .00695 0038

Fuente: Los autores. 2009

.3.5 Carga superficial de SST

ráfica 26. Carga Superficial de SST – Híbrido

9 G

0

20

40

60

80

100

120

Efic

ienc

ia d

e Re

moc

ión

.

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4Ca

rga

Volu

mét

rica

.

EFICIENCIA DE REMOCIÓN SST CARGA SUPERFICIAL SST (kg SST/m2-d)

Variable Obs. Mean Std. Dev. Min. Máx.

Carga Volumétrica 32 .1939 .24644 .00728 1.2528 Eficiencia SST 32 86.28 9.22 70 100

Fuente: Los autores. 2009

106

El rango establecido de car enta picos o valores altos,

e acuerdo a lo anterior, este nuevo rango establecido, se encuentra fuera de los

9.3.6 Tiempo de Retención (DBO5): l tiempo de detención para el reactor

ráfica 27. Tiempo de Retención (DBO5)

ga superficial de SST, presque no generan una drástica influencia sobre la variación de eficiencias, manteniendo estas últimas superiores al 70% entre un rango de 0.0728 a 1.252 kg SST/m2-d (728 kg SST/ha-d a 12520 kg SST/ha-d). …Véase gráfica 26… Dparámetros típicos, lo que significa que este nuevo reactor, puede soportar cargas mucho más altas que las de un humedal artificial típico.

E

híbrido de acuerdo a la eficiencia de remoción de DBO5, se estableció por su principio de humedal artificial, y muestra que se encuentra dentro del rango establecido y muy por debajo de este, con un valor de 4.3 a 17.2 horas, como lo muestra la gráfica 27. Por lo anterior, se puede interpretar que está predominando el comportamiento de flujo a pistón por las pantallas que tiene el reactor híbrido ya que este tiempo de retención se asemeja más al de un RAP típico. G

0

10

20

30

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Efic

ienc

ia d

e R

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2

4

6

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20

Tiem

po d

e R

eten

ción

EFICIENCIA DE REMOCIÓN DBO5 TIEMPO DE DETENCIÓN (h)

Variable Obs. Mean Std. Dev. Min. Máx.

Tiemp ción o de Reten 9 9.874 4.68034 4.353 17.266 Eficiencia Remoción 9 75.72 13.03835 61.7 92.26

Fuente: Los autores. 2009

107

9.3.7 Profundidad del Agua: La profundidad del agua se mantuvo en 0.6m,

ado que la altura del reactor híbrido se encuentra dentro de los parámetros

.3.8 Profundidad del medio: La profundidad del medio fue de 0.5m lo cual

manteniendo la lámina por debajo de la superficie del medio filtrante asegurando un flujo subsuperficial. Destablecidos para humedales artificiales y a su vez mantiene una buena profundidad para su funcionamiento como flujo a pistón, el parámetro de diseño se establece entre 0,3 a 0,6m 9permitió que las raíces de las plantas se soportaran en el, además de actuar como filtro y sedimentador de partículas. Para este parámetro de diseño, se conservan los valores establecidos para humedales artificiales de flujo subsuperficial.

108

10. CONCLUSIONES

• El reactor híbrido humedal – RAP resultó ser más eficiente en la remoción

• La macrófita elegida para ser utilizada en la presente investigación fue la

• El medio de soporte fijo seleccionado cumplió con todas las expectativas,

• La espuma de poliuretano, es un material sintético que no se degrada, ni

• Se demostró que no es necesario realizar una desactivación de la espuma

• El sistema de tratamiento empleó válvulas y cajas reguladoras de caudal

vio arrastre de sólidos.

de fenoles que el reactor convencional RAP usando como medio de soporte fijo, espuma de poliuretano (PUF); sin embargo en cuanto a materia orgánica, ambos reactores demostraron ser igual de eficientes, tratando los vertimientos de la clínica veterinaria generados en la sede de la Floresta Universidad de la Salle.

especie Polygonum Hydropiperoides (Hierba de Sapo), especie que mejor adaptación, desempeño y eficiencia de remoción de fenol mostró frente a las demás especies estudiadas.

su adquisición es fácil y de bajo costo, ya que puede ser conseguido como materia residual de otros procesos industriales por ejemplo en la fabricación de muebles y colchones; al tener una porosidad alta permite la adherencia de microorganismos generando una biopelícula que ayuda a la remoción de los contaminantes en los dos reactores; además, en el reactor híbrido Humedal – RAP, ayudo al crecimiento radicular de las macrófitas ya que en ella encontró un soporte y se adhiere fácilmente. Cabe resaltar que por su gran área de contacto, tanto interna como externa, actúa como un filtro y sedimentador ayudando a la remoción de los sólidos y turbiedad.

aumenta la concentración de contaminantes en el agua, como en el caso del fenol, en donde tras realizar una desactivación al medio de soporte, se pudo demostrar que al contacto con agua residual no aporta fenol, y por el contrario, ayuda en la remoción del dicho compuesto.

ya que resultó ser igualmente eficiente a la espuma desactivada, además de no ser viable económicamente ya que dicho procedimiento genera costos elevados.

para cada reactor, para fijar un caudal de 0.25 L/min, sin embargo esto no fue posible, el caudal no se mantuvo constante debido a la imprecisión de los reguladores de flujo empleados y a la gran presencia de sólidos que obstruyeron el paso normal del agua por las tuberías, razón por la cual fue necesario implementar rejillas en el pozo de bombeo, aunque aun así, se

109

• fectó significativamente el tiempo de retención de

las unidades de tratamiento, modificando el tiempo de toma de muestras y

• teórico varía en un 47% con respecto al calculado

experimentalmente; dicha variación se atribuye a la existencia de cortos

• ermitió una rápida

estabilización del sistema de tratamiento, logrando la remoción de

• emoción de

contaminantes, la disponibilidad de nutrientes para el desarrollo de biota

• s de dispersión, se concluyó que NO

existen correlaciones significativas entre las variables de DQO, DBO5, SST,

• obtuvo un valor de 1.96 de la relación

DQO/DBO5, lo cual indica que el vertimiento contiene materia orgánica

• variación

en cuanto a DQO, DBO5, fenoles, SST, y turbiedad, debido a que las

• esar de

tener un valor de tensión de vapor tan bajo, por estar disuelto en el

La variación de caudal a

así los resultados esperados en esta investigación al introducir en ellos un margen de error. Esta variación del flujo de agua se atribuye al cambio inesperado del consumo de agua dentro de las instalaciones de la clínica y de los laboratorios de veterinaria, además de la población residente dentro de las instalaciones.

El tiempo de retención

circuitos dentro del sistema, que hacen que el recorrido del agua se interrumpa en diferentes zonas del reactor, lo cual genera una salida más rápida del agua; además, el medio de soporte fijo puede llegar al punto de colmatarse de sólidos actuando no como un filtro sino como una barrera, impidiendo el paso normal del agua por los reactores.

El proceso de inoculación de los reactores, p

contaminantes desde el primer mes de pre – experimentación.

La etapa de seguimiento se concluyó al evidenciar la r

microbiana y el crecimiento de las plantas y su adherencia al medio de soporte en el caso de reactor híbrido.

Tras la evaluación y análisis de matrice

turbiedad, fenol, temperatura y pH, lo cual indica que el comportamiento entre las mismas es independiente.

Durante la etapa de seguimiento se

moderadamente degradable y es viable un tratamiento biológico.

El vertimiento, de acuerdo a su comportamiento muestra una gran

actividades realizadas por la clínica veterinaria no son constantes.

La remoción de fenol, no es atribuible a su volatilización ya que a p

vertimiento, solo podría evaporarse al llegar a su punto de ebullición.

110

• La eficiencia promedio de remoción del reactor híbrido, es igual a la

• La eficiencia promedio de remoción del reactor híbrido, es mayor a la

• La eficiencia promedio de remoción del reactor híbrido, es mayor a la

• Los parámetros de diseño verificados y definidos en esta investigación para

Carga Hidráulica 0.12 - 2.75 (m3/m2-d)

3-d) e F nol m3-d)

• Los nuevos parámetros de diseño establecidos por esta investigación para

Carga Hidráulica Superficial 0.14 – 3.57 (m3/m2-d)

/m2-d) a de F nol

d)

5)

)

eficiencia promedio de remoción del reactor anaerobio de flujo a pistón (RAP) en cuanto a DQO, DBO, y turbiedad, es decir, no hay una diferencia estadísticamente significativa.

eficiencia promedio de remoción del reactor anaerobio de flujo a pistón (RAP) en cuanto a fenoles; esta diferencia, se atribuye, además de la acción microbiana y del medio de soporte, a la acción de las plantas en el híbrido, sin embargo es de importancia señalar que la degradación de fenol en el RAP muestra la adaptación de una comunidad microbiana desarrollada en el medio de soporte capaz de degradar dicho compuesto en ausencia de oxígeno.

eficiencia promedio de remoción del reactor anaerobio de flujo a pistón (RAP) en cuanto a SST; esta diferencia, se atribuye, a la acción de las plantas de retener y adherir los sólidos en sus raíces, sumado a la acción filtrante del medio de soporte.

el reactor anaerobio de flujo a pistón son:

Carga Volumétrica 0.03 – 1.28 (kg DQO/mCarga Volumétrica d e 0.000417 – 0.139 (kg Fenol/pH 5.0 - 8.5 SST < 500 mg/L FOG < 100 mg/L Tiempo de retención 10 – 20 (horas)

el reactor híbrido humedal – RAP son:

Carga Orgánica 0.018 - 0.1667 (kg DBOCarga Volumétric e 0.00043 - 0.0077 (kg Fenol/m3-d) Carga Superficial de Fenol 0.000387 – 0.00695 (kg Fenol/m2-Carga Superficial de SST 0.0728 - 1.252 (kg SST/m2-d) Tiempo de Retención (DBO 4.3 a 17.2 (horas) Profundidad del agua 0.3 a 0.6 (m) Profundidad del medio 0.45 – 0.75 (m

111

• Se estableció como nuevo parámetro de diseño para los reactores en función de fenol, la carga volumétrica de fenol, teniendo en cuenta el principio de reactor de flujo a pistón para ambos.

• Los parámetros de diseño establecidos para el reactor anaerobio de flujo a

pistón fueron corroborados; sin embargo el rango de carga hidráulica fue ampliado, ya que se encontró que el reactor proporciona altos porcentajes de remoción de materia orgánica y fenoles con cargas hidráulicas mucho más bajas que las propuestas.

• Debido a la imposibilidad de controlar el caudal y las cargas contaminantes

del vertimiento, no se realizó un diseño experimental que soportará de manera más precisa los resultados de esta investigación; por lo anterior se trabajó en función de los resultados obtenidos durante los cinco meses de monitoreo de la fase experimental.

112

11. RECOMENDACIONES

• Se recomienda la realización de capacitaciones dirigidas tanto al personal de la clínica veterinaria, como a la comunidad lasallista, orientadas al adecuado manejo y disposición de los residuos generados y el uso de sustancias químicas que incrementan el grado de contaminación de sus vertimientos, ya que ninguna medida de control será efectiva, sino va acompañada de disposiciones destinadas a reducir la cantidad de residuos.

• Para el correcto funcionamiento de la planta se recomienda ajustar el

caudal adecuando otras unidades preliminares de tratamiento como puede ser un tanque de igualación en donde se garantice que siempre sea el mismo caudal el que va a ser bombeado, las 24 horas del día, todos los días, e implementar otras unidades de tratamiento preliminar más exigentes, como un tamiz fino, que logre la remoción parcial de los sólidos y no se obstruya el funcionamiento normal del sistema. Además la importancia de un mantenimiento diario a la planta de tratamiento.

• Se recomienda el mejoramiento de las rejillas existentes en las

instalaciones de la sede la Floresta, para remover una mayor cantidad de sólidos, antes de ingresar a la planta de tratamiento.

• Se recomienda realizar un monitoreo específico para determinar la cantidad

de fenol que eventualmente puede ser volatilizado. • Se recomienda para futuras investigaciones realizar un muestreo

compuesto, con el fin de obtener resultados más precisos en la toma de muestras, ya que la variación de caudal del sistema modifica los tiempos de retención de los reactores.

• Se recomienda realizar una investigación más exhaustiva para restringir y

corroborar los parámetros de diseño obtenidos por esta investigación y posteriormente diseñar sistemas a escala real.

• Se recomienda enfocar las próximas investigaciones en base a un diseño

experimental en el que se emplee agua sintética a nivel de laboratorio para realizar una clasificación de cargas altas y bajas de todos los parámetros tenidos en cuenta en esta investigación.

• Se recomienda verificar el comportamiento hidrodinámico del reactor

híbrido, para establecer su tendencia como flujo a pistón.

113

• Se recomienda emplear la espuma de poliuretano como medio de soporte de reactores tanto aerobios, como anaerobios, para el tratamiento de aguas residuales domésticas e industriales a partir de los excelentes resultados obtenidos en esta investigación.

114

BIBLIOGRAFÍA

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116

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117

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118

ANEXO A

ESTRUCTURA METODOLÓGICA

FASE 1

DIAGNÓSTICO INICIAL

RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN MEDIO DE SOPORTE

Rumex Conglomeratus

Ludwigia Peploides

Bidens Lavéis

Polygonum Hydropiperoides

Hydrocotile Ranunculoides

MACRÓFITAS

Reactor Anaerobio de Flujo a Pistón

Humedales Artificiales

INFORMACIÓN GENERAL AGUA RESIDUAL

Caracterización Inicial Espuma de Poliuretano

Caudal

pH y Temperatura

Fenoles

DBO5

DQO

Grasas y aceites

Turbiedad

Sólidos Suspendidos

Fuente: Los Autores. 2009

Análisis, seguimiento y monitoreo

Tiempo de contacto: 1 semana

Concentración conocida de fenol

FASE 2

Acondicionamiento del medio de soporte Corte de espuma (3cm. x 3cm. x 3cm.)

Prueba al medio Desactivación de la espuma

Siembra de macrófitas

Rumex Conglomeratus

Ludwigia Peploides

Bidens Lavéis

Polygonum Hydropiperoides

Hydrocotile Ranunculoides

Selección de la macrófita

Humedal de la Conejera Extracción de macrófitas

SELECCIÓN DE LA MACRÓFITA

Fuente: Los autores. 2009

FASE 2

Tiempo de retención

Levantamiento de planos

Acondicionamiento del medio de

soporte

Porosidad del medio

Llenado de reactores

Corte de la espuma (3cm. x 3cm. x 3cm.)

Siembra de la macrófita

Crecimiento de raíces

Adaptación de la planta

Crecimiento de biota microbiana

Inoculación del lodo

RAP

Humedal

Mantenimiento del sistema

Análisis de laboratorio

Toma de muestras (entradas y salidas)

Seguimiento al comportamiento del

reactor

DBO5

Nutrientes (N, F)

Nutrientes (N, F)

DQO

Actividad metanogénica

Alcalinidad y AGV

RAP

Humedal

Seguimiento y control al arranque

Teórico

Por Trazadores

Aerobio

Anaerobio

ARRANQUE Y PUESTA EN MARCHA

Fuente: Los autores. 2009

FASE 3

Fuente. Los autores. 2009

FASE 4

Toma de muestras (entrada y salida)

ANÁLISIS ESTADÍSTICO

Humedal

RAP

Planteamiento de hipótesis

Programa Estadístico STATA

Análisis comparativo

Parámetros de diseño

Caudal

pH y Temperatura

Fenoles

DBO5

DQO

Sólidos Suspendidos

Diario

Diario

Cada tres días

Semanal

Diario

Diario

Aleatorio Grasas y aceites

Diario Turbiedad

Recolección de

datos

Frecuencia

Mantenimiento del sistema

EXPERIMENTACIÓN

Fuente. Los autores. 2009

ANEXO B

LISTA DE PRESERVANTES

Parámetro Envase

Tamaño mínimo de muestra

mL

Tipo de muestra Preservación

Tiempo máximo de almacenamiento

Recomendado / regulado

Análisis Físico-Químico:Temperatura P p No requerido análisis inmediato

pH P 50 p Análisis inmediato Análisis inmediatoConductividad P 500 p,c 4ºC 28 días

Color P, V 500 p,c 4ºC 2 díasAlcalinidad P, V 200 p 4ºC 1-14 días

Dureza P, V 100 p,c HNO3 a pH<2 6 mesesOlor V 500 p 4ºC 6 horas / no especificado

Oxígeno Disuelto V, P 300 p Análisis inmediato Análisis inmediatoSólidos totales P 200 p,c 4ºC 7 días

Sólidos suspendidos P 200 p,c 4ºC 2 díasSólidos totales disueltos P 200 p,c 4ºC 7 díasSólidos sedimentables P 200 p,c 4ºC 2 días

Turbidez P 100 p,c 4ºC, oscuridad por 24 horas 1 a 2 días

Aceites y grasas VB 1000 p,c HCl a pH<2, 4ºC 28 días

Hidrocarburos totales de petróleo VB 1000 p,c HCl a pH<2, 4ºC7 días hasta la extracción,

40 días después de extracción

Hidr.Aromáticos Policícilicos VB 1000 p,c Ninguno7 días hasta la extracción,

40 días después de extracción

Carbón orgánico total VB 100 p,c H3PO4 o H2SO4 a pH<2, 4ºC

7 a 28 días

DBO P, V 1000 p,c 4ºC 6 a 48 horasDQO VB 100 p,c H2SO4 a pH<2, 4ºC 7 a 28 días

Fenoles VB 500 p,c H3PO4 a pH<2, 4ºC* 28 días

Pesticidas VS 1000 p,c4ºC, 1000mg/L de ác.ascórbico si hay

cloro residual

7 días hasta la extracción, 40 días después de

extracción

Compuestos orgánicos volátiles VOA 40 p HCl a pH<2, 4ºC 14 días / 7días

Boro P 100 p,c No requerido 28 días a 6 mesesBromo P, V 100 p,c No requerido 28 díasCadmio PA, VA 500 p HNO3 a pH<2 6 mesesCalcio PA, VA 500 p HNO3 a pH<3 7 díasCobre PA, VA 500 p HNO3 a pH<2 6 meses

Cromo total PA, VA 300 p 4ºC 1 díaFósforo total P,V H2SO4 a pH<2, 4ºC 28 días

Hierro PA, VA 500 p HNO3 a pH<2 6 mesesMagnesio PA, VA 500 p HNO3 a pH<2 7 díasMaganeso PA, VA 500 p HNO3 a pH<2 6 mesesMercurio PA, VA 500 p,c HNO3 a pH<3, 4ºC 28 días

Tabla 1. Requerimientos del muestreo de campo*

Metales y elementos:

Parámetros orgánicos:

* Para la preservación de fenoles, se tomaron las consideraciones del EPA

LISTA DE PRESERVANTES PARA AGUA

Parámetro Envase

Tamaño mínimo de muestra

mL

Tipo de muestra Preservación

Tiempo máximo de almacenamiento

Recomendado / regulado

Tabla 1. Requerimientos del muestreo de campo*

LISTA DE PRESERVANTES PARA AGUA

Níquel PA, VA 500 p HNO3 a pH<2 6 mesesPlomo PA, VA 500 p HNO3 a pH<2 6 mesesPotasio PA, VA 500 p HNO3 a pH<2 6 mesesSelenio P 500 4ºC 6 mesesSilica P 500 p,c HNO3 a pH<2 28 díasSodio PA, VA 500 p HNO3 a pH<2 7 díasZinc PA, VA 500 p HNO3 a pH<2 6 meses

Parámetro Envase

Tamaño mínimo de muestra

mL

Tipo de muestra Preservación

Tiempo máximo de almacenamiento Recomendado /

reguladoAniones y no metales:

Cloruro P 50 p,c No requerido 28 días

Cloro residual P 500 p Análisis inmediato Análisis inmediato a 0,5 horas

Cianuro total P 500 p,c NaOH a pH>12, 4ºC en oscuridad 1 a 14 días

Fluoruro P 300 p,c No requerido 28 días

Fosfato VA 100 pfiltrar

inmediatamente y 4ºC

2 días

Ioduro P 500 p HNO3 a pH<2 no hay regulación

Nitrato P 100 p,c 4ºC 2 a 28 días para muestras clorinadas

Nitrato-nitrito P 200 p,c H2SO4 a pH<2, 4ºC ninguna a 28 díasNitrito P 100 p,c 4ºC ninguna a 2 días

Nitrógeno amoniacal P 500 p,c H2SO4 a pH<2, 4ºC 7 a 28 díasNitrógeno orgánico, Kjeldahl P 500 p,c H2SO4 a pH<2, 4ºC 7 a 28 días

Sulfato P 100 p,c 4ºC 28 díasSulfuro P 100 p,c 4ºC 7 a 28 días

Análisis Microbiológico:

Coliformes fecales y totales P 1254ºC, 0,008% Na2S2O3

6 horas

Estreptococos fecal P 1254ºC, 0,008% Na2S2O3

6 horas

* Tabla tomada de Standard Methods for Examination of Water and Wastewaters, tabla 1060:I, pág 1-22

VOA - Vial de vidrio de 40 mL

PA, VA - enjuagar 1+1 HNO3

VB - vidrio borosilicatoVS - vidrio enjuagado con solventes orgánicos

p - puntualc - compuesta

P - plásticoV - vidrio

Tabla 2. Requerimientos del muestreo de campo*

Parámetro EnvaseTamaño

mínimo de muestra g

Tipo de muestra Preservación

Tiempo máximo de almacenamiento

Recomendado / regulado

Humedad VT 20 4ºC 28pH VT 20 4ºC 1 día

conductividad VT 20 4ºC 1 día

Aceites y grasas VT 30 4ºC 28 díasCarbono orgánico

total VT 28 4ºC 28 días

PCBsVT 20

4ºC14 días hasta la extracción,

40 días después de extracción

PesticidasVT 20

4ºC14 días hasta la extracción,

40 días después de extracción

FenolesVT 20

4ºC14 días hasta la extracción,

40 días después de extracción

HAPsVT 20

4ºC14 días hasta la extracción,

40 días después de extracción

SVOCsVT 20

14 días hasta la extracción, 40 días después de

extracción

VOCsVT 10

4ºC 14 días

TPHVT 10

4ºC 14 días hasta la extracción, 40 días después de extracción

Mercurio VT 1 4ºC 28 díasICP metales VT 2 4ºC 6 meses

ICP/MS metales VT 2 4ºC 6 meses

Cloruro VT 10 4ºC 1 mesCianuro libre VT 40 4ºC 14 días

Cianuro reactivo VT 20 4ºC 14 díasCianuro total VT 20 14 días

Fluoruro VT 20 4ºC 28 días

LISTA DE PRESERVANTES PARA SUELO

Aniones y no metales:

Análisis Físico-Químico:

Parámetros orgánicos:

Metales y elementos:

LISTA DE PRESERVANTES PARA SUELO

Fosfato total VT 20 4ºC 28 díasFósforo total VT 20 28 días

Nitrógeno amoniacal VT 20 4ºC 28 días

Nitrato VT 10 4ºC 2 díasNitrito VT 10 4ºC 2 días

Nitrógeno orgánico, Kjeldahl VT 10 4ºC 28 días

Orto-fosfato VT 10 4ºC 2 díassulfato VT 20 4ºC 28 días

sulfito total VT 20 4ºC 7 días

VT - vidrio con tapas de teflón

VOA - Vial de vidrio de 40 mLVS - vidrio enjuagado con solventes orgánicos

p - puntualc - compuesta

P - plásticoV - vidrio

PA, VA - enjuagar 1+1 HNO3

VB - vidrio borosilicato

ANEXO C

PLANO DEL SISTEMA PILOTO DE TRATAMIENTO

ANEXO D

PLANO DEL POZO DE BOMBEO

ANEXO E

PLANO DEL SEDIMENTADOR PRIMARIO

ANEXO F

PLANO DE LA CÁMARA DE REPARTO

ANEXO G

PLANO DE LA CAJA REGULADORA DE CAUDAL

ANEXO H

PLANO DEL REACTOR HÍBRIDO HUMEDAL – RAP

ANEXO I

PLANO DEL REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO A PISTÓN

(RAP)

ANEXO J

PLANO DE LECHOS DE SECADO

ANEXO K

DISEÑO LECHOS DE SECADO

A - Producción de Lodo

Q = 0,5 L/min SS = 84 mg/L Eficiencia de Remoción de SS = 50% (Asumida) Lodo Sedimentador = Q * SS * Eficiencia de Remoción Lodo Sedimentador = 0,5 L/min * 84 mg/L * 0,5 Lodo Sedimentador = 21 mg/s = 0,030 m3/d

Lodo Reactor anaerobio de flujo a pistón

Q = 0,25 L/min (La mitad para cada reactor) DQO = 179 mg/L Eficiencia de Remoción de DQO = 50% (Asumida) 10% DQO removida = Producción de Lodo Lodo RAP = Q * DQO * E. R. * Producción de Lodo Lodo RAP = 0,25 L/min * 179 mg/L * 0,5 * 0,1 Lodo RAP = 2.237 mg/s = 0,0032 m3/d

Lodo Híbrido Humedal - RAP

Q = 0,25 L/min (La mitad para cada reactor) DBO5 = DQO/2 (Asumido) = 89,5 mg/L Eficiencia de Remoción de DBO5 = 50% (Asumida) 50% DBO5 removida = Producción de Lodo Lodo Híbrido = Q * DQO * E. R. * Producción de Lodo Lodo Híbrido = 0,25 L/min * 89,5 mg/L * 0,5 * 0,5 Lodo Híbrido = 5.59 mg/s = 0,008 m3/d

Producción de Lodo Total

Producción Lodo Total = Lodo Sedim + Lodo RAP + Lodo Híbrido Producción Lodo Total = 0,030 m3/d + 0,0032 m3/d + 0,008 m3/d Producción Lodo Total = 0,0412 m3/d

= 0,288 m3/semana

B - Dimensiones Lechos de Secado

Altura = 0,2 m (Asumido) Área = Producción Lodo Total / Altura = 0,288 m3/semana / 0,2 m = 1.442 m2

Lados = √ 1,442 m2

Lados = 1,20 m*

* Las dimensiones pueden cambiar de cuerdo al área disponible

ANEXO L

TIEMPO DE RETENCIÓN TEÓRICO

A - Híbrido Humedal - RAP a. Volumen Total

- Volumen Cámaras = Largo x Ancho x Alto Volumen Cámaras = 1.9m x 0.4m x 0.5m Volumen Cámaras = 0,38m3

- Volumen Espuma

24 cubos 900ml 286 cubos (aprox.) 10725ml = 0,010725m3

- Volumen Total = Volumen Cámaras – Volumen Espuma Volumen Total = 0,38m3 - 0,010725m3

Volumen Total = 0,3692m3

b. Tiempo de retención Tiempo de Retención = Volumen Total / Caudal de diseño Tiempo de Retención = 0,3692m3 .

2,5 x 10-4 m3/min Tiempo de Retención = 1477,1 min

= 24,61 horas B - Reactor Anaerobio de Flujo a Pistón (RAP)

a. Volumen Total

- Volumen Cámaras = Largo x Ancho x Alto

Volumen Cámaras = 1.3m x 0.4m x 0.5m Volumen Cámaras = 0,26m3

- Volumen Espuma

24 cubos 900ml 214 cubos (aprox.) 8025ml = 0,008025m3

- Volumen Total Cámaras = Volumen Cámaras – Volumen Espuma

Volumen Total Cámaras = 0,26m3 - 0,008025m3

Volumen Total Cámaras = 0,2519m3

- Volumen Sedimentador = Largo x Ancho x Alto

Volumen Sedimentador = 0,4m x 0,4m x 0,55m

Volumen Sedimentador = 0,088m3

En la determinación del volumen del sedimentador no es tenida en cuenta la tolva de almacenamiento de lodos, ya que al contener los lodos, su volumen no es efectivo para este calculo.

- Volumen Total = Volumen Total Cámaras + Volumen Sedimentador Volumen Total = 0,2519m3 + 0,088m3

Volumen Total = 0,339m3

b. Tiempo de retención

Tiempo de Retención = Volumen Total / Caudal de diseño Tiempo de Retención = 0,339m3

2,5 x 10-4 m3/min Tiempo de Retención = 1359.9 min = 22.66 horas

ANEXO M

PRUEBA CON TRAZADORES

Curva de conductividad, Híbrido Humedal – RAP

CURVA DE CONDUCTIVIDAD HÍBRIDO HUMEDAL ‐ RAP

0.000

0.200

0.400

0.600

0.800

1.000

1.200

1.400

1.600

1.8000 30 60 90 120

150

180

210

240

270

300

330

360

390

420

450

480

510

540

570

600

630

660

690

720

750

780

810

840

870

900

930

960

990

1020

1050

1080

1110

1140

1170

1200

1230

1260

1290

1320

1350

1380

1410

1440

Tiempo (min)

Con

duct

ivid

ad (m

s)

Pico de ConcentraciónValor = 1736 msTiempo =755 min

Fuente: Los autores. 2009

CURVA DE CONDUCTIVIDAD REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO A PISTÓN

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200

1,400

1,6000 30 60 90 120

150

180

210

240

270

300

330

360

390

420

450

480

510

540

570

600

630

660

690

720

750

780

810

840

870

900

930

960

990

1020

1050

1080

1110

1140

1170

1200

1230

1260

1290

1320

1350

1380

1410

1440

Tiempo (min)

Con

duct

ivid

ad (m

s)

Pico de ConcentraciónValor = 1370 msTiempo =690 min

Fuente: Los autores. 2009

Curva de conductividad, Reactor Anaerobio de flujo a Pistón

ANEXO N

BASE DE DATOS – ETAPA DE SEGUIMIENTO

REACTOR HÍBRIDO RAP [  ] ENTRADA [  ] SALIDA HÍBRIDO [  ] SALIDA RAP [  ] ENTRADA [  ] SALIDA HÍBRIDO [  ] SALIDA RAP [  ] ENTRADA [  ] SALIDA HÍBRIDO [  ] SALIDA RAP [  ] ENTRADA [  ] SALIDA HÍBRIDO [  ] SALIDA RAP [  ] ENTRADA [  ] SALIDA HÍBRIDO [  ] SALIDA RAP HÍBRIDO RAP HÍBRIDO RAPENTRADA 

SEDIMENTADOR SALIDA 

SEDIMENTADOR

30/07/2008 0.34 0.27 115 16 22 3.3 0.99 1 595 380 175 119 22.9 21.8 18.00 19 6.50 731/07/2008 0.21 0.27 80 53 27 104 40 60 17.00 18 6.00 601/08/2008 0.80 0.60 78 29 50 3.8 1.6 1.3 17.00 17 7.00 702/08/2008 0.59 0.49 127 15 14 26.2 6.77 6.5 19.00 19 7.00 703/08/2008 0.27 0.18 8 25 17 1.5 1.3 1 250 30 45 17.00 17 7.00 704/08/2008 0.70 0.59 10 12 1 17.00 17 6.50 605/08/2008 0.21 0.16 338 101 63 1.8 1.5 2 16.00 16 7.00 706/08/2008 0.27 0.80 62 20 16 63 47 45 115 88 31 42 32 49.7 19.00 19 7.00 707/08/2008 0.21 0.80 17 179 55 2 0.7 1.5 19.00 19 6.50  ‐ 08/08/2008 0.26 0.21 10 8 41 17.00 17 6.50  ‐  5.2 1.409/08/2008 0.22 0.22 25 19 11 0.6 1.5 1 20.5 18 19.8 17.50 19 7.00 710/08/2008 0.27 0.22 17 7 27 116 154 34 19.00 19 7.00 7 7 6.611/08/2008 0.12 0.34 40 48 35 1 1.1 1.5 15.00 17 6.00 612/08/2008 0.16 0.05 50 22 35 10.00 10 7.00 713/08/2008 0.28 0.28 33 4 20 0.7 1.7 1 44 17 19 49.6 27.2 52.8 17.00 16.5 7.00 714/08/2008 0.27 0.22 53 38 28 37 48 55 16.50 16 6.00 6 1.8 1.515/08/2008 0.21 0.27 57 29 116 1.2 1 1 17.00 17 6.00 616/08/2008 0.27 0.27 22 56 45 15.4 15.2 13.5 18.00 18.3 5.50 5.5 64.6 45.417/08/2008 0.59 0.50 17 45 31 1.3 1.1 0.7 170 104 80 16.80 16.8 6.60 6.6 37.6 16.418/08/2008 0.41 0.34 18 53 47 17.80 17.8 5.60 5.619/08/2008 0.27 0.21 500 18 113 1.1 0.9 0.9 13.00 13 5.70 5.720/08/2008 0.41 0.48 410 50 45 36.3 18.9 15.3 17.70 18.1 7.10 7.121/08/2008 0.27 0.42 286 65 52 48 64 66 1.3 1.2 2.1 19.00 19 7.41 7.41 2.9 0.922/08/2008 0.29 0.21 85 49 34 18.00 18.2 6.85 6.85 31.6 1.2

GRASAS Y ACEITES (mg/L)

FECHA

DQO [mg/L]CAUDAL DE ENTRADA (L/min) pH ‐ ENTRADATEMPERATURA ‐ ENTRADASST [mg/L]DBO5 [mg/L] FENOLES [mg/L] TURBIEDAD 

ÁCIDOS GRASOS VOLÁTILES ALCALINIDAD

30/07/2008 60 22031/07/2008 240 30001/08/2008 24 8502/08/2008 30 5003/08/2008 24 5004/08/2008 90 20005/08/2008 96 20006/08/2008 78 20507/08/2008 120 50008/08/2008 72 12009/08/2008 120 30010/08/2008 180 20011/08/2008 30 5012/08/2008 36 5013/08/2008 24 8514/08/2008 72 12015/08/2008 72 20016/08/2008 24 5017/08/2008 30 5018/08/2008 30 5019/08/2008 24 8520/08/2008 114 15021/08/2008 114 15022/08/2008 24 5023/08/2008 72 20024/08/2008 24 10025/08/2008 24 11526/08/2008 30 7227/08/2008 400 72028/08/2008 400 72029/08/2008 24 8530/08/2008 12 10031/08/2008 24 15001/09/2008 24 10002/09/2008 12 20003/09/2008 105 24504/09/2008 36 30005/09/2008 78 21006/09/2008 46 9807/09/2008 36 300

FECHAPARÁMETROS DE CONTROL

ANEXO O

BASE DE DATOS – ETAPA DE EXPERIMENTACIÓN

HIBRIDO RAP HIBRIDO RAPENTRADA [mg/L] 

CARGA HÍBRIDO (kg/d)

CARGA RAP (kg/d)

HÍBRIDO [mg/L]

CARGA HÍBRIDO (kg/d)

RAP        [mg/L]

CARGA RAP (kg/d)

HÍBRIDO RAP ENTRADA [mg/L] CARGA 

HÍBRIDO (kg/d)CARGA RAP 

(kg/d)HÍBRIDO [mg/L]

CARGA HÍBRIDO (kg/d)

RAP        [mg/L]

CARGA RAP (kg/d)

HÍBRIDO RAPENTRADA [mg/L] 

CARGA HÍBRIDO (kg/d)

CARGA RAP (kg/d)

HÍBRIDO [mg/L]CARGA 

HÍBRIDO (kg/d)RAP        

[mg/L]CARGA RAP 

(kg/d)HÍBRIDO RAP

ENTRADA [mg/L] 

CARGA HÍBRIDO (kg/d)

CARGA RAP (kg/d)

HÍBRIDO [mg/L]

CARGA HÍBRIDO (kg/d)

RAP        [mg/L]

CARGA RAP (kg/d)

HÍBRIDO RAPENTRADA [mg/L] 

CARGA HÍBRIDO (kg/d)

CARGA RAP (kg/d)

HÍBRIDO [mg/L]

CARGA HÍBRIDO (kg/d)

RAP        [mg/L]

CARGA RAP (kg/d)

HÍBRIDO RAP

23/08/2008 0.402 0.593 0.342 0.550 172 0.100 0.147 127 0.063 105 0.083 37 43 2.5 0.00145 0.00213 1.9 0.00094 1.5 0.00119 35 4424/08/2008 0.276 0.227 0.25 0.18 188 0.0900 0.1400 22 0.0100 17 0.0100 85 96 64.6 0.0257 0.0211 38.7 0.0139 20.9 0.0055 46 7425/08/2008 0.471 0.284 0.45 0.12 1.4 0.00095 0.00057 0.8 0.00051 1.4 0.00024 46 5726/08/2008 0.480 0.170 0.454 0.140 69 0.048 0.017 42 0.027 76 0.015 42 927/08/2008 0.410 0.170 0.300 0.150 113 0.067 0.028 50 0.022 113 0.024 68 12 2 0.00118 0.00049 0.7 0.00030 1.4 0.00030 74 38 48 0.0500 0.0200 8 0.0100 13 0.0100 71 48 87.5 0.0517 0.0214 33.8 0.0146 23.7 0.0051 72 7628/08/2008 0.566 0.720 0.540 0.680 60 0.049 0.0622 48 0.0373 59 0.0578 24 729/08/2008 0.566 0.720 0.54 0.68 4 0.00326 0.00415 1.9 0.00148 2 0.00196 55 5331/08/2008 1.426 0.478 1.36 0.41 2.4 0.00493 0.00165 0.3 0.00059 1.5 0.00089 88 46 49 0.0100 0.0600 18 0.0010 8 0.0017 91 9701/09/2008 1.426 0.478 1.360 0.410 70 0.144 0.0481 59 0.1155 67 0.0396 20 1802/09/2008 1.166 0.180 1.140 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0.550 0.930 95 0.084 0.131 30 0.024 68 0.091 72 31 3.1 0.00275 0.00429 1.4 0.00111 2 0.00268 60 38 99.5 0.0883 0.1375 10.7 0.0085 24.8 0.0332 90 7615/11/2008 1.616 0.940 1.590 0.930 157 0.365 0.213 47 0.108 79 0.106 71 50 5.3 0.01233 0.00717 1.9 0.00435 2.9 0.00388 65 46 164 0.3816 0.2220 12 0.0275 52 0.0696 93 69 144 0.3351 0.1949 18.2 0.0417 54.4 0.0729 88 6316/11/2008 0.356 0.450 0.290 0.420 224 0.115 0.145 54 0.023 42 0.025 80 83 4.9 0.00251 0.00318 2.3 0.00096 1.4 0.00085 62 73 496 0.2543 0.3214 20 0.0084 24 0.0145 97 95 156 0.0800 0.1011 52.1 0.0218 45.1 0.0273 73 7318/11/2008 0.486 1.449 0.460 1.320 66 0.046 0.138 61 0.040 35 0.067 13 52 2.1 0.00147 0.00438 1.6 0.00106 1.4 0.00266 28 39 83.3 0.0583 0.1738 36.4 0.0241 58 0.1102 59 3719/11/2008 0.628 1.034 0.600 0.994 159 0.144 0.237 21 0.018 28 0.040 87 83 140 0.127 0.208 14 0.012 33 0.047 90 77 5 0.00452 0.00744 1.5 0.00130 1.8 0.00258 71 65 544 0.4923 0.8100 48 0.0415 52 0.0744 92 91 130 0.1176 0.1936 79.9 0.0690 57.8 0.0827 41 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0.520 0.760 66 0.052 0.076 21 0.016 25 0.027 70 64 6.4 0.00501 0.00740 2.2 0.00165 2.8 0.00306 67 59 170 0.1330 0.1965 25 0.0187 30 0.0328 86 8326/11/2008 0.666 0.752 0.640 0.732 72 0.069 0.078 43 0.040 29 0.031 43 61 2.3 0.00221 0.00249 1.3 0.00120 1.2 0.00126 46 49 125 0.1199 0.1354 30 0.0276 35 0.0369 77 73 65 0.0623 0.0704 33.9 0.0312 28 0.0295 50 5827/11/2008 0.436 0.458 0.370 0.438 112 0.070 0.074 28 0.015 55 0.035 79 53 58 0.036 0.038 17 0.009 20 0.013 75 67 2.5 0.00157 0.00165 1 0.00053 1.2 0.00076 66 54 55 0.0345 0.0363 30 0.0160 40 0.0252 54 30 116 0.0728 0.0765 38.8 0.0207 36.9 0.0233 72 7029/11/2008 0.513 0.648 0.480 0.600 55 0.041 0.051 47 0.032 33 0.029 20 44 2.3 0.00170 0.00215 1.4 0.00097 1.8 0.00156 43 28 45.4 0.0335 0.0423 20 0.0138 2.9 0.0025 59 9430/11/2008 0.548 0.660 0.520 0.640 98 0.077 0.093 38 0.028 24 0.022 63 76 3.2 0.00253 0.00304 1.76 0.00132 2.05 0.00189 48 38 26.5 0.0209 0.0252 14.7 0.0110 9.7 0.0089 47 6501/12/2008 0.566 0.532 0.540 0.512 130 0.106 0.100 42 0.033 30 0.022 69 78 2.1 0.00171 0.00161 1.5 0.00117 1.7 0.00125 32 2202/12/2008 1.236 1.100 1.170 0.990 119 0.212 0.188 25 0.042 40 0.057 80 70 1.67 0.00297 0.00265 0.89 0.00150 0.81 0.00115 50 56 51.22 0.0912 0.0811 23.22 0.0391 19.18 0.0273 57 6603/12/2008 0.346 1.256 0.280 1.226 387 0.193 0.700 48 0.019 66 0.117 90 83 4.3 0.00214 0.00778 1.2 0.00048 0.2 0.00035 77 95 190 0.0947 0.3436 42.9 0.0173 66.7 0.1178 82 6604/12/2008 0.616 1.243 0.550 1.200 187 0.166 0.335 48 0.038 67 0.116 77 65 3.76 0.00334 0.00673 1.02 0.00081 0.79 0.00137 76 80 162.4 0.1441 0.2906 17 0.0135 48.8 0.0843 91 7105/12/2008 1.386 0.530 1.320 0.500 62 0.124 0.047 26 0.049 27 0.019 60 59 2.65 0.00529 0.00202 0.00000 1.8 0.00130 100 36 86.8 0.1732 0.0662 15.6 0.0297 33.9 0.0244 83 6306/12/2008 1.888 0.648 1.860 1.320 91 0.247 0.085 2 0.005 11 0.021 98 75 2.5 0.00680 0.00233 0.95 0.00254 1.2 0.00228 63 208/12/2008 1.760 0.713 1.700 1.800 99 0.251 0.102 17 0.042 16 0.041 83 5909/12/2008 1.660 0.823 1.600 1.800 59 0.141 0.070 16 0.037 16 0.041 74 4110/12/2008 0.636 0.242 0.570 0.132 115 0.105 0.040 106 0.087 34 0.006 17 84 73.57 0.0674 0.0256 58.4 0.0479 45.48 0.0086 29 6611/12/2008 1.006 0.623 0.980 1.298 132 0.191 0.118 24 0.034 42 0.079 82 3412/12/2008 1.670 1.060 1.560 1.020 156 0.375 0.238 45 0.101 48 0.071 73 70 48.41 0.1164 0.0739 29.55 0.0664 39.46 0.0580 43 2213/12/2008 0.288 0.650 0.240 0.540 102 0.042 0.095 65 0.022 42 0.033 47 66 2.54 0.00105 0.00238 2.97 0.00103 2.69 0.00209 2 12 77.17 0.0320 0.0722 13.17 0.0046 62.36 0.0485 86 3314/12/2008 0.246 0.158 0.180 0.110 82 0.029 0.019 46 0.012 33 0.005 59 72 2.99 0.00106 0.00068 2.4 0.00062 2.53 0.00040 41 41 80.33 0.0285 0.0182 13.11 0.0034 28.27 0.0045 88 7515/12/2008 0.486 1.230 0.420 1.200 93 0.065 0.165 16 0.010 22 0.038 85 77 2.41 0.00169 0.00427 1.3 0.00079 1.08 0.00187 53 56

DBO5 FENOLES SST  TURBIEDAD EFICIENCIAENTRADAEFICIENCIA ENTRADA SALIDAS EFICIENCIA SALIDAS EFICIENCIA ENTRADA SALIDAS

FECHAENTRADA SALIDAS EFICIENCIAENTRADA SALIDAS ENTRADA SALIDAS

CAUDAL (L/min) DQO

pH TEMPERATURA pH TEMPERATURA

23/08/2008 6.81 18.00 6.81 1824/08/2008 6.70 17.0025/08/2008 6.91 17.00 6.91 1726/08/2008 6.50 14.5027/08/2008 6.91 17.60 6.91 18.828/08/2008 6.75 16.00 6.75 16.529/08/2008 6.70 16.70 6.7 11.730/08/2008 6.88 19.00 6.88 18.931/08/2008 6.55 18.80 6.55 19.401/09/2008 6.60 17.10 6.6 17.102/09/2008 6.90 15.1003/09/2008 6.87 18.50 6.87 18.504/09/2008 6.54 18.00 6.54 1805/09/2008 6.57 16.40 6.57 16.706/09/2008 6.25 20.00 6.25 2007/09/2008 6.62 18.00 6.62 17.908/09/2008 6.56 13.60 6.56 14.109/09/2008 6.50 13.90 6.5 13.910/09/2008 6.64 16.70 6.64 15.611/09/2008 6.62 18.00 6.62 1812/09/2008 6.58 18.00 6.54 1813/09/2008 6.14 16.50 6.14 16.414/09/2008 6.50 18.00 6.5 1815/09/2008 6.03 15.60 6.08 15.616/09/2008 6.16 17.90 6.16 17.917/09/2008 6.67 17.40 6.67 18.518/09/2008 6.48 17.80 6.48 17.820/09/2008 6.41 16.50 6.41 16.521/09/2008 6.35 18.90 6.35 18.922/09/2008 16.60 6.53 16.623/09/2008 6.84 18.40 6.84 18.424/09/2008 6.32 18.15 6.32 17.725/09/2008 6.70 17.50 6.82 17.526/09/2008 6.30 16.00 6.4 1627/09/2008 6.68 18.00 6.68 1828/09/2008 6.25 18.10 6.25 18.129/09/2008 6.60 17.00 6.6 1730/09/2008 6.55 18.10 6.55 18.101/10/2008 6.58 19.10 6.58 19.102/10/2008 6.70 18.00 6.72 1804/10/2008 6.38 19.00 6.38 1905/10/2008 6.52 17.80 6.52 17.806/10/2008 6.50 14.20 6.5 14.207/10/2008 6.32 15.10 6.32 15.108/10/2008 6.36 15.60 6.36 15.609/10/2008 6.30 15.40 6.3 15.410/10/2008 6.30 15.0011/10/2008 5.93 19.40 5.93 19.412/10/2008 6.41 16.00 6.41 16.613/10/2008 6.08 14.00 6.08 1414/10/2008 6.28 17.00 6.28 15.315/10/2008 6.75 16.40 6.75 16.816/10/2008 6.30 16.50 6.3 16.517/10/2008 6.50 17.00 6.3 1718/10/2008 6.10 19.80 6.1 19.819/10/2008 6.25 18.00 6.3 1820/10/2008 5.49 17.60 5.49 17.621/10/2008 6.41 16.60 6.75 16.622/10/2008 6.47 16.40 6.47 16.323/10/2008 6.25 17.00 6.25 1724/10/2008 6.34 17.30 6.34 17.325/10/2008 7.60 17.80 7.6 1626/10/2008 7.30 16.00 7.4 1627/10/2008 6.19 15.00 7.03 17.128/10/2008 6.34 14.90 6.34 14.929/10/2008 6.70 16.4030/10/2008 6.50 17.00 7.2 1631/10/2008 6.41 17.30 6.5 1801/11/2008 7.57 18.00 7.57 1802/11/2008 6.11 17.90 6.11 17.903/11/2008 6.20 15.10 6.2 15.104/11/2008 6.80 16.00 6.8 1605/11/2008 6.76 18.00 6.7 1806/11/2008 6.70 17.00 6.4 1707/11/2008 6.43 17.4008/11/2008 6.43 17.40 6.43 17.409/11/2008 6.42 18.0010/11/200811/11/2008 6.38 17.60 6.38 17.612/11/2008 6.29 17.00 6.48 17.913/11/2008 6.68 17.10 6.68 17.114/11/2008 6.61 17.00 6.8 1815/11/200816/11/2008 6.64 19.80 6.64 18.918/11/2008 6.55 15.60 6.55 15.619/11/2008 6.69 18.40 6.72 18.120/11/2008 6.25 17.00 6.7 16.121/11/2008 6.70 16.70 6.7 16.722/11/2008 6.5 17.623/11/2008 6.5 17.6 6.5 17.124/11/2008 6.7 17.4 6.7 17.425/11/2008 6.62 16 6.63 1626/11/2008 6.71 18 6.7 17.227/11/2008 6.22 15 6.22 15.228/11/2008 6.5 17 6.25 17.129/11/2008 6.7 18 6.7 1830/11/2008 6.7 15 6.7 1501/12/2008 6.6 17.4 6.6 17.402/12/2008 6.6 16 6.6 1603/12/2008 6.7 20.5 6.7 20.504/12/2008 6.55 16.1 6.55 16.105/12/2008 6.31 14 6.31 1906/12/2008 7.01 17 7.01 18.308/12/2008 6.41 15.1 6.31 18.109/12/2008 6.8 16.5 6.8 16.510/12/2008 6.72 18 6.72 1811/12/2008 7.92 17.4 7.92 17.412/12/2008 8.08 15 8.08 15.913/12/2008 7 17.3 7 17.314/12/2008 8 16.8 8 16.815/12/2008 7.87 21 8.23 21

HÍBRIDO RAPFECHA

ANEXO P

CADENA DE CUSTODIA

HÍBRIDO RAP HÍBRIDO RAPLámina H2O Lámina H2O Volumétrico Volumétrico

OBSERVACIONES

FORMATO DE REGISTRO DE PARÁMETROS DE CONTROL IN-SITU UNIDAD PILOTO CLÍNICA VETERINARIA

ANÁLISIS COMPARATIVO DE LA EFICIENCIA DE LA REMOCIÓN DE MATERIA ORGÁNICA Y FENOLES, ENTRE DOS REACTORES DE FLUJO A PISTÓN CON SOPORTE FIJO ÚNICAMENTE (PUF) Y OTRO CON SOPORTE FIJO Y MACRÓFITAS

HORAHÍBRIDO RAP HÍBRIDO

JORNADA CAUDAL ENTRADA CAUDAL SALIDA T (ºC) pHFECHA

Mañana Tarde RAP

LABORATORIO DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA

Fecha: Hora:Nombre Recolector:Código:Análisis a RealizarNo. De la muestra:Lugar de recolección:Preservación Realizada:

FORMATO DE REGISTRO DE MUESTRAS PARA ANÁLISIS EN LABORATORIO

ANÁLISIS COMPARATIVO DE LA EFICIENCIA DE LA REMOCIÓN DE MATERIA ORGÁNICA Y FENOLES, ENTRE DOS REACTORES DE FLUJO A PISTÓN CON SOPORTE FIJO ÚNICAMENTE

(PUF) Y OTRO CON SOPORTE FIJO Y MACRÓFITAS

ANEXO Q

GRÁFICAS, COMPORTAMIENTO DE LA TEMPERATURA

Gráfica A: Comportamiento de la temperatura reactor Híbrido

COMPORTAMIENTO DE LA TEMPERATURA - REACTOR HÍBRIDO

20.4

18.2

19

18.3

20.2

18

18.7

18

19.9

17.9

18.4

17.8

17.5

18

18.5

19

19.5

20

20.5

21

0 1 2 3 4 5

Cámaras

Tem

pera

tura

(º

ZONA ALTA ZONA MEDIA ZONA BAJA

Fuente: Los autores. 2009

Gráfica B: Comportamiento de la temperatura RAP

COMPORTAMIENTO DE LA TEMPERATURA - RAP

20

19.8

20

19.7

19.6

19.4

19

19.5

19.2

18.8

19

19.2

19.4

19.6

19.8

20

20.2

0 1 2 3

Cámaras

Tem

pera

tura

(

4

º

ZONA ALTA ZONA MEDIA ZONA BAJA

Fuente: Los autores. 2009