Universidad de La Salle Universidad de La Salle

Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle

Ingeniería Ambiental y Sanitaria Facultad de Ingeniería

1-1-2004

Aprovechamiento de cascarilla de arroz en compostaje y como Aprovechamiento de cascarilla de arroz en compostaje y como

lecho filtrante para aguas residuales domésticas, como lecho filtrante para aguas residuales domésticas, como

alternativa para minimizar su impacto ambiental alternativa para minimizar su impacto ambiental

Martha Milena Franco Galán Universidad de La Salle, Bogotá

María Carolina Hernández Velásquez Universidad de La Salle, Bogotá

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Citación recomendada Citación recomendada Franco Galán, M. M., & Hernández Velásquez, M. C. (2004). Aprovechamiento de cascarilla de arroz en compostaje y como lecho filtrante para aguas residuales domésticas, como alternativa para minimizar su impacto ambiental. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_ambiental_sanitaria/1551

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APROVECHAMIENTO DE CASCARILLA DE ARROZ EN COMPOSTAJE Y COMO

LECHO FILTRANTE PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS, COMO

ALTERNATIVA PARA MINIMIZAR SU IMPACTO AMBIENTAL

MARTHA MILENA FRANCO GALAN

MARIA CAROLINA HERNANDEZ VELASQUEZ

UNIVERSIDAD DE LA SALLE

FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA

BOGOTA

2004

APROVECHAMIENTO DE CASCARILLA DE ARROZ EN COMPOSTAJE Y COMO

LECHO FILTRANTE PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS, COMO

ALTERNATIVA PARA MINIMIZAR SU IMPACTO AMBIENTAL

MARTHA MILENA FRANCO GALAN

MARIA CAROLINA HERNANDEZ VELASQUEZ

Proyecto de investigación para optar al título de Ingeniero Ambiental y Sanitario

Director:

Joaquín Benavides

Biologo Msc Microbiologia

UNIVERSIDAD DE LA SALLE

FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA

BOGOTA

2004

CONTENIDO

pág.

INTRODUCCION

13

1. OBJETIVOS 14

1.1OBJETIVOS GENERALES 14

1.1.1 Objetivo general del aprovechamiento de la cascarilla de arroz en compostaje 14

1.1.2 Objetivo general del aprovechamiento de la cascarilla de arroz como

lecho filtrante 14

1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 14

1.2.1 Objetivos específicos para el aprovechamiento de la cascarilla de

arroz en compostaje 14

1.2.2 Objetivos específicos para el aprovechamiento de la cascarilla de arroz como

lecho filtrante para aguas residuales provenientes de la PTAR del Salitre 14

2. MARCO TEORICO 16

2.1 CARACTERÍSTICAS DE LA CASCARILLA DE ARROZ 16

2.2 APROVECHAMIENTO DE LA CASCARILLA DE ARROZ 19

2.2.1 Compostaje de cascarilla de arroz 22

2.2.1.1 El Proceso 22

2.2.1.2 Características Físicas 23

2.2.1.3 Proceso Biológico 25

2.2.1.4 Proceso Químico 26

2.2.1.5 Evolución de variables químicas y biológicas 29

2.2.1.6 Criterio de estabilización 30

2.2.1.7. Efectos del compost en el suelo 31

2.2.1.8 Importancia de los nutrientes en el suelo 31

2.2.1.9 Abonos orgánicos. 33

2.2.1.10 Celulosa 34

2.2.2 Filtración de aguas residuales empleando como lecho filtrantecascarilla de arroz38

2.2.2.1 Filtros lentos convencionales 39

2.2.2.2 Rata de flujo 40

2.2.2.3 Lecho filtrante 40

2.2.2.4 Forma de los filtros 40

2.2.2.5 Control de rata de flujo 40

2.2.2.6 Vaciado del filtro 41

2.2.2.7 Limpieza del filtro lento 41

2.2.2.8 Operación de los filtros lentos 42

3. METODOLOGIA 43

3.1 EXPERIMENTO 1 COMPOSTAJE 43

3.1.1 Fase Experimental 43

3.1.1.1 Análisis y pruebas preliminares 43

3.1.2 Fase de Campo 49

3.2 EXPERIMENTO 2 FILTROS 52

3.2.1Fase 1 – Montaje 52

3.2.2 Fase 2- Funcionamiento 56

4. RESULTADOS 61

4.1 RESULTADOS EXPERIMENTO 1 61

4.1.1 Resultados fase experimental: laboratorio microbiología

Universidad de la Salle- Bogotá 61

4.1.2 Fase de campo: San Martín – Meta 71

4.2 RESULTADOS EXPERIMENTO 2 85

5. DISCUSION 91

5.1 DISCUSIÓN DEL EXPERIMENTO 1 91

5.2 DISCUSIÓN DEL EXPERIMENTO 2 93

6. CONCLUSIONES 95

6.1 CONCLUSIONES PARA EL APROVECHAMIENTO DE LA CASCARILLA

DE ARROZ EN COMPOSTAJE 95

6.2 CONCLUSIONES PARA EL APROVECHAMIENTO DE LA CASCARILLA

DE ARROZ COMO LECHO FILTRANTE PARA AGUAS

RESIDUALES PROVENIENTES DE LA PTAR DEL SALITRE 96

7. RECOMENDACIONES 97

BIBLIOGRAFIA 98

ANEXOS

LISTA DE TABLAS

LISTA DE FIGURAS

LISTA DE ANEXOS

LISTA DE TABLAS

pág.

Tabla 1. Composición Química de la Cascarilla de Arroz 17

Tabla 2. Compuestos Nutritivos en la Cascarilla de Arroz 18

Tabla 3. Composición Química de la Ceniza de Cascarilla de Arroz 18

Tabla 4. Aplicaciones Conocidas de la Cascarilla de Arroz 20

Tabla 5. Parámetros funcionamiento en filtros con medio filtrante de cascarilla de

arroz y de arena 39

Tabla 6.Parámetros analizados a la cascarilla de arroz y método correspondiente 44

Tabla 7. Pila de compost con la relación en % y peso de la composición (I) 50

Tabla 8. Pila de compost con la relación en % y peso de la composición (II) 51

Tabla 9. Pila de compost con la relación en % y peso de la composición (III) 51

Tabla 10. Bioensayos siembra de maíz utilizando como sustrato compost 52

Tabla 11. Parámetros de Funcionamiento Filtro de Cascarilla de Arroz Semiquemada 57

Tabla 12. Parámetros de Funcionamiento Filtro de Arena 57

Tabla 13. Relación del volumen de la muestra de DBO5 y el factor 59

Tabla 14 Resumen de las variables analizadas en los experimentos 61

Tabla 15. Análisis de laboratorio para concentraciones N-total, P y K

cascarilla no degradada y degradada naturalmente 61

Tabla 16. Resultados de crecimiento de microorganismos en caldo omeliansky 63

Tabla 17. Resultados de crecimiento de microorganismos en PDA 64

Tabla 18. Resultados de crecimiento de microorganismos en PDA a partir de diluciones de cascarilla de arroz degradada 65 Tabla 19. Resultados de crecimiento de microorganismos en Agar Cascarilla 65

Tabla 20. Resultados de crecimiento de microorganismos en Agar Cascarilla

a partir de diluciones de cascarilla de arroz degradada 66

Tabla 21. Resultados de crecimiento de microorganismos en ACA a partir de

diluciones de cascarilla de arroz degradada 67

Tabla 22 Curva de crecimiento de microorganismos celulolíticos (I) 70

Tabla 23. Curva de crecimiento de microorganismos celulolíticos (II) 70

Tabla 24. Curva de crecimiento de microorganismos celulolíticos (III) 70

Tabla 25. Curva de crecimiento de microorganismos celulolíticos (IV) 71

Tabla 26. Conteo de microorganismos celulolítcos 71

Tabla 27. Temperatura (ºC) en los ensayos de compostaje realizados 72

Tabla 28. Valores de pH en los ensayos de compostaje realizados 73

Tabla 29. Resultados N-total, P y K en el compost obtenido en cada ensayo 79

Tabla 30. Promedio del porcentaje reducción en peso 81

Tabla 31. Relación en porcentaje en peso de la composición de mezcla del sustrato 81

Tabla 32. Altura de las plantas de maíz (cm) con sustrato suelo 82

Tabla 33. Altura de las plantas de maíz (cm) con sustrato suelo + compost de

desechos orgánicos 82

Tabla 34. Altura de las plantas de maíz (cm) con sustrato suelo + compost inóculo 82

Tabla 35. Altura de las plantas de maíz (cm) con sustrato compost inóculo 83

Tabla 36. Altura de las plantas de maíz (cm) con sustrato compost

desechos orgánicos 83

Tabla 37. Altura de las plantas de maíz (cm) con sustrato compost estiércol 83

Tabla 38. Altura de las plantas de maíz (cm) con sustrato suelo + compost estiércol 83

Tabla 39. Resultado análisis DQO (mg/L) 85

Tabla 40. Resultado análisis Sólidos Totales (mg/L) 86

Tabla 41. Resultado análisis DBO5 (mg/L) 88

Tabla 42. Resultado análisis Sólidos Suspendido Totales (mg/L) 90

LISTA DE FIGURAS

pág.

Figura 1 Proceso de compostaje 23

Figura 2 Esquema de pruebas de antagonismo 47

Figura 3 Biorreactor 49

Figura 4 Cobertizo para las pilas de compost 49

Figura 5 Filtros 53

Figura 6A Placa superior 54

Figura 6B Placa inferior 54

Figura 7 Esquema montaje de los filtros 54

Figura 8 Detalle de la entrada del flujo a cada filtro 55

Figura 9 Mecanismo flujo de salida 55

Figura 10 Gráfica Concentración N-total (%) en cascarilla de arroz 62

Figura 11 Gráfica Concentración P (ppm) en cascarilla de arroz 62

Figura 12 Gráfica Concentración K (meq/100g) en cascarilla de arroz 62

Figura 13 Siembra de cascarilla no degradada en caldo omeliansky 63

Figura 14 A Crecimiento masivo de microorganismos en PDA 64

Figura 14 B Crecimiento masivo de microorganismos en PDA 64

Figura 15 Crecimiento de microorganismos en Agar Cascarilla 66

Figura 16 Crecimiento de microorganismos en Agar Cascarilla 65

a partir de diluciones de cascarilla de arroz degradada 67

Figura 17 Crecimiento de microorganismos en ACA

a partir de diluciones de cascarilla de arroz degradada 68

Figura 18 A Colonia Bacillus sp. 68

Figura 18 B Colonia Streptomyces sp. 68

Figura 19 Halos celulolíticos 69

Figura 20 Antagonismo existente entre las colonias de microorganismos

celulíticos Streptomyces sp y Bacillus sp. 69 Figura 21 Gráfica de correlación Temperatura vs. Blanco 74

Figura 22 Gráfica de correlación pH vs. Blanco. 74

Figura 23 Gráfica de correlación temperatura vs. cascarilla + estiércol 75

Figura 24 Gráfica de correlación pH vs. Cascarilla+Estiércol 75

Figura 25 Gráfica de correlación Temperatura vs.Cascarilla+desechos 76

Figura 26 Gráfica de correlación pH vs. cascarilla + desechos 76

Figura 27 Gráfica de correlación Temperatura vs. cascarilla + Inoculo 77

Figura 28 Gráfica de correlación pH vs. cascarilla + inóculo 77

Figura 29 Valores percentilares de temperaturas vs ensayos 78

Figura 30 Valores percentilares de pH vs ensayos 78

Figura 31 Concentración N-total (%) en ensayos de compostaje 79

Figura 32 Concentración P (ppm) en ensayos de compostaje 80

Figura 33 Concentración K (meq/100g) en ensayos de compostaje 80

Figura 34 Siembra de maíz utilizando como sustrato suelo orgánico 82

Figura 35 Correlación: altura de la planta vs. tiempo de observación 84

Figura 36 Valores percentiles de DQO vs.ensayos de filtración 85

Figura 37 % de remoción de DQO vs. ensayos de filtración 86

Figura 38 Concentración de ST vs.ensayos de filtración 87

Figura 39 % de remoción de ST vs. ensayos de filtración 87

Figura 40 Concentración de DBO5 vs.ensayos de filtración 89

Figura 41 % de remoción de DBO5 vs. ensayos de filtración 89

Figura 42 Concentración de SST vs.ensayos de filtración 90

Figura 43 % de remoción de SST vs. ensayos de filtración 91

LISTA DE ANEXOS

ANEXO 1 MEDIOS DE CULTIVO

Anexo 1A Caldo Omeliansky

Anexo 1B Agar Papa Dextrosa (PDA)

Anexo 1C Agar Cascarilla

Anexo 1D Agar Celulosa Alimentaria (ACA)

Anexo 1E Rojo Congo

ANEXO 2 Esquema Curvas De Crecimiento

ANEXO 3 Original De Los Resultados De N-Total, P Y K, Realizados a la Cascarilla

De Arroz No Degradada, Degradada y a los ensayos: Blanco, Cascarilla De Arroz +

Estiércol, Cascarilla De Arroz + Residuos Y Cascarilla De Arroz + Inoculo

ANEXO 4 BALANCE DE MATERIA DE LOS ENSAYOS DE COMPOSTAJE ANEXO 5 PARAMETROS DE MACRONUTRIENTES PARA SUELOS EN CLIMA CALIDO ANEXO 6 CONCENTRACIONES DE MACRONUTRIENTES DE ALGUNOS ABONOS ORGANICOS Anexo 6 A Características químicas de biofertilizantes: amizina y orgamin

Anexo 6 B Características químicas de los abonos fermentados empleados en los

diferentes ensayos, sustrato gallinaza, sutrato cabraza, sustratos + suelo de la era y

del suelo testigo

Anexo 6 C Características químicas de compost

Anexo 6 D Características químicas de compost

ANEXO 7 FORMATOS DE RECOLECCION DE DATOS

ANEXO 8 PRUEBAS ESTADISTICAS

GLOSARIO

• ACTINOMYCETOS bacterias filamentosas, normalmente grampositivas que

forman filamentos ramificados, la mayoría de estos forman esporas. Estos

organismos son responsables del olor a tierra del compost.

• AFLUENTE agua, agua residual u otro líquido que ingrese a un reservorio, o a

algún proceso de tratamiento.

• CASCARILLA DE ARROZ residuo sólido generado en el procesamiento del arroz.

• CELULOSA polisacárido que forma la pared de las células vegetales

• COMPOSTAJE transformación de la materia orgánica por efecto de

microorganismos en condiciones aeróbicas obteniendo humus como producto

final.

• COMPOSTABLE material orgánico sólido que puede ser sujeto del proceso de

compostaje

• DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno) cantidad de oxígeno usado en la

estabilización de la materia orgánica carbonácea y nitrogenada por acción de los

microorganismos en condiciones de tiempo y temperatura especificados

(generalmente 5 días y 20ºC). Mide indirectamente el contenido de materia

orgánica biodegradable.

• DQO (Demanda Química de Oxígeno) medida de la cantidad de oxígeno requerido

para oxidación química de la materia orgánica del agua residual, usando como

oxidantes sales inorgánicas de permanganato o dicromato en un ambiente ácido y

a altas temperaturas.

• EFLUENTE líquido que sale de un proceso de tratamiento.

• IMPACTO AMBIENTAL cualquier cambio en el medio ambiente, adverso o

benéfico, total o parcial resultante de las actividades, productos o servicios de una

organización.

• INOCULO: muestra de organismos que se agrega a un sustrato.

• LIXIVIADO líquido con gran contenido de sustancias contaminantes que se

generan ya sea por disposición de residuos líquidos o semi-líquidos, o por aguas

lluvias que se encuentren en la disposición de residuos sólidos.

• MEDIO FILTRANTE: material utilizado en el proceso de filtración, cuya función es

retener partículas en suspensión.

• NITRÓGENO NÍTRICO (N-NO3): forma oxidada del nitrógeno, susceptible de

absorción a través del sistema radical de las plantas o de ser lavada.

• NITRÓGENO AMONIACAL (N-NH4) forma reducida del nitrógeno, susceptible de

volatilización o de adsorción en el complejo de cambio.

• RESIDUO es aquella sustancia o material generado por una tarea productiva o de

consumo de la que hay que desprenderse por no ser objeto directo de la actividad

principal.

• pH potencial de hidrógeno. Inverso del logaritmo de la concentración de

hidrogeniones. Indica la acidez o alcalinidad del medio.

• SOLIDOS TOTALES es la materia que permanece como residuo después de la

evaporación y secado a 103ºC. El valor de sólidos totales incluye el material

disuelto y no disuelto (sólidos suspendidos) para su determinación, la muestra se

evapora en una cápsula previamente pesada y luego se seca a 103ºC. el

incremento de peso sobre el peso inicial representa el contenido de sólidos totales

o residuo total.

• SOLIDOS DISUELTOS son determinados directamente o por la diferencia entre

los sólidos totales y los sólidos supendidos, si la determinaión es directa, se filtra la

muestra a través de un filtro de asbesto o de fibra de vidrio, el filtrado se evapora

en un cápsula previamente pesada a 103ºC. el incremento de peso sobre la

cáspsula vacía representa los sólidos disueltos.

• SOLIDOS SUSPENDIDOS están constituidos por la materia suspendida que

permanece sobre un filtro de fibra de vidrio, cuando se filtra una muestra de agua

residual previamente agitada.

• SUBCULTIVO resiembra de un cultivo original.

• TARAR procedimiento realizado para preparar una célula previa realización del

análisis de sólidos a una muestra de agua, consiste en someter una cápsula de

porcelana a 550ºC durante 15 minutos, dejarla enfriar en un desecador, y tomar su

peso hasta que sea estable. pH: potencial de hidrógeno. Inverso del logaritmo de

la concentración de hidrogeniones. Indica la acidez o alcalinidad del medio.

INTRODUCCION

En el procesamiento del grano de arroz se obtiene como desecho la cascarilla de arroz,

esta contiene un alto porcentaje de celulosa, lo que hace que su proceso de degradación

sea relativamente lento. En Colombia se generan 288.698 toneladas de cascarilla de

arroz semestralmente, en donde los departamentos del Meta y Casanare seguidos por el

Tolima tienen una participación de 75.161, 70.400 y 60.351 toneladas respectivamente, lo

que conlleva a su poco aprovechamiento, generando tanto en las áreas de los molinos

procesadores como en las zonas aledañas a sus instalaciones un impacto ambiental

negativo en los recursos naturales aire, agua y suelo. En el caso del recurso aire se

dispersan las partículas de cascarilla de arroz por acción del viento, aumentando la

concentración de material particulado; en el recurso agua debido a la acumulación de

cascarilla de arroz se retarda la capacidad de autodepuración de la fuente hídrica y

además la posibilidad de vida y uso del recurso; en cuanto al recurso suelo, debido a las

grandes áreas que demanda el almacenamiento de la cascarilla de arroz, se afecta la

disponibilidad de uso de este recurso y además por efecto de las lluvias se podrían

generar lixiviados afectando los suelos por infiltración.

A nivel mundial se han estudiado diferentes formas de aprovechamiento de la cascarilla

de arroz, pero estas no son suficientes para emplear la totalidad de cascarilla generada,

haciéndose necesario contar con otras alternativas de aprovechamiento, que sean, tanto

ambiental, como económicamente viables para reducir las miles de toneladas de este

producto que son actualmente almacenadas ocasionando perjuicios a diferentes niveles.

Es así como surge la idea de realizar un estudio del aprovechamiento de la cascarilla de

arroz, generada en el Molino Zaragoza ubicado en San Martín (Meta), presentando dos

alternativas para minimizar su impacto ambiental: la primera de ellas, es aprovechar la

cascarilla de arroz en compostaje utilizando tres ensayos diferentes, y la segunda es

utilizar la cascarilla de arroz semiquemada como lecho filtrante para aguas residuales

domésticas.

Con el desarrollo del presente estudio se espera a nivel científico, tener como alternativa

el uso del compostaje de la cascarilla de arroz; teniendo en cuenta los ensayos realizados

con diferentes combinaciones, establecer la que presente un menor periodo de

degradación y un óptimo contenido de N- total, P, K. Otra alternativa es utilizar la

cascarilla de arroz semiquemada en la filtración de aguas residuales domésticas, para

mejorar la calidad del agua proveniente del tratamiento primario avanzado, de la planta de

tratamiento de aguas residuales del Salitre (Bogotá). Igualmente se busca abrir las

puertas a nuevas investigaciones encaminadas a la profundización del presente, y/o al

estudio de nuevas alternativas en torno al uso de la cascarilla de arroz. Económicamente

hablando se pretende solucionar en parte el problema de desempleo de la región,

implementando programas de agricultura biológica para el mejoramiento de los sustratos

y además la reducción de los costos de eliminación de la cascarilla de arroz.

Considerando el aspecto social, posiblemente se mejoraría la calidad de vida de la

población afectada, minimizando el impacto ambiental negativo.

En el presente estudio se desarrollaron dos objetivos principales que consistían en:

aprovechar la cascarilla de arroz por medio de compostaje, como alternativa para

minimizar su impacto ambiental, y como lecho filtrante para aguas residuales provenientes

de la Planta de tratamiento de aguas residuales del Salitre (Bogotá); para su consecución

se hicieron dos experimentos: el primero de ellos consistió en compostar cascarilla de

arroz haciendo tres ensayos diferentes: cascarilla de arroz + estiércol, cascarilla de arroz

+ desechos orgánicos y cascarilla de arroz + inoculante biológico; el segundo consistió en

comparar la efectividad de un filtro de tasa lenta y flujo por gravedad con lecho filtrante de

cascarilla de arroz semiquemada, frente a uno con las mismas características, que utilice

como lecho filtrante arena, realizando pruebas físicas y químicas del agua filtrada (Sólidos

suspendidos, Demanda Química de Oxígeno - DQO y Demanda Biológica de Oxígeno -

DBO5).

14

1. OBJETIVOS

1.1 OBJETIVOS GENERALES 1.1.1 Objetivo general del aprovechamiento de la cascarilla de arroz en compostaje Aprovechar la cascarilla de arroz en compostaje como alternativa para minimizar su

impacto ambiental.

1.1.2 Objetivo general del aprovechamiento de la cascarilla de arroz como lecho filtrante

Aprovechar la cascarilla de arroz como alternativa para minimizar su impacto ambiental

utilizándola como lecho filtrante para aguas residuales provenientes de la Planta de

tratamiento de aguas residuales del Salitre (Bogotá).

1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 1.2.1 Objetivos específicos para el aprovechamiento de la cascarilla de arroz en

compostaje

• Determinar las concentraciones de nitrógeno-total (N-total), fósforo (P) y potasio

(K) a la cascarilla de arroz no degradada y degradada.

• Comparar las características nutricionales (N-total, P, K) del compost obtenido a

partir de la combinación de cascarilla de arroz con tres materiales compostables

diferentes.

• Comprobar la efectividad de los compost obtenidos a partir de cascarilla de arroz,

utilizándolos como sustrato en la siembra de maíz.

1.2.2 Objetivos específicos para el aprovechamiento de la cascarilla de arroz como lecho filtrante para aguas residuales provenientes de la PTAR del Salitre

• Comparar la efectividad de un filtro de tasa lenta y flujo por gravedad con lecho

filtrante de cascarilla de arroz semiquemada, frente a uno que utilice como lecho

filtrante arena, mediante pruebas físicas y químicas de calidad del agua filtrada

15

(SST, DQO y DBO5), empleando aguas provenientes del tratamiento primario

avanzado de la planta de tratamiento de aguas residuales del Salitre (Bogotá).

• Determinar el porcentaje de remoción de Sólidos suspendidos totales, DQO y

DBO5 en el agua filtrada a través de cada lecho (cascarilla de arroz semiquemada

y arena)

16

2. MARCO TEORICO

La cascarilla de arroz es un producto residual resultante del procesamiento del grano de

arroz, el cual constituye aproximadamente un 21% de la cosecha de arroz.1

Esta posee características químicas, físicas, energéticas y bromatológicas que dificultan,

en algunas ocasiones, su manejo y aprovechamiento.

2.1 CARACTERÍSTICAS DE LA CASCARILLA DE ARROZ En Colombia se cultiva arroz de diferentes variedades, generando en su procesamiento

diversos tipos de cascarilla; a continuación se presentan las propiedades físicas y

químicas de esta, las cuales fueron determinadas de acuerdo a su estudio en más de 20

variedades.

Propiedades Físicas2

• Tamaño de la cascarilla: La longitud de la cascarilla depende de la variedad del arroz

y está entre 5 y 11 mm. Su ancho está entre el 30-40% de la longitud.

• Peso de una cascarilla: De acuerdo con su tamaño, una cascarilla pesa entre 2.5 y

4.8 mg.

• Densidad de la cascarilla: dependiendo del tipo de densidad se caracterizan tres

clases:

o Densidad a granel: es la masa de cascarilla que ocupa a un metro cúbico;

teniendo en cuenta su manipulación se determinaron los siguientes valores:

- Cascarilla de arroz suelta, empacada a granel: 100 kg/m3

- Cascarilla en recipientes sometido a vibración: 143 kg/m3

- Cascarilla sometida a compactación manual: 180 kg/m3

1 ENTREVISTA con Amanda Sabogal, Departamento Técnico Bolsa Nacional Agropecuaria. Bogotá 27 de noviembre de 2003 2 MINISTERIO DE MINAS Y ENERGIA. Uso racional de energía en molinos de arroz en Colombia, Bogotá: Ed Azucena Martínez, 1990. Pag. 183 - 184.

17

o Densidad aparente: En esta medida se tiene en cuenta la cantidad de poros de la

cascarilla, haciendo la relación de la masa sobre el volumen ocupado por ella; su

valor promedio es de 650 kg/m3.

o Densidad específica: En esta se descarta el volumen de los espacios porosos de

la cascarilla y corresponde a valores cercanos a 1420 kg/m3.

• Conductividad térmica: la cascarilla de arroz posee una muy buena capacidad

aislante, por lo cual se usa, parcialmente en la industria de la construcción como

material de aislamiento. La conductividad térmica (K) es comparable con la del corcho

granulado y con la de la lana mineral.

• Porosidad de la cascarilla de arroz: se distingue entre el volumen de aire de un lecho

de cascarilla y el volumen del aire o los poros de la cascarilla en sí. La porosidad de

un lecho de cascarilla alcanza 85% de aire, mientras que el 15% restante ocupa la

parte sólida. Cada cascarilla sin quemar posee un volumen de porosidad del 54% en

el cual la mayoría de los poros se encuentran cerrados. 3

Composición Química. A continuación se presenta el análisis químico de la cascarilla

de arroz, al igual que los compuestos nutritivos y la composición química de la ceniza de

la misma:

Tabla 1. Composición Química de la Cascarilla de Arroz

ELEMENTO % DEL PESO Carbono (C) 39 – 42 Oxígeno (O) 32 – 34 Minerales (Cenizas) 14 –24 Hidrógeno (H) 4 – 5 Nitrógeno (N) 0.3 – 2

Fuente: Ministerio de Minas y Energía. Uso racional de energía en molinos de arroz en Colombia 1990

3 MINISTERIO DE MINAS Y ENERGIA. Op. Cit., p. 185.

18

Tabla 2. Compuestos Nutritivos en la Cascarilla de Arroz

COMPUESTO % EN PESO

Proteína 1.9 – 6.2

Grasas 0.4 – 1.5

Fibras 34.3 – 41.6

Celulosa 37.2 – 43.4

Hemicelulosa (Pentosanas) 17.2 – 22.2

Minerales (Cenizas) 14.2 – 24.6

Azúcar 0.2 – 0.4

Fuente: Ministerio de Minas y Energía. Uso racional de energía en molinos de arroz en Colombia. 1990

Tabla 3. Composición Química de la Ceniza de Cascarilla de Arroz COMPUESTO % PESO

SiO2 90. – 97.

K2O 0.6 – 2.5

Na2O 0.6 – 1.8

CaO 0.2 – 1.5

MgO 0.1 – 1.9

Fe2O3 0.2 – 0.5

P2O5 0.3

SO3 0.1 – 1.1

CL 0.1 – 0.4

Fuente: Ministerio de Minas y Energía. Uso racional de energía en molinos de arroz en Colombia 1990

Poder Calorífico de la Cascarilla. El poder calorífico de la cascarilla, en relación con

el peso seco, varía entre 13.9 y 16.2 MJ/Kg. Las variaciones obedecen a diferentes

contenidos de ceniza e impurezas producidas por la película aceitosa de la aleurona.4

Características físicas de la ceniza de la cascarilla. Debido al esqueleto de SiO2, la

cascarilla no quema bien. Al incinerarla completamente queda como residuo una ceniza 4 MINISTERIO DE MINAS Y ENERGIA. Op. Cit.,p. 196

19

blanca o rosada. Este el caso normal cuando la cascarilla se quema lentamente a

campo abierto, puesto que el oxígeno del aire tiene tiempo suficiente para llegar hasta

el carbono adherido a sus poros profundos. En quemadores comerciales de cascarilla

se produce por lo general una ceniza que varia en tonalidades negras y grises. La

manera de quemar la cascarilla depende en gran parte de qué producto o subproducto

se desee obtener.

Combustión Abierta. La cascarilla de arroz en gran medida es ignífuga, debido a su

esqueleto de SiO2, no se inflama fácilmente y quema mejor en presencia de viento

suave. En Colombia la práctica extendida de quemar pilas de cascarilla reduce su

volumen en un 60%.Debido al lento proceso de combustión, cuando se quema a cielo

abierto, es posible incinerarla en forma total. El proceso de combustión no puede

controlarse y produce cierta tendencia al humo cuando la temperatura cae por debajo

de los 800 ºC, a causa de la lluvia o de un suministro deficiente de aire.

2.2 APROVECHAMIENTO DE LA CASCARILLA DE ARROZ

La cascarilla de arroz se ha convertido en un problema ambiental significativo, puesto

que se generan volúmenes inmanejables de este subproducto (en Colombia

anualmente se genera alrededor de 288.698 toneladas de cascarilla de arroz5) para los

cuales existe una demanda insuficiente de su aprovechamiento.

El aprovechamiento de la cascarilla o de la ceniza solamente se efectúa a escala

mínima en Colombia; un ejemplo de esto es su uso en la agricultura en la cual se

emplea para aflojar los suelos, para cubrirlos y conservarles la humedad, como

protección contra la erosión y para favorecer el crecimiento de las raíces de las plantas.

Muchas de las posibilidades de utilización presentadas en la siguiente tabla requieren

cantidades reducidas de cascarilla. Por lo general se trata de intentos (puntos de

partida) que reemplazan otras materias primas determinadas.6

5 PRONOSTICO NACIONAL DE COSECHAS SEMESTRE A-2003 algodón, arroz, maíz tecnificado, maíz tradicional, sorgo, fríjol, soya. Bogotá D.C., Colombia Julio 7 de 2003 6 MINISTERIO DE MINAS Y ENERGIA. Op. Cit.,p. 224

20

Tabla 4. Aplicaciones Conocidas de la Cascarilla de Arroz PRODUCTO APLICACION MATERIA PRIMA OBSERVACIONES

Detergentes Lavado de vajillas y como mezcla de detergentes (VIM)

Se utiliza con preferencia la ceniza rosada

Posibilidades de utilización en cercanías del molino

Productos para pulir

Pulimiento de metales en tambores giratorios

Cascarilla finamente molida o ceniza blanca

Ceniza blanca para un pulimiento previo desbaste

Jabón verde ó blanco

Jabón para manos Ceniza blanca finamente molida

Mezcla del 30% - 60%

Material para recubrir

Para conservar los pisos de galpones y establos

Cascarilla de arroz o ceniza negra

Aplicación generalmente conocida

Preservador de suelos

Para aflojar suelos duros

Ceniza negra ó cascarilla de arroz

Fomenta el crecimiento de las raíces y los rendimientos, no es abono

Insumo para abonos

Como material de relleno en abonos

Cascarilla finamente molida

Impide al aglutinamiento de los granos de abono

Furfurol

Materia prima para un sinnúmero de productos químicos

Cascarilla

Proceso comercialmente probado, ya no muy difundido debido a bajos rendimientos

Etanol

Alcohol industrial y combustible

Cascarilla

Ninguna posibilidad rentable de fabricación, solo para tiempos de necesidad

Sustituto parcial del cemento

Mezcla en el cemento

Ceniza blanca finamente molida

Puede mezclarse hasta un 50% en reemplazo del cemento; bajas propiedades de aglutinamiento

Material aislante

Como material aislante para intercalar en placas de construcción

Cascarilla y ceniza Aislador del calor; a prueba insectos e ignífugo

Ladrillos livianos

Ladrillos huecos para cubiertas (techos) y paredes no portantes

Cascarilla

Ladrillo liviano, baja resistencia a la compresión y a la tracción, gasto elevado de cemento

Placas pretensadas

Muebles, puertas, huacales Cascarilla o cascarilla finamente molida

Gasto elevado de pegante

Absorbentes

Aglutinante para líquidos y contaminante

Ceniza negra y blanca

Uso comercial para aceite, otras alternativas poco investigadas

21

Material filtrante

Filtración de partículas en suspensión de líquidos

Ceniza negra

Material filtrante barato, menos efectivo que el carbón activado

Carbón activado

Como material de absorción y filtrante

Ceniza negra La activación de la ceniza es cara y poco probada

Briquetas

Combustible industrial y de consumo en los hogares

Cascarilla finamente molida

Combustible malo y no rentable

Hollín

Material de relleno para pintura y fabricación de llantas

Ceniza negra

Posibilidades de utilización muy restringidas

Papel

Materia prima en la fabricación de papel

Cascarilla

Baja cantidad de celulosa y fibras muy cortas, mala calidad de papel

Material de relleno para prensa de jugos de frutas

Como auxiliar de prensado para aumentar el flujo de jugo en la prensa

Cascarilla

Reduce el gasto de energía de la prensa; cascarilla muy limpia

Sustancia portadora

Pesticidas se fumigan sobre la cascarilla

Cascarilla finamente molida

Para conservar cereales en cobertizos de almacenamiento

Carburo de silicio(SiC)

Productos para pulir, elementos eléctricos, de calefacción, resistencia, artículos para aleaciones

Cascarilla

Existen proyectos piloto

Tetracloruro de Silicio (SiCl4)

Materia prima para fabricar silicio muy puro, revestimiento de superficies metálicas

Ceniza negra

Existen proyectos piloto

Revestimiento

Revestimiento de barras de soldar

Ceniza Blanca

Posibilidades de utilización de poca importancia

Fuente: Ministerio de Minas y Energía. Uso racional de energía en molinos de arroz en Colombia 1990

La cascarilla de arroz es un residuo de difícil biodegradación debido a su alto contenido

de celulosa (37.2 – 43.4 del % en peso7), esta requiere un tiempo mínimo de cinco años

para iniciar su proceso de descomposición 8 . En este proyecto de investigación se

plantean dos alternativas de aprovechamiento de la cascarilla de arroz: una de ellas es su

utilización en compostaje y la otra es el empleo de cascarilla de arroz semiquemada como

lecho filtrante de aguas residuales.

7 Ministerio de Minas y Energía. Op. Cit. 8 Revista Moliarroz, Aprovechamiento de la cascarilla de arroz para la producción de carboximetilcelulosa de sodio. Edición 73, mayo 2002

22

2.2.1 Compostaje de cascarilla de arroz. En Colombia se han realizado investigaciones

en el uso de inóculos microbianos como aceleradores del proceso de degradación de

residuos sólidos y como práctica complementaria que permite disminuir el tiempo de

producción de compost 9 . A continuación se mencionan los aspectos más relevantes

relacionados a este proceso.

“El compostaje es un proceso bioxidativo en el que intervienen numerosos y variados

microorganismos que requieren una humedad adecuada y sustratos orgánicos

heterogéneos en estado sólido; implica el paso por un etapa termofílica y una producción

natural de fitotoxinas, dando al final como productos de los procesos de degradación,

dióxido de carbono, agua y minerales, así como materia orgánica estabilizada, libre de

fitotoxinas y disponible para su empleo en agricultura sin que provoque fenómenos

adversos” Costa et al (1991)

Durante este proceso los desechos se amontonan juntos en una pila de manera que el

calor generado en el proceso pueda ser conservado. Como resultado, sube la

temperatura de la pila, acelerando por tanto el proceso básico de degradación natural,

que normalmente ocurre con lentitud en desechos orgánicos que caen sobre la superficie

del suelo.10

2.2.1.1 El Proceso. Al proceso entran los residuos y desperdicios orgánicos que se

pueden llamar compostables. Ocurre la descomposición y al final se obtiene el compost o

compuesto que contiene minerales y materia orgánica estabilizada.

Para obtener un compost que se pueda usar en agricultura, se deben someter los

compostables al proceso adecuado de descomposición, lo cual disminuye al máximo las

restricciones que para el hombre y para los cultivos representa el uso de compostables

frescos.11

9 Revista Asocolflores, Uso de inóculos microbianos. Edición enero-junio de 2001 10 Manejo del suelo y uso del compost. Boletín de la FAO 11 GOMEZ ZAMBRANO, Jairo. Abonos Orgánicos. Cali: Talleres gráficos de Impresora Feriva S.A., 2000

23

Figura 1. Proceso de Compostaje El carbono, la energía química, la proteína y el agua en el compost final es menos que en los materiales sin tratar. El compost final tiene más humus. El volumen del compost final es 50% o menos del volumen de material sin tratar.

Fuente: EPA. Decision maker’s guide to solid waste management Vol II. 7:10

Prácticamente todo material orgánico sólido puede ser sujeto al proceso de compostaje.

Sin embargo, algunas de sus características físicas y químicas facilitarán o dificultarán el

proceso normal de descomposición. Tales características han de tenerse en cuenta en

las mezclas de compostables, pues si uno de ellos es deficitario en una cualidad, se

puede mejorar con otro que lo compense.12

2.2.1.2 Características Físicas. El ambiente físico en el proceso de compostaje incluye

muchos factores como la temperatura, el tamaño de las partículas, la mezcla y el tamaño

de la pila. Cada una de estas es esencial para que este proceso proceda de una forma

eficiente.

* Tamaño de la Partícula. El tamaño de la partícula del material a ser compostado es

decisivo. A medida que se desarrollan las fases del compostaje, se presenta un proceso

natural de reducción del tamaño, debido a que las partículas más pequeñas usualmente 12 GOMEZ ZAMBRANO, Op. cit.

Compostaje

Materiales sin tratar

Compost final

Materia orgánica (Incluyendo

carbono, energía química, proteína

y nitrógeno) Minerales

Agua Microorganismos

HumusO2

Agua CO2

Materia orgánica (Incluyendo

carbono, energía química, proteína

y nitrógeno) Minerales

Agua

Microorganismos

Calor

24

tienen mayor área superficial facilitando la actividad microbiana permitiendo una rápida

descomposición. Sin embargo, si todas las partículas son picadas finamente, se

aglomeran y disminuyen los espacios vacíos, dificultando la circulación del aire y la

respiración de los microorganismos.13

* Temperatura. Como resultado de la gestión de diferentes grupos de microorganismos,

en adecuadas condiciones de humedad y aireación, la temperatura de la masa de

compostables se eleva. En pocos días (2 – 6) debe llegar a más de 45ºC y mantenerse

allí para que se lleve a cabo el proceso de la lignocelulosis y reducción o supresión de

patógenos para el hombre y a las plantas de cultivo.14

Todos los microorganismos tienen un rango óptimo de temperatura. En el compostaje

este rango esta entre 32º y 60º C. Para cada grupo de organismos es diferente; a medida

que la temperatura incrementa por encima del máximo ideal, la destrucción térmica

disminuye la población de microorganismos. Igualmente, temperaturas por debajo del

mínimo requerido afectan el mecanismo de regulación metabólico de las células de

algunos organismos. Aunque en el proceso de compostaje se presentan varios rangos de

temperaturas dependiendo de la fase de desarrollo en que se encuentre, es la etapa

termofílica la que define si un proceso corresponde o no al compostaje. Se evita superar

los 70ºC porque el proceso se convierte en uno de ignición en el cual se empobrece en

extremo la sustancia orgánica; en esta etapa se busca: promover el rápido desarrollo del

compostaje y destruir patógenos y semillas de malezas. La destrucción de patógenos se

puede conseguir cuando el compostaje alcanza una temperatura de 55ºC por lo menos

durante tres días, para lo cual es importante que todas las porciones del material a

compostar estén expuestas a esta temperatura para asegurar la destrucción de los

patógenos. Pasada la etapa termofílica, la temperatura desciende gradualmente hasta

casi nivelarse con la del ambiente.

* Mezcla. La mezcla del material a compostar, agua e inóculo (si es el caso) es

importante. Las pilas pueden ser mezcladas o volteadas después de que el proceso haya

13 EPA. Decision maker’s guide to solid waste management Vol II. 7:10 14 GOMEZ ZAMBRANO, Op. cit.

25

comenzado. La mezcla y agitación distribuyen la humedad y el aire promueve la ruptura

de los fragmentos de materia orgánica. El exceso de agitación de la pilas puede enfriarlas

y retardar la actividad microbiana.

2.2.1.3 Proceso Biológico. Para obtener un máximo rendimiento los microorganismos

requieren que sus necesidades biológicas, químicas y físicas se mantengan en los niveles

ideales durante todas las etapas del compostaje. Los microorganismos como bacterias,

hongos y actinomycetos juegan un papel importante en la descomposición de materiales

orgánicos. Otros organismos como insectos y gusanos de tierra también están

involucrados en este proceso, pero ellos juegan un papel menos significante comparado

con el de los microorganismos.

Cuando los microorganismos empiezan la descomposición de la materia orgánica, el

carbono es convertido en subproductos como dióxido de carbono, agua, y el humus como

producto final de compost. Una parte del carbono es consumida por los microorganismos

formando nuevas células microbianas que incrementan las poblaciones y el calor es

liberado durante el proceso de descomposición.15

Los microorganismos tienen preferencias por el tipo de material orgánico que consumen.

Cuando las moléculas orgánicas que ellos requieren no están disponibles, ellos se

inactivan o mueren. En este proceso, el humus es el resultado de la actividad metabólica

de un género o tipo de microorganismos y puede ser usado como alimento o fuente de

energía de otro género o tipo de microorganismo. Esta cadena sucesiva de diferentes

tipos de microbios continúa hasta que se acaba el material disponible para los

microorganismos y finaliza el proceso.

El proceso de descomposición puede ser lento al principio debido a la presencia de pocas

poblaciones microbianas, pero estas crecen en las primeras horas o días y consumen

rápidamente el material orgánico presente en el material a compostar.

El número o clase de microorganismos no es generalmente un factor ambiental limitante

en el compostaje de materiales de agricultura no tóxicos, residuos de poda de jardín o

15 EPA. Op. cit.

26

residuos sólidos municipales; todos estos usualmente contienen una suficiente diversidad

de microorganismos. Sin embargo, la carencia de poblaciones microbianas puede ser un

factor limitante si los compostables son generados en ambientes estériles o porque

debido a sus características carecen de la diversidad de microorganismos. En muchas

situaciones es necesaria la adición de un inoculo de microbios especialmente

seleccionados para poder iniciar el proceso de compostaje.

Los microorganismos son una pieza clave en el proceso de compostaje. Si las

condiciones son ideales para darle a la población microbiana su máximo potencial de

rendimiento, el compostaje se obtendrá rápido. El proceso de compostaje, por lo tanto

debe proveer las necesidades a los microorganismos y promover las condiciones que

lleven a una rápida estabilización de los materiales orgánicos.

2.2.1.4 Proceso Químico. El ambiente químico está ampliamente determinado por el

material que se va a compostar. Durante el proceso de compostaje se pueden hacer

varias modificaciones para crear un ambiente químico ideal para la rápida

descomposición de materiales orgánicos. Muchos factores determinan el ambiente

químico para el compostaje, especialmente: la presencia adecuada de carbono (alimento)/

fuente de energía, cantidad balanceada de nutrientes, cantidad correcta de agua y

oxígeno, pH apropiado, ausencia de componentes tóxicos que pueden inhibir la actividad

microbial.

El orden de degradación de moléculas orgánicas es: azúcares, almidones, proteínas,

holocelulosa, lignina. Los materiales lignoceluloicos tienen mayor tiempo de

transformación y mejor rendimiento en compost. De otra parte hay que considerar el

contenido de N del material; si está entre 1 y 1.5% se asegura un buen ataque

microbiológico, si está por encima de 1.5%, parte del N se perderá como volátil por

superarse con esa cantidad el nivel de requerimiento microbial. 16

16 GAUR S& REED T. Prediction of cellulose decomposition rates from thermogravimetric data. Biomass

and bioenergy 1994

27

* Carbono/Fuente de energía. Los microorganismos en el proceso de compostaje

dependen del carbono presente en el material orgánico como su fuente de energía única.

El carbono esta presente en materiales orgánicos biodegradables o no biodegradables; la

facilidad de degradarse de estos materiales depende de de la composición genética de

los microorganismos presentes y de la composición de las moléculas orgánicas que serán

descompuestas por los organismos.

A medida que ocurre la degradación del carbono, una pequeña porción de este es

convertido en biomasa, y una porción significante de carbono es convertido en dióxido de

carbono el cual se pierde en la atmósfera. A medida que avanza el proceso de

compostaje, las pérdidas de carbono se verán reflejadas en el decrecimiento en peso y

volumen del material inicial a compostar.

* Nutrientes. La proporción de carbono/nitrógeno es considerada crítica en la

determinación del grado de descomposición, esta debe ser establecida con base al

carbono disponible en lugar que al carbono total. En general, una relación de C:N 30:1

es considerada ideal. Altas proporciones tienden a retardar el proceso de

descomposición, mientras que proporciones menores a 25:1 pueden generar problemas

de olores. El compost final debe tener una relación de C:N 15 a 20:1.

Para disminuir la relación C:N, frecuentemente se adicionan materiales ricos en nitrógeno,

como residuos de jardín, estiércol de animales o biosólidos. Adicionar parcialmente

materiales compostados o sin compostar (con una proporción baja de C:N) como inóculo

puede disminuir dicha proporción. Intentar suplementar el nitrógeno utilizando fertilizantes

comerciales es otra opción, pero genera problemas adicionales modificando las

concentraciones de sales en las pila de compost, lo cual puede impedir la actividad

microbiana; cuando la temperatura de la pila se incrementa y la relación esta por debajo

de 25:1, el nitrógeno en el fertilizante es perdido en forma de gas (amonio) en la

atmósfera, siendo así fuente de malos olores.17

17 EPA. Op. cit.

28

* Humedad. La gestión biológica de los microorganismos requiere de agua para la

formación de su biomasa. Se necesita una humedad alta a comienzo del proceso cuando

la actividad es más intensa y un poco menos a medida que se avanza en la

descomposición. Se busca inicialmente de 30- 70 % de humedad y ello se alcanza con la

humedad propia de los compostables en su adecuada mezcla (Ejemplo: basuras de

galería muy húmeda, con cascarilla de arroz o viruta de madera, muy secas) o añadiendo

agua. Cada mezcla tiene un óptimo. Las humedades muy altas pueden conducir a la

anaerobiosis y sus negativas consecuencias.

En los procesos donde se hacen volteos para reactivar el proceso, se acostumbra

rehumedecer y entonces la temperatura se eleva de nuevo. Para aprovechar el agua de

descomposición del proceso, Henao (1995) propone el compostaje solarizado que

consiste en tapar la pila con un plástico que permita alguna aireación y de paso evita el

lavado de nutrientes en pilas colocadas a la intemperie.18

* Oxigeno. El compostaje es considerado un proceso aeróbico, por lo cual requiere

oxigeno. Las condiciones anaerobias con deficiencias de oxigeno pueden producir olores.

La descomposición puede ocurrir bajo ambas condiciones aerobia y anaeróbica, sin

embargo la descomposición aeróbica ocurre mucho más rápido. La pila de compost debe

tener suficientes espacios vacíos para permitir el libre movimiento del aire, el ingreso del

oxigeno que viene de la atmósfera y la liberación del dióxido de carbono y otros gases. En

algunas operaciones de compost, el aire puede ser forzado mecánicamente o empujado

hacia las pilas para mantener los niveles adecuados de oxigeno. En otras situaciones, la

pila es volteada frecuentemente para exponer los microorganismos a la atmósfera y

también para crear más espacios vacíos en la pila. Entre el 10 y el 15 % en concentración de oxigeno es considerado adecuado, aunque

una concentración del 5% puede ser suficiente. Si la concentración de oxigeno es más

alta, puede afectar negativamente el proceso de compostaje, causando problemas como

la remoción del calor y enfriamiento de la pila, también puede promover el exceso de

evaporación, lo cual hace mas lento el proceso.

18 GOMEZ ZAMBRANO, Op. cit.

29

* pH. Un pH entre 6 y 8 es considerado óptimo. Este afecta la cantidad de nutrientes

disponibles para los microorganismos, la solubilidad de metales pesados y en general la

actividad metabólica de los microorganismos. El pH puede ser ajustado subiéndolo

mediante cal o bajándolo con azufre, pero normalmente no es necesario. El proceso de

compostaje en sí produce dióxido de carbono, el cual, cuando se combina con agua

produce ácido carbónico. El ácido carbónico puede bajar el pH del compost. A medida

que el proceso de compostaje progresa, la variación del pH final depende del tipo

específico de material usado y las condiciones de operación. 19

2.2.1.5 Evolución de variables químicas y biológicas. Cuando se inicia el proceso, las

moléculas de azúcares, almidones y proteínas de rápido uso energético, sirven de

sustrato inicial a los microorganismos mesófilos cuya actividad y multiplicación van

calentando los compostables. Hay liberación de CO2 y H2O, lo cual reduce el contenido

de C de los compostables y el porcentaje de fracción mineral tiende a aumentar. En este

arranque mesofílico hay abundancia de N-NH4+ que prima sobre N - NO3

-. Dominan las

bacterias y los hongos mesófilos.

Al alcanzar la etapa termofílica (>45ºC) se inicia la degradación de moléculas de más

difícil descomposición como la holocelulosa (celulosa más hemicelulosa) y la lignina, así

como ceras, grasas, aceites y resinas; como la actividad es alta se alcanzan las máximas

temperaturas, siendo también máxima la liberación de CO2 y H2O, lo cual reduce el

contenido de carbono del compost en elaboración además elevando el porcentaje de

minerales con respecto a la etapa anterior. Sigue el dominio de N-NH4+ sobre el N-NO3,

pero menos marcado que en la fase mesófíla de arranque.

Estando en la etapa temofilica es preciso remarcar el carácter bioxidativo del proceso: la

materia se utiliza para síntesis de los microorganismos y no es totalmente oxidada. El

nitrógeno amoniacal N-NH4+ de la cadena proteína – aminoácido-aminas-amonio puede o

no perderse hacia la atmósfera antes de pasar a la forma N-NO3. Ello es función de la

relación C/N de los compostables: se pierde N si la relación es baja y se puede llegar a

pérdidas nulas con relaciones altas (Hommouda y Adams, 1986). En la etapa termofílica

19 EPA., Op. cit.

30

hay lugar a la formación de fitotoxinas pero de otra parte es muy importante para la

eliminación de patógenos al hombre o a las plantas de cultivos. En ella dominan las

bacterias, los actinomycetos y los hongos termofílicos.20

En la etapa de enfriamiento, que se empieza a generar por una reducción de la población

microbial que ya no encuentra suficiente sustrato alimenticio, continúa la descomposición

de los materiales más resistentes y parte del sustrato lo constituye la necromasa

microbial. Se acentúa la formación de nitratos que dominan sobre las formas

amoniacales. Se sigue reduciendo, pero más atenuadamente el contenido de C de la

masa en compostaje. Los nitratos y otras sales, así como la abundancia de K en

solución, aumentan la salinidad. Empieza la degradación de las sustancias fitotóxicas

(muchas de ellas ácidos orgánicos como el acético). La población microbial es

claramente dominada por bacterias mesofílicas. La formación de sustancias húmicas,

principalmente ácidos húmicos, se ve favorecida por la aireación y el pH cercano a la

neutralidad.

En lo que se puede llamar etapa de maduración, los cambios son menores día a día pero

con las tendencias de aumento en el porcentaje de fracción mineral y de los nitratos y de

la disminución en el porcentaje de C, liberación de CO2, N-NH4. Se eleva la cantidad de

actinomycetos, responsables del típico olor a tierra orgánica fresca y de gran parte de la

antibiosis.

2.2.1.6 Criterio de estabilización. La estabilización se refiere al grado de

descomposición del compost, que no ocasione daño a la viabilidad vegetal (Zucconi y De

Bertoldi, 1986). Se puede medir por el grado de humificación, por la fitotoxicidad y por el

metabolismo latente o capacidad de reiniciar procesos cercanos a los termofílicos. Con

estas ideas, el mejor compost es el curado, el cual es uno sobremadurado y se presenta

sin restricciones para la vida vegetal.21

20 GOMEZ ZAMBRANO, Op. cit.

21 EPA, Op. cit.

31

2.2.1.7. Efectos del compost en el suelo. Teniendo en cuenta que el compost es un

abono natural que resulta de la transformación de la mezcla de residuos orgánicos de

origen animal y vegetal, que han sido descompuestos bajo condiciones controladas. Su

calidad depende de los insumos que se han utilizado (tipo de estiércol y residuos

vegetales), pero en promedio tiene 1,04% de N, 0,8% P y 1,5% K. A continuación se

presentan algunos de los efectos del compost en el suelo22:

• Estimula la diversidad y actividad microbial en el suelo.

• Mejora la estructura del suelo.

• Mejora la porosidad total, la penetración del agua, el movimiento a través del suelo y

el crecimiento de las raíces.

• La actividad de los microbios presentes en el compost reduce la de los microbios

patógenos a las planta como los nemátodos.

• Contiene muchos macro y micronutrientes esenciales para el crecimiento de las

plantas.

• Provoca la formación de humus, complejo más estable de la materia orgánica que

se encuentra sólo en el suelo y es el responsable de su fertilidad natural

2.2.1.8 Importancia de los nutrientes en el suelo. Para mantener un crecimiento sano

en las plantas, es necesario que el suelo posea un alto rango de nutrientes. Las plantas

absorben los elementos nutritivos en ciertas proporciones, por lo cual es importante que

los nutrientes se mantengan balanceados en el suelo, para satisfacer las necesidades

individuales en los cultivos. Los elementos nutritivos se clasifican en macroelementos,

elementos secundarios y microelementos de acuerdo a las cantidades que las plantas

necesitan para su desarrollo.

Los principales elementos son:

• Macroelementos: Nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio (K)

22 RAAA, http://www.raaa.org/ao.html

32

El nitrógeno es fácilmente soluble al agua del suelo y parcialmente retenido por las

partículas de este; se pierde fácilmente por lixiviación, alimenta a los microorganismos y

de esta forma favorece a la descomposición de la materia orgánica fresca. Este también

se encarga de darle el color verde a las plantas, favorece un crecimiento rápido y

aumenta la producción, forma la proteína en cultivos alimenticios y forrajeros. Si se aplica

nitrógeno en exceso, puede retardarse la maduración de la planta y favorecer su

susceptibilidad a enfermedades.

El fósforo reacciona rápidamente con otros elementos químicos del suelo, por lo cual se

forman componentes menos solubles; por lo tanto, sólo reducidas proporciones quedan

disponibles a la planta. El fosfato no se pierde por lixiviación. Este elemento estimula la

formación y crecimiento temprano de las raíces favoreciendo un arranque vigoroso y

rápido de la planta. Estimula la floración, acelera la madurez y ayuda a la formación de la

semilla. Mejora la resistencia contra el efecto de las bajas temperaturas en invierno.

El potasio es retenido fácilmente por las partículas del suelo, su pérdida por lixiviación es

menor en todos los suelos con excepción de los arenosos, se agota especialmente con la

explotación intensiva de las plantas que requieren altas cantidades de este elemento.

Aumenta el vigor de las plantas y su resistencia a las enfermedades. Mejora la

resistencia a los efectos de temperaturas frías.

• Nutrientes secundarios: Calcio (Ca), magnesio (Mg) y azufre (S)

El calcio promueve la descomposición de la materia orgánica y la liberación de

nutrientes; a la vez mejora la estructura del suelo y la retención del agua. Sin

embargo un exceso provoca una deficiencia de potasio, fosfato, magnesio, zinc y

hierro. El comportamiento del magnesio es similar al del calcio. Es parcialmente

soluble al agua y por esto es susceptible a la lixiviación. El azufre llega al suelo

desde el aire, en la lluvia, en el agua de riego y en la materia orgánica; ayuda a la

liberación de los nutrientes en el caso de un alto contenido de calcio en el suelo.

• Microelementos: Manganeso (Mn), cobre (Cu), zinc (Zn), hierro (Fe), molibdeno (Mo)

y boro (B)

33

Estos se requieren sólo en cantidades pequeñas y limitadas, no obstante la

deficiencia de uno o más de estos puede tener mucha influencia sobre el

rendimiento y desarrollo de los cultivos23

2.2.1.9 Abonos orgánicos. Son sustancias que están constituidas por desechos de

origen animal, vegetal o mixto que se añaden al suelo con el objeto de mejorar sus

características físicas, biológicas y químicas. Estos pueden consistir en residuos de

cultivos dejados en el campo después de la cosecha; cultivos para abonos en verde

(principalmente leguminosas fijadoras de nitrógeno); restos orgánicos de la explotación

agropecuaria (estiércol, purín); restos orgánicos del procesamiento de productos

agrícolas; desechos domésticos, (basuras de vivienda, excretas); compost preparado con

las mezclas de los compuestos antes mencionados.

Esta clase de abonos no sólo aporta al suelo materiales nutritivos, sino que además

influye favorablemente en la estructura del suelo. Asimismo, aportan nutrientes y

modifican la población de microorganismos en general, de esta manera se asegura la

formación de agregados que permiten una mayor retentividad de agua, intercambio de

gases y nutrientes, a nivel de las raíces de las plantas.

* Beneficios del uso de abonos orgánicos

Los terrenos cultivados sufren la pérdida de una gran cantidad de nutrientes, lo cual

puede agotar la materia orgánica del suelo, por esta razón se deben restituir

permanentemente. Esto se puede lograr a través del manejo de los residuos de cultivo, el

aporte de los abonos orgánicos, estiércoles u otro tipo de material orgánico introducido en

el campo.

El abonamiento consiste en aplicar las sustancias minerales u orgánicas al suelo con el

objetivo de mejorar su capacidad nutritiva, mediante esta práctica se distribuye en el

terreno los elementos nutritivos extraídos por los cultivos, con el propósito de mantener

una renovación de los nutrientes en el suelo. El uso de los abonos orgánicos se

recomienda especialmente en suelos con bajo contenido de materia orgánica y 23 GRAETZ, H. A. Manuales para educación agropecuaria, suelos y fertilización. México: Editorial trillas, 2002

34

degradados por el efecto de la erosión, pero su aplicación puede mejorar la calidad de la

producción de cultivos en cualquier tipo de suelo.

* Estiércol

Los estiércoles son los excrementos de los animales que resultan como desechos del

proceso de digestión de los alimentos que consumen. Generalmente entre el 60 y 80% de

lo que consume el animal lo elimina como estiércol.

El contenido promedio de elementos químicos es de 1,5% de N, 0,7% P y 1,7% K.

Los estiércoles mejoran las propiedades biológicas, físicas y químicas de los suelos,

particularmente cuando son utilizados en una cantidad no menor de 10//ha al año, y de

preferencia de manera diversificada. 24

2.2.1.10 Celulosa. La celulosa es la macromolécula orgánica más abundante en la

naturaleza ocupando las dos terceras partes de todos los componentes orgánicos

existentes, en la madera conforma un 40-50 %. Las plantas producen anualmente

alrededor de 28 billones de toneladas de celulosa, rango de producción balanceado por

la perdida anual ocasionada por la descomposición. La mayor parte de la celulosa se

encuentra en plantas de larga vida, como los árboles.

Los desechos agrícolas contienen gran cantidad de celulosa (próximo a un 40%) sin

embargo uno de los problemas fundamentales presentados en la utilización de estos, es

que la composición química y estructural de la molécula de la celulosa es

extremadamente compleja ya que la misma se encuentra enlazada y entrecruzada en un

enrejado macromolecular25

* Estructura Molecular y Organización. La celulosa es un polímero lineal de glucosa,

en el que dichas unidades constituyen una larga cadena, enlazada por ligamentos en los

átomos de carbono B 1-4, con la pérdida de una molécula de agua por cada molécula de

24 RAAA, http://www.raaa.org/ao.html 25 NOVO R Introducción a la microbiología del suelo Cuba: Editorial Pueblo y Educación. 1982

35

glucosa incorporada. El peso molecular varía entre 10 4 y 10 6 Daltons, ya que el número

de unidades de azúcar en la molécula es variable en las diferentes especies de

organismos de la cual se obtenga26 , la fórmula química de la celulosa es C6H10O5,

contiene por lo tanto 44.45% de O2

Debido a la complejidad estructural de estas moléculas hace que el proceso de

degradación sea relativamente lento.27

La celulosa predomina en los materiales fibrosos y su proporción es baja en las plantas

jóvenes y abundante en aquellas adultas en que predominan los azucares. Es resistente

a varios agentes oxidantes y solo es hidrolizada por ácidos concentrados.

También es resistente a gran número de microorganismos, sin embargo, es

descompuesta fácilmente por ciertos organismos encontrados como bacterias, hongos e

insectos.28

La biota microbiana activa en la descomposición de celulosa regula la cantidad del

sistema enzimático que produce, pues una alta producción de los catalizadores liberaría

grandes cantidades de azúcares, que a su vez estimularían a los heterótrofos cercanos

permitiéndoles competir con la población celulolítica. El mecanismo regulador es la

represión catabólica, consistiendo en que los productos de reacción reprimen o inhiben la

síntesis de más moléculas de enzima de modo que si la velocidad de formación del

producto excede en gran manera la tasa de utilización o asimilación por la célula, se

suprime la síntesis de más enzima. Así que si aumenta la concentración de glucosa o

celobiosa que se libera del polímero, la velocidad de síntesis de la enzima disminuye. 29

* Degradación de Celulosa. La celulosa es muy estable bajo ciertas condiciones pero

puede degradarse por medio de procesos físicos y químicos. La manifestación más

común de deterioro, es la disminución del polímero, evidenciada por una perdida de fusión

entre los tejidos, acompañada de una modificación química de la molécula de celulosa,

26 M, Alexander. Introducción a la Microbiología del Suelo. México: AGT Editor, 1980 27 KRAULIS P J et al Determination of the three dimensional solution structure of the C- Terminal trichoderma- reeser A study using nuclear magnetic resonant and Irbid distance geometry- dynamical simulated. Biocherm 1989 28 NOVO, R. Op. cit. 29 M, Alexander. Op. cit.

36

como el aumento en su poder reductor o el desarrollo de grupos reactivos. Estos grupos

funcionales pueden ser una combinación de grupo carboxilo – carbonilo.30

La lignina se encuentra en la pared celular en intima relación con la celulosa y

aparentemente este constituyente vegetal hace más lenta la velocidad de destrucción de

la celulosa. La influencia de la lignina para reducir la susceptibilidad de la celulosa a la

descomposición, probablemente es debido a un efecto físico resultado del cercano

entrelazamiento estructural de la celulosa y lignina en la pared celular.31

Entre los factores ambientales que influencian la descomposición de la celulosa se

encuentran el pH, la temperatura, la aireación y la humedad del suelo, niveles de

nitrógeno disponible, presencia de otros carbohidratos y la proporción relativa de lignina

en restos vegetales.32

Existen 2 tipos de degradación de celulosa: degradación química y microbiológica

∼ Degradación química: reduce su grado de polimerización y se desarrollan grupos

hidroxilo y carbonilo. La oxidación de la celulosa ocurre a altas temperaturas; esta

reacción puede ser catalizada fotoquímicamente o por un álcali que canaliza el transporte

directo de hidrógeno a oxigeno molecular formando agua.33

∼ Degradación microbiológica: la celulosa reduce su grado de polimerización y muestra

un aumento de su poder reductor, por adición de una molécula de agua al enlace

glucosídico resultando un rompimiento del enlace. La velocidad y extensión de la

hidrólisis enzimática de la celulosa depende de las características del sustrato,

concentración de la enzima y del sustrato, inhibición por los productos de la reacción y

estabilidad de la enzima.34

30 GAURS & REED T. Op. cit. 31 M, Alexander, Op. cit. 32 NOVO, R. Op. cit. 33 GAURS & REED T. Prediction of cellulose decomposition rates from thermogravimetric data. Biomass and bioenergy 1994 34 Ibid.

37

* Microorganismos degradadores de celulosa. Los microorganismos son

responsables de más del 90% de la descomposición de celulosa global. Los hongos son

el mayor grupo involucrado; con una participación del 80% dentro de los

microorganismos, las bacterias se encargan de la actividad restante, mientras que los

protozoarios y animales contribuyen a un porcentaje muy pequeño, llevando a cabo la

degradación por medio de procesos físicos y químicos más que enzimáticos. En general

estos últimos reducen el grado de polimerización de la molécula, pero su pérdida de

elasticidad es el efecto más pronunciado.35

En el ambiente natural no existe descomposición de celulosa en la que no intervengan los

hongos, aunque no necesariamente deben estar presentes para que esta se realice.

Los principales productos de la descomposición del polisacárido por los hongos y

actinomicetos son el CO2 y agua pero algunos grupos liberan pequeñas cantidades de

ácidos orgánicos.36

La célula microbiana es impermeable a la molécula de celulosa de manera que el

organismo debe excretar enzimas extracelulares para hacer aprovechable el

suministro de carbono. El catalizador extracelular actúa hidrolíticamente, convirtiendo el

material insoluble en azucares solubles que atraviesan la membrana de la célula.37

La presencia de formas nitrogenadas utilizables por los microorganismos juega un papel

muy importante, si no está presente el elemento, la celulosa no se descompone ya que

este es necesario para mantener la relación Carbono /Nitrógeno adecuada en el

protoplasma de los microorganismos.38

Muchos microorganismos crecen escasamente en medios que contienen celulosa

purificada como única fuente de carbono. Sin embargo la adición al suelo de sustancias

orgánicas fácilmente metabolizables igualmente acelera la descomposición de la celulosa.

35 Ibid. 36 M, Alexander. Op. cit. 37 ZABEIL R& MORREL J.J. Word Microbiology. California: Academic Press INC. 1992 38 NOVO, R. Op. cit

38

En vista que la celulosa es poco aprovechable como tal, las poblaciones se desarrollan

lentamente, pero una población puede desarrollar alta biomasa a expensas de algún otro

nutriente carbonado disponible. La biota puede adaptarse a la celulosa una vez que el

suministro del segundo nutriente se haga limitante siendo el efecto neto, un incremento de

la hidrólisis de la celulosa.39

Los microorganismos celulolíticos son comunes en los suelos de cultivo y forestales, en

abono y en tejidos vegetales en descomposición. La heterogeneidad fisiológica de la

microflora responsable permite que la transformación tome lugar en habitats con o sin

oxigeno, con pH ácido o alcalino a bajos o altos niveles de humedad y en amplios rangos

de temperatura. Entre las especies que utilizan celulosa se encuentran bacterias

termofílicas, hongos filamentosos, basidiomicetos y actinomicetos.40

No obstante, aunque gran cantidad de actinomicetos tiene el complemento necesario de

las enzimas, atacan más lentamente al polisacárido que muchos hongos y bacterias y es

posible que no sean buenos competidores por el sustrato.41

2.2.2 Filtración de aguas residuales empleando como lecho filtrante cascarilla de arroz. Se define como el proceso por el cual se separa la materia suspendida mediante

el paso del agua a través de una capa porosa que retiene las partículas en suspensión,

esta puede ser natural o artificial.

En el tratamiento de aguas residuales, la filtración es una operación utilizada para

remover sólidos, material no sedimentable, turbiedad, fósforo, DBO, DQO, metales

pesados, virus; asegurando una calidad superior del efluente secundario. La mayor

experiencia en la utilización de la filtración para tratamiento de aguas proviene del diseño

y operación de filtros de medio granular para obtención de agua potable. Sin embargo,

aunque el diseño, la configuración física y la operación de los filtros tienen los mismos

39 M, Alexander. Op. cit. 40 M, Alexander. Op. cit. 41 KRAULIS P J et al Determination of the three dimensional solution structure of the C – Terminal

trichoderma – Reeser A study using nuclear magnetic resonant and Irbid distance geometry-dynamical

simulated. Biocherm 1989

39

principios básicos en ambas aplicaciones, debe tomarse en cuenta que hay diferencias

muy importantes entre la aplicación de la filtración para agua potable y para efluentes

secundarios de aguas residuales o, en general, aguas residuales pretratadas.42

En relación a investigaciones realizadas en este campo, un estudio de laboratorio

realizado en Australia 43 demostró que a velocidades bajas de filtración la ceniza de

cáscaras de arroz es un sustituto efectivo del filtro de arena.

Un filtro piloto con ceniza de cáscara de arroz (Tamaño Efectivo de 0.135 mm) se probó

comparado con un filtro de arena. A velocidades de filtración intermedias entre filtración

rápida y lenta (0.25 a 2 m/hora); en la tabla 5 se presentan los parámetros analizados en

dicha investigación:

Tabla 5. Parámetros funcionamiento en filtros con medio filtrante de cascarilla de arroz y de arena

Parámetro Medio filtrante de ceniza de cáscara de arroz

Medio filtrante de arena

Turbiedad efluente (UTN) 2.5-2.7 5-10 Duración del ciclo de filtración (h) (tiempo para alcanzar una caída de presión de 1 m)

460 186

Porcentaje de remoción de E. coli

90-99 60-96

Fuente: Tratamiento De Aguas Superficiales Para Países En Desarrollo. Christopher R. Schulz y Daniel A. Okun. Ed. Limusa. México 1990 pag. 210

A continuación se presentan los aspectos relacionados con los filtros lentos

convencionales:

2.2.2.1 Filtros lentos convencionales. Un filtro de flujo descendente consiste en una

caja rectangular o circular a la cual se coloca de 50 -75 cm de arena fina sobre una capa

de grava gruesa. Sobre el lecho filtrante se deja una capa de agua de 1.00 a 1.50 m y

42 ROMERO ROJAS, Jairo Alberto. Tratamiento de Aguas Residuales. Bogotá: Editorial Escuela Colombiana

de Ingeniería, 2002 43 Barne y Mampitiyarachichi, 1983

40

debajo de la grava se coloca un sistema de drenes apropiados. Ya sea a la entrada o a la

salida, el flujo se regula para mantener un a velocidad de filtración constante.44

2.2.2.2 Rata de flujo. Para la filtración de aguas residuales en lecho filtrante de arena se

cuenta con una tasa de filtración de 120 – 360 m/d.45

2.2.2.3 Lecho filtrante. El lecho más fino debe ser de 1/16” o 1/12” preferiblemente. La

arena está constituida por un lecho de 0.50 a 0.75 m de granos finos de 0.4 a 0.8 mm de

tamaño efectivo y 1.2 a 1.6 de coeficiente de uniformidad. La arena se coloca sobre la

grava por capas. Al no existir lavado ascendente no existe estratificación y los granos

finos se mezclan con los gruesos, lo que hace que la porosidad sea menor que en los

filtros rápidos lavados con fluidificación de los granos. Existe evidencia (Visscher y

Galvis, 1987) de que la calidad del efluente empeora en proporción inversa al tamaño del

medio filtrante. Es preferiblemente por eso, usar medios finos en cuyo caso la longitud de

las carreras puede disminuir.46

2.2.2.4 Forma de los filtros. Los filtros pueden ser circulares o rectangulares, con

paredes verticales o inclinadas

La ventaja de estas últimas, es la de que se puede transmitir toda la carga al terreno y

solo cubrir con una capa impermeabilizante la parte excavada, para evitar las filtraciones.

Requiere un espacio mayor debido al talud, ya que el área crítica está a nivel de la

superficie del medio filtrante. El volumen total de arena es menor.47

2.2.2.5 Control de rata de flujo. Los filtros lentos se suelen operar con una velocidad

constante de filtración. Esto se puede conseguir: regulando la entrada de agua o

regulando la salida. La regulación del flujo a la entrada es quizás la más simple y

44 ARBOLEDA VALENCIA, Jorge. Teoría y práctica de la purificación del agua. Bogotá: Mc Graw Hill,

2000 45 Ibid. 46 Ibid. 47 Ibid

41

económica. Basta colocar a la entrada del agua sin tratar un vertedero de aforo y una

válvula de control del flujo para mantener un caudal constante por ajuste de dicha válvula.

2.2.2.6 Vaciado del filtro. Se hace cerrando el ingreso del agua sin tratar al filtro y

dejándolo que siga filtrando hasta que el nivel descienda a ras con la superficie del lecho

filtrante. Sin embargo, si el filtro está muy colmatado, el descenso del nivel puede ser

muy lento, en especial la última parte, razón por la cual es indispensable dejar una tubería

de drenaje sobre la superficie del lecho que pueda abrirse para la extracción del volumen

final. Igualmente, hay que dejar una tubería de excesos para evitar que la unidad se

rebose al final de la carrera.

2.2.2.7 Limpieza del filtro lento. Se hace raspando uno o dos centímetros de la

superficie del lecho y extrayéndolos. La altura de la capa filtrante va disminuyendo con

cada raspado. Generalmente después de 10 a 15 raspados el lecho se ha reducido y

debe colocarse nueva arena en el filtro. En filtros de gran área, como los que existen en

Europa, se usan sistemas mecánicos de limpieza que lavan “in situ” la arena y la vuelven

a poner automáticamente.

Algunos operadores prefieren después de tres raspados, lavar la arena que han extraído y

colocarla de nuevo, para evitar tener que reponer gran cantidad de medio filtrante de una

sola vez, lo que puede ser una operación costosa. La arena de todas maneras debe

almacenarse en un lugar cubierto, hasta que haya suficiente volumen para lavarla y

volverla a poner.

La frecuencia con que hay que hacer la limpieza depende de la calidad del agua cruda;

puede variar desde dos días, hasta dos meses o más según el caso. Frecuentes

limpiezas hacen antieconómico el funcionamiento de los filtros lentos. El raspado del

lecho debe efectuarse, cada vez que la pérdida de carga excede la presión estática sobre

los drenes. Cuando hay problemas con aire es conveniente hacerlo más a menudo. Para

medir la pérdida de carga es necesario dejar un piezómetro conectado al tubo efluente o a

42

la caja del filtro. Este detalle por desgracia, suele a veces ser olvidado por los

diseñadores.48

2.2.2.8 Operación de los filtros lentos. En los filtros lentos además de los mecanismos

físico – químicos que intervienen en todo proceso de filtración, se realizan una serie de

procesos biológicos en forma mas acentuada que en los filtros rápidos.49

48 Ibid 49 ARBOLEDA VALENCIA, Op. cit.

43

3. METODOLOGIA

El presente estudio es de carácter experimental prospectivo, en el cual se desarrollaron

dos experimentos, los cuales se describen a continuación:

3.1 EXPERIMENTO 1 COMPOSTAJE

En este experimento se desarrollaron dos fases: la fase experimental y la de campo.

Tiempo de estudio : Fase experimental 10 meses

Fase de campo 4 meses

Localización : Fase experimental – Universidad de la Salle, Laboratorio de

microbiología departamento de ciencias básicas-Bogotá

Fase de campo - Molino Zaragoza- San Martín (Meta)

3.1.1 Fase Experimental. Durante esta fase se aisló y enriqueció la biota microbiana

celulolítica degradadora de cascarilla de arroz; posteriormente se bioaumentó mediante

un proceso de fermentación a partir del cual se obtuvo el inóculo, para acelerar el proceso

de degradación natural de la cascarilla de arroz. A continuación se explican las

actividades realizadas en esta fase:

3.1.1.1 Análisis y pruebas preliminares.

• Se realizó una visita al lugar de disposición de la cascarilla de arroz en el Molino

Zaragoza ubicado en San Martín – Meta, donde se recolectaron las siguientes

muestras: 3 muestras compuestas de cascarilla de arroz degradada y 1 muestra

compuesta de cascarilla de arroz no degradada.

o Técnica: se recolectaron las muestras de cascarilla de arroz no degradada y

degradada, para determinar las concentraciones de N- total, P y K. Se delimitó un

área de 80m2 y empleando una pala de jardinería se tomaron 10 muestras

aleatorias para cada tipo de cascarilla (degradada y no degradada), a

profundidades que variaban entre 1 y 2 m, para cada tipo de cascarilla de arroz se

homogenizaron las muestra aleatorias y se formaron 3 muestras compuestas de

cascarilla de arroz degradada de 2 kg cada una y una muestra de cascarilla de

44

arroz no degradada de 2 kg, estas fueron empacadas en bolsas plásticas

transparentes selladas y transportadas al Laboratorio de Microbiología de la

Universidad de La Salle donde se incubaron a 35ºC.

• Se realizaron análisis nutricionales a la cascarilla de arroz degradada y no degradada

en Centro de Investigación y Asesoría Agroindustrial de la Universidad Jorge Tadeo

Lozano y en el Laboratorio de Suelos de la Facultad de Agronomía de la Universidad

Nacional de Colombia respectivamente.

Técnica: con el fin de comparar las condiciones nutricionales en cuanto a N- total, P y

K de la cascarilla de arroz degradada y no degradada, se realizaron los siguientes

análisis como se describe a continuación: a la muestra compuesta de 2 kg de

cascarilla de arroz no degradada recolectada en el Molino Zaragoza se le realizaron

los análisis de N-total, P y K en el Centro de Investigación y Asesoría Agroindustrial

de la Universidad Jorge Tadeo Lozano empleando el método Kjeldahl para N-total y

por colorimetría (lactato) para P y para K por absorción atómica. La muestra

compuesta de 2 kg de cascarilla de arroz degradada recolectada en el Molino

Zaragoza fue enviada al Laboratorio de Suelos de la Facultad de Agronomía de la

Universidad Nacional de Colombia. En la tabla No. 6 se presentan los parámetros

analizados a la muestra de cascarilla de arroz degradada:

Tabla 6. Parámetros analizados a la cascarilla de arroz y método correspondiente PARAMETRO METODO

Textura Bouyoucos Al KC 11 N %C Walkley-Black (modificado) N A partir de materia orgánica Mn, Fe, Zn, Cu Olsen, pH 8.5 B Fosfato Monobásico (Azometina) Fuente: Las autoras

Las variables que se tuvieron en cuenta para el análisis estadístico son de tipo numérico, en donde

se analizaron las concentraciones de N-total, P y K.

• Se realizó un análisis microbiológico cualitativo el cual consistió en la siembra directa

de muestras de cascarilla de arroz no degradada y degradada. En este caso para el

análisis estadístico se tuvieron en cuenta variables de tipo nominal en las que se analizaba la

presencia o ausencia de crecimiento microbiano.

45

o Técnica: con el fin de evidenciar crecimiento de microorganismos degradadores de

la cascarilla de arroz se realizaron las siguientes actividades:

- Inicialmente se inocularon 3 erlenmeyer de 500 ml cada uno con 2 gr. de cascarilla

de arroz no degradada, cada erlenmeyer contenía 200 ml de Caldo Omeliansky

(Ver Anexo 1A), estos se incubaron a 35ºC durante 15 días; se hizo monitoreo

microscópico a los 15 días de haber iniciado el proceso y observación directa cada

3 días; finalizados los 15 días de monitoreo, se realizó una nueva inoculación,

siguiendo el mismo procedimiento.

- Posteriormente se sembró 0.5 gr. de cascarilla de arroz degradada en cada caja de

petri (10 cajas) las cuales contenían Agar Papa Dextrosa (PDA) (Ver Anexo 1B) y

se incubaron a 35ºC durante 3 días, se realizó observación directa diariamente y

monitoreo microscópico al cabo de los 3 días; se hicieron dos resiembras.

- Con el fin de aislar las cepas degradadoras de cascarilla de arroz y basados en el

crecimiento masivo obtenido a partir de la siembra realizada en PDA, se hicieron

diluciones desde 10 -1 hasta 10 -12 en agua peptonada estéril al 0.1% de la cascarilla

de arroz degradada; se sembró por triplicado en PDA incubando a 35ºC durante 3

días, se realizó observación directa diaria y se hicieron tinciones de Gram y azul de

lactofenol para evidenciar la presencia de bacterias y hongos; lo anterior se llevó a

cabo 3 veces.

• Una vez hechas la siembra en PDA de las diluciones de la cascarilla degradada,

prepararon medios de cultivo para microorganismos celulolíticos. En este caso para el

análisis estadístico se tuvieron en cuenta variables de tipo nominal en las que se analizaba la

presencia o ausencia de crecimiento microbiano.

o Técnica: para seleccionar microorganismos celulolíticos degradadores de

cascarilla de arroz se realizaron las siguientes actividades :

- Inicialmente se tomaron las colonias obtenidas a partir de las diluciones realizadas

anteriormente y se sembraron en 10 cajas de petri que contenían Agar Cascarilla

(Ver Anexo 1C), se incubaron a 35ºC durante 3 días, realizando monitoreo visual

diario; de lo anterior se hicieron tres resiembras.

- Para aislar y comprobar la presencia de microorganismos celulolíticos, se inoculó a

partir de los microorganismos aislados del Agar Cascarilla en Agar Celulosa

46

Alimentaria (ACA) (Ver Anexo 1D); se incubaron a 35ºC durante tres días; para

este procedimiento se utilizaron 10 cajas de petri; en dicho procedimiento se hizo

monitoreo visual diario.

- Se retomaron las muestras de cascarilla en proceso de degradación recolectadas

en el Molino Zaragoza, y se hicieron diluciones desde 10-1 hasta 10-10 en agua

peptonada estéril al 0.1% y se sembraron en ACA por triplicado, se incubaron a

35ºC durante tres días; se realizó observación directa y control microscópico.

- A partir de las siembras realizadas anteriormente se aislaron e identificaron dos

cepas en 10 cajas de petri que contenían ACA, las cuales se incubaron a 35ºC

durante tres días; se realizó observación directa, observación microscópica y

además tinción de Gram; en este procedimiento se hicieron tres resiembras.

- A cada caja con ACA que presentó crecimiento positivo, se le agregaron 5 ml de

Rojo congo (Ver anexo 1E) con una concentración de 1 mg/L con el fin de

evidenciar los halos de degradación de celulosa formados por los microorganismos

celulolíticos.

• Se hicieron pruebas de antagonismo enfrentando las 2 cepas aisladas. o Técnica: debido a que existen cepas celulolíticas que pueden competir por el

sustrato e inhibir la eficacia del inoculo, se enfrentaron las 2 cepas aisladas en

cajas de petri que estaban divididas en dos partes, sembrando cada cepa en un

extremo (Ver figura 2); dicho procedimiento se realizó en ACA por triplicado

incubando durante tres días a 35ºC; se hicieron tres resiembras y se realizó

monitoreo visual diario.

47

• A la cepa seleccionada en la prueba de antagonismo se le hizo observación

microscópica directa y se identificó. o Técnica: para la identificación de la cepa seleccionada se hizo observación

microscópica directa tomando la caja de petri sin tapa y colocando un cubreobjetos

sobre la colonia a observar, se ubicó la caja en el portaobjetos del microscopio, y

se hizo la observación con el lente de 40x, para la identificación se utilizó como

clave taxonómica el Bergey’s Manual y la Biología de los Microorganismos de

Brock. • Con la cepa identificada se realizaron 4 curvas de crecimiento en diferentes días,

donde se midieron las variables de absorbancia y tramitancia, además se realizaron

siembras por triplicado en ACA. Las variables que se tuvieron en cuenta para el análisis

estadístico son de tipo numérico, en donde se analizaron los valores de tramitancia y

absorbancia.

o Técnica: con el fin de observar las características de desarrollo y crecimiento de la

cepa identificada de microorganismos celulolíticos se realizó cada curva de

crecimiento partiendo de la preparación de 30 ml de overnight en medio Celulosa

Alimentaria líquido (Ver Anexo 2), incubándolo durante 12 horas a 35ºC con

agitación constante en shaker’s Lab Rotator CAN/CSA a 60 rpm; cada curva de

crecimiento se realizó durante un periodo de 6 horas, determinando tramitancia,

Cepa 1 Cepa 2

Figura 2. Esquema de pruebas de antagonismo

En esta figura se indica el procedimiento para realizar la siembra de colonias en las pruebas de antagonismo

48

absorbancia en el espectofotómetro Spectronic 21 Milton Roy y sembrando en

ACA por triplicado cada hora, se hizo monitoreo visual diario. • Con la cepa identificada se realizó el conteo de colonias de microorganismos

celulolíticos empleando el método de agar fundido. La variable que se tuvo en cuenta

para el análisis estadístico es de tipo numérico y se analizó las unidades formadoras de

colonias (UFC/ml)

o Técnica: con el fin de cuantificar las colonias de microorganismos celulolíticos

presentes en 1 ml de ACA, se empleó el método de agar fundido el cual se realizó

a partir de una colonia de microorganismos celulolíticos, la cual fue suspendida en

5 ml de agua peptonada estéril al 1%, a partir de esta última se hicieron diluciones

de 10-1 hasta 10-5 en agua peptonada estéril al 1 % y de cada dilución se

sembraron 0.1 ml en cada caja de petri con ACA fundido a 45ºC por triplicado,

estas se incubaron a 35ºC durante 3 días, y se realizó conteo visual de colonias.

• A partir de la cepa seleccionada de microorganismos celulolíticos se prepararon 6

litros de inóculo. o Técnica: el inóculo se preparó para Bioaumentar la biota microbiana nativa

degradadora de cascarilla de arroz; a continuación se describe el procedimiento

seguido: - Se resembró la colonia seleccionada en las pruebas de antagonismo en ACA,

incubando a 35ºC durante 3 días - Se preparó el overnight sembrando una colonia representativa en cada uno de los 3

erlenmeyers de 250 ml que contenían 150 ml de agar celulosa líquido, se agitó en

shaker’s Lab Rotator CAN/CSA a 60 rpm y se incubó por 12 horas a 35ºC. - Para preparar el subcultivo se emplearon 3 erlenmeyers con 100 ml de agar

celulosa líquido y en cada uno se inocularon 0.01 ml del overnight. (lo cual

corresponde al 5 % del total del inóculo a preparar). Los subcultivos se agitaron en

shaker’s Lab Rotator CAN/CSA a 60 rpm e incubaron durante 24 horas a 35ºC. - Se agregó el subcultivo en un biorreactor (Ver figura 3) el cual contenía 6 L de

medio líquido celulosa alimentaria; manteniéndose con aireación constante durante

24 horas y a una temperatura de 28ºC

49

Figura 3. Biorreactor

3.1.2 Fase de Campo. Se hicieron 4 tratamientos, los cuales fueron ubicados en las

instalaciones del Molino Zaragoza en San Martín (Meta), en un área rectangular de 25 m2,

en la cual se hizo un cobertizo en plástico de invernadero con bases en madera y guadua

(Ver figura 4). Las variables que se tuvieron en cuenta para el análisis estadístico en la fase de

campo son de tipo numérico, en donde se analizaron pH, temperatura, concentraciones de N-total,

P y K. Figura 4. Cobertizo para las pilas de compost

Biorreactor empleado en la fermentación del inóculo: contenedor de plástico, cilíndrico con capacidad de 20 Litros, el cual tenía en la parte superior un sello plástico ajustado a la boca del recipiente y un vaso sifón para controlar la presión interna del biorreactor; en la parte inferior de este se adecuaron dos difusores de aire para permitir la oxigenación; se inyectó aire estéril a través de filtros referencia 191-2045S1 usando una bomba Resun AC- 6600

50

Dichos tratamientos consistían en 4 pilas de compost con 2 réplicas, las cuales estaban

compuestas de las siguientes mezclas:

− Cascarilla de arroz (control)

− Cascarilla de arroz + estiércol

− Cascarilla de arroz + estiércol + desechos orgánicos

− Cascarilla de arroz + estiércol + inóculo

Las dimensiones de las pilas fueron: 1 m de ancho, por 1.5 m de largo y 1 m de alto.

En el inicio del experimento, los tratamientos mantuvieron las siguientes relaciones en

peso:

Tabla 7. Pila de compost con la relación en % y peso de la composición (I)

COMPOSICION RELACION (%) RELACION PESO (Kg)

Cascarilla de arroz 100 50,6 Cascarilla de arroz y estiércol 70/30 35,4 15,2 Cascarilla de arroz, estiércol y desechos orgánicos

70/15/15 35,4 7,6 7,6

Cascarilla de arroz, estiércol e inóculo

70/30 35,4 15,2

Las pilas de compostaje se mantuvieron cubiertas con segmentos de polietileno negro de

2 m de largo y 2 m de ancho, con el fin de mantenerlas protegidas de la luz solar directa y

posible lluvia, también para mantener la temperatura; se hizo un monitoreo diario de

textura, pH y temperatura, al cabo de nueve días de monitoreo no se estaba cumpliendo

el proceso de compostaje ya que la temperatura en las pilas no era suficiente para

alcanzar la fase termofílica, por tal razón fue necesario adicionar más estiércol para elevar

la concentración de nitrógeno y de esa misma forma cambiar la relación en porcentaje de

los componentes de cada pila, como se indica en la siguiente tabla:

51

Tabla 8. Pila de compost con la relación en % y peso de la composición (II) COMPOSICION RELACION (%) RELACION PESO

(Kg) Cascarilla de arroz 100 50,6 Cascarilla de arroz y estiércol 60/40 35.4 22.8 Cascarilla de arroz, estiércol y desechos orgánicos

60/20/20 35.4 11.4 11.4

Cascarilla de arroz, estiércol e inóculo

60/40 35.4 22.8

Fuente: Las autoras

Siguiendo el monitoreo diario de textura, pH y temperatura, se evidenció que con esta

nueva relación de los componentes, tampoco fue posible cumplir con la temperatura

necesaria para el desarrollo del proceso de compostaje y al cabo de 8 días fue necesario

variar de nuevo la relación como se indica a continuación:

Tabla 9. Pila de compost con la relación en % y peso de la composición (III)

COMPOSICION RELACION (%) RELACION PESO (Kg)

Cascarilla de arroz 100 50,6 Cascarilla de arroz y estiércol 50/50 29.1 29.1 Cascarilla de arroz, estiércol y desechos orgánicos

50/25/25 29.1 14.5 14.5

Cascarilla de arroz, estiércol e inóculo

50/50 29.1 29.1

Fuente: Las autoras

Con esta última relación en los componentes de las pilas se alcanzó la temperatura

necesaria y fue posible completar las fases del proceso de compostaje, realizando

monitoreo de textura, pH y temperatura semanalmente.

Durante el desarrollo del proceso de compostaje, la pila No. 4 se inoculó dos veces, la

primera vez al inicio del montaje y la segunda 4 semanas después de haber iniciado el

proceso.

Cuando el compost estuvo estabilizado, se tomó una muestra compuesta de cada

tratamiento, y se transportaron en bolsas plásticas de 2 kg al Centro de Investigaciones y

Asesorías Agroindustriales de la Universidad de Bogotá Jorge Tadeo Lozano, donde se

52

realizaron los análisis de N-total, P y K a cada muestra, realizados por el método Kjeldahl,

colorimetría (lactato) y absorción atómica respectivamente.

A partir del compost obtenido se realizaron 7 ensayos sembrando maíz como se indica en

la siguiente tabla:

Tabla 10. Bioensayos siembra de maíz utilizando como sustrato compost COMPOSICION RELACION EN

% RELACION EN

PESO (kg) Suelo 100 6 Suelo + Compost Desechos - Estiércol 50/50 3/3 Suelo + Compost inóculo 50/50 3/3 Compost Inóculo 100 4 Compost Desechos - Estiércol 100 4 Compost Estiércol 100 4 Suelo + Estiércol 50/50 3/3

Fuente: Las autoras

Las siembras fueron realizadas en legumbreras plásticas de 60 cm de largo, 30 cm de

ancho y 15 cm de alto, las semillas se distribuyeron con un espaciamiento de 7 cm. Las

variables que se tuvieron en cuenta para el análisis estadístico son de tipo numérico, en donde se

analizó la altura de las plantas de maíz.

Se realizó un monitoreo visual de la calidad, color y altura de las plantas cada 3 a 5 días

durante 4 semanas.

3.2 EXPERIMENTO 2 FILTROS

Este experimento se desarrolló en dos fases, la primera de ellas consistió en la

adaptación de la estructura de dos filtros existentes en el Laboratorio de Aguas de la

Universidad de la Salle, y la segunda fase correspondió al funcionamiento de los filtros.

Tiempo de estudio: Fase 1 1 mes

Fase 2 4 meses

Localización : Fase 1 y 2 – Universidad de la Salle, Laboratorio de Aguas-Bogotá

3.2.1 Fase 1 - Montaje: este constó de dos filtros rectangulares, uno que tenía como

lecho filtrante arena y el otro cascarilla de arroz semiquemada.

53

Los filtros estaban construidos en acrílico transparente y tenían las siguientes

dimensiones:

* Altura del filtro: 1,88 m

* Lado del filtro: 0,066 m

* Área del filtro: 4,356 x 10-3 m2

Figura 5. Filtros .

La base de cada filtro tenía un doble fondo que estaba compuesto por dos placas,

donde la placa superior tenía 16 orificios de 3 mm de diámetro distribuidos

uniformemente (Figura 6A), y la placa inferior tenía un orificio de 1.3 cm de diámetro que

estaba unido a un racor (Figura 6B).

En esta figura se observa la estructura de los filtros, en la izquierda el filtro con lecho de cascarilla de arroz semiquemada y en la derecha el filtro con lecho de arena

54

6.6cm

Racor

Lecho filtrante 0.75 m

Grava 7cm

0.10 m

1.78 m

1.88 m

Doble fondo

Figura 6A. Placa superior Figura 6B. Placa inferior

Figura 7. Esquema montaje de los filtros

Unión al racor

1.3 cm ø

3 mm ø

6.6 cm

6.6 cm

55

− Regulación del flujo de entrada a los filtros: se usaron 2 tanques plásticos con 25

litros de capacidad cada uno, a los cuales se les adaptó en el fondo una llave de

bola de ¼”para graduar el flujo de entrada a cada filtro (Ver figura 8). Estos

fueron ubicados encima de cada filtro.

Figura 8 Detalle de la entrada del flujo a cada filtro

− Regulación del flujo de salida de los filtros: en el fondo de cada filtro se conectó

una manguera al racor; en el extremo opuesto de la manguera se ubicó una llave

de bola de ¼” con el fin de regular el flujo de salida. (Ver figura 9)

Figura 9. Mecanismo flujo de salida

56

3.2.2 Fase 2- Funcionamiento: los filtros funcionaron en condiciones de filtración lenta

con flujo por gravedad, la fase de funcionamiento estaba compuesta por dos etapas: la

primera correspondió al arranque de los filtros y la segunda a la operación-monitoreo de

los mismos. En la etapa de arranque se uso agua potable y en la etapa de operación-

monitoreo se empleó agua proveniente del efluente del tratamiento primario de la Planta

de Tratamiento de Aguas Residuales del Salitre (PTAR Salitre – Bogotá), el agua residual

se recolectó en el cuarto de control 1-2 de los decantadores, y se transportó en 5

garrafones plásticos con capacidad de 5 galones cada uno, desde la PTAR del Salitre

hasta el Laboratorio de Aguas de la Universidad de la Salle.

Arranque: esta etapa está consistió en la filtración de agua potable para lavar los lechos

filtrantes y la filtración de agua residual para estabilizar los lechos filtrantes.

o Técnica A: con el fin de lavar los lechos filtrantes, se filtraron en cada filtro 5 gal

de agua potable diariamente durante 2 semanas; el agua se ubicó en los

tanques de almacenamiento de cada filtro y luego se abrió la llave de bola

controlando un flujo continuo de agua.

o Técnica B: con el fin de permitir la estabilización de los lechos de filtración

(arena y cascarilla de arroz semiquemada) y los parámetros de funcionamiento

de los filtros (velocidad y caudal), se empezó a filtrar agua del efluente del

tratamiento primario de la PTAR del Salitre; en este proceso se variaron las

velocidades de filtración en cada filtro desde 0.01 hasta 0.05 m/h graduando

manualmente la abertura de la llave de salida, se definió la velocidad aforando

el flujo de salida de cada filtro en una probeta de 100 ml y cronometrando el

tiempo que se demoraba en llenar los 100 ml. Este proceso se llevó a cabo

durante 4 semanas, empleando 20 gal de agua residual cada semana.

A continuación se relacionan los parámetros que se manejaron durante el

funcionamiento de cada filtro:

57

Tabla 11. Parámetros de Funcionamiento Filtro de Cascarilla de Arroz Semiquemada

PARAMETRO VALOR Velocidad 0.017 m/h Caudal 7.68 X 10-5 m3/h Área 0.004356 m2 Altura del lecho filtrante 0.75 m

Fuente: Las autoras

Tabla 12. Parámetros de Funcionamiento Filtro de Arena PARAMETRO VALOR

Velocidad 0.0176 m/h Caudal 7.40 X 10-5 m3/h Área 0.004356 m2 Altura del lecho filtrante 0.75 m

Fuente: Las autoras

Operación-monitoreo: pasado el periodo de arranque, se empezó el monitoreo de los

filtros realizando análisis de DQO, DBO5, sólidos totales y sólidos suspendidos a la

muestra del efluente primario de la PTAR del Salitre y a los efluentes de cada filtro; dichos

análisis se hicieron en el Laboratorio de Aguas de la Universidad de la Salle. Se

realizaron análisis de laboratorio 1 vez por semana durante 8 semanas. Las variables que

se tuvieron en cuenta para el análisis estadístico son de tipo numérico, en donde se

analizaron los análisis de DQO, DBO5 y SST.

o Técnica para análisis de DQO: para medir la cantidad de oxígeno (mg/L)

consumido en medio sulfúrico y con dicromato de potasio que es necesaria para

la materia mineral y orgánica, biodegradable o no, presente en las aguas, se

colocaron 2.5 ml de cada muestra en los tubos del equipo DQOmeter a las

cuales se le agregaron 1.5 ml de solución digestora (K2Cr2O7) y 2.5 de solución

patrón (H2SO4+AgSO4), se mantuvieron en reflujo a 150ºC durante 2 horas,

luego se dejó enfriar cada tubo y se tituló cada muestra agregando en cada una

2 gotas de ferroina utilizando como solución titulante el FAS 0.1N (Sulfato

Ferroso Amoniacal ). Para calcular los mg/L de DQO, se utilizó la siguiente

fórmula: mg/L DQO = (A-B) * N *8000

ml muestra

58

Donde: A = ml FAS utilizados para titular blanco

B = ml FAS utilizados para titular la muestra

N = normalidad del FAS

o Técnica para el análisis de sólidos totales (ST): para calcular la materia que

permanece como residuo después de la evaporación y secado a 103ºC que

incluye el material disuelto y no disuelto, se secaron y tararon 3 cápsulas de

porcelanas, luego se colocaron 50 ml de cada muestra en cada cápsula, las

muestras se dejaron evaporar a sequedad sobre mantas de calentamiento hasta

que se consumió todo líquido y posteriormente se colocaron a 103ºC en la

estufa durante 1 hora, luego se dejaba enfriar en un desecador durante 1 hora y

se pesaba en la balanza analítica la cápsula con el residuo, los mg/L de sólidos

totales se calculó mediante la siguiente fórmula:

mg/L ST = (B-A) * 1000 Litros de muestra

Donde: A = peso de la cápsula en gramos

B = peso de la cápsula + peso del residuo en gramos

o Técnica para Sólidos disueltos (SD): dado que para calcular los sólidos

suspendidos es necesario tener el resultado de los sólidos disueltos, estos

últimos se determinaron de la siguiente forma: se secaron y tararon 3 cápsulas

de porcelanas, luego se filtraron por medio de filtros 50 ml de cada muestra y se

colocaron en cada cápsula, las muestras se dejaron evaporar a sequedad sobre

mantas de calentamiento hasta que se consumió todo líquido y posteriormente

se colocaron a 103ºC en la estufa durante 1 hora, luego se dejaba enfriar en un

desecador durante 1 hora y se pesaba en la balanza analítica la cápsula con el

residuo, los mg/L de sólidos disueltos se calcularon según la siguiente fórmula:

mg/L SD = (C-A) * 1000 Litros de muestra

Donde: A = peso de la cápsula en gramos

C = peso de la cápsula + peso del residuo en gramos

59

Para calcular los sólidos suspendidos (SS) se tenían en cuenta los datos de los

sólidos totales (ST) y de sólidos disueltos (SD) mediante la siguiente fórmula:

mg/L SS = mg/L ST – mg/L SD

o Técnica para DBO5 : para determinar el oxígeno requerido para oxidar la

materia orgánica de un agua residual determinada se utilizó el sistema Oxitop;

mediante este se estimó el valor esperado de DBO5 con base en el valor del

80% del valor de DQO. Se definió el rango de medición y el volumen de

muestra según la siguiente tabla:

Tabla 13. Relación del volumen de la muestra de DBO5 y el factor Vol muestra DBO5 (ml) 80% DQO (mg /L) Factor

432 0-40 1 365 0-80 2 250 0-200 5 164 0-400 10 97 0-800 20

43.5 0-2000 50 22.7 0-4000 100

Fuente: Método DBO HACH

o Se halló el volumen necesario de muestra para realizar el análisis, se agregó la

muestra en botellas ambar de 500 ml adicionando la solución inhibidora de

nitrificación, luego se agitó la muestra, se colocó la varilla de agitación en la

botella y se agregaron dos lentejas de NaOH y se colocó la cabeza de medición

del Oxitop/Oxitop Control para iniciar la medición. Se colocó la botella sobre el

sistema de agitación y se incubó durante 5 días a 20ºC+/- 1K. después de 5

días se hizo la lectura de los datos y se calculó el resultado mediante la

siguiente ecuación:

DBO5 = M(5) * F

Donde:

DBO5 = DBO5 de la muestra

M(5) = Valor medido al día 5

F = Factor

60

• Al cabo de las 8 semanas fue posible comparar los resultados de los análisis de

DBO5, DQO y Sólidos suspendidos del agua del efluente primario de la PTAR del

Salitre realizados en el Laboratorio de Aguas de la Universidad de la Salle con los

del Laboratorio de la PTAR del Salitre.

o Técnica: con base en la comparación de los resultados anteriores, se realizaron

5 muestreos más en donde los análisis de DBO5, DQO y Sólidos suspendidos

del agua del efluente primario de la PTAR del Salitre y del efluente del filtro de

cascarilla de arroz semiquemada y de arena, fueron realizados en el Laboratorio

de la PTAR del Salitre, siguiendo las técnicas establecidas en el Standard

Methods relacionadas a continuación: para DQO 5220B Chemical Oxigen

Demand, para DBO5 5210 Biochemical Oxigen Demand, para SS 2540D Solids.

METODOS ESTADISTICOS

Los resultados se presentan en tablas y figuras. La información se proceso mediante el

programa estadístico SPSS versión 11.5, en donde se utilizaron pruebas estadísticas para

comparar las diferentes variables en los ensayos propuestos, con el fin de determinar si

había o no diferencia estadísticamente significativa entre y dentro de los grupos, las

pruebas utilizadas para variables no paramétricas fueron las de : Friedman, Duncan y

Anova. Se hallaron coeficientes de correlación para ver el grado de asociación entre las

diferentes variables en los diferentes ensayos. Se consideró significativa P<0.05

61

4. RESULTADOS

A continuación se presenta un resumen de las variables analizadas en el presente

estudio; instrumento diseñado para la toma de datos de las variables se presenta en el

Anexo 6.

Tabla. 14 Resumen de las variables analizadas en los experimentos EXPERIMENTO TIPO DE VARIABLE

Fase experimental Nominal: presencia o ausencia de crecimiento microbiano Numérica: UFC y concentraciones N-total, P, K

Experimento 1

Fase de campo Numérica: pH, temperatura, concentraciones N-total, P, K y altura de las plantas de maíz

Experimento 2 Fase de funcionamiento (operación y monitoreo)

Numérica: DQO, DBO5 y SST

4.1 RESULTADOS EXPERIMENTO 1 4.1.1 Resultados fase experimental: laboratorio microbiología Universidad de la Salle- Bogotá En la tabla 15 se relacionan los análisis de N-total, P y K que fueron realizados a la

cascarilla no degradada y a la cascarilla degradada:

Tabla 15. Análisis de laboratorio para concentraciones N-total, P y K cascarilla no degradada y degradada naturalmente.

CASCARILLA N-Total (%) P (ppm) K (meq/100 g) No degradada 0,66 1500 8,46 Degradada naturalmente 2,01 334 6,68

62

• Teniendo en cuenta los resultados obtenidos para N-total, P y K de la cascarilla no

degradada y la cascarilla degradada, se observa que la concentración de N-total

(%) en esta última es más alta, lo que se puede atribuir al proceso de

transformación de la materia orgánica; sin embargo las concentraciones de P (ppm)

y K (meq/100g) son más bajas, ya que por las condiciones de almacenamiento de la

cascarilla de arroz, esta se encuentra expuesta al lavado de aguas lluvias, las

cuales hacen que se pierdan estos macroelementos por lixiviación. Relacionando

los parámetros establecidos en clima cálido, tanto las concentraciones de N- total,

P, K de la cascarilla no degradada como las de la cascarilla degradada, se

encuentran por encima de las concentraciones establecidas (Ver Anexo 4).

Figura 10. CONCENTRACION N-Total (%) EN CASCARILLA DE ARROZ

0

0,5

1

1,5

2

2,5

No degradada Degradadanaturalmente

CASCARILLA DE ARROZ

N-T

otal

(%)

N-Total (%)

Figura 11. CONCENTRACION P(ppm) EN CASCARILLA DE ARROZ

0200400600800

1000120014001600

No degradada Degradadanaturalmente

CASCARILLA DE ARROZ

P (p

pm)

P (ppm)

Figura 12. CONCENTRACION DE K (meq/100 g) EN CASCARILLA DE ARROZ

02468

10

No degradada Degradada naturalmente

CASCARILLA DE ARROZ

CO

NC

ENTR

ACIO

N

(meq

/100

g)

K (meq/100 g)

63

Caldo Omeliansky

A continuación, en la tabla 16 se relacionan los resultados de la inoculación de cascarilla

no degradada en caldo Omeliansky donde el crecimiento de microorganismos fue

negativo y en la figura 13 se ilustra la siembra de cascarilla de arroz no degradada en

caldo omeliansky

Tabla 16. Resultados de crecimiento de microorganismos en caldo omeliansky

Erlenmeyer Observación 1 Observación 2 1 Negativo Negativo 2 Negativo Negativo 3 Negativo Negativo

Figura 13 Siembra de cascarilla no degradada en caldo Omeliansky

• En la inoculación de cascarilla de arroz no degradada en el caldo Omeliansky no se

observó crecimiento de microorganismos, ni en el monitoreo visual ni en el

microscópico; para la nueva inoculación, realizada 15 días después, no se encontró

variación alguna en el resultado.

64

Crecimiento de microorganismos en PDA

A continuación se presentan los resultados de las siembras en PDA de cascarilla

degradada naturalmente (Ver tabla 17), en el cual el crecimiento de microorganismos fue

positivo. En las figuras 14 A y 14 B, si ilustra el crecimiento masivo de microorganismos.

Tabla 17. Resultados de crecimiento de microorganismos en PDA

Caja Observación 1 Observación 2 Observación 3 1 positivo positivo positivo 2 positivo positivo positivo 3 positivo positivo positivo 4 positivo positivo positivo 5 positivo positivo positivo 6 positivo positivo positivo 7 positivo positivo positivo 8 positivo positivo positivo 9 positivo positivo positivo

10 Positivo positivo positivo Figuras 14A y 14B Crecimiento masivo de microorganismos en PDA

• En la siembra de cascarilla de arroz degradada realizada en PDA se observó

crecimiento masivo de diferentes colonias de microorganismos tanto en el monitoreo

visual como en el microscópico.

65

Tabla 18. Resultados de crecimiento de microorganismos en PDA a partir de diluciones de cascarilla de arroz degradada

Caja Observación 1 Observación 2 Observación 3 10-1 Positivo Positivo positivo 10-2 Positivo positivo positivo 10-3 Positivo positivo positivo 10-4 Positivo positivo positivo 10-5 Positivo positivo positivo 10-6 Positivo positivo positivo 10-7 Positivo positivo positivo 10-8 Positivo positivo positivo 10-9 Positivo positivo positivo 10-10 Positivo positivo positivo

• De la dilución de 10-8 hasta 10-12 de la cascarilla de arroz degradada que fue

sembrada en PDA, se puso en evidencia un crecimiento moderado de

microorganismos. A partir de la tinción de Gram realizada se observó el crecimiento

de bacilos Grampositivos.

Crecimiento de microorganismos en agar cascarilla

En la siguiente tabla se relacionan los resultados de la siembra de cascarilla degradada

naturalmente en agar cascarilla, donde se evidenció crecimiento positivo de

microorganismos

Tabla 19. Resultados de crecimiento de microorganismos en Agar Cascarilla

Caja Observación 1 Observación 2 Observación 3 1 Positivo positivo positivo 2 Positivo positivo positivo 3 Positivo positivo positivo 4 Positivo positivo positivo 5 Positivo positivo positivo 6 Positivo positivo positivo 7 Positivo positivo positivo 8 Positivo positivo positivo 9 Positivo positivo positivo

10 Positivo positivo positivo

66

Figura 15 Crecimiento de microorganismos en Agar Cascarilla

En la siembra realizada en agar cascarilla, se evidenció el crecimiento de 2 tipos de

colonias de microorganismos.

Diluciones de cascarilla de arroz degradada sembradas en agar cascarilla

La siguiente tabla contiene los resultados de las diluciones de cascarilla que fueron

sembradas en agar cascarilla, donde se presentó crecimiento positivo de

microorganismos.

Tabla 20. Resultados de crecimiento de microorganismos en Agar Cascarilla a partir de diluciones de cascarilla de arroz degradada

Caja Observación 1 Observación 2 Observación 3 10-1 Positivo Positivo positivo 10-2 Positivo positivo positivo 10-3 Positivo positivo positivo 10-4 Positivo positivo positivo 10-5 Positivo positivo positivo 10-6 Positivo positivo positivo 10-7 Positivo positivo positivo 10-8 Positivo positivo positivo 10-9 Positivo positivo positivo 10-10 Positivo positivo positivo

67

Figura 16 Crecimiento de microorganismos en agar cascarilla a partir de diluciones de cascarilla de arroz degradada

Diluciones de cascarilla de arroz degradada sembradas ACA

La siguiente tabla contiene los resultados de las diluciones de cascarilla degradada que

fueron sembradas en ACA, donde se presentó crecimiento positivo de microorganismos.

Tabla 21. Resultados de crecimiento de microorganismos en ACA a partir de diluciones de cascarilla de arroz degradada

Caja Observación 1 Observación 2 Observación 3

10-1 positivo positivo positivo

10-2 positivo positivo positivo

10-3 positivo positivo positivo

10-4 positivo positivo positivo

10-5 positivo positivo positivo

10-6 positivo positivo positivo

10-7 positivo positivo positivo

10-8 positivo positivo positivo

10-9 positivo positivo positivo

10-10 positivo positivo positivo

• A partir de la siembra en ACA, por medio de microscopía se confirmó el crecimiento

del mismo tipo de colonias que crecieron en el agar cascarilla.

68

Figura 17 Crecimiento de microorganismos en ACA a partir de diluciones de cascarilla de arroz degradada Aislamiento e identificación de cepas En las siguientes figuras se aprecian las dos colonias de microorganismos celulolíticos

aislados en ACA; se identificaron dos cepas: la primera Bacillus sp. (Figura 18A) y

Streptomyces sp. (Figura 18 B)

Figura 18 A Colonia Bacillus sp. Figura 18 B Colonia Streptomyces sp.

Rojo congo En la figura 19 se puede evidenciar la formación de halos celulolíticos formados por las

colonias de microorganismos al degradar la celulosa presente en el medio.

69

Figura 19 Halos celulolíticos

Pruebas de antagonismo En la figura 20 se observa el antagonismo entre las dos cepas enfrentadas, como

resultado de la competencia por el sustrato.

Figura 20 Antagonismo existente entre las colonias de microorganismos celulíticos Streptomyces sp y Bacillus sp.

• En las pruebas de antagonismo se seleccionó la colonia Streptomyces sp., puesto

que la colonia Bacillus sp. presentaba antagonismo positivo y podía inhibir la

efectividad del inóculo.

70

Curvas de crecimiento de microorganismos celuloliticos

A continuación se presentan los resultados de las curvas de crecimiento de

microorganismos celulolíticos

Tabla 22. Curva de crecimiento de microorganismos celulolíticos (I)

Tramitancia Absorbancia Tiempo Hora Obs 1 Obs 2 Obs 1 Obs 2

t0 09:30 101,4 100,8 0,005 0,003 t1 10:30 101,9 99,4 0,003 0,003 t2 11:30 100,4 98,2 0,003 0,008 t3 12:30 93,7 95 0,29 0,05 t4 01:30 89,1 74,7 0,5 0,11 t5 02:30 78 58,7 0,107 0,232 t6 03:30 66,3 43,2 0,178 0,371

Tabla 23. Curva de crecimiento de microorganismos celulolíticos (II)

Tramitancia Absorbancia Tiempo Hora Obs 1 Obs 2 Obs 1 Obs 2

t0 09:00 91,2 91,32 0,04 0,039 t1 10:00 91,26 91,35 0,04 0,037 t2 11:00 90,3 87,2 0,044 0,06 t3 12:00 86,5 67,5 0,063 0,181 t4 01:00 58,1 26 0,233 0,586 t5 02:00 27,3 16,9 0,561 0,77 t6 03:00 17,2 9,6 0,764 1,02

Tabla 24. Curva de crecimiento de microorganismos celulolíticos (III)

Tramitancia Absorbancia Tiempo Hora Obs 1 Obs 2 Obs 1 Obs 2

t0 08:50 83 88,5 0,081 0,054 t1 09:50 90,5 91,8 0,044 0,037 t2 10:50 87,3 89,7 0,059 0,047 t3 11:50 72 79,8 0,142 0,098 t4 12:50 34,5 41 0,462 0,388 t5 01:50 21,7 24,4 0,662 0,609 t6 02:50 17,8 15,7 0,75 0,804

71

Tabla 25. Curva de crecimiento de microorganismos celulolíticos (IV) Tramitancia Absorbancia Tiempo Hora

Obs 1 Obs 2 Obs 1 Obs 2 t0 09:30 97,1 96,7 0,013 0,014 t1 10:30 96,5 95,8 0,015 0,019 t2 11:30 96,7 96 0,015 0,018 t3 12:30 94,1 95,3 0,027 0,021 t4 01:30 61,7 79,2 0,211 0,101 t5 02:30 30,2 35,8 0,52 0,446 t6 03:30 19,2 19,5 0,718 0,71

• En las curvas de crecimiento realizadas, se observó que a través del tiempo la

absorbancia aumenta como consecuencia del crecimiento microbiano, y se

determinó que la absorbancia y la tramitancia son inversamente proporcionales. En

este caso no fue posible contabilizar las UFC/ml, ya que se presentó crecimiento

masivo en las cajas de petri.

Conteo de microorganismos celulolíticos Tabla 26. Conteo de microorganismos celulolíticos

DILUCION Obs. 1 Obs. 2 PROMEDIO UFC/ml 10 0 Incontable Incontable - - 10 -1 228 213 220,5 220,5 10 -2 27 28 27,5 275 10 -3 2 6 4 400 10-4 0 0 0 0 10-5 0 0 0 0

Las unidades formadoras de colonias UFC/ml son 220,5, que corresponden a la

concentración de colonias por ml de medio líquido ACA del inóculo.

4.1.2 Resultados fase de campo: San Martín - Meta

En las tablas 27 y 28 se relacionan los resultados de Temperatura (ºC) y pH de los

ensayos realizados y sus respectivas réplicas.

72

Tabla 27. Temperatura (ºC) en los ensayos de compostaje realizados ENSAYO Número

de observación Blanco Cascarilla +

estiércol Cascarilla +desechos

Cascarilla + inóculo

Obs 1 Obs2

Obs3

Obs 1

Obs2 Obs3

Obs 1

Obs2 Obs3

1 28 34 37 36 34 32 30 36 34 36 2 29 34 42 40 34 30 36 40 34 42 3 27 35 42 41 38 34 41 40 35 42 4 28 34 35 36 40 34 40 34 34 36 5 26 34 35 38 36 34 38 38 34 36 6 32 36 34 34 35 36 36 40 38 40 7 28 35 35 38 36 35 36 38 35 37 8 28 32 34 36 36 34 35 36 35 36 9 33 34 32 34 34 34 35 36 35 37

10 30 33 33 35 35 34 36 38 36 38 11 30 38 40 42 34 34 34 40 40 44 12 34 36 38 39 34 34 34 38 39 36 13 33 38 36 37 38 40 40 40 40 41 14 29 36 35 35 36 36 37 37 37 38 15 31 36 36 37 37 37 38 39 39 39 16 32 35 37 38 38 40 40 39 40 40 17 30 41 42 41 36 37 42 43 45 42 18 30 41 45 42 36 36 34 42 45 40 19 27 32 35 34 30 30 30 36 42 42 20 30 37 40 37 36 35 33 40 40 40 21 29 39 40 39 38 34 38 41 40 42 22 29 36 39 36 37 35 36 40 40 41 23 30 35 37 37 36 35 37 41 40 42 24 30 32 35 33 32 32 33 36 36 35 25 30 34 32 34 31 31 32 32 33 33 26 32 35 35 35 34 34 33 40 39 40 27 30 34 35 35 34 34 33 40 40 41 28 31 34 35 33 34 33 33 39 39 40 29 31 34 35 34 35 34 34 37 37 38 30 31 34 35 36 36 35 34 38 37 37 31 30 34 34 34 34 33 32 36 35 35 32 32 35 36 35 36 34 35 39 36 36 33 32 36 37 35 36 35 35 38 37 37 34 30 34 34 33 34 33 34 35 35 34 35 28 30 31 31 31 30 30 32 31 32 36 29 68 67 65 67 68 68 66 64 68 37 36 67 68 65 66 67 66 66 65 65 38 35 67 66 64 65 65 66 66 64 65 39 33 45 45 44 42 43 40 45 48 47 40 31 48 46 47 46 45 43 48 49 52 41 31 46 46 44 44 42 42 47 47 48 42 33 41 43 43 44 44 45 45 45 44 43 35 41 41 39 38 39 38 40 40 40 44 30 37 38 36 35 35 36 36 37 36 45 30 31 30 30 32 30 31 30 31 29

73

Tabla 28. Valores de pH en los ensayos de compostaje realizados

ENSAYO Número de

observación Blanco Cascarilla + estiércol

Cascarilla + desechos

Cascarilla + inóculo

Obs 1

Obs2

Obs3

Obs 1

Obs2 Obs3

Obs 1

Obs2 Obs3

1 5,5 5 5,5 5,5 6 5,5 5,5 5 5,5 6 2 6 7 7 7 6 7 6,5 7 7 7 3 6,5 7 7 7 6,5 6,5 7 7 7 7 4 7 7 7 7 7 7 7 8 7 7,5 5 7.1 7.3 7 7.2 7 7.2 7.5 8 7.5 7.5 6 7 7,5 7,6 7,7 7 7,3 7,7 8,5 8,1 8,3 7 6,9 7,4 7,8 8,1 7,9 7,6 7,9 8,2 8,2 8,4 8 7,1 7,3 7,4 7,8 8,1 8,3 8,1 8,8 8 8,2 9 6,4 6,8 6,9 6,7 7,6 7,1 6,7 7 7 7,3 10 7 7,1 7,3 7,4 7,7 7,5 7,6 7,6 7,4 7,6 11 7 7,1 8,1 8,6 7,8 7,9 7,9 8 7,7 7,6 12 7.5 7.2 7.8 8.3 8.3 8.3 8.1 8.3 8.0 7.9 13 7,6 7,5 7,6 7,8 8,7 8,5 8,3 8,4 8,2 8,4 14 7,5 8,3 8,2 8 8,6 9 8,3 8,5 8,4 8,3 15 7,6 7,9 8,5 8,2 9 8,4 8,3 9,1 8,8 8,8 16 7,7 8,5 8,1 8,4 8,8 8,7 8,4 8,1 8,4 8,9 17 7,7 8,2 8,5 8,5 8,1 8,2 7,8 8,2 8,7 8,7 18 7,3 8 8,7 8,4 8 8,1 7,8 8,1 8,3 8,1 19 7.4 8.1 8.5 8.3 8 8.1 7.6 8 8.3 8 20 7.5 8.3 8.5 8.5 8.2 8.0 7.8 8.1 8.1 8 21 7,5 8,3 8,6 8,5 8 8,2 7,8 8,2 8,1 7,9 22 7,3 8,2 8,3 8,6 8,3 7,8 7,9 8 8 7,7 23 7,2 8,3 8,4 8,3 7,7 7,8 7,9 8,2 8,1 8,2 24 7,1 8,3 8,4 8,9 7,9 7,8 7,9 8,1 8,2 8 25 7.5 8,6 8,2 8,2 7,9 7,5 7,8 7,4 7,3 7,3 26 7,7 7,3 7,5 7,4 7,8 7,7 7,4 7,3 7,3 7,2 27 7 7,1 7,3 7,5 7,1 7 7 7,1 7,1 7,2 28 7,1 7,1 7,2 7,3 7 6,8 6,9 7,1 7,2 7,1 29 6,9 7,1 7,2 7,3 7,1 6,9 6,9 7,1 7,2 7,2 30 6,7 6,8 6,9 7,1 7 6,5 6,7 7 7,1 7,2 31 6.5 6.8 7 7 7.1 6.5 6.8 7 7 7 32 6,5 6,8 7,1 7 7,3 6,8 6,8 7,1 6,9 7,1 33 6,8 7 7,1 7,2 7 6,8 6,9 7 7,2 7 34 6,7 7,1 7,1 7,2 7 6,9 7 7,1 7 7,1 35 6,7 7,1 7,1 7,2 7 6,9 6,9 7,1 7,1 7,2 36 6,5 7,2 7,2 7,2 7,5 7,5 7,4 7,1 7,2 7,4 37 6,5 7,2 7,1 7,3 7,4 7,5 7,4 7,2 7,3 7,4 38 6,6 7,1 7,1 7,3 7,1 7,4 7,3 7,3 7,3 7,5 39 7,2 7,1 7,2 7,2 7,1 7,2 7,2 7,2 7,3 7,5 40 7,7 7,3 7,2 7,1 7 7,1 7,2 7,3 7,2 7,9 41 7,3 7,2 7,3 7,2 7,1 7 7,2 7,4 7,2 7,1 42 7,2 7,1 7,1 7,1 7,1 7,1 7,2 7 7,2 7,1 43 7,4 7,1 7,2 7,1 7,2 7,3 7,1 7,3 7,2 7,2 44 7,3 7,2 7,2 7,1 7,2 7,2 7,3 7,3 7,2 7,2 45 7,2 7 7,1 7 7,1 7,2 7,1 7,2 7,2 7,1

74

20

25

30

35

40

0 10 20 30 40 50

Resultado ensayos

Blanco

• Temperatura: analizando la figura 21, se observa que se presentaron temperaturas

mínimas de 26ºC y máximas de 36ºC, igualmente se evidencia la dispersión de los

datos a través del periodo de observación; posiblemente por los cambios de

temperatura en el ambiente. La tendencia que muestra la gráfica es la de

mantenerse en un rango de 30 y 32ºC. Teniendo en cuenta las características

físicas (temperatura) nombradas teóricamente, en este ensayo no se inició la fase

termófílica del proceso de compostaje.

Figura 21 Correlación: Temperatura Vs Blanco

• pH: a través del periodo de observación se pudo determinar que esta variable tenía

una tendencia a mantenerse en un rango de pH entre 6.5 y 7.8, presentando un

valor mínimo de 5,5 al inicio del proceso de compostaje, y manteniéndose en

valores cercanos a 7 al final de la observación.

Figura 22 Correlación: pH vs. Blanco

5

6

7

8

9

10

0 10 20 30 40 50

Número de Observaciones

pH

75

20

3040

5060

70

0 10 20 30 40 50

Número de Observaciones

Tem

pera

tura

(ºC

)

55,5

66,5

77,5

88,5

99,5

0 10 20 30 40 50

Número de observaciones

pH

Ensayo cascarilla de arroz + estiércol

• Temperatura: con relación a la figura 23, se puede decir que durante el periodo de

observación se presentaron valores máximos de 68ºC y mínimos de 30ºC,

presentando los valores más altos de temperatura en la fase termofílica.

Figura 23 Correlación: Temperatura Vs. Ensayo Cascarilla+Estiércol

• pH: en este caso se presentaron valores mínimos de 5 y máximos de 8,9, sin

embargo la tendencia de este, es la de mantenerse a valores entre 7 y 7,5.

Figura 24 Correlación: pH vs. Cascarilla+Estiércol

76

20

30

40

50

60

70

0 10 20 30 40 50

Número de Observaciones

Tepe

ratu

ra (º

C)

55,5

66,5

77,5

88,5

99,5

0 10 20 30 40 50

Número de observaciones

pH

Ensayo cascarilla de arroz + desechos orgánicos

• Temperatura: teniendo en cuenta la figura 25, se observaron valores mínimos de

30ºC y máximos de 68ºC, estos últimos correspondiendo a la fase termofílica del

proceso.

Figura 25 Correlación: Temperatura vs. Ensayo Cascarilla+Desechos

• pH: se presentaron valores mínimos de 5,5 al inicio del proceso y máximos de 9, la

tendencia de esta variable fue mantenerse en un rango de pH entre 7 y 7,5.

Figura 26 Correlación: pH vs Cascarilla+Desechos

77

2025303540455055606570

0 10 20 30 40 50

Número de Observaciones

Tem

pera

tura

(ºC

)

55,5

66,5

77,5

88,5

99,5

0 10 20 30 40 50

Númerode observaciones

pH

Ensayo cascarilla de arroz + inóculo

• Temperatura: analizando la figura 27, se puede decir que se presentaron valores

mínimos de 29ºC y máximos 68ºC de en la fase termofílica

Figura 27 Correlación: Temperatura vs. Ensayo Cascarilla+Inóculo

• pH: en este caso se dio un valor mínimo de 5 al inicio del proceso de compostaje y

un valor máximo de 9,1; la tendencia de esta variable es mantenerse en valores

cercanos a 7,5.

Figura 28 Correlación: pH vs. Cascarilla+Inóculo

78

13513513546N =

Ensayos

Cascarilla+InòculoCascarilla+Desechos

Cascarilla+EstiércolBlanco

Tem

pera

tura

Gra

dos

cent

ígra

dos

70

60

50

40

30

20

13513513546N =

Ensayos

Cascarilla+InòculoCascarilla+Desechos

Cascarilla+EstiércolBlanco

pH

10

9

8

7

6

5

4

13513513546N =

Ensayos

Cascarilla+InòculoCascarilla+Desechos

Cascarilla+EstiércolBlanco

pH

10

9

8

7

6

5

4

Figura 29 Valores percentilares de temperaturas vs ensayos

Figura 30 Valores percentilares de pH vs ensayos

79

En relación a la variable de temperatura, el blanco presenta los valores más bajos con

relación a los demás ensayos, se presenta una diferencia estadísticamente significativa

entre el blanco y los ensayos de cascarilla + estiércol y cascarilla + desechos, estos dos

últimos no tiene una diferencia estadísticamente significativa entre sí, pero si la tienen

con el ensayo de cascarilla + inóculo.

Los ensayos de cascarilla + estiércol y cascarilla + inóculo presentan las temperaturas

promedio más altas con valores de 38,7ºC y 40,7ºC respectivamente

En relación a la variable de pH, el blanco presenta los valores más bajos, los demás

ensayos tienen los valores más altos de pH; existe diferencia estadísticamente

significativa entre el blanco y los ensayos de cascarilla + estiércol, cascarilla + desechos y

el ensayo de cascarilla + inóculo, sin embargo entre estos últimos no existe diferencia

estadísticamente significativa.

Resultados de las concentraciones nutricionales de los ensayos

Tabla 29. Resultados N-total, P y K en el compost obtenido en cada ensayo ENSAYO N-Total (%) P (ppm) K (meq/100 g)

Blanco 0,22 200 3,85 Cascarilla + estiércol 1,57 1600 10,25 Cascarilla + desechos orgánicos 1,01 1200 9,23 Cascarilla + Inóculo 1,87 1400 8,97

Figura 31 Concentración N-total (%) en ensayos de compostaje

00,5

11,5

2

Blanco Cascarilla +estiércol

Cascarilla +desechosorgánicos

Cascarilla +Inóculo

ENSAYO

N-T

otal

(%)

N-Total (%)

80

Figura 32 Concentración P (ppm) en ensayos de compostaje

Figura 33 Concentración K (meq/100 g) en compostaje

• Relacionando las concentraciones de N-total (%), P (ppm) y K (meq/100g) de los

ensayos de compostaje (figuras 31, 32, 33), se evidencia que el blanco presenta las

menores concentraciones en estos macronutrientes con respecto a los ensayos de

cascarilla+estiércol, cascarilla+desechos y cascarilla+inóculo, de estos últimos, el

ensayo de cascarilla+estiércol presenta las mayores concentraciones de P (ppm) y

K (meq/100g) con relación a los demás, sin embargo el ensayo de

cascarilla+inóculo tiene la concentración más alta de N-total.

0200400600800

10001200140016001800

Blanco Cascarilla +estiércol

Cascarilla +desechosorgánicos

Cascarilla +Inóculo

ENSAYO

CO

NC

ENTR

AC

ION

P (p

pm

P (ppm)

02468

1012

Blanco Cascarilla +estiércol

Cascarilla +desechosorgánicos

Cascarilla +Inóculo

ENSAYO

CO

NC

ENTR

AC

ION

K(m

eq/1

00g)

K (meq/100 g)

81

Balance de materia En la siguiente tabla se presenta el promedio del porcentaje de reducción en peso de las

pilas de los ensayos de compost al final del proceso (Ver anexo 4)

Tabla 30. Promedio del porcentaje reducción en peso

Ensayo Entrada al proceso Kg Salida del proceso Kg % Reducción Blanco 50,6 46,7 7,7 Cascarilla + estiércol 124,5 112,3 9,8 Cascarilla + desechos orgánicos 122,7 102,9 16,1 Cascarilla + Inóculo 129,5 105,7 18,4

• Analizando el balance de materia de los ensayos, se evidencia que el porcentaje de

pérdida en peso, es mayor para el ensayo de cascarilla+inóculo, seguido por el

ensayo de cascarilla+estiércol y cascarilla+desechos respectivamente; el blanco fue

el que presentó el menor porcentaje en pérdida en peso. Lo anterior se puede deber

a la actividad de los microorganismos celulolíticos en el ensayo de

cascarilla+inóculo, ya que posiblemente por la mayor concentración de

microorganismos se da un mayor consumo de materia orgánica representada en la

pérdida en peso del material compostable. Resultados prueba de efectividad en el compostaje en la siembra de maíz

En la tabla 31 se presenta la relación porcentual en peso (kg) de la composición de la

mezcla empleada en el sustrato de siembra de maíz.

Tabla 31. Relación en porcentaje en peso de la composición de mezcla del sustrato Composición de mezcla en el sustrato Relación en % en peso sustrato

Suelo 100 Suelo + Cascarilla Desechos Orgánicos 50/50 Suelo + Cascarilla inóculo 50/50 Cascarilla Inóculo 100 Cascarilla Desechos orgánicos 100 Cascarilla Estiércol 100 Suelo + Cascarilla Estiércol 50/50

82

Tabla 32. Altura de las plantas de maíz (cm) con sustrato suelo MUESTREO Obs 1 Obs 2 Obs 3 Obs 4 Obs 5 Obs 6 Obs 7 Obs 8 Obs 9

1 5,2 4,9 5,3 4,5 6,1 5,1 4,8 5 5,1 2 10,5 10,8 11,2 11 10,7 11,3 10,9 10,8 11 3 20,5 21,3 19,8 20,6 20,8 21,2 21 20,9 21 4 39,8 39,6 41 40,5 40,3 40 40 40,2 41 5 47,2 46,8 46,9 47,1 47 47 47,1 47,5 46,8 6 54,1 54,3 53,6 53,1 54 54,5 53,5 54,2 53,8

Figura 34 Siembra de maíz utilizando como sustrato suelo orgánico

Tabla 33. Altura de las plantas de maíz (cm) con sustrato suelo + cascarilla desechos orgánicos

MUESTREO Obs 1 Obs 2 Obs 3 Obs 4 Obs 5 Obs 6 Obs 7 Obs 8 Obs 9 1 4,8 4,5 4,2 4,5 4,6 4,5 4,5 4,8 4,4 2 8,1 8,6 8,8 8,5 8,5 8,5 8,3 8,1 8,5 3 14,5 15,3 15 15,2 15,2 15 14,9 15,2 15 4 28,2 27,9 28,5 28 28 28,1 27,6 28,5 28 5 31,5 32,3 31,8 32,4 32 32,1 31,8 32 32,4 6 50,5 50,6 49 50,2 49,5 50 50 50,4 49,6

Tabla 34. Altura de las plantas de maíz (cm) con sustrato suelo + cascarilla inóculo MUESTREO Obs 1 Obs 2 Obs 3 Obs 4 Obs 5 Obs 6 Obs 7 Obs 8 Obs 9

1 4,9 4,5 5,5 5,1 5,3 5 5,1 5 5,4 2 8,9 9,6 9,4 9,6 9,3 9,5 9,5 9,5 9,2 3 19,3 19 19 18,7 19,4 19,5 19 19 18,7 4 35,5 34 34,6 34,2 35 33,4 33,8 34 34 5 41,7 41,5 42,6 42,3 42 42,5 41,1 41,5 42 6 54 54,2 52,5 53,6 53 53 52,1 53,2 53

83

Tabla 35. Altura de las plantas de maíz (cm) con sustrato cascarilla inóculo

MUESTREO Obs 1 Obs 2 Obs 3 Obs 4 Obs 5 Obs 6 Obs 7 Obs 8 Obs 9 1 5 5,5 4,8 5,4 5 5,1 5 5,4 4,8 2 9 9,5 8,5 8,6 8,6 8,5 8,8 9 8,7 3 17 16,8 16,5 15,9 15,7 16 16 16,1 16,4 4 28,5 28 28 27,6 27,4 28 28,5 27,6 27,8 5 35 34,5 34,6 33,6 34 33,7 35,1 34,2 34 6 40,2 40,5 43 42,5 42,1 41,8 42,5 42,8 42

Tabla 36. Altura de las plantas de maíz (cm) con sustrato cascarilla desechos orgánicos

MUESTREO Obs 1 Obs 2 Obs 3 Obs 4 Obs 5 Obs 6 Obs 7 Obs 8 Obs 9 1 3,2 3,6 3,2 4 3,5 3,5 3,5 3,2 3,5 2 8 8,2 7,6 8 8,3 8 7,9 8,2 8,2 3 15,8 16,5 16,5 15,9 16,2 16,2 16 16,8 15,2 4 25 25 25,5 24,6 25,2 24,8 25 25,2 25 5 30,5 30,5 32 31 31 32,6 30,4 30 31 6 40,5 40 40 39 39,5 38 42 41,5 40

Tabla 37. Altura de las plantas de maíz (cm) con sustrato cascarilla estiércol

MUESTREO Obs 1 Obs 2 Obs 3 Obs 4 Obs 5 Obs 6 Obs 7 Obs 8 Obs 9 1 5,5 5 5 4,5 5,2 5,3 5 4,8 4,7 2 9,5 9,3 9,5 9 8,9 8,7 9 9 8,8 3 16 15,7 15,8 16 16,2 16 15,8 15,5 16 4 24,8 26 25,5 24,5 24,7 25 24,8 25,3 25 5 30,2 30,5 31 31,2 31 30,8 31 30,5 32,5 6 41 41,5 40 39 39,5 40,5 42 41 40,5

Tabla 38. Altura de las plantas de maíz (cm) con sustrato suelo + cascarilla estiércol

MUESTREO Obs 1 Obs 2 Obs 3 Obs 4 Obs 5 Obs 6 Obs 7 Obs 8 Obs 9

1 6 6,5 6 5,8 5,5 5,9 5,7 6 6,5 2 9 9 9,2 9,2 8,5 8,8 8,7 8,5 9 3 23 23,5 22 22,4 22,5 23 23 23,5 22,8 4 30 30,5 30,5 31 29,7 30 29,8 31 30 5 39,8 40,2 40 40 39,8 41,2 40,3 40,5 41 6 51,5 50,9 53 52,5 51 51 50,8 51,7 50,8

84

Figura 35 Correlación: Altura de la planta y tiempo de observación

• Teniendo en cuenta los resultados obtenidos en la siembra de maíz, se puede decir

que las plantas sembradas en suelo+cascarilla desechos y en cascarilla+desechos,

presentaron el menor crecimiento con respecto a los demás ensayos, mientras que

las plantas sembradas en el suelo orgánico fueron las que presentaron mayores

alturas promedio, posiblemente porque el contenido nutricional de un suelo orgánico

es óptimo para cualquier cultivo; es de notar que las siembras realizadas en suelo

orgánico no presentaron una diferencia estadísticamente significativa con las

realizadas en suelo+cascarilla inóculo y suelo cascarilla+estiércol; por lo cual es

evidente que el uso como sustrato de estos tres últimos ensayos puede ser una

buena opción en la agricultura. Vale la pena aclarar que el seguimiento del

crecimiento de las plantas (cm), se realizó solamente durante un periodo de 4

semanas, puesto que sólo se pretendía observar la tendencia de crecimiento en

cada combinación de sustratos.

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15 20 25 30 35

Tiempo en días

Altu

ra (c

m)

Suelo orgánico Suelo + CompostDesechos orgSuelo + compost inóculo Compost InóculoCompost desechos Compost est iércolSuelo + est iercol Suelo OrgánicoSuelo +Compost Inóculo Compost DesechosSuelo+Compost est iércol Suelo+Compost Desechos OrgànicosCompost Inóculo Compost Est iércol

85

654N =

Ensayos de filtración

FILTRO CASCARILLAFILTRO ARENA

AGUA SIN FILTRAR

VA

LOR

DE

DQ

O (m

g/l)

400

300

200

100

0

9

4.2 RESULTADOS EXPERIMENTO 2

A continuación se presentan los resultados de los análisis de DQO, DBO5, ST y SST

realizados al agua sin filtrar proveniente del tratamiento primario avanzado de la PTAR del

Salitre y a los efluentes de los filtros de cascarilla semiquemada y arena.

Tabla 39. Resultado análisis DQO (mg/L)

RESULTADOS ANALISIS DQO (mg/L) LABORATORIO DE AGUAS UNIVERSIDAD DE LA SALLE - BOGOTA

Muestreo Agua sin filtrar

Filtro cascarilla

% Remoción filtro cascarilla

Filtro arena

% Remoción filtro arena

1 405 128 68.4 96 76.3 2 96 32 66,7 64 33,3 3 128 32 75,0 96 25,0 4 320 96 70,0 128 60,0 5 512 288 43,8 224 56,3 6 192 32 83,3 112 41,7 7 186 89 52,2 153 17,7

RESULTADOS ANALISIS DQO (mg/L) LABORATORIO PLANTA DE TRATAMIENTO DEL SALITRE-BOGOTA

8 342 322 5.8 366 - 9 322 215 33.2 256 20.5

10 274 195 28.8 297 - 11 209 85 59.3 83 60.3 12 221 93 57.9 102 53.8

Figura 36 Valores percentiles de DQO (mg/L)

86

0

10

20

30

40

50

60

70

1 2 3 4 5

MUESTREO

% R

EMO

CIO

N D

QO

Lecho de cascarilla Lecho de arena

Figura 37 % Remoción DQO en lechos de cascarilla semiquemada y arena

• Con respecto al análisis de DQO, no existe diferencia estadísticamente significativa

en los valores entre el agua sin filtrar y el agua filtrada a través de los medios de

cascarilla y arena, sin embargo el menor valor de DQO lo presenta el agua filtrada a

través de cascarilla. Relacionando el porcentaje de remoción tampoco existe

diferencia estadísticamente significativa, pero se puede ver que este porcentaje es

mayor en el filtro de cascarilla.

Tabla 40. Resultado análisis Sólidos Totales (mg/L)

RESULTADOS ANALISIS ST (mg/L) LABORATORIO DE AGUAS UNIVERSIDAD DE LA SALLE - BOGOTA

Muestreo Agua sin filtrar

Filtro cascarilla

% Remoción filtro cascarilla

Filtro arena

% Remoción filtro arena

1 320 280 12,5 200 37,5 2 400 300 25,0 333 16,8 3 440 300 31,8 380 13,6 4 320 300 6,3 200 37,5 5 354 167 52,8 200 43,5 6 362 236 34,8 299 17,4 7 462 362 21,6 440 4,8

87

77N =

ENSAYOS DE FILTRACION

FILTRO CASCARILLAFILTRO ARENA

% D

E R

EMO

CIO

N D

E FI

LTR

O E

N S

T

60

50

40

30

20

10

0

777N =

ENSAYOS DE FILTRACION

FILTRO CASCARILLAFILTRO ARENA

AGUA SIN FILTRAR

VALO

R D

E SO

LID

OS

TOTA

LES

500

400

300

200

100

19

Figura 38 Concentración se sólidos totales (mg/L)

Figura 39 Porcentaje de remoción se sólidos totales

88

• Con relación al análisis de Sólidos Totales, los valores de este en el filtro de

cascarilla de arroz semiquemada y en el filtro de arena no tienen diferencia

estadísticamente significativa, sin embargo el filtro de cascarilla presenta valores

menores de ST y teniendo en cuenta los dos filtros con respecto a los valores del

agua sin filtrar si tienen diferencia estadísticamente significativa. Se puede decir

que no existe una diferencia estadísticamente significativa entre los valores de

porcentaje de remoción obtenidos en el agua filtrada a través del lecho de arena y

en el agua filtrada por medio de cascarilla de arroz semiquemada, en donde el

porcentaje de remoción de ST de esta última es mayor.

Tabla 41. Resultado análisis DBO5 (mg/L)

RESULTADOS ANALISIS DBO5 (mg/L) LABORATORIO DE AGUAS UNIVERSIDAD DE LA SALLE - BOGOTA

Muestreo Agua sin filtrar

Filtro cascarilla

% Remoción filtro cascarilla

Filtro arena

% Remoción filtro arena

1 500 453 9.4 478 9.4 2 48 39 18.8 120 -150 3 32 26 18.8 24 25 4 158 164 -3.8 120 24 5 480 223 53.5 18 96.3 6 120 24 80 115 4.2 7 8 14 -75 52 -84.6

RESULTADOS FILTROS-ANALISIS DE LABORATORIO PLANTA DE TRATAMIENTO DEL SALITRE-BOGOTA

8 169 112 33.7 110 34.9 9 183 75 59 104 43.2

10 137 71 48.2 114 16.8 11 100 31 69 42 58 12 96 31 67.7 35 63.5

• En el caso del análisis de DBO5, entre el agua filtrada a través de cascarilla y el

agua filtrada a través de arena no existe diferencia estadísticamente significativa,

pero al comparar estos dos ensayos con el agua sin filtrar sí se presenta una

diferencia estadísticamente significativa; el agua filtrada a través del lecho de

cascarilla presenta el menor valor de este parámetro.

89

55N =

ENSAYOS DE FILTRACION

FILTRO CASCARILLAFILTRO ARENA

% D

E R

EMO

CIO

N D

E FI

LTR

O E

N D

BO

80

70

60

50

40

30

20

10

555N =

ENSAYOS DE FILTRACION

FILTRO CASCARILLAFILTRO ARENA

AGUA SIN FILTRAR

VALO

R D

E D

BO

200

100

0

Figura 40 Concentración de DBO5 (mg/L) Figura 41 Porcentaje de remoción de DBO5

90

555N =

ENSAYOS DE FILTRACION

FILTRO CASCARILLAFILTRO ARENA

AGUA SIN FILTRAR

VALO

R D

E SO

LID

OS

SST

120

100

80

60

40

20

1

4

Tabla 42. Resultado análisis Sólidos Suspendido Totales (mg/L) RESULTADOS ANALISIS SST (mg/L) LABORATORIO DE AGUAS UNIVERSIDAD DE LA

SALLE - BOGOTA Muestreo Agua sin

filtrar Filtro

cascarilla % Remoción

filtro cascarilla Filtro arena

% Remoción filtro arena

1 154 259 -68.2 106 31.2 2 20 60 -200 67 -235 3 160 180 -12.5 200 44.4 4 240 100 58.3 160 53.3 5 200 200 100 200 100 6 36 4 88.9 65 -80.5 7 152 20 86.8 72 86.8

RESULTADOS FILTROS-ANALISIS DE LABORATORIO PLANTA DE TRATAMIENTO DEL SALITRE-BOGOTA

8 91 60 34 71 21.9 9 94 54 42.5 67 29.7

10 95 46 51.6 52 45.3 11 97 30 69 40 58.8 12 95 26 72.6 38 60

Figura 42 Concentración de Sólidos Suspendidos Totales (mg/L)

91

55N =

ENSAYOS DE FILTRACION

FILTRO CASCARILLAFILTRO ARENA

% D

E R

EMO

CIO

N D

E FI

LTR

O E

N S

ST

80

70

60

50

40

30

20

10

Figura 43 Porcentaje de remoción de SST

• En el análisis de SST, se puede evidenciar que existe diferencia estadísticamente

significativa entre los valores obtenidos en el agua sin filtrar y en el agua filtrada a

través de los lechos de arena y cascarilla, siendo menor el resultado del agua

filtrada a través de cascarilla; no existe una diferencia estadísticamente significativa

entre el porcentaje de remoción del agua filtrada en el lecho de arena y el del agua

filtrada en el lecho cascarilla, sin embargo este último presenta una mayor de

remoción de SST

• La no existencia de diferencia estadísticamente significativa, en los resultados de

ST, DQO, DBO5 y SST, se puede deber a la dispersión existente entre los datos, la

cual posiblemente es causada por la variación en la dilución del agua proveniente

del tratamiento primario avanzado de la PTAR del Salitre, en épocas lluviosas.

91

5. DISCUSION

Los resultados de los dos experimentos planteados en los objetivos para dar alternativas

de aprovechamiento de la cascarilla de arroz con el fin de minimizar el impacto negativo

que genera su almacenamiento, se discuten a continuación

5.1 DISCUSION EXPERIMENTO 1

Al hacer la evaluación global de los ensayos realizados con diferentes combinaciones de

cascarilla de arroz, se observó que en las combinaciones de cascarilla + inóculo y

cascarilla+ estiércol se obtuvieron los mejores los resultados con respecto a N-total, P y K.

Revisando las concentraciones de N-total, P y K de algunos biofertilizantes como son la

amizina y el orgamin (Ver Anexo 6A), encontramos que las concentraciones de N-total (%)

de los ensayos de cascarilla+estiércol y cascarilla+inóculo tienen una concentración más

alta; en relación al P(ppm) las concentraciones de estos ensayos son mayores que las

de la amizina, pero son menores que el orgamín; en cuanto al K (meq/100g) los ensayos

de cascarilla presentan concentraciones más altas que las de la amizina y el orgamín.

Haciendo la misma relación, con las concentraciones de N-total, P y K encontradas

teóricamente para compost (Ver anexos 6C y 6D), se puede decir que el N-total en los

ensayos de cascarilla se encuentra dentro de los rangos establecidos, sin embargo con

respecto a P y K, los ensayos de cascarilla están por debajo de estos rangos.

Además relacionando dichos ensayos con parámetros establecidos experimentalmente en

estudios referentes a la producción de abonos orgánicos (Ver anexo 6B), se puede decir

que las concentraciones de N-total (%), P (ppm) y K (meq/100g) de los ensayos de

cascarilla+estiércol y cascarilla+inóculo son más altas que las de los estudios realizados a

partir de mezclas de gallinaza, cabraza y suelo.

Teniendo en cuenta lo mencionado anteriormente, se puede considerar como una

alternativa en la agricultura, la utilización de las combinaciones de cascarilla de arroz +

estiércol y cascarilla de arroz + inóculo como abonos orgánicos.

92

Con el fin de comprobar la efectividad de los ensayos planteados en este estudio, se

realizaron siembras de maíz empleando como sustrato el compost obtenido a partir de la

cascarilla de arroz; las siembras de maíz que arrojaron mejores resultados fueron las de

compost cascarilla+inóculo, compost cascarilla+estiércol y suelo orgánico.

Sin embargo, el empleo del suelo orgánico en cultivos a gran escala se dificulta debido a

su limitada disponibilidad en las regiones cultivables, por lo que se puede optar por el uso

de cascarilla+estiércol o cascarilla +inóculo, ya que además de los resultados

nutricionales (N-total, K, P) obtenidos para estos ensayos, la cascarilla de arroz tiene

características especiales que aflojan suelos duros y fomentan el crecimiento de las

raíces y redimiendo de las plantas. Sin embargo, el crecimiento de las plantas fue mayor

en el ensayo cascarilla+inóculo con respecto al de cascarilla+estiércol, y aunque no existe

una diferencia estadísticamente significativa entre estos, el ensayo de cascarilla inóculo

presentó las concentraciones más altas de N-total, lo cual se puede relacionar con el

mayor crecimiento de las plantas; además, aunque las concentraciones de P y K, fueron

menores en el ensayo cascarilla inóculo, probablemente el crecimiento de las plantas no

esté estrechamente ligada a estos macroelementos.

Por lo cual se considera como mejor opción de aprovechamiento de cascarilla de arroz

en compostaje, la combinación cascarilla+inóculo, que además de lo mencionado

anteriormente, fue la que presentó un mayor porcentaje de reducción en peso del material

compostable, lo cual podría ser un factor importante en la aceleración del proceso de

degradación de la cascarilla de arroz, reduciendo en un menor tiempo los volúmenes

almacenados de esta, e igualmente minimizando el impacto ambiental negativo generado

en los recursos naturales aire, agua y suelo, tanto en las áreas de los molinos

procesadores como en las zonas aledañas a sus instalaciones.

93

5.2 DISCUSION EXPERIMENTO 2 Analizando en forma general los ensayos de filtración, donde se empleó la cascarilla de

arroz semiquemada como lecho filtrante de aguas residuales domésticas y se comparó su

eficiencia frente a un lecho filtrante de arena, se observó que durante el periodo de

funcionamiento, los dos lechos filtrantes presentaron un porcentaje de remoción en la

filtración de muestras de aguas residuales domésticas provenientes del efluente del

tratamiento primario avanzado de la PTAR del Salitre.

Sin embargo, el lecho de cascarilla presentó la mayor remoción en la concentración de

sólidos totales, sólidos suspendidos totales, DQO y DBO5 . A pesar de que en la revisión

bibliográfica no existen parámetros establecidos en otros estudios para realizar una

comparación con los resultados obtenidos en el presente estudio, a través del análisis

estadístico realizado se comprobó que la eficiencia del lecho de cascarilla es mejor que el

de arena.

Se puede considerar el empleo del lecho de cascarilla semiquemada como sustituto del

lecho de arena en la filtración de aguas residuales domésticas, ya que esta, durante el

periodo de monitoreo además de obtener un mayor porcentaje de remoción, no se

colmató mientras que el arena si, adicionalmente presenta ventajas en relación al factor

económico, a su manipulación y transporte.

La remoción efectuada por el lecho de cascarilla semiquemada se puede atribuir a la

características químicas, morfológicas y absorbentes de esta, que permitieron la filtración

de partículas en suspensión del líquido; por otra parte, durante el periodo de monitoreo se

pudo evidenciar que en lecho de cascarilla semiquemada se facilitó el crecimiento de una

biopelícula la cual visualmente era más extensa que en el lecho de arena.

Por tal motivo, se considera que la alternativa de aprovechamiento de cascarilla de arroz

semiquemada es una buena opción para emplear un porcentaje de los volúmenes de

cascarilla generados en el procesamiento del arroz, y además se considera posible el

empleo de esta para mejorar la calidad de un efluente de aguas residuales domésticas,

94

minimizando su carga contaminante, y de esta forma el impacto que se puede generar por

su descarga en fuentes hídricas.

Igualmente se podría considerar la utilización de la cascarilla de arroz semiquemada en la

en el tratamiento de aguas residuales domésticas de pequeñas poblaciones donde se

genere cascarilla de arroz, planteando al municipio una alternativa de bajo costo para el

tratamiento de dichas aguas y mejorando la calidad de vida de la población.

95

6. CONCLUSIONES

6.1 CONCLUSIONES PARA EL APROVECHAMIENTO DE LA CASCARILLA DE

ARROZ EN COMPOSTAJE

• La cascarilla degradada presentó la concentración más altas de N-total (%), y la

concentraciones más alta en P(ppm) y K (meq/100) la presentó la cascarilla de

arroz no degradada.

• La combinación de cascarilla de arroz con inóculo presentó la mayor

concentración de N-total, la combinación de cascarilla con estiércol presentó la

concentración más alta de P y K, y el blanco presentó la concentración más baja

en N-total, P y K.

• Se evidenció que el ensayo de cascarilla+inóculo presentó el mayor porcentaje de

reducción en peso.

• En la siembra de maíz se comprobó que los compost cascarilla+estiércol y

cascarilla+inóculo, son aptos para la agricultura.

• Se considera que el compost obtenido a partir de la cascarilla + inóculo es la mejor

alternativa de aprovechamiento de cascarilla en compostaje.

96

6.2 CONCLUSIONES PARA EL APROVECHAMIENTO DE LA CASCARILLA DE ARROZ COMO LECHO FILTRANTE PARA AGUAS RESIDUALES PROVENIENTES DE LA PTAR DEL SALITRE

• Se determinó que el porcentaje de remoción de sólidos totales, sólidos

suspendidos totales, DQO y DBO5 es mayor en el filtro con lecho de cascarilla de

arroz semiquemada.

• Se estableció que el lecho filtrante de cascarilla de arroz semiquemada puede ser

un sustituto del lecho de arena.

• Se considera que el lecho filtrante de cascarilla de arroz semiquemada es una

buena alternativa de aprovechamiento de la cascarilla de arroz.

97

7. RECOMENDACIONES

• Se recomienda hacer otros estudios para complementar algunos aspectos

tenidos en cuenta en el presente.

• Se recomienda realizar un monitoreo microbiológico durante el proceso de

compostaje.

• Es recomendable promover el uso de la cascarilla de arroz en la obtención de

abonos orgánicos.

• Es recomendable profundizar el estudio de filtración con cascarilla de arroz

semiquemada, variando algunos aspectos de diseño.

• Se recomienda estudiar la efectividad del lecho de cascarilla de arroz

semiquemada, filtrando otro tipo de aguas residuales.

• Se recomienda estandarizar las técnicas y equipos en el Laboratorio de Aguas

de la Universidad de la Salle.

• Se recomienda realizar un escalamiento de los ensayos contemplados en este

estudio.

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Revista INDUAROZ. (Edición 81, Febrero 2002). p. 35-38

TREJO GARCIA, Antonio. Experimentos en microbiología del suelo C.E.C.S.A. México:

Ed. Continental, 1984

VALENCIA ZAPATA, Martha Lucia. Compostaje de desechos orgánicos y agroindustriales

y su utilización como fertilizantes biológicos. Bogotá: Uniagraria, 1991

ZABEl R & Morrel J J. Word Microbiology. California: Academic Press INC. 1992. p. 124 –

215

ZAMBRANO GOMEZ, Jairo. Abonos orgánicos. Santiago de Cali: Impresora Feriva S.A.

2002

ANEXO 1 MEDIOS DE CULTIVO

ANEXO 1A Caldo Omeliansky Para 1 Lt de medio: • KNO3 1 g • KH2PO4 1 g • MgSO4*7H2O 0.5 g • NaCl 0.01 g • H2O 1000 ml

ANEXO 1B Agar Papa Dextrosa (PDA)

Para 1 Lt de medio: • PDA 39 g • H2O 1000 ml

ANEXO 1C Agar Cascarilla

Para 1 Lt de medio: • Agar-agar 15 g • Cascarilla de arroz no degradada 10 g • H2O 1000 ml

ANEXO 1D Agar Celulosa Alimentaria (ACA) Para 1 Lt de medio: • Celulosa Alimentaria 5g/L • Peptona Universal 2.5 g/L • Extracto de Levadura 2.5 g/L • Na2HPO4 0.1 g/L • NaH2PO4 0.1 g/L • Agar – Agar 15 g/L ANEXO 1E Rojo Congo Solución Rojo Congo: 1 mg/ml de Rojo Congo en Agua Destilada Se aplica 5 ml de solución rojo congo a las cajas con ACA y microorganismos crecidos, esperar 15 minutos, retirar el exceso y aplicar 10 ml NaCl 1 M por otros 15 minutos, descarar el NaCl y observar zonas de aclaración y viraje de rojo a amarillo alrededor de las colonias sospechosas de ser celulolíticas.

ANEXO 2 ESQUEMA CURVAS DE CRECIMIENTO

ANEXO 3 ORIGINAL DE LOS RESULTADOS DE N-total, P y K, REALIZADOS A LA CASCARILLA DE ARROZ NO DEGRADADA, DEGRADADA Y ENSAYOS: BLANCO, CASCARILLA DE ARROZ + ESTIERCOL, CASCARILLA DE ARROZ + RESIDUOS Y

CASCARILLA DE ARROZ + INOCULO

ANEXO 4 BALANCE DE MATERIA DE LOS ENSAYOS DE COMPOSTAJE

BALANCE DE MATERIA

Cascarilla No degradada 50.6 Kg Gases Co2 Cascarilla 46.7Kg. Agua Agua –vapor

BLANCO

Estiércol Agua 7.6 Kg. Cascarilla No degradada Gases Co2 35.4 Kg. Estiércol Cascarilla 15.2 Kg. Degradada 112.3 Kg. vapor Agua de agua Agua Estiércol Estiércol Cascarilla 6.3 Kg. 30 Kg. 30 Kg.

Cascarilla de arroz+ Estiércol.

Desechos Estiércol Agua 3.8 Kg. 3.8 Kg. Cascarilla No degradada Gases Co2 35.4 Kg. Estiercol 7.6 Kg. Cascarilla Degradada Desechos 102.9 kg. 7.6 Kg. Agua Agua Agua Estiércol Desechos cascarilla Estiércol Desechos 3.15 Kg. 3.15 Kg. 29.1 Kg. 14.5 Kg. 14.5 Kg.

Cascarilla de arroz + Desechos organicos

Inoculo Estiércol Agua 2.5 Kg. 7.6 Kg. Cascarilla No degradada Gases Co2 35.4 Kg. Estiércol Cascarilla 15.2 Kg. Degradada 105.7Kg. Inoculo Agua 2.5 Kg Agua Estiércol Estiércol cascarilla 6.3 Kg. 30 Kg. 30 Kg.

Cascarilla de arroz+inoculo

ANEXO 5 PARAMETROS DE MACRONUTRIENTES PARA SUELOS EN CLIMA

CALIDO

Nivel N-Total (%) P (ppm) K (meq/100 g) Alto >0,20 >40 >0,35 Medio 0,10 -0,20 20-40 0,15 -0,35 Bajo <0,10 <20 <0,15 Fuente: Laboratorio de agua y suelo Facultad de Agronomía Universidad Nacional de Colombia

ANEXO 6 CONCENTRACIONES DE MACRONUTRIENTES DE ALGUNOS ABONOS ORGANICOS

Anexo 6 A Características químicas de biofertilizantes: amizina y orgamin

BIOFERTILIZANTE NUTRIENTE AMIZINA ORGAMIN

Nitrógeno (N) 0,44 % 0,20 % Fósforo (P) 150 ppm 35100 Potasio (K) 6.66 7.43 Fuente: Estudio de obtención de compost orgánico con uso de fertilizantes. Sao Paulo

Anexo 6 B Características químicas de los abonos fermentados empleados en los diferentes ensayos , sustrato gallinaza, sutrato cabraza, sustratos + suelo de la era y del suelo testigo

Características químicas

Elemento 1 2 3 4 5

N (%) 0.95 0.18 0.19 0.31 0.74

P (ppm) 1600 28 56 46 490

K (meq/100g)

2.72 0.48 1.59 1.40 2.73

Ca 5.3 9.7 12.4 12.6 6.3

Mg 7.5 2.7 4.3 4.4 7.5

Mn 73 41 50 47 41

Zn 28.2 4.5 5.3 4.7 7.2

Fe 184 82 102 100 115

Zn 28.2 4.5 5.3 4.7 7.2

Al 0.10 0.30 0.20 0.35 0.10

Ph 6.7 5.6 5.9 5.7 7.0

M.O 32.18 1.81 1.81 6.1 16.9

Fuente: http://www.itcr.ac.cr/carreras/Agropecuaria%20Adm/Inv_Agr/Lechuga99.htm 1: análisis de abono con sustrato gallinaza. 2: análisis de abono con sustrato cabraza. 3: análisis de abono con sustrato gallinaza y mezclado con suelo del ensayo 4: análisis de abono con sustrato cabraza y mezclado con suelo del ensayo. 5: análisis de suelo de testigo utilizado en el ensayo. Anexo 6 C Características químicas de compost

NUTRIENTE CONCENTRACION Nitrógeno (N) 1.5 - 2 % Fósforo (P) 20.000-25.000 ppm Potasio (K) 25.64 – 38.46 meq/100g

Fuente: http://www.emison.com/5114.htm Anexo 6 D Características químicas de compost

NUTRIENTE CONCENTRACION pH H2O 7-8,8 pH KCl 7-7,3 M.O. (materia orgánica) 35-40% C/N 12-14 Humedad 40-45% C.I.C. 167 meq/100gr Nitrógeno total 2-2,6 Fósforo P2O5 15.000-20.000ppm Potasio (K) 38.46 meq/100g Calcio (Ca) 2% Magnesio (Mg) 1-1,3% Cobre (Cu) 0,5 p.p.m. Zinc (Zn) 160 p.p.m. Manganeso (Mn) 500 p.p.m. Acidos Húmicos 3-4% Bacterias totales 133 x 107 (U.F.C./gr) Actynomycetos 41x104 (U.F.C./gr) Hongos 48x103(U.F.C./gr) Actividad Biológica Global 0,93u gr/ml (I.N.F.T./gr) Germinación Inferior al 8% Presentación Gránulos de aprox 2 mm Densidad 0,6-0,65 ton./m3

Fuente:http://www.ctv.es/clean_world_hispania/MUESTRASCOMPOST.htm

ANEXO 7 FORMATOS DE RECOLECCION DE DATOS Formato para la recolección de los datos de temperatura en el proceso de compostaje

ENSAYO Fecha Obs 1 Obs 2 Obs 3

T (ºC) pH T (ºC) pH T (ºC) pH

ANEXO 8 ANALISIS ESTADISTICO

RESULTADOS ESTADÍSTICOS EXPERIMENTO 1- FASE DE CAMPO Descriptivos

Temperatura

Duncan

Ensayo N Subconjunto para alfa = .05

1 2 3

Blanco (1) 46 30,4565

Cascarilla + Desechos (2) 135 37,7407

Cascarilla + Estiércol (3) 135 38,7259 38,7259

Cascarilla + Inóculo (4) 135 40,4741

Sig. 1,000 ,394 ,131

Se muestran las medias para los grupos en los subconjuntos homogéneos.

a Usa el tamaño muestral de la media armónica = 90,989.

b Los tamaños de los grupos no son iguales. Se utilizará la media armónica de los tamaños de los grupos.

Los niveles de error de tipo I no están garantizados.

pH

Duncan

Ensayo N Subconjunto para alfa = .05

1 2

Blanco (1) 46 7,0174

Cascarilla + Desechos (2) 135 7,4407

Cascarilla + Estiércol (3) 135 7,4948

Cascarilla + Inóculo (4) 135 7,5696

Sig. 1,000 ,200

Se muestran las medias para los grupos en los subconjuntos homogéneos.

a Usa el tamaño muestral de la media armónica = 90,989.

b Los tamaños de los grupos no son iguales. Se utilizará la media armónica de los tamaños de los grupos.

Los niveles de error de tipo I no están garantizados.

Rangos

Descriptivos esta

dísticos de muestras relacionadas

Media N

Desviación

típica.

Error típ. de

la media

Par

1

Suelo orgánico 29,670 54 18,5940 2,5303

Compost Inóculo 22,39 54 13,522 1,840

N Media

Desviación

típica

Error

típico

Intervalo de

confianza para la

media al 95% Mínimo Máximo

Límite

inferior

Límite

superior

Temperatura 1,00 46 30,4565 2,19804 ,32408 29,8038 31,1093 26,00 36,00

2,00 135 38,7259 8,30791 ,71503 37,3117 40,1401 30,00 68,00

3,00 135 37,7407 8,42612 ,72520 36,3064 39,1751 30,00 68,00

4,00 135 40,4741 7,77945 ,66955 39,1498 41,7983 29,00 68,00

Total 451 38,1109 8,24735 ,38835 37,3477 38,8741 26,00 68,00

pH 1,00 46 7,0174 ,52081 ,07679 6,8627 7,1721 5,50 7,70

2,00 135 7,4948 ,66370 ,05712 7,3818 7,6078 5,00 8,90

3,00 135 7,4407 ,64279 ,05532 7,3313 7,5502 5,50 9,00

4,00 135 7,5696 ,63637 ,05477 7,4613 7,6780 5,00 9,10

Total 451 7,4523 ,65266 ,03073 7,3919 7,5127 5,00 9,10

Prueba de Friedman Rango promedio Promedio de crecimiento (cm) P<

Suelo orgánico 6,41 29,67 0.001 Suelo + Compost Desechos org 2,61 23,01 Suelo + compost inóculo 5,52 27,15 0.001 Compost Inóculo 3,56 22,39 Compost desechos 1,65 20,62 Compost estiércol 2,77 21,09 Suelo + Compost stiercol 5,48 26,63 0.001

Prueba de muestras relacionadas

Diferencias relacionadas t gl

Sig.

(bilateral)

Media

Desviación

típica

Error típ. de

la media

95% Intervalo de

confianza para la

diferencia

Inferior

Supe

rior

Par 1 Suelo orgánico -

Compost Inóculo 7,280 5,3382 ,7264 5,823

8,73

7 10,021 53 ,000

Descriptivos

Ensayo Día Media

Desviación

típica

Error

típico

Intervalo de confianza

para la media al 95% Mínimo Máximo

Límite

inferior

Límite

superior

Suelo orgánico 5 5,111 ,4400 ,1467 4,773 5,449 4,5 6,1

10 10,911 ,2472 ,0824 10,721 11,101 10,5 11,3

15 20,789 ,4512 ,1504 20,442 21,136 19,8 21,3

20 40,267 ,4924 ,1641 39,888 40,645 39,6 41,0

25 47,044 ,2186 ,0729 46,876 47,212 46,8 47,5

30 53,900 ,4416 ,1472 53,561 54,239 53,1 54,5

Total 29,670 18,5940 2,5303 24,595 34,746 4,5 54,5

Suelo +

Compost

Desechos org

5

4,533 ,1871 ,0624 4,390 4,677 4,2 4,8

10 8,433 ,2291 ,0764 8,257 8,609 8,1 8,8

15 15,033 ,2398 ,0799 14,849 15,218 14,5 15,3

20 28,089 ,2848 ,0949 27,870 28,308 27,6 28,5

25 32,033 ,3041 ,1014 31,800 32,267 31,5 32,4

30 49,978 ,5263 ,1754 49,573 50,382 49,0 50,6

Total 23,017 15,7051 2,1372 18,730 27,303 4,2 50,6

Suelo +

Compost

Inóculo

5

5,089 ,2977 ,0992 4,860 5,318 4,5 5,5

10 9,389 ,2261 ,0754 9,215 9,563 8,9 9,6

15 19,067 ,2828 ,0943 18,849 19,284 18,7 19,5

20 34,278 ,6476 ,2159 33,780 34,776 33,4 35,5

25 41,911 ,5036 ,1679 41,524 42,298 41,1 42,6

30 53,178 ,6723 ,2241 52,661 53,695 52,1 54,2

Total 27,152 17,5550 2,3889 22,360 31,943 4,5 54,2

Compost

Inóculo

5 5,11 ,262 ,087 4,91 5,31 5 6

10 8,80 ,324 ,108 8,55 9,05 9 10

15 16,27 ,436 ,145 15,93 16,60 16 17

20 27,93 ,384 ,128 27,64 28,23 27 29

25 34,30 ,536 ,179 33,89 34,71 34 35

30 41,93 ,977 ,326 41,18 42,68 40 43

Total 22,39 13,522 1,840 18,70 26,08 5 43

Compost

Desechos

5 3,467 ,2550 ,0850 3,271 3,663 3,2 4,0

10 8,044 ,2128 ,0709 7,881 8,208 7,6 8,3

15 16,122 ,4711 ,1570 15,760 16,484 15,2 16,8

20 25,033 ,2550 ,0850 24,837 25,229 24,6 25,5

25 31,000 ,8231 ,2744 30,367 31,633 30,0 32,6

30 40,056 1,2105 ,4035 39,125 40,986 38,0 42,0

Total 20,620 12,8991 1,7553 17,100 24,141 3,2 42,0

Compost

Estiércol

5 5,000 ,3082 ,1027 4,763 5,237 4,5 5,5

10 9,078 ,2906 ,0969 8,854 9,301 8,7 9,5

15 15,889 ,2088 ,0696 15,728 16,049 15,5 16,2

20 25,067 ,4637 ,1546 24,710 25,423 24,5 26,0

25 30,967 ,6576 ,2192 30,461 31,472 30,2 32,5

30 40,556 ,9501 ,3167 39,825 41,286 39,0 42,0

Total 21,093 12,5267 1,7047 17,673 24,512 4,5 42,0

Suelo +

Compost

Estiércol

5

5,99 ,333 ,111 5,73 6,25 6 7

10 8,88 ,268 ,089 8,67 9,08 9 9

15 22,86 ,495 ,165 22,47 23,24 22 24

20 30,28 ,492 ,164 29,90 30,66 30 31

25 40,31 ,504 ,168 39,92 40,70 40 41

30 51,47 ,800 ,267 50,85 52,08 51 53

Total 26,63 16,350 2,225 22,17 31,09 6 53

RESULTADOS EXPERIMENTO 2 - FASE DE FUNCIONAMIENTO Descriptivos SOLIDOS TOTALES

N Media Desviación

típica Error típico

Intervalo de confianza para la

media al 95% Mínimo Máximo

Límite inferior

Límite superior

VALOR DE ST

Agua Sin Filtrar 7 379,714 56,15964 21,226 327,77 431,6533 320,00 462,00

Filtro Arena 7 293,142 97,26327 36,762 203,18 383,0964 200,00 440,00 Filtro

Cascarilla 7 277,857 61,36891 23,195 221,10 334,6139 167,00 362,00

Total 21 316,904 83,82178 18,291 278,74 355,0600 167,00 462,00% DE REMOCION DE FILTRO EN ST

Agua Sin Filtrar 0 . . . . . . .

Filtro Arena 7 24,4429 14,80753 5,5967 10,748 38,1375 4,80 43,50 Filtro

Cascarilla 7 26,4000 15,37801 5,8123 12,177 40,6223 6,30 52,80

Total 14 25,4214 14,53876 3,8856 17,027 33,8159 4,80 52,80

ANOVA

Suma de

cuadrados gl Media

cuadrática F Sig. Inter-grupos 42240,667 2 21120,333 3,868 ,040Intra-grupos 98281,143 18 5460,063

VALOR DE SOLIDOS TOTALES

Total 140521,810 20 Inter-grupos 13,406 1 13,406 ,059 ,812Intra-grupos 2734,477 12 227,873

% DE REMOCION DE FILTRO EN SOLIDOS TOTALES

Total 2747,884 13

Descriptivos DQO

ANOVA

N Media

Desviación

típica Error típico

Intervalo de confianza para la media al 95% Mínimo Máximo

Límite inferior

Límite superior

VALOR DE DQO

Agua Sin Filtrar 4 286,75 59,168 29,584 192,5996 380,9004 209,00 342,00

Filtro Arena 5 244,60 105,22 47,055 113,9518 375,2482 83,00 366,00

Filtro Cascarilla 6 168,66 93,296 38,088 70,7578 266,5755 85,00 322,00

Total 15 225,46 98,023 25,309 171,1832 279,7501 83,00 366,00% DE REMOCION DE FILTRO EN DQO

Agua Sin Filtrar 0 . . . . . . .

Filtro Arena 4 16,350 32,179 16,089 -34,8552 67,5552 -8,40 60,30

Filtro Cascarilla 6 39,800 21,092 8,6108 17,6650 61,9350 5,80 59,30

Total 10 30,420 27,184 8,5963 10,9736 49,8664 -8,40 60,30

Suma de

cuadrados gl

Media

cuadrática F Sig.

VALOR DE DQO Inter-grupos 36210,450 2 18105,225 2,210 ,152

Intra-grupos 98309,283 12 8192,440

Total 134519,733 14

% DE

REMOCION DE

FILTRO EN DQO

Inter-grupos

1319,766 1 1319,766 1,981 ,197

Intra-grupos 5331,030 8 666,379

Total 6650,796 9

Descriptivos DE DBO Duncan

Subconjunto para alfa = .05

ENSAYOS DE FILTRACION N 1 2 FILTRO CASCARILLA 5 64,0000 FILTRO ARENA 5 81,0000 AGUA SIN FILTRAR 5 137,0000Sig. ,488 1,000

Se muestran las medias para los grupos en los subconjuntos homogéneos. a Usa el tamaño muestral de la media armónica = 5,000. ANOVA

Suma de

cuadrados gl Media

cuadrática F Sig. Inter-grupos 42240,667 2 21120,333 3,868 ,040Intra-grupos 98281,143 18 5460,063

VALOR DE DBO

Total 140521,810 20 Inter-grupos 13,406 1 13,406 ,059 ,812Intra-grupos 2734,477 12 227,873

% DE REMOCION DE DBO

Total 2747,884 13

Descriptivos SOLIDOS SUSPENDIDOS TOTALES Duncan ENSAYOS DE FILTRACION N

Subconjunto para alfa = .05

1 2 Filtro de cascarilla 5 43,2000 Filtro de arena 5 53,6000 Agua sin filtrar 5 94,4000Sig. ,205 1,000

Se muestran las medias para los grupos en los subconjuntos homogéneos. a Usa el tamaño muestral de la media armónica = 5,000.

N Media Desviación

típica Error típico

Intervalo de confianza para la

media al 95% Mínimo Máximo

Límite inferior

Límite superior

VALOR DE SST

Agua Sin Filtrar 5 94,40 2,19089 ,97980 91,6797 97,1203 91,00 97,00

Filtro Arena 5 53,60 15,10960 6,75722 34,8390 72,3610 38,00 71,00

Filtro Cascarilla 5 43,20 14,80540 6,62118 24,8167 61,5833 26,00 60,00

Total 15 63,73 25,54119 6,59471 49,5891 77,8776 26,00 97,00% DE REMOCION DE FILTRO EN SST

Agua Sin Filtrar

0 . . . . . . .

Filtro Arena 5 43,14 17,07287 7,63522 21,9412 64,3388 21,90 60,00

Filtro Cascarilla 5 53,94 16,65047 7,44631 33,2657 74,6143 34,00 72,60

Total 10 48,54 16,88683 5,34008 36,4599 60,6201 21,90 72,60

ANOVA

Suma de

cuadrados gl Media

cuadrática F Sig. VALOR DE SST Inter-grupos 7323,733 2 3661,867 24,288 ,000 Intra-grupos 1809,200 12 150,767 Total 9132,933 14 % DE REMOCION DE FILTRO EN SST

Inter-grupos 291,600 1 291,600 1,025 ,341

Intra-grupos 2274,884 8 284,361

Total 2566,484 9