PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

DISEÑO DE BIOFILTRO CON FIBRA DE COCO (Cocus nucífera) PARA EL
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Preciado M. G. y Rojas T. A.
Departamento de Ingeniería Agroindustrial, Universidad Politécnica de Guanajuato. Av. Universidad Norte s/n.
Localidad Juan Alonso, Cortazar, Gto. C.P. 38483.
RESUMEN
En el presente trabajo se describe la construcción de un filtro con estratos de arena, piedra
porosa, fibra de coco y aserrín, y un cultivo de lombrices Roja Californiana (Eisenia foetida)
cuya finalidad fue la de tratar el agua residual proveniente de los laboratorios del Depto. de Ing.
Agroindustrial de la UPG campus Cortazar. Se construyó un prototipo por el cual se hicieron
____ corridas midiendo la DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno) antes de hacer pasar el
efluente por el biofiltro y después se midió en el lugar de captación para observar la diferencia.
PALABRAS CLAVE: tratamiento de aguas, Eisenia foetida, Cocus nucífera.
INTRODUCCIÓN
La reutilización de las aguas residuales hoy en día se ha convertido en una de las necesidades
más apremiantes por parte de las industrias y de la comunidad en general, los efluentes están
siendo desperdiciados y subvalorados, trayendo como consecuencia problemas de
contaminación en las fuentes receptoras, acompañados de grandes inversiones económicas en
los tratamientos para recuperarlas (Rodríguez, 1999).
En las últimas décadas, los problemas relacionados con el déficit del agua de primer uso y la
contaminación de las fuentes de agua se han agudizado en México, sobre todo en las zonas
áridas y semiáridas, en las regiones de mayor concentración de la población y en las de
desarrollo industrial intensivo; agotamiento de acuíferos profundos, contaminación de acuíferos
someros y cuerpos de aguas superficiales, intrusión salina, falta de alternativas
económicamente factibles para afrontar la demanda del agua, son fenómenos cada vez más
frecuentes; están, sin embargo, disponibles grandes cantidades de aguas residuales, las cuales,
después de un tratamiento adecuado, pueden ser utilizadas para reducir las demandas del
sector municipal, industrial, agrícola y recreativo, particularmente en sitios con poca
disponibilidad (WEF, 1991).
Las aguas residuales son aguas de composición variada provenientes de las descargas de usos
municipales, industriales, comerciales, de servicios, agrícolas, pecuarios, domésticos, incluyendo
fraccionamientos y en general de cualquier otro uso, así como la mezcla de ella; las aguas
residuales tratadas son aquellas que mediante procesos individuales o combinados de tipo
físicos, químicos, biológicos u otros, se han adecuado para hacerlas aptas para su reuso en
servicios al público (NOM-003-SEMARNAT-1997).
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Los contaminantes básicos son aquellos compuestos y parámetros que se presentan en las
descargas de aguas residuales y que pueden ser removidos o estabilizados mediante
tratamientos convencionales; sólo se consideran los siguientes: grasas y aceites, materia
flotante, sólidos sedimentables, sólidos suspendidos totales, demanda bioquímica de oxígeno 5,
nitrógeno total, fósforo total, temperatura y pH (NOM-001-SEMARNAT-1996).
El tratamiento de aguas residuales para aquellas unidades productivas de pequeña y mediana
envergadura es incosteable si se piensa en sistemas tradicionales, sin embargo, una buena
alternativa de bajo costo para este tipo de sistemas es una tecnología que se ha venido
desarrollando desde hace aproximadamente 10 años, se trata de la biofiltración sobre medio
orgánico (turba), el cual es un proceso de tratamiento biológico y físico a la vez, en el cual, de
forma general, el influente escurre a través de una cama de material poroso orgánico (turba,
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paja, pasto, madera, etc.) de forma lenta (menos de 1 m /m /d), lo cual permite la colonización
de la cama por microorganismos adaptados a los contaminantes presentes en el agua residual,
así como la retención física de los mismos; los microorganismos forman una biopelícula que se
transforma en el principal instrumento de depuración, pero el proceso de adsorción, que está
relacionado directamente con el tipo de material de soporte, puede ser muy importante en la
separación de ciertos iones y moléculas del agua residual (Garzón, 2002).
Muchos residuos orgánicos considerados como basura se utilizan para obtener productos con
valor agregado, mediante el composteo. Éste es un proceso bioxidativo de transformaciones
microbianas en condiciones controladas (Hoitink y Kuter, 1986).
Una respuesta a los problemas de contaminación orgánica es justamente la Lombricultura,
simple, racional y económica; es una Biotecnología que utiliza, a una especie domesticada de
lombriz, Lombriz Eisenia foetida o lombriz roja californiana; recicla todo tipo de materia
orgánica y se genera como resultado de este trabajo Humus, un fertilizante orgánico de primer
orden, que es la feca de la lombriz que se utiliza fundamentalmente para mejorar los suelos;
estas lombrices consumen la materia orgánica de los afluentes residuales transformándola por
oxidación en anhídrido carbónico y agua; producto de ello pasa a ser masa corporal en una
tercera parte y la restante en humus, por lo tanto no se generan lodos, además en este sistema
de tratamiento se origina una gran flora bacteriana que degrada materia orgánica existente
(Hernández, 2005).
El Biofiltro Dinámico y Aeróbico es un sistema de tratamiento de la familia de los percoladores,
el cual es compuesto por un estanque relleno con distintas capas filtrantes, teniendo en su
parte superior lombrices y microorganismos asociados, los cuales digieren la materia orgánica
del efluente retenida en las capas de aserrín para la transformación de ésta en humus
(Hernández, 2005).
La biofiltración es un proceso que utiliza microorganismos inmovilizados en una biopelícula
sobre las partículas de un material de soporte poroso; en los últimos años la biofiltración se ha
desarrollado efectivamente para el control de olores ya que no se generan lodos (Devinny et al.,
1999).
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El coco está constituido por una parte blanda interior y un líquido, a los cuales se les realizan
procesos industriales para la obtención de grasas, aceites comestibles, confites y copra; sin
embargo, también está constituido por la estopa o mesocarpio, que se encuentra entre el
exocarpio duro o cubierta externa, y el endocarpio o envoltura dura, que encierra la semilla; el
valor de ésta estriba en su contenido de fibra (fibra bonote), de la cual se pueden distinguir tres
tipos principales: una larga y fina, una tosca y una más corta (Quintero, 2003).
Las diversas células que componen una fibra se encuentran aglomeradas por la mela
intercelular, compuesta por hemicelulosa, peptina y principalmente lignina. La región central de
la fibra también puede presentar una cavidad denominada lacuna. Las lacunas y los lúmenes
son responsables de la gran incidencia de poros permeables en las fibras, ya que absorben una
elevada cantidad de agua (Calderón, 2000).
El objetivo de este trabajo fue Construir un filtro biológico con el sistema de Lombricultura para
el tratamiento de efluentes de aguas grises de la Universidad Politécnica de Guanajuato.
MATERIALES Y MÉTODOS
El medio filtrante a utilizar es la fibra de coco proveniente de desechos de los puestos de venta
de cocos, mas una capa de aserrín en donde reside un cultivo de lombriz (Eisenia Foetida) que
tiene como sustrato la materia orgánica presente en el agua a tratar, esta materia orgánica sirve
de sustrato para la lombriz, al pasar el agua por el biofiltro sale con un mínimo de materia
orgánica y es necesario un sistema de aireación para ayudar a las bacterias a degradar
componentes más pequeños de materia orgánica que no han sido retenidos en el biofiltro,
además de oxigenar el agua, en el estrato de piedra porosa se creará esta flora bacteriana
manteniendo un nivel mínimo de agua para que no muera esta población, al salir de esta etapa
la calidad del agua aumenta, y se adiciona cloro a una concentración de 5 ppm para evitar
cualquier patógeno lo que permitirá una reutilización confiable, se deposita en un estanque de
estabilización para un oxidación final de compuestos que aun estén presentes en el agua, en
este estanque hay organismos vivos como carpa tilapia, finalmente se bombea el agua al area
deseada para regar.
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Fig. 1 Esquema del Biofiltro para el tratamiento de aguas residuales
Fig. 2 Esquema de estanque de estabilización
Fig. 3 Bomba de agua de ¼ HP
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Análisis previos
AGUA RESIDUAL
PRIMER SUSTRATO
SEGUNDO SUSTRATO
BIOFILTRO
Lecho de
lombrices
Fibra de coco 50%
Aserrín 50%
Piedra
porosa
TERCER SUSTRATO
Aireación
CUARTO SUSTRATO
Arena
RADIACIÓN SOLAR
Figura 4. Diagrama de bloques del proceso del tratamiento de aguas residuales utilizando un Biofiltro con fibra de
coco.
CLORACIÓN
Drenaje expuesto
RESULTADOS
Y DISCUSIONES
Caída por
gravedad
RADIACIÓN SOLAR
Tabla 1. Medición de condiciones del agua gris vs agua potable en la UPG
Agua gris
MUESTRAS
Aireación
15/06/2010 PH
8:00 hrs
CONDUCTIVIDAD ()
CONDUCTIVIDAD rel
T °C
Digital
Conductividad (mS)
Digital
ph
1
2
Agua corriente
ESTANCAMIENTO
6.27 6.41
33 25
42 34
23.6 23.2
DISTRIBUCIÓN
0.87 0.85 Digital
6.4 6.4 Digital
MUESTRA
Análisis finales
PH
8.05
CONDUCTIVIDAD (mV) -71
CONDUCTIVIDAD rel
-69
T °C
24.1
Tuberías, sistema de
Conductividad
(mS)
0.45
riego y válvulas
ph
8.4
CONCLUSIONES
BIBLIOGRAFÍA
5
1. Calderón, L. 2000. Estudio de materiales cementicios fibrorreforzados y su posible uso
como elementos de reparación en estructuras afectadas por corrosión en medio
ambiente marino. Tesis (Ingeniero Químico). Universidad del Valle. Santiago de Cali,
Colombia. P 100.
2. Devinny, J., Deshusses, M. and Webster, T. 1999. Biofiltration for air pollution control.
Lewis Publishers. cap. 9, pp. 211-250; cap. 5, p. 81-110.
3. Garzón, M. 2002. Tratamiento de aguas residuales de granja de puerco por biofiltración
aireada sobre cama de turba. XXVIII Congreso Interamericano de Ingeniería Sanitaria y
Ambiental Cancún, México. FEMISCA (Federación Mexicana de Ingeniería Sanitaria y
Ciencias Sanitarias Ambientales A. C.).
4. Hernández, Y. 2005. Anteproyecto de construcción para aplicación de lombricultura al
tratamiento de planta llau-llao de SALMONERA INVERTEC S.A. Universidad AUSTRAL de
Chile Facultad de Ciencias de la Ingeniería Escuela de Construcción Civil. Pp. 38-49.
5. Hoitink, H.A.J. and G.A. Kuter. 1986. Effects of composts in growth media on soil borne
pathogens. In: The Role of Organic Matter in Modern Agriculture. Chen, Y. and Y.
Avnimelech (eds.). Martinus Nijhoff Publishers. Dordrecht, Netherlands. Pp. 289 – 306.
6. NOM-001-SEMARNAT-1996. Norma Oficial Mexicana que establece los límites máximos
permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes
nacionales. Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales.
7. NOM-003-SEMARNAT-1997. Norma Oficial Mexicana que establece los límites máximos
permisibles de contaminantes para las aguas residuales tratadas que se reusen en
servicios al público. Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales.
8. Quintero, G. 2003. Evaluación del uso de la estopa de coco (Cocos nucifera), obtenida
como residuo de la industria alimenticia en el Valle del Cauca, para la elaboración de
elementos prefabricados de concreto aligerado. Trabajo de grado (Ingeniero
Agroindustrial). Universidad Nacional de Colombia, Sede Palmira, Facultad de Ingeniería
y Administración. P 156
9. Rodríguez, T. 1999. Biofiltros, una opción para mejorar las características de las aguas
residuales prevenientes de tratamientos convencionales. Seminario Internacional sobre
Métodos Naturales para el Tratamiento de Aguas Residuales. Universidad del Valle.
Instituto Cinara. Cali, Colombia.
10. WEF. 1992. Water reuse, manual of practice SM-3, 2nd ed., Imperial Printing Co., USA.
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