TRATAMIENTO ECOLÓGICO, ALTERNATIVA SUSTENTABLE ...

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PREMIO A LA INVESTIGACION AMBIENTAL

MINISTERIO DEL AMBIENTE

FONDO NACIONAL DEL AMBIENTE

UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTA MARIA

“TRATAMIENTO ECOLÓGICO, UNA ALTERNATIVA SUSTENTABLE PARA LA

PURIFICACION DE AGUAS CONTAMINADAS DESTINADAS AL RIEGO DE CULTIVOS

EN AREQUIPA”

INFORME FINAL

HUGO APAZA AQUINO

AREQUIPA - PERÙ

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INDICE DE CONTENIDOS Pág.

RESUMEN………………………………………………………………………………………..5

INTRODUCCION………………………………………………………………………………...6

CAPITULO I: GENERALIDADES……………………………………………………………..8

1.1. Formulación del Problema y Justificación………………………………...………….8

1.2. Objetivos…………………………………………………………………………….…...9

1.2.1. Objetivo Principal

1.2.2. Objetivos Específicos

1.3. Justificación……………………………………………………………………………..10

1.3.1. Social

1.3.2. Técnica

1.3.3. Ambiental

CAPITULO II: MARCO TEORICO…………………………………………………………….11

2.1. Tratamiento de Aguas Residuales……………………………………………………11

2.2. Cultivo de Nopal……………………………………………………………………...…12

2.3. Coagulación-Floculación……………………………………………………………….16

2.4. Filtración………………………………………………………………………………….19

2.5. Agricultura en Arequipa……………………………………………………………...…20

2.6. Potenciales impactos ambientales…………………………………….………….…..20

2.7. Marco legal……………………………………………………………….………….…..21

CAPITULO III: MATERIALES Y METODOS………………………………………………….26

3.1. Lugar de ejecución……..……………………………………………………………….…..26

3.2. Materiales…...………………………………………………………………………………..26

3.2.1. Material biológico

3

3.2.2. Reactivos

3.2.3. Material de laboratorio

3.2.4. Equipos de laboratorio

3.3. Metodología…………………………………………………………………………………..28

3.3.1. Obtención de las muestras del río Chili-Arequipa

3.3.2. Análisis fisicoquímico de la muestra

3.3.3. Determinación de los sólidos sedimentables totales (SST)

3.3.4. Obtención del mucílago del nopal Opuntia ficus

3.3.5. Evaluación del extracto de nopal Opuntia ficus, como coagulante-floculante

3.3.6. Determinación de parámetros fisicoquímicos pre y post –tratamiento

3.3.7. Diseño y construcción de un sistema de filtración

3.3.8. Evaluación de la eficiencia del sistema de filtración

3.3.9. Acondicionamiento del terreno y plantación del nopal

3.3.10. Obtención del mucílago del nopal Opuntia ficus, para tratamiento in situ

3.3.11. Preparación del sistema in situ

3.3.12 Producción de cochinilla

3.3.13 Recolección de productos secundarios

3.3.14 Determinación de la concentración optima de Sulfato de Aluminio

3.3.15. Aplicación de la solución de sulfato de aluminio in situ

CAPITULO IV: PRESENTACION Y DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS………………46

4.1. Obtención de las muestras del río Chili-Arequipa………………………………………..46

4.2. Análisis fisicoquímico de la muestra……………………………………………………....48

4.3. Determinación de la actividad del nopal Opuntia ficus como coagulante- floculante..50

4.4. Determinación de parámetros fisicoquímicos pre y post –

tratamiento con el sistema……………………………………………………………………….52

4

4.5. Determinación de parámetros fisicoquímicos pre y post–tratamiento con el sistema in

situ. ………………………………………………………………………………………………...55

CONCLUSIONES………………………………………………………………………………...63

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS..................................................................................66

5

LISTA DE SIMBOLOS

DBO5: Demanda Bioquímica de Oxigeno

DQO: Demanda Química de Oxigeno

D: Densidad

UNT: Unidades Nefelométricas de Turbidez

Ppm: Partes por millón

ml: Mililitros

L: Litro

h: Hora

Min: Minuto

LMP: Límite Máximo Permisible

NMP: Número más probable

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RESUMEN

El presente trabajo de investigación tiene el objetivo principal de desarrollar un sistema de

tratamiento para la purificación de aguas que estén destinadas al riego de cultivos

agrícolas. El presente documento describe la experimentación en laboratorio y campo.

Esta experimentación comprende el análisis fisicoquímico de las aguas del río Chili, el

desarrollo del sistema en laboratorio, y el acondicionamiento del nopal en el terreno in

situ.

El análisis inicial que se realizó en las aguas del río Chili muestra el grado de

contaminación que tiene, en especial en relación a los valores de coliformes fecales y

totales. Estos valores van entre los 17’000,000 y 22’000,000 NMP/100ml. Asimismo, se

identificó presencia de metales tales como el aluminio, con una concentración de 0.952

mg/l, hierro, con 0.909 mg/l, y fósforo, con 1.114 mg/l. En el caso del aluminio y el hierro,

se estima que su presencia se debe a los desechos del parque industrial de Arequipa,

mientras que la del fósforo al uso de pesticidas y fertilizantes químicos que son aplicados

en los cultivos.

Al evaluar la capacidad coagulante-floculante del extracto de nopal se logró reducir la

turbidez del agua hasta un valor de 18.34 UNT, y un pH de 7.11, empleando una

concentración de 80 %, lo cual es favorable, y permitirá que el resto de contaminantes se

purifiquen mediante un filtro.

La evaluación conjunta del sistema, que comprende un primer tratamiento con extracto de

nopal con una concentración de 80% y luego el tratamiento con un filtro, permitió llegar a

la conclusión de que es posible reducir los valores de coliformes totales y la turbidez,

hasta valores de 2,000 NMP/ 100 ml y 4.1 UNT respectivamente. En función a ello, se

puede concluir que a través del uso del sistema se lograrán obtener buenos resultados.

Este procedimiento, asimismo, resulta económico, ya que los materiales que se emplean

son relativamente baratos, haciendo de esta tecnología una alternativa para la purificación

de aguas contaminadas.

El tratamiento in situ, al aplicar el sistema, redujo el nivel de contaminantes en los

parámetros microbiológicos, pasando de una concentración inicial de coliformes fecales y

coliformes totales de 49,000 y 130,000 NMP/100 ml, hasta una concentración final de

2,500 y 3,700 NMP/100 ml, respectivamente. Asimismo, en cuanto a la demanda química

de oxigeno y la demanda bioquímica de oxígeno, se observó una reducción significativa,

pasando de 159 mgO2/l y 104 mgO2/l, hasta 118 mgO2/l y 39 mgO2/l, respectivamente.

De los ensayos para la determinación de la concentración optima de sulfato de aluminio

se determino que es a una concentración de 1%, llegándose a reducir de una turbidez de

68 NTU a 0.10 NTU.

Palabras Clave: Purificación, sistema, filtro, nopal, agua, tratamiento, río Chili.

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INTRODUCCION

El agua es utilizada para muchos fines, entre ellos, los de consumo humano, irrigación,

recreación, procesos industriales, etc. Para cada uso, es importante conocer qué

sustancias están presentes en la fuente de agua. El agua en su forma molecular pura no

existe en la naturaleza, ya que siempre contiene sustancias que pueden estar en

suspensión o en solución verdadera según el tamaño de disgregación del material que

acarrea. Las sustancias presentes en el agua se pueden clasificar en tres categorías,

según el tamaño de éstas:

Sólidos suspendidos (mayor a 1 μm): éstos pueden ser de origen mineral (arena,

arcillas, etc.) u orgánico (productos de la descomposición de plantas y animales, por

ejemplo ácidos húmicos o fúlvicos). Además de estos compuestos también se encuentran

microorganismos como bacterias, plancton, algas y virus. Los sólidos suspendidos son los

responsables de la turbidez y el color del agua.

Partículas coloidales (entre 1 μm y 1 nm): éstas son sólidos suspendidos originados de

igual manera que los anteriores, pero con un tamaño inferior y una velocidad de

sedimentación muy lenta. También son responsables de turbidez y color. Los coloides se

pueden clasificar según varios aspectos. Pueden considerarse liofílicos si se estabilizan

con capas de hidratación o bien liofóbicos si presentan repulsión por el solvente, lo que

llevaría a hacerlos más inestables.

Sustancias disueltas (menor a 1 nm): éstas son usualmente sustancias inorgánicas

(como cationes y aniones) y sustancias orgánicas (como ácidos, alcoholes, aldehídos,

etc.). También puede haber gases presentes (oxígeno, dióxido de carbono, sulfuro de

hidrógeno, etc.).

Estas sustancias son las responsables de la turbidez y el color del agua. La turbidez es la

propiedad óptica de un líquido de diseminar un haz luminoso en lugar de transmitirlo en

línea recta. La turbidez es una medida del grado en el cual el agua pierde su

transparencia debido a la presencia de partículas en suspensión. La turbidez se mide en

Unidades Nefelométricas de Turbidez (UNT). El color está constituido por substancias

químicas, la mayoría de las veces provenientes de la degradación de la materia orgánica.

El proceso de tratamiento de aguas tanto potables como residuales se basa en un

tratamiento químico inicial a base de coagulantes y floculantes para remover la mayoría

de contaminantes. La coagulación-floculación es el método más importante para la

remoción de partículas coloidales y suspendidas, además de reducir la turbidez del agua.

Si el agua contiene sólidos en suspensión, la coagulación y la floculación pueden

utilizarse para eliminar gran parte del material. En la coagulación, se agrega una

substancia al agua para cambiar el comportamiento de las partículas en suspensión. Hace

que las partículas, que anteriormente tendían a repelerse unas de otras, sean atraídas las

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua

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unas a las otras o hacia el material agregado. La coagulación ocurre durante una mezcla

rápida o el proceso de agitación que inmediatamente sigue a la adición del coagulante.

En el mundo se utiliza como coagulante tradicional el sulfato de aluminio (Al2 (SO4)3),

llamado comúnmente Alúmina. La Alúmina (sulfato de aluminio) es un coagulante que se

utiliza tanto a nivel de hogares como en las plantas de tratamiento del agua. Sin embargo,

la oferta de este coagulante en países en vías de desarrollo no logra satisfacer la

demanda total, ya que las cantidades disponibles se utilizan en los acueductos de las

grandes ciudades, generando escasez en algunas zonas rurales y periurbanas. Otro tipo

de coagulantes son los naturales, que incluyen semillas en polvo del árbol Moringa olifeira

y tipos de arcilla tales como la bentonita.

El proceso de floculación que sigue a la coagulación consiste de ordinario en una

agitación suave y lenta. Durante la floculación, las partículas entran en contacto recíproco,

y se unen unas a otras para formar partículas mayores que pueden separarse por

sedimentación o filtración.

Los factores que pueden promover la coagulacion-floculacion son el gradiente de la

velocidad, el tiempo y al pH. El tiempo y el gradiente de velocidad son importantes al

aumentar la probabilidad de que las partículas se unan y da más tiempo para que las

partículas desciendan, por efecto de la gravedad, y así se acumulen en el fondo. Por otra

parte, el pH es un factor prominente como acción desestabilizadora de las sustancias

coagulantes y floculantes.

Teniendo en cuenta lo anterior, es necesaria la búsqueda de alternativas de tratamiento

de aguas basadas en la utilización de coagulantes naturales en los procesos de

clarificación, específicamente en la etapa de coagulación-floculación que permitan que

esta agua semi-purificada pase a una segunda etapa, consistente en la aplicación de un

filtro.

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CAPITULO I

GENERALIDADES

1.1. FORMULACION DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN

En los últimos años, el río Chili viene soportando una fuerte contaminación debido al

vertido de aguas residuales domésticas (principalmente materia fecal), aguas residuales

industriales (desechos químicos de cromo, cadmio, zinc, mercurio, ácidos, etc.) y residuos

sólidos (basura), que lo están dañando seriamente y comprometiendo a la salud de la

población arequipeña. Por otro lado, los agricultores utilizan el agua del río Chili para el

riego de sus cultivos.

Las aguas servidas domésticas que se vierten sin tratamiento al río Chili representan el

90% del total de las aguas servidas de la ciudad de Arequipa. El tramo que tiene mayor

grado de contaminación está comprendido entre los Puentes Grau y Uchumayo. Según

análisis realizados por la Dirección General de Salud Ambiental en la estación de

Uchumayo en el año 2008, se observaron resultados que están por encima de los

24’000,000 por cada 100 mililitros de agua de coliformes totales, y por encima de los

13’000,000 por cada 100 mililitros de agua de coliformes fecales (Autoridad Nacional del

Agua, 2008). Estos valores sobrepasan ampliamente los estándares nacionales de

calidad ambiental para agua categoría 3 (riego de vegetales y bebida de animales),

definidos, según el Decreto Supremo N° 002-2008–MINAM, en 5,000 NMP/100mL para

coliformes totales para vegetales de tallo bajo y alto, y en 2,000 NMP/100mL y 1,000

NMP/100mL para coliformes fecales (termotolerantes) para vegetales de tallo alto y bajo,

respectivamente (Ministerio del Ambiente del Perú, 2008).

Desde Chilina, hasta el puente Tingo, se registran unos 50 puntos de vertimiento de

aguas servidas domésticas, comerciales e industriales que suman unos 30 l/s,

aproximadamente 2,500 m3/día (Olivera, 2006). Las aguas del río Chili son utilizadas en

distintas actividades económicas y productivas, especialmente de carácter agrícola, ya

que con ellas se riegan cerca de 16,000 hectáreas de cultivo que abastecen a la ciudad.

Además, en los sectores rurales, sus aguas son destinadas al consumo humano mediante

un pésimo proceso de potabilización previo. Como consecuencia de ello, las acequias

que son subcorrientes del río Chili, están totalmente contaminadas con materia fecal.

Estas aguas van destinadas a los reservorios de agua, y éstos son utilizados en el riego

de sus cultivos y el lavado de las verduras antes de venderlas.

En función a ello, el proyecto intenta desarrollar un sistema que permita la purificación de

estas aguas para liberarlas de patógenos y materia fecal, y que por tanto, puedan ser

utilizadas para el riego de cultivos agrícolas. Lo novedoso de este proyecto es la

aplicación de alto impacto con la reducción de demanda química de oxígeno, sin

necesidad de un tratamiento químico.

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1.2. OBJETIVOS

1.2.1. OBJETIVO PRINCIPAL

Diseñar, construir y evaluar un sistema de tratamiento ecológico como alternativa

sustentable para la purificación de aguas contaminadas destinadas al riego de cultivos en

Arequipa."

1.2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

Realizar el análisis fisicoquímico de las aguas del río Chili, de la zona del puente de Tiabaya – Arequipa.

Obtener un coagulante –floculante natural a partir de las pencas del nopal.

Determinar la concentración óptima para el tratamiento de aguas.

Evaluar la eficiencia de filtros mediante la cuantificación de remoción de contaminantes.

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1.3. JUSTIFICACION

1.3.1. SOCIAL

Los agricultores de Tiabaya, Sachaca, Tingo y otros distritos de Arequipa usan los

reservorios de aguas para poder lavar sus frutos agrícolas, pero estas aguas están

contaminadas (Autoridad Nacional del Agua, 2008). Estos cultivos son consumidos por la

población de Arequipa, existiendo un alto riesgo de transmisión de enfermedades.

Asimismo, esta alta concentración de contaminantes perjudica a los agricultores debido al

rechazo de algunas empresas agro-exportadoras, para acceder a comercializar los

productos fuera del país.

1.3.2. TECNICA

En el mundo se utiliza como coagulante tradicional el sulfato de aluminio (Al2 (SO4)3),

llamado comúnmente Alúmina. La disponibilidad de este coagulante en países en vías de

desarrollo no logra satisfacer la demanda total. La idea es ofrecer una alternativa y que

ésta a su vez sea natural y amigable con el medio ambiente.

1.3.3. AMBIENTAL

La contaminación generada por los desechos domésticos e industriales deteriora no solo

la calidad del agua, sino también la de los suelos. En el caso de contaminación con

metales pesados, éstos, al no ser biodegradables, se acumulan. En el caso de los

coliformes, éstos causan enfermedades, por lo que se necesita de un sistema de

tratamiento para la disminución de estos contaminantes.

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CAPITULO II

MARCO TEORICO

2.1. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

El tratamiento de aguas residuales consiste en aplicar una serie de procesos físicos,

químicos y biológicos que tienen como fin eliminar los contaminantes. El objetivo del

tratamiento es producir agua limpia o reutilizable, a la vez que un residuo sólido o fango

(también llamado biosólido o lodo) conveniente para su disposición o reuso. A este

tratamiento es muy común llamarlo depuración de aguas residuales, para distinguirlo

del tratamiento de aguas para su potabilización.

Las aguas residuales son generadas por residencias, instituciones y locales comerciales e

industriales. Éstas pueden ser tratadas dentro del sitio en el cual son generadas (por

ejemplo: tanques sépticos u otros medios de depuración) o bien pueden ser recogidas y

llevadas mediante una red de tuberías - y eventualmente bombas - a una planta de

tratamiento municipal. Los esfuerzos para recolectar y tratar las aguas residuales

domésticas de la descarga están típicamente sujetos a regulaciones y estándares

nacionales (regulaciones y controles). A menudo, ciertos contaminantes de origen

industrial presentes en las aguas residuales requieren procesos de tratamiento

especializado.

Típicamente, el tratamiento de aguas residuales comienza por la separación física inicial

de sólidos grandes (basura) de la corriente de aguas domésticas o industriales,

empleando un sistema de rejillas (mallas), aunque también pueden ser triturados por un

equipo especial; posteriormente se aplica un desarenado (separación de sólidos

pequeños muy densos, como la arena) seguido de una sedimentación primaria (o

tratamiento similar) que separa los sólidos suspendidos existentes en el agua residual.

Para eliminar metales disueltos se utilizan reacciones de precipitación. Luego de ello, se

sigue la conversión progresiva de la materia biológica disuelta en una masa biológica

sólida usando bacterias adecuadas, generalmente presentes en estas aguas. Una vez

que la masa biológica es separada o removida (proceso llamado sedimentación

secundaria), el agua tratada puede experimentar procesos adicionales (tratamiento

terciario) como desinfección, filtración, etc. El efluente final puede ser descargado o

reintroducido de vuelta a un cuerpo de agua natural (corriente, río o bahía) u otro

ambiente (terreno superficial, subsuelo, etc.). Los sólidos biológicos segregados

experimentan un tratamiento y neutralización adicional antes de la descarga o reutilización

apropiada.

http://es.wikipedia.org/wiki/Estaci%C3%B3n_de_tratamiento_de_agua_potable

http://es.wikipedia.org/wiki/Aguas_servidas

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2.2 CULTIVO DEL NOPAL

El nopal ha sido estudiado ampliamente como una alternativa para la remoción de

contaminantes. La baba contiene glucosa, la cual es soluble en el agua y, por lo tanto,

atrapa los contaminantes de la materia fecal y a su vez actúa reemplazándolos por

nutrientes naturales, al tiempo que elimina malos olores, proporciona buen sabor y regula

el pH del agua (Ríos y Quintana, 2004). El nopal se encuentra en abundancia en el

departamento de Arequipa, se puede cosechar en cualquier época del año, y es

adaptable a todo tipo de terreno.

Taxonomía El nopal pertenece a la familia Cactaceae, comúnmente conocida como cactácea o

cactus. Las cactáceas son plantas que caracterizan los paisajes de desiertos y zonas

áridas, aunque una gran diversidad de especies se encuentra en zonas tropicales,

subtropicales y templadas (Ríos y Quintana, 2004).

Tabla N°1. Taxonomía del Nopal.

Fuente: Ríos y Quintana, 2004


Figura N°1: Pencas de nopal

Reino Vegetal

SubReino Embryophita

División Angioespermae

Clase Dycotyledonea

Subclase Dialipetalas

Orden Opuntiales

Familia Cactaceae

Subfamilia Opuntioideae

Tribu Opuntiae

Género Opuntia

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Descripción física Opuntia Ficus Indica: Casi no tiene espinas. Es un vegetal arborescente de 3 a 5 metros

de alto, su tronco es leñoso y mide entre 20 y 50 cm. de diámetro. Forma artículos

oblongos (pencas o cladodios) de 30 a 60 cm. de largo x 20 a 40 cm. de ancho y de 2 a 3

cm. de espesor. Sus ramas están formadas por pencas de color verde opaco con areolas

que contienen espinas más o menos numerosas, amarillas y produce flores de 7 a 10 cm.

de largo, su fruto es oval de 5 a 10 cm. de largo x 4 a 8 cm. de diámetro y su color puede

ser amarillo, anaranjado, rojo o purpúreo con abundante pulpa carnosa y dulce (Ríos y

Quintana, 2004).


Figura N°2: Planta adulta de nopal

Cladodios Los cladodios (pencas) transforman la luz en energía química a través de la fotosíntesis.

Están recubiertos por una cutícula del tipo lipidica, interrumpida por la presencia de

estomas que permanecen cerrados durante el día.

La cutícula del cladodio evita la deshidratación provocada por las altas temperaturas del

verano. La hidratación normal del cladodio alcanza hasta un 95% de agua en peso. Las

pencas y tallos tienen espinas. El sistema radicular es profundo; no obstante,

dependiendo de la humedad ambiental, pueden desarrollar raíces laterales superficiales

(Ríos y Quintana, 2004).

Longevidad La longevidad promedio de las plantaciones de nopal es de 5 a 7 años, alcanzando

algunas veces hasta 10 años con buenos rendimientos. En terrenos apropiados con pH

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neutro y con prácticas constantes de cultivo, sin problema de plagas, el nopal puede llegar

a vivir hasta 80 años, alcanzando de 80 a 90 t/ ha/año. Las plantaciones comerciales de

explotaciones intensivas, pueden durar 3 años. Cabe resaltar que la parte comestible del

nopal son los rebrotes tiernos, los mismos que pueden ser aprovechados desde los 8 ó 10

días luego de haber brotado (Ríos y Quintana, 2004).

Métodos de propagación Selección de la raqueta o planta madre: La raqueta o planta madre se debe de obtener de huertos o viveros con un buen manejo,

lo que garantiza sanidad y calidad en las raquetas. Para ello, se deben de cumplir las

siguientes cualidades:

Presencia de buen vigor.

Libre de plagas y enfermedades.

Que no presenten malformaciones físicas.

Edad de 6 meses a 1 año.

El tamaño mínimo debe de ser de 30 cm. de ancho por 20 cm. de largo.

Presencia de buen grosor y suculencia.

Antes de ser plantada la raqueta debe de tratarse para asegurar sanidad en la plantación,

desinfectando la raqueta madre con el fin de evitar problemas de pudrición en la

producción. El tratamiento se debe llevar a cabo con caldo bordolés al 2 %. Este se

prepara con dos partes de cal y dos partes de sulfato de cobre tribásico en 100 litros de

agua. Las pencas se impregnan del caldo bordolés y se dejan de 15 a 20 días a la sombra

con fines de cicatrización y desinfección. Posteriormente se proceden a plantar (Ríos y

Quintana, 2004).

Sistema tradicional de siembra:

En este sistema se cultiva nopal en hileras con 1 a 1.5 m. de separación; las pencas se

plantan de 0.25 a 0.5 m. y se dejan crecer plantas entre 1 a 1.5 m de altura (se forman

macizos de nopal a lo largo de la hilera). Las densidades varían de 15,000 a 20,000

plantas por hectárea, siendo las más comunes las de 17,000 plantas (Ríos y Quintana,

2004).

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Figura N°3: Plantaciones de nopal bajo sistema tradicional

Sistema de siembra micro túnel: Este sistema intensivo se desarrolló en la Universidad Autónoma de Chapingo, en el

Estado de México en la década de los 60’ y ha incentivado un fuerte desarrollo en la

producción de nopal, principalmente en los meses de invierno. Consiste en establecer

camas de 1.2 a 2 metros de ancho. El largo varía de 40 a 47 metros. Las pencas se

plantan unas junto a las otras con una separación de 5 cm. y las hileras tienen una

distancia de 20 a 30 cm. entre sí (Ríos y Quintana, 2004).


Figura N°4: Plantaciones de nopal bajo sistema de siembra micro túnel

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Requerimientos del cultivo Clima Se adapta perfectamente a condiciones de climas cálidos y subcálidos característicos de

las zonas denominadas monte espinoso tropical, bosque espinoso premontano, y estepa

espinosa montano baja, entre los 0 y los 3000 m.s.n.m. Con temperaturas que oscilan

entre los 16 a los 25°C, no tolera las heladas, requiere de 200 a 500 mm. de precipitación

atmosférica, una humedad relativa no mayor del 60% y mucha luminosidad (Ríos y

Quintana, 2004).

Suelo

Se desarrolla perfectamente en una diversidad de suelos, pero su máxima producción se

obtiene en suelos areno-calcáreos, sueltos, fértiles, poco profundos, bien drenados, con

pH ligeramente alcalino, no tolera el encharcamiento superficial. Sin embargo este cultivo

se desarrolla de manera óptima en suelos pobres (Ríos y Quintana, 2004).

Agua

Especie muy resistente a los veranos prolongados y/o épocas de sequía extrema. Las

necesidades de riego se determinan sobre la base de los requerimientos hídricos del

cultivo en sus diferentes etapas fenológicas, en especial para el prendimiento de la

semilla. Los cultivos bajo riego se desarrollan muy rápido (Ríos y Quintana, 2004).

Nutricionales

La fertilización con químicos y abonos orgánicos debe ser aplicada con el objeto de

incrementar la producción de frutas. Se debe aplicar el fertilizante, abriendo previamente

un surco de 5 cm. de profundidad, alrededor de la planta, siguiendo el trazado que

proyecta la sombra de la copa, lo que evita quemaduras en la planta.

La mejor época para aplicar fertilizantes en cultivos de secano es antes del brotamiento, y

en cultivos bajo riego es mejor fraccionar las dosis en tres partes a ser aplicadas, previo

un riego cada tres meses (Ríos y Quintana, 2004).

2.3. COAGULACION-FLOCULACION

Generalidades

La pequeña dimensión de las partículas coloidales presentes en el agua, así como la

existencia de cargas negativas repartidas en su superficie, dan lugar a una gran

estabilidad de las suspensiones coloidales. En el campo del tratamiento de aguas, la

coagulación es, por definición, el fenómeno de desestabilización de las partículas

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coloidales, que puede conseguirse especialmente por medio de la neutralización de sus

cargas eléctricas. Se llama coagulante al producto utilizado para esta neutralización

(Sociedad Degrémont, 1979)

La agrupación de las partículas descargadas, al ponerse en contacto unas con otras,

constituye la floculación, que da lugar a la formación de flóculos capaces de ser retenidos

en una fase posterior del tratamiento del agua. Algunos productos pueden favorecer la

formación del flóculo. A éstos se les llama floculantes. La separación sólido-líquido, del

flóculo formado y del agua, puede hacerse por filtración, por decantación o flotación,

seguidas o no de filtración (Mendoza, Montañés y Palomares, 1998).

La coagulación y la floculación intervienen generalmente en el tratamiento de aguas

destinadas al abastecimiento público y en la preparación de aguas industriales de

fabricación. Con estos procedimientos se consigue la neutralización de los coloides del

agua y su absorción en la superficie de los precipitados formados en el proceso de

floculación. También pueden adsorberse sobre el flóculo ciertas sustancias disueltas

(materia orgánica, contaminantes diversos, etc). En el tratamiento de aguas residuales

urbanas, con frecuencia, es tal la concentración de materia en suspensión, que puede

conseguirse una floculación mediante simple agitación. Con el fin de favorecer la

eliminación de la contaminación coloidal, puede introducirse un coagulante (Sociedad

Degrémont, 1979).

Las aguas residuales industriales presentan composiciones muy variables, según la

industria considerada. En algunos casos, el agua contiene un constituyente capaz de

flocular por simple agitación o mediante la adición de un floculante. Otras veces, es

necesario utilizar un coagulante que de origen a un precipitado que pueda flocularse a

continuación (Sociedad Degrémont, 1979).

Coagulación

La coagulación se refiere al proceso de desestabilización de las partículas suspendidas,

de modo que se reduzcan las fuerzas de separación entre ellas, debido a las reacciones

que suceden al agregar un reactivo químico (coagulante) al agua, originando productos

insolubles. El reactivo químico agregado al agua debe de ser capaz de, en fracciones de

segundo, neutralizar la carga de los coloides generalmente electronegativos, presentes en

el agua, y formar un precipitado.

Los coagulantes principalmente utilizados son sales de aluminio o de hierro. En algunos

casos, pueden utilizarse igualmente productos de síntesis, tales como los polielectrólitos

catiónicos (Valderrama, 2007). La sal metálica actúa sobre los coloides del agua por

medio del catión, que neutraliza las cargas negativas antes de precipitar. Al polielectrólito

catiónico se le llama así porque lleva cargas positivas que neutralizan directamente los

coloides negativos. Los polielectrólitos catiónicos se emplean generalmente junto con una

sal metálica, en cuyo caso permiten una importante reducción de la dosis de dicha sal que

habría sido preciso utilizar. Puede llegarse incluso a suprimir completamente la sal

19

metálica, con lo que se consigue reducir notablemente el volumen de fango producido

(Sociedad Degrémont, 1979).

Floculación. La floculación es el proceso mediante el cual las moléculas ya desestabilizadas entran en

contacto debido a los fenómenos de transporte dentro del líquido. Esto implica la

formación de puentes químicos entre partículas, de modo que se forme una malla de

coágulos, tridimensional y porosa, agrandando las partículas aglutinadas en pequeñas

masas, llamadas flocs, que facilitan la precipitación (Soto, 2001).

Modelos teóricos de coagulación y de floculación. La coagulación y floculación son dos procesos dentro de la etapa de clarificación del

agua. Ambos procesos se pueden resumir como una etapa en la cual las partículas se

aglutinan en flocs, tal que su peso específico supere a la del agua y puedan precipitar

(Soto, 2001).

Existen dos modelos de coagulación. El modelo físico o de doble capa, basado en fuerzas

electrostáticas de atracción y repulsión. El otro modelo es químico, llamado “puente

químico”, que relaciona una dependencia entre el coagulante y la superficie de los

coloides (Soto, 1974).

Para la floculación existen también dos modelos, según sea el tamaño de las partículas

desestabilizadas (en general todas las partículas se ven afectadas por ambos

mecanismos). El primero es llamado ortocinético, el cual es promovido por agitación

externa principalmente, que influye partículas de tamaño superior al micrón y tiene

relación con los gradientes de velocidad del líquido. El segundo modelo se llama

pericinético y se diferencia del primero en que su fuente de agitación es interna.

Principalmente importarán el movimiento browniano y la sedimentación. Su efecto es

principalmente sobre partículas de tamaño inferior a 1 micrón (Soto, 2001).

Las partículas pequeñas (<1um) están sometidas a floculación pericinética, motivada por

el movimiento browniano, mientras que las que presentan un tamaño mayor, están

afectadas principalmente por el gradiente de velocidad del líquido, predominando en ella

la floculación ortocinética (Soto, 2001).

Dosificación de coagulante versus turbiedad y pH. Los coagulantes metálicos (alumbre: Al2 (SO4)3 y sales de hierro), han sido los más

empleados en la clarificación del agua. Estos productos actúan como coagulantes y

floculantes a la vez. Añadidos al agua forman especies cargadas positivamente en el

intervalo de pH típico para la clarificación, que va entre 6 y 7. Como ya se vio, esta

reacción produce aluminio gelatinoso insoluble o hidróxido férrico.

20

Los coagulantes metálicos son muy sensibles al pH y a la alcalinidad. Si el pH no está

dentro del rango adecuado, la clarificación es pobre y pueden solubilizarse el hierro o el

aluminio. Cuanto menor sea la dosis de coagulante, tanto mayor será la sensibilidad del

flóculo a cambios en el pH (Soto, 2001).

2.4. FILTRACION La filtración en medios granulares es la forma más económica y eficiente de separar

sólidos suspendidos que no son removidos por sedimentación. La filtración es una

operación unitaria de gran importancia dentro de un sistema de tratamiento y

acondicionamiento de aguas. Generalmente la filtración se efectúa después de la

separación de la mayoría de los sólidos suspendidos por sedimentación, aunque

dependiendo de las características del agua, es posible que ésta entre directamente a la

etapa de filtración, sin ser sedimentada previamente (Rocha, 2010).

Esto puede presentarse dependiendo de la cantidad y naturaleza de los sólidos en

suspensión. Si la cantidad de sólidos no es muy grande puede pasarse directamente a la

etapa de filtración. Si la cantidad de sólidos suspendidos en el agua a tratar es muy

grande y se pasa directamente a la filtración, el filtro se satura rápidamente y es necesaria

su continua limpieza, ya que los ciclos de filtración son de poca duración. Si previamente

se separan los sólidos sedimentables, la carga en el filtro disminuye, y se tiene una mejor

operación y un proceso de remoción de sólidos suspendidos es más eficiente (Rocha,

2010).

El filtro más ampliamente usado para remover sólidos suspendidos es el filtro de grava y

arena y se le llama así precisamente porque es un lecho de grava y arena el que retiene

las partículas suspendidas en el agua. El mecanismo de remoción de estos sólidos es de

diferente naturaleza. En el proceso intervienen fuerzas de cohesión entre el material

formado y las partículas en suspensión, aunque también se manifiestan fuerzas de

atracción electrostática del tipo de fuerzas de London y de Van Der Waals (Rocha, 2010).

En este tipo de filtros, el agua fluye a través de un lecho de grava y arena. Las

propiedades del medio, causan que el agua tome caminos erráticos y largos trayectos, lo

cual incrementa la probabilidad de que el sólido tenga contacto con otras partículas

suspendidas, y con el medio formado en la superficie del gránulo de grava o arena, siendo

de esta manera retenido entre el material filtrante. Para una filtración o separación de

sólidos más eficiente, también es conveniente darle un tratamiento previo al agua a tratar,

agregándole substancias químicas que causen la coagulación y floculación de las

partículas, ya que es más probable que el coágulo o flóculo sea retenido en el lecho del

filtro que una sola partícula en estado coloidal (Rocha, 2010).

http://www.oocities.org/edrochac/sanitaria/filtracion.htm




21

2.5. AGRICULTURA EN AREQUIPA

Existe en la región una cartera de productos agropecuarios que pueden ser transformados

con ventajas para su colocación en los mercados regionales, nacionales e

internacionales. Entre ellos se cuenta las especies nativas de camélidos andinos; la

leche, la aceituna, el maíz morado, la lúcuma, la tuna, plantas colorantes y aromáticas, la

cebolla, menestras, frijol, quinua, kiwicha y diversos frutales.

La agricultura de Arequipa es muy desarrollada. Sus tierras son muy productivas

principalmente en el valle del río Chili, pero su agricultura se centra en la sierra. A nivel

nacional el departamento de Arequipa es el primero en la producción de cebolla y tercero

en arroz, trigo, frijol y otros productos.

La extensión del área agrícola, así como la calidad y diversidad de suelos permiten

afirmar que estos productos pueden cultivarse a escala y aumentar su valor agregado

para su colocación en los mercados nacionales e internacionales; generando circuitos que

revitalicen la inversión, en empleo y el consumo regional (Centro de Investigación y

Promoción del Campesinado, 2005).

Arequipa puede fortalecer su producción agropecuaria en dos ejes principales: uno

vinculado a la agro-exportación, alrededor de productos que ya se vienen cultivando

(cebolla amarilla, uva, páprika, orégano); así como de cultivos alternativos, orgánicos y

semilleros; y el segundo vinculado a la potenciación de la producción tradicional,

orientada al autoabastecimiento y a la producción para los mercados nacionales, en torno

a productos como la papa, el maíz, cereales, alfalfas, etc.

2.6. POTENCIALES IMPACTOS AMBIENTALES

Los contaminantes de las aguas servidas municipales, o aguas servidas domésticas, son

los sólidos suspendidos y disueltos que consisten en materias orgánicas e inorgánicas,

nutrientes, aceites y grasas, sustancias tóxicas, y microorganismos patógenos. Los

desechos humanos sin un tratamiento apropiado, eliminados en su punto de origen o

recolectados y transportados, presentan un peligro de infección parasitaria (mediante el

contacto directo con la materia fecal), hepatitis y varias enfermedades gastrointestinales,

incluyendo el cólera y tifoidea (mediante la contaminación de la fuente de agua y la

comida). Cabe mencionar que el agua de lluvia urbana puede contener los mismos

contaminantes, a veces en concentraciones sorprendentemente altas.

Cuando las aguas servidas son recolectadas, pero no tratadas correctamente antes de su

eliminación o reutilización, existen los mismos peligros para la salud pública en las

proximidades del punto de descarga. Si dicha descarga es en aguas receptoras, se

presentarán peligrosos efectos adicionales (p.ej. el hábitat para la vida acuática y marina

es afectada por la acumulación de los sólidos; el oxígeno es disminuido por la

descomposición de la materia orgánica; y los organismos acuáticos y marinos pueden ser

perjudicados aún más por las sustancias tóxicas, que pueden extenderse hasta los

organismos superiores por la bio-acumulación en las cadenas alimenticias). Si la

22

descarga entra en aguas confinadas, como un lago o una bahía, su contenido de

nutrientes puede ocasionar la eutrofización (la aparición de algas y plantas), con molesta

vegetación que puede afectar a las pesquerías y áreas recreativas. Los desechos sólidos

generados en el tratamiento de las aguas servidas (grava, cerniduras, y fangos primarios

y secundarios) pueden contaminar el suelo y las aguas si no son manejados

correctamente. Los proyectos de aguas servidas son ejecutados a fin de evitar o aliviar los

efectos de los contaminantes descritos anteriormente en cuanto al ambiente humano y

natural. Cuando son ejecutados correctamente, su impacto total sobre el ambiente es

positivo.

Los impactos directos incluyen la disminución de molestias y peligros para la salud pública

en el área de servicio, mejoramientos en la calidad de las aguas receptoras, y aumentos

en los usos beneficiosos de las aguas receptoras. Adicionalmente, la instalación de un

sistema de recolección y tratamiento de las aguas servidas posibilita un control más

efectivo de las aguas servidas industriales mediante su tratamiento previo y conexión con

el alcantarillado público, y ofrece el potencial para la reutilización beneficiosa del efluente

tratado y de los fangos.

Los impactos indirectos del tratamiento de las aguas residuales incluyen la provisión de

sitios de servicio para el desarrollo, mayor productividad y rentas de las pesquerías,

mayores actividades y rentas turísticas y recreativas, mayor productividad agrícola y

forestal o menores requerimientos para los fertilizantes químicos, en caso de ser

reutilizado el efluente y los fangos, y menores demandas sobre otras fuentes de agua

como resultado de la reutilización del efluente.

2.7. MARCO LEGAL

En las siguientes tablas se muestra los estándares nacionales de calidad ambiental para

agua categoría 3, según el Decreto Supremo N° 002 -2008 –MINAM (Ministerio del

Ambiente del Perú, 2008)

23

Tabla N°2. Estándares nacionales de calidad ambiental para agua, categoría 3, parámetros para riego de vegetales de tallo bajo y tallo alto

PARÁMETROS PARA RIEGO DE VEGETALES DE TALLO BAJO Y TALLO ALTO

PARÁMETROS UNIDAD VALOR

Fisicoquímicos

Bicarbonatos mg/L 370

Calcio mg/L 200

Carbonatos mg/L 5

Cloruros mg/L 100-700

Conductividad (uS/cm) <2000

Demanda Bioquímica de Oxígeno mg/L 15

Demanda Química de Oxígeno mg/L 40

Fluoruros y Fosfatos - P mg/L 1

Nitratos (NO3-N) mg/L 10

Nitritos (NO2-N) mg/L 0,06

Oxígeno Disuelto mg/L >=4

pH Unidad de pH 6.5-8.5

Sodio mg/L 200

Sulfatos mg/L 300

Sulfuros mg/L 0.05

Inorgánicos

Aluminio mg/L 5

Arsénico mg/L 0.05

Bario total mg/L 0.7

Boro mg/L 0.5-6

Cadmio mg/L 0.005

Cianuro Wad mg/L 0.1

Cobalto mg/L 0.05

Cobre mg/L 0.2

Cromo (6+) mg/L 0.1

Hierro mg/L 1

Litio mg/L 2.5

Magnesio mg/L 150

Manganeso y Níquel mg/L 0.2 c/u

Mercurio mg/L 0.001

Plata, Plomo, Selenio mg/L 0.05

Zinc mg/L 2

Orgánicos

Aceites y Grasas mg/L 1

Fenoles mg/L 0.001

S.A.A.M.(detergentes) mg/L 1

Plaguicidas

Aldicarb ug/L 1

Aldrín (CAS 309-00-2) y Endrin ug/L 0.004

Clordano (CAS 57-74-9) ug/L 0.3

DDT ug/L 0,001

Dieltrín (N° CAS 72-20-8) ug/L 0.7

Endosulfán ug/L 0.02

Heptacloro (N°CAS 76-44-8) Y heptacloripoxido ug/L 0.1

Lindano ug/L 4

Paratíón ug/L 7.5

Fuente: Decreto Supremo N° 002 -2008–MINAM

24

Tabla N°3. Estándares nacionales de calidad ambiental para agua categoría 3,

parámetros para riego de vegetales

PARÁMETROS PARA RIEGO DE VEGETALES

PARÁMETROS

Vegetales Tallo bajo

Vegetales Tallo alto

Unidad Valor Valor

Biológicos

Coliformes Termotolerantes NMP/100mL 1000 2000

Coliformes Totales NMP/100mL 5000 5000

Enterococos NMP/100mL 20 100

Escherichia coli NMP/100mL 100 100

Huevos de Helmintos huevos/litro <1 <1

Salmonella sp. Ausente Ausente

Vibrion cholerae Ausente Ausente


25

Tabla N°4. Estándares nacionales de calidad ambiental para agua categoría 3, parámetros para bebidas de animales

PARÁMETROS PARA BEBIDAS DE ANIMALES

PARÁMETROS UNIDAD VALOR

Fisicoquímicos

Conductividad Eléctrica (uS/cm) <=5000

Demanda Bioquímica de Oxígeno mg/L <=15

Demanda Química de Oxígeno mg/L 40

Fluoruro mg/L 2

Nitratos (NO3-N) mg/L 50

Nitritos (NO2-N) mg/L 1

Oxígeno Disuelto mg/L >5

pH Unidades de pH 6.5-8.4

Sulfatos mg/L 500

Sulfuros mg/L 0.05

Inorgánicos

Aluminio mg/L 5

Arsénico y Berilio mg/L 0.1c/u

Boro mg/L 5

Cadmio mg/L 0.01

Cianuro WAD mg/L 0.1

Cobalto mg/L 1

Cobre mg/L 0.5

Cromo (6+) y Hierro mg/L 1c/u

Litio mg/L 2.5

Magnesio mg/L 150

Manganeso mg/L 0.2

Mercurio mg/L 0.001

Níquel mg/L 0.2

Plata mg/L 0.05

Plomo mg/L 0.05

Selenio mg/L 0.05

Zinc mg/L 24

Orgánicos

Aceites y grasas mg/L 1

Fenoles mg/L 0.001

S.A.A.M. (detergentes) mg/L 1


26

Tabla N°5. Estándares nacionales de calidad ambiental para agua categoría 3,

parámetros para bebidas de animales

PARAMETROS PARA BEBIDAS DE ANIMALES

PARAMETROS UNIDAD VALOR

Plaguicidas

Aldicarb ug/L 1

Aldrín (CAS 309-00-2) ug/L 0.03

Clordano (CAS 57-74-9) ug/L 0.3

DDT ug/L 1

Dieldrín (N° CAS 72-20-8) ug/L 0.7

Endosulfán ug/L 0.02

Endrín ug/L 0.004

Heptacloro ( N° CAS 76-44-8) y heptacloripóxido ug/L 0.1

Lindano ug/L 4

Paratión ug/L 7.5

Biológicos

Coliformes Termotolerantes NMP/100mL 1,000

Coliformes Totales NMP/100mL 5,000

Enterococos NMP/100mL 20

Escherichia coli NMP/100mL 100

Huevos de Helmintos huevos/litro <1

Salmonella sp. Ausente

Vibrion cholerae Ausente


Nota:

NMP/100: Número más probable en 100 ml.

Vegetales de tallo alto: Son plantas cultivables o no, de porte arbustivo o arbóreo y tienen una buena

longitud de tallo. Las especies leñosas y forestales tienen un sistema radicular pivotante profundo (1 a 20

metros). Ejemplo: forestales, árboles frutales, etc.

Vegetales de tallo bajo: Son plantas cultivables o no, frecuentemente porte herbáceo. Debido a su poca

longitud de tallo alcanzan poca altura. Usualmente, las especies herbáceas de porte bajo tienen un sistema

radicular difuso o fibroso, poco profundo (10 a 50 cm). Ejemplo: hortalizas y verduras de tallo corto como ajo,

lechuga, fresas, col, repollo, apio, arveja, etc.

Animales mayores: Entiéndase como animales mayores a vacunos, ovinos, porcinos, camélidos y equinos.

Animales menores: Entiéndase como animales menores a caprinos, cuyes, aves y conejos.

SAAM: Sustancias activas de azul de metileno.

27

CAPITULO III

MATERIALES Y METODOS

3.1. LUGAR DE EJECUCION

La etapa de laboratorio de la presente investigación se llevó a cabo en los laboratorios del

pabellón H, principalmente en el ambiente H-405 de la Universidad Católica Santa María

de Arequipa. El trabajo de análisis in situ se desarrolló en el puente de Tiabaya -

Arequipa.

3.2. MATERIALES

3.2.1. Material biológico

Nopal “Opuntia Ficus”.

Muestra de aguas del río Chili - zona Tiabaya - Arequipa.

3.2.2. Reactivos

Acido Clorhídrico (HCl, 37% concentración MERK)

Acido Sulfúrico (H2SO4, 98% concentración MERCK)

Acido nítrico (concentrado, MERK)

Agua destilada

Agua ultrapura

Etanol (CH3CH2OH, MERK)

Sulfato de Aluminio Al2(SO4)3

Cloruro de Sodio (MERCK)

Medio Agar Infusión Cerebro-Corazón

Medio Agar Nutritivo

Medio Agar Sabouraud

Medio Agar Muller Hilton

Medio Caldo BHI

Hidróxido de Sodio

3.2.3. Material de laboratorio

Barbijo

Gasa

Envases de vidrio

Cuchillo

Espátula

Fiolas

Gradillas

28

Guantes látex

Papel filtro

Picnómetro

Placas Petri

Probetas

Tubos de centrifuga

Tubos de ensayo

Baguetas

Pipetas de vidrio de 1, 5 y 10 ml.

Vasos de precipitado 100, 250, 500 y 1,000 ml.

Matraz Erlenmeyer de 500 y 1,000 ml.

Cámara de Neubauer

Láminas porta y cubre objetos.

Hielera

Picnómetros

Papel aluminio

3.2.4. Equipos de laboratorio

Agitador Magnético JENWAY Modelo 1000.

pH-metro JENWAY Modelo 3510.

Autoclave TUTTNAVER 1730 M.

Estufa P. SELECTA.

Microscopio BELTEC SCIENTIFICA BK 3200

Incubadora P. SELECTA.

Termómetro digital JENWAY Modelo 3510.

Termómetro ambiental BOHECO.

Baño Termostato VICKING MODELO MASSON.

Balanza analítica ADVENTURER OHVS

Centrífuga PLC series.

Espectrofotómetro SHIMADZU

Mufla

Filtro al vacío

Multiparámetro HANNA

Bombas

Turbidimetro HI 93703-11 HANNA

Medidor de oxigeno INOLAB OXI LEVEL 2

Conductimetro ORION 162

29

3.3 METODOLOGIA

3.3.1. Obtención de las muestras del río Chili - Arequipa

Se tomaron muestras de tipo compuesto, de la zona del puente de Tiabaya – Arequipa.

Estas fueron recolectadas en envases separados, dependiendo del análisis. Para la

determinación de metales totales las muestras se tomaron en frascos de plástico de 250

ml., los cuales se conservaron con la adición 2 ml. de acido nítrico. Para la determinación

de coliformes totales y fecales, las muestras se tomaron en frascos de vidrio estéril de

capacidad de 500 ml. Para la determinación de DBO5 se tomaron en frasco de plástico de

1 litro de capacidad y DQO, se tomaron en frascos de vidrio estéril de capacidad de 200

ml. a la cual se añadió 2ml H2SO4. Todas las muestras fueron etiquetadas como muestras

iniciales, las cuales fueron depositadas en una hielera y llevadas inmediatamente al

laboratorio.

Figura N°5: Ubicación geográfica de la toma de muestra, perteneciente a la zona del

puente de Tiabaya

30

Figura N°6: Fotografía del río Chili-Arequipa, perteneciente a la zona del puente de

Tiabaya

Figura N°7: Fotografías de la toma de muestras y frascos empleados para su muestreo

3.3.2. Análisis fisicoquímico de la muestra

La determinación de metales totales, Demanda Bioquímica de Oxigeno, Demanda Química de Oxígeno, coliformes fecales y totales, se mandaron a analizar al laboratorio Corplab, sede Arequipa.

Determinación de metales totales

Para la determinación de metales totales, la muestra fue recolectada en frasco de plástico

de capacidad de 250 ml., a la cual se añadió ácido nítrico para su conservación.

Posteriormente, fue depositada en la hielera y traslada al laboratorio. Se determinaron 31

metales por Espectrometría de Emisión Atómica con Plasma de Inducción Acoplada.

31

Determinación de Demanda Bioquímica de Oxígeno

Para la determinación de demanda bioquímica de oxígeno, la muestra fue recolectada en

frasco de plástico de 1 litro de capacidad. Esta fue depositada en la hielera y traslada al

laboratorio. La metodología empleada fue la Electrométrica.

Determinación de Demanda Química de Oxígeno

La muestra se recolectó en frasco de vidrio estéril de capacidad de 200 ml., a la cual se

añadió H2SO4. La muestra fue depositada en una hielera. Esta fue llevada

inmediatamente al laboratorio. La metodología empleada fue la Colorimétrica.

Determinación de coliformes fecales y totales

Para la determinación de coliformes totales y fecales se colocó una muestra en frasco de

vidrio estéril de capacidad de 500 ml. La muestra fue depositada en una hielera. Esta fue

llevada inmediatamente al laboratorio. La metodología empleada fue la de Tubos

Múltiples.

Determinación de parámetros fisicoquímicos

Se determinaron parámetros como densidad, conductividad, pH, temperatura, para lo cual

la muestra fue recolectada en frasco de plástico de capacidad de 1,000 ml. La muestra

fue depositada en una hielera. Esta fue llevada inmediatamente al laboratorio. Para

determinar la densidad se emplearon picnómetros, y el resto de parámetros se

determinaron mediante el uso del equipo de Multiparámetro HANNA.

3.3.3. Determinación de los Sólidos Sedimentables Totales (SST)

Primeramente, se trató cada uno de los vasos de precipitado, para luego extraer el

sobrenadante con ayuda de una jeringa con filtro. Posteriormente, se extrajo hasta solo

obtener el sedimento compacto. Los sedimentos fueron pesados y por diferencia de pesos

se determinaron los SST.

SST= (Wf-Wi)/Vol. Muestra x 1,000

Figura N°8: Fotografía de una de las muestras dejadas en reposo para su sedimentación

32

3.3.4. Obtención del mucílago del nopal “opuntia ficus”

Para la obtención de este coagulante-floculante natural, se empleó como materia prima a

las pencas del nopal, para lo cual primero se realizó la recolección de las pencas. Luego,

las pencas fueron lavadas con agua de caño. Posteriormente, se procedió a retirar las

espinas, y se realizó otro lavado con agua. Para obtener el extracto acuoso se procedió a

retirar la cutícula externa de la corteza, conservando solo la médula, que fue cortada en

pequeños trozos de distinto peso: (50, 100, 150, 200, 300, y 400 gramos), los cuales se

dejaron macerar en vasos de precipitados de 500 ml., enrasados con agua destilada por

24 horas para favorecer la extracción.

Figura N°9: Fotografías de las pencas de nopal y el tratamiento para la obtención del mucílago

3.3.5. Evaluación del extracto de nopal “Opuntia ficus”, como coagulante-floculante

Preparación de soluciones stock del coagulante – floculante de nopal

Terminado el tiempo de maceración, el material vegetal del extracto viscoso se filtró con

una gasa. Para determinar las concentraciones se relacionó el extracto viscoso, obtenido

de los pesos de 50, 100, 150, 200, 300, 400 gramos de material vegetal, por el porcentaje

peso-volumen (w/v) y se obtuvieron las concentraciones de 10%, 20%, 30%, 40%, 60% y

80% de coagulante-floculante de nopal.

Figura N°10: Fotografía del proceso de obtención del extracto de nopal

33

Determinación de la actividad coagulante y floculante del extracto de nopal mediante el test de jarras

Esta prueba se realiza para determinar si los extractos obtenidos por maceración

presentan actividad coagulante y floculante. Mediante el uso del equipo de jarras, en 6

vasos de precipitados de 500 ml. con un volumen de 250 ml. de muestra, a cada uno de

estos vasos se le agregó 20 ml. de extracto de nopal, a distintas concentraciones iniciales

(10%, 20%, 30%, 40%, 60% y 80%). Se sometió a agitación rápida a 150 revoluciones por

minuto (rpm) por 3 minutos, para que se de el proceso de coagulación. Luego se procedió

a una agitación lenta a 50 rpm por 18 minutos, para que se lleve a cabo la floculación.

Luego se retiró el sistema de agitación y se dejó reposar por 20 horas.

Una vez terminado el tiempo de sedimentación, con ayuda de una jeringa, se extrajo una

porción de agua de cada vaso para evaluar parámetros fisicoquímicos como el pH, la

turbidez y el porcentaje de sedimentos.

Figura N°11: Fotografía del test de jarras.

Figura N°12: Fotografía del agua tratada con el extracto de nopal.

34

3.3.6 Determinación de parámetros fisicoquímicos pre y post –tratamiento

Determinación de turbidez

Se utilizo el Turbidimetro, el cual se calibro con buffers. Para la lectura de las muestras se

tomó una pipeta con 10 ml. de muestra y se depositó en las cubetas del Turbidimetro.

Posteriormente se procedió a hacer la lectura correspondiente.

Determinación del pH / temperatura

Primeramente se calibró el pH metro con sus respectivos buffers, luego se extrajo 100 ml.

de muestra con una pipeta, se colocó la punta del electrodo en cada una de las muestras

y se procedió a la lectura del pH y de la temperatura.

Determinación de la conductividad

Se tomaron 100 ml. de muestra, las cuales se depositaron en vasos de precipitados de

250 ml y se llevaron a medir en el conductímetro. Asimismo, se colocó la punta del

electrodo en cada una de las muestras, y se esperó unos minutos hasta que se estabilice.

3.3.7. Diseño y construcción de un sistema de filtración

Como parte de la etapa posterior a un tratamiento con el extracto de nopal, se implementa

un filtro elaborado a base de arena de río, piedra pómez y carbón activado.

Para evaluar la filtración, se analizaron columnas empacadas con cada sustrato en serie,

teniendo como alimentación el agua “tratada” de la etapa de coagulación y floculación con

el extracto de nopal. Para ello, se realizó la medición de parámetros fisicoquímicos en la

entrada y en la salida del filtro. Este sistema propuesto con los insumos que se describen

no se ha trabajado anteriormente. Muchos sistemas de filtración sencillos incluyen en sus

componentes piedras; arena, etc. pero aquí se opta por utilizar como componentes la

piedra pómez, por tener una gran porosidad, lo cual favorece en el proceso de retención

de partículas, y nos sirve como un tamizador que retiene partículas grandes. En cuanto a

la arena de río, también es un material bastante usado en sistemas de filtración

económicos. La arena de río sirve para retener partículas pequeñas y ambos son

recursos abundantes en Arequipa.

35

Figura N°13: Diseño del sistema de filtración

Figura N°14: Esquema del proceso de coagulación, floculación y filtración a escala

de laboratorio

Pencas de Nopal

Agua contaminada

Floculacion

Extracto de Nopal 80%

80ml/1L

Coagulación

Agua semipura

Filtro

150 rpm por 3 min

50 rpm por 18 min

Agua limpia

Reposo 20 h.

36

Figura N°15: Fotografía del sistema de filtración

La ubicación de la planta de tratamiento in situ está ubicada en la zona del puente de

Tiabaya. El agua se alimenta a partir de una acequia, que se toma directamente del rio

Chili.

3.3.8. Evaluación de la eficiencia del sistema de filtración

Para determinar si el filtro elaborado es eficiente en cuanto a la remoción de

contaminantes, se realizó la medición de parámetros fisicoquímicos como:

Metales totales

Coliformes totales y fecales

pH

Turbidez

SST

El monitoreo de estos parámetros se realizó tanto en la entrada como en la salida del

filtro.

3.3.9. Acondicionamiento del terreno y plantación del nopal

Para desarrollar el sistema in situ, se eligió como punto geográfico la zona de Tiabaya –

Arequipa. Este lugar presenta el terreno adecuado para la implementación del sistema in

situ. Para el sembrado del nopal se requirió homogenizar el terreno, ya que había

37

presencia de algunas rocas, y se realizaron los surcos correspondientes, con la ayuda de

una pala.

Figura N°16: Fotografía del terreno (Tiabaya)

Las pencas, una vez lavadas, se dejan en reposo durante 12 días, con el objetivo de

cicatrizar los cortes. Culminado este periodo, se trasladan al terreno para ser plantadas,

de forma manual, con la ayuda de una pala.

Figura N°17: Fotografía del lavado de las pencas de nopal y del traslado al terreno

38

Figura N°18: Fotografías del sembrado del nopal

Luego de sembradas las pencas de nopal, se construyó un reservorio de agua en el lugar del tratamiento in situ. Este reservorio fue construido al lado de la subcorriente del agua de río Chili, tal como se pude apreciar en la figura N°20.

Este reservorio tiene una capacidad para más de 1,500 litros. Las características principales están dadas en la parte frontal, en la que hay un espacio para toma de muestras, en una salida de desfogue en el lado izquierdo, y en la parte derecha, en donde hay una salida para el agua que ingresa al filtro.

Figura N°19: Fotografía del acondicionamiento del terreno para la construcción del reservorio

39

Figura N°20: Fotografía del lado izquierdo del reservorio de agua

3.3.10. Obtención del mucílago del nopal “opuntia ficus”, para tratamiento in situ

Se siguió el mismo proceso empleado en la primera etapa de laboratorio, pero con una

pequeña modificación, ya que el crecimiento de las pencas sembradas en la primera

etapa tardaron un poco más de lo normal. En ese sentido, para la purificación de agua in

situ, se recolectaron pencas "usadas”, de la producción de la cochinilla, para lo cual se

tuvo que recolectar primeramente dichas pencas. Luego de ello, éstas fueron lavadas con

agua de caño. Posteriormente, se procedió a retirar las espinas, y se realizó otro lavado

con agua. Para obtener el extracto acuoso se procedió a retirar la cutícula externa de la

corteza, conservando solo la médula. El volumen del extracto se calculó considerando

que se purificaría un total de 1,000 litros de agua.

Figura N°21: Fotografías de las pencas “usadas” de nopal

40

Figura N°22: Fotografía del corte de las pencas de nopal

Posteriormente, las pencas fueron cortadas y una vez que se retiraron las cortezas se dejaron macerar en un balde de una capacidad de 20 litros.

Figura N°23: Fotografía de macerado de nopal

Posteriormente el extracto obtenido fue colado para eliminar impurezas.

41

Figura N°24: Fotografía de la colación del extracto de nopal

3.3.11. Preparacion del sistema in situ

Paralelamente se realizó el armado del filtro. Para ello, se hizo una modificación del diseño, ya que se requería de un filtro que trate volúmenes grandes en un tiempo menor, considerando que el agua que se emplea para riego debe tener un flujo semi-rapido para que este pueda llegar a cubrir todo el terreno de cultivo.

Así, en un balde de capacidad de 20 litros, se acondicionaron entradas y salidas para el flujo de agua. En la salida del agua en la parte baja se acondicionó una especie de filtro de esponja para que ayude a evitar que la salida se taponee con la arena y/o los restos de carbón activado.

Figura N°25: Fotografía del acondicionamiento del filtro.

42

Figura N°26: Fotografía del carbón activado utilizado

Luego, en la primera capa se colocó la piedra pómez, pero en tamaños de partículas pequeñas, hasta la tercera parte del filtro. Posteriormente, se colocó una capa de carbón activado. Para evitar que éste se suspenda y pueda infiltrarse, se colocó sobre delgadas capas de esponjas porosas. Luego, encima de esta capa se colocó piedra pómez de partículas más grandes. Esta configuración se realizó para permitir que el flujo del agua sea mucho más rápido.

Figura N°27: Fotografía del panorama in situ, con el filtro instalado.

Posteriormente este reservorio fue llenado con agua del río Chili, como se pude apreciar en la figura N°28.

43

Figura N°28: Fotografía del reservorio llenado con agua de río Chili

Una vez llenado el reservorio, se sacaron muestras para el análisis de metales totales,

coliformes fecales y totales, DQO y DBO5. Posteriormente se añadió el extracto de nopal.

Figura N°29: Fotografía de la adición del extracto de nopal

Tras añadir el extracto de nopal, se homogenizó la mezcla y se dejó que sedimentara por 24 horas. Luego de ello, se obtuvieron muestras para la evaluación correspondiente.

44

Figura N°30: Fotografía de la toma de muestra

Figura N°31: Fotografía de los equipos empleados para el análisis fisicoquímico de las muestras de agua se aprecia el pH metro, Conductimetro y medidor de oxigeno.

Se realizo a su vez las mediciones de algunos parámetros fisicoquímicos en situ, como la conductividad, pH, temperatura, oxigeno disuelto.

45

Figura N°32: Fotografía de la medición de parámetros fisicoquímicos in situ.

Las aguas purificadas fueron utilizadas para el riego del cultivo de nopal, como se puede apreciar en la figura N°33.

Figura N°33: Fotografía del riego de nopal con aguas purificadas

3.3.12 Producción de cochinilla

Una vez que las pencas de la primera etapa ya habían desarrollado pencas secundarias, se infestó con cochinilla. Las cochinillas madres fueron recolectadas del distrito de La Joya – Arequipa.

46

Figura N°34: Fotografía de la cochinilla

Figura N°35: Fotografía de la infestación con cochinilla

Siempre periódicamente cada mes se realizaba un mantenimiento de los cultivos de Nopal, retirando las plantitas que crecían alrededor de estas que principalmente era pasto, y limpiando a su vez el terreno.

47

Figura N°36: Fotografía del mantenimiento del terreno.

3.3.13 Recolección de productos secundarios

Este proyecto desde un principio se planteo que se aprovecharía al máximo al nopal, razón por la cual se infesto con cochinilla, de esta manera se logro obtener productos secundarios como son la cochinilla y los frutos de la Tuna. En cuanto a la cochinilla se procedió recolectar después de haber transcurrido 5 meses desde la infestación.

Figura N°37: Fotografía de la recolección de la cochinilla y de la Tuna.

3.3.14 Determinación de la concentración optima de Sulfato de Aluminio Para comparar el proceso tradicional frente al extracto del Nopal, se evaluó la eficiencia del sulfato de aluminio a distintas concentraciones. Se evaluó mediante la prueba de jarras, para lo cual se uso el equipo de jarras, en 6 vasos de precipitados de 500 ml. con un volumen de 250 ml. de muestra, a cada uno de estos vasos se le agregó la solución de Sulfato de Aluminio a distintas concentraciones (1%, 2%, 5%, 8% y 11%) y cada concentración tuvo 6 tratamientos respecto al volumen añadido (1ml, 2ml, 3ml, 4ml, 5ml y 6ml), Se sometió a agitación rápida a 150 revoluciones por minuto (rpm) por 3 minutos, para que se dé el proceso de coagulación. Luego se procedió a una agitación lenta a 50

48

rpm por 18 minutos, para que se lleve a cabo la floculación. Luego se retiró el sistema de agitación y se dejó sedimentar por un periodo de 24 horas. Una vez terminado el tiempo de sedimentación, se sacaron alícuotas de cada vaso para evaluar parámetros fisicoquímicos como el pH y la turbidez, se realizo esto con la finalidad de poder determinar la dosis optima.

Figura N°38: Prueba de jarras para el sulfato de aluminio.

3.3.15. Aplicación de la solución de sulfato de aluminio in situ Se trabajo con un volumen de 1000 litros de agua, a la cual se le aplico 12 litros de la

solución de Sulfato de Aluminio al 1% aplicando a un volumen del tratamiento T3.

Figura N°39: Fotografía de la adición de la solución de sulfato de aluminio al 1%, al reservorio de agua.

49

CAPITULO IV

PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS

A continuación, se presentan los principales resultados de esta primera etapa, la cual

comprende la evaluación de los contaminantes presentes en el río Chili, la evaluación del

sistema a nivel de laboratorio, el acondicionamiento de terreno de ejecución, y la

plantación del nopal.

Figura N°40: Fotografía del río Chili-Arequipa, perteneciente a la zona del puente de

Tiabaya

4.1. Obtención de las muestras del río Chili-Arequipa

El rio tiende a ser inestable en los meses de enero y febrero, ya que por las lluvias,

aumenta y disminuye el flujo de caudal. La contaminación a simple vista es enorme, ya

que numerosas tuberías clandestinas de desechos domésticos van a parar directamente a

las aguas del río Chili.

50

Figura n°41: Fotografía de una tubería de desechos domésticos, perteneciente a la

zona del puente de Tiabaya

Tabla N°6: Características organolépticas de las muestras de aguas del río Chili-

Arequipa.

Muestra Volumen (ml) Olor Color Material Suspendido

M-1 1,000 Fétido amarillento Materia orgánica,

tierra

M-2 1,000 Fétido amarillento claro Materia orgánica

M-3 1,000 Fétido amarillento Materia orgánica

La tabla N°6 nos muestra que las muestras presentan casi las mismas características,

resaltando su olor fuerte y color turbio, lo cual hace evidente que contienen alta carga de

materia orgánica proveniente de los desechos de las tuberías clandestinas que vierten

sus aguas directamente, sin ningún tipo de tratamiento.

51

4.2. Análisis fisicoquímico de la muestra

Esta lectura corresponde al primer muestreo que se realizó, donde resaltan metales como

el aluminio, con una concentración de 0.952 mg/L; hierro, con 0.909 mg/L, proveniente de

los desechos del parque industrial de Arequipa que está al lado del río Chili; y la presencia

de fósforo, con 1.114 mg/L, debido al uso de pesticidas y fertilizantes químicos que son

aplicados en los cultivos.

Tabla N°7: Resultados de la determinación de metales totales

Metales Límite de Detección

Unidad Resultado

Aluminio (Al) 0.004 mg/L 0.952

Antimonio (Sb) 0.003 mg/L ND

Arsénico (As) 0.004 mg/L ND

Bario (Ba) 0.0005 mg/L 0.0981

Berilio (Be) 0.00002 mg/L ND

Bismuto (Bi) 0.002 mg/L ND

Boro (B) 0.002 mg/L 0.452

Cadmio (Cd) 0.0003 mg/L ND

Calcio (Ca) 0.02 mg/L 32.54

Cobalto (Co) 0.0007 mg/L ND

Cobre (Cu) 0.002 mg/L ND

Cromo (Cr) 0.0008 mg/L ND

Estaño (Sn) 0.0007 mg/L 0.0636

Estroncio (Sr) 0.0005 mg/L 0.2972

Fosforo (P) 0.003 mg/L 1.114

Hierro (Fe) 0.006 mg/L 0.909

Litio (Li) 0.008 mg/L ND

Magnesio (Mg) 0.008 mg/L 9.893

Manganeso (Mn) 0.003 mg/L 0.213

Molibdeno (Mo) 0.0009 mg/L ND

Níquel (Ni) 0.002 mg/L ND

Plata (Ag) 0.002 mg/L ND

Plomo (Pb) 0.001 mg/L ND

Potasio (K) 0.05 mg/L 8.49

Selenio (Se) 0.006 mg/L ND

Silicio (Si) 0.004 mg/L 13.64

Sodio (Na) 0.02 mg/L 45.37

Talio (Tl) 0.003 mg/L ND

Titanio (Ti) 0.0007 mg/L 0.0433

Vanadio (V) 0.002 mg/L ND

Zinc (Zn) 0.0007 mg/L 0.0203

52

Tabla N°8: Resultados de la determinación de Demanda Bioquímica de Oxígeno

Parámetros Orgánicos Límite de Detección

Unidad Resultado

Demanda Bioquímica de Oxígeno 2 mg/L 32

Tabla n°9: Resultados de la determinación de Demanda Química de Oxigeno

Parámetros Orgánicos Límite de Detección

Unidad Resultado

Demanda Química de Oxígeno 2 mg O2/L 70

De acuerdo a la norma D.S.N° 002-2008, sobre Estándares de Calidad Ambiental (ECA)

para agua para riego de vegetales, se refieren valores de DBO5 y DQO de 15 mg/L y 40

mg 02/L respectivamente (Ministerio del Ambiente del Perú, 2008). Así, en función a los

valores obtenidos de las muestras, es evidente que éstos superan los ECA, con 32 mg/L

de DBO5 y 70 mg 02/L de DQO, respectivamente.

Tabla N°10: Resultados de la determinación de coliformes fecales y totales

Parámetros Microbiológicos Límite de Detección

Unidad Resultado

Coliformes Fecales 1.8 NMP/100 mL 17’000,000

Coliformes Totales 1.8 NMP/100 mL 22’000,000

En cuanto al parámetro de coliformes totales, el valor para agua para riego de vegetales

es de 5,000, pero en nuestro resultado se determinó un valor de 22’000,000, un valor

demasiado alto.

En el curso del río Chili por la ciudad de Arequipa, existen numerosas tuberías de

desechos domésticos. Estas, sin ningún tipo de tratamiento, son vertidas directamente al

río Chili. Los principales puntos en donde se han identificado estas tuberías son los de la

zona de Alata, el parque industrial y la zona de Tiabaya.

Tabla N°11: Resultados de la determinación de parámetros fisicoquímicos de las

muestras de aguas del río Chili-Arequipa

Muestra

Parámetros M-1 M-2 M-3

Volumen (ml) 500 500 500

pH 7.2 7.43 7.28

Temperatura (C°) 18.2 18.7 18.5

SST (mg/L) 1,646.0 1,854.8 1,814.0

Turbidez (UNT) 36.9 41.2 38.68

Conductividad (uS/cm) 1,012 1,020 1,109

53

Inicialmente, se dejaron en reposo las muestras para que sedimentaran por un período de

12 horas, pero a simple vista se apreciaba que necesitaban más tiempo para la

compactación. Se observó que los sedimentos estaban compuestos principalmente por

materia orgánica (fecal).

4.3. Determinación de la actividad del nopal “opuntia ficus” como coagulante-

floculante

Como se mencionó, numerosos estudios revelan la capacidad del nopal como agente

coagulante y floculante. Para tal efecto, se prepararon distintas concentraciones del

extracto.

Tabla n°12: Concentraciones de las soluciones stock del nopal

Extracto Volumen (ml) Peso del Extracto (g) % Concentración inicial Extracto-1 500 50 10

Extracto-2 500 100 20

Extracto-3 500 150 30

Extracto-4 500 200 40

Extracto-5 500 300 60

Extracto-6 500 400 80

Para la obtención del mucílago de nopal, es bueno dejar macerar las pencas, ya que de

esta manera se obtiene la mayor cantidad de extracto y se aprovecha su capacidad

coagulante- floculante. Las pencas recolectadas tuvieron las siguientes características: un

peso aproximado de 3.8-4.2 Kg, con un grosor aproximado de 2.6 cm. y una longitud de

30 cm. aproximadamente.

Actualmente, la sustancia que más se usa como agente coagulante-floculante, es el

sulfato de aluminio; pero el extracto de nopal es una alternativa ecológica. Para obtener

una buena eficiencia de coagulación y floculación, se trabajó con concentraciones “altas”

de nopal.

Cuando se llevó a cabo el test de jarras, se varió la velocidad de agitación. Esto para

favorecer los procesos de coagulación-floculación. Para que se de la floculación, es

recomendable bajar la velocidad de agitación, por lo que ésta se redujo a 50 rpm.

La actividad como coagulante y floculante de parte del extracto de nopal, es relativamente

lenta a comparación de los coagulantes y floculantes químicos. El aclaramiento de las

aguas se da cuando se disminuye la velocidad de la agitación y cuando se deja en reposo

la muestra.

54

Con el transcurso del tiempo, en el proceso de coagulación-floculación, el aclaramiento de

la muestra fue aumentando. A las 24 horas ya se lograba diferenciar capas, pero la

formación de flóculos se dio en la mezcla lenta a 50 rpm. Se decidió trabajar con 20 ml. de

volumen de extracto de nopal por cada 250 ml. de muestra, porque en experiencias

preliminares se determinó que a 20 ml. la coagulación y floculación es más efectiva.

Tabla N°13: Determinación de parámetros fisicoquímicos de muestras tratadas con

distintas concentraciones del extracto de nopal

Solución Muestra %

Concentración Volumen Turbidez pH final

extracto Nopal (ml) (UNT)

M-1 10 250 36.8 6.98

Extracto -1, Nopal M-2 10 250 38.9 7.02

M-3 10 250 38.2 7.13

M-1 20 250 37.1 7.05

Extracto -2, Nopal M-2 20 250 36.23 7.1

M-3 20 250 36.14 7.15

M-1 30 250 34.02 7.21

Extracto -3, Nopal M-2 30 250 34.05 6.92

M-3 30 250 33.52 7.12

M-1 40 250 30.2 7.31

Extracto -4, Nopal M-2 40 250 31.2 7.09

M-3 40 250 30.03 7.1

M-1 60 250 24.01 7.12

Extracto -5, Nopal M-2 60 250 23.1 7.22

M-3 60 250 23.3 7.08

M-1 80 250 20.12 7.05

Extracto -6, Nopal M-2 80 250 18.34 7.11

M-3 80 250 19.42 7.09

Como se aprecia en la Tabla N°13, la mejor concentración para tratar aguas fue el

extracto-6, lográndose reducir la turbidez a 18.34, y el pH a 7.11, lo cual es favorable, ya

que el resto de contaminantes se logrará purificar mediante el filtro.

55

Tabla n°14: Análisis fisicoquímico del extracto de Nopal al 80%

Parámetros Unidades Extracto de Nopal

Oxigeno disuelto mg/L 4.20

Porcentaje de Saturación % 58.60

Temperatura °C 18.80

Conductividad mS/cm 4.80

Sal valor 2.80

Sólidos Totales disueltos mg/L OFL

pH valor 4.72

Turbidez NTU 172.00

4.4. Determinación de parámetros fisicoquímicos pre y post–tratamiento con el

sistema

El sistema consiste primeramente en el tratamiento con el extracto de nopal. Luego de

ello, esta agua semi-purificada pasa por el filtro de columnas.

Figura N°42: Fotografía de las muestras tratadas con el extracto de nopal

Cuando se realizó la prueba del sistema, se rotuló de la siguiente manera:

1: representa la muestra antes del tratamiento con el sistema.

2: representa la muestra del agua tratada con el sistema.

Los parámetros monitoreados fueron: fisicoquímicos, metales totales y coliformes.

56


Metales Resultado,

1 Resultado,

2

mg/L mg/L

Aluminio (Al) 1.197 0.174

Antimonio (Sb) <0.0042 0.008

Arsénico (As) 0.010 0.103

Bario (Ba) 0.047 0.163

Berilio (Be) <0.00026 <0.00026

Boro (B) 0.496 0.383

Cadmio (Cd) <0.00034 <0.00034

Calcio (Ca) 22.890 >250

Cobalto (Co) 0.000587 <0.00026

Cobre (Cu) 0.013 <0.009

Cromo (Cr) 0.00847 0.004

Estaño (Sn) <0.0084 <0.0084

Estroncio (Sr) 0.203 1.171

Fosforo (P) 0.127 <0.048

Hierro (Fe) 0.978 0.059

Litio (Li) 0.0268 0.059

Magnesio (Mg) 8.880 1.749

Manganeso (Mn) 0.075 0.001

Molibdeno (Mo) <0.0042 0.036

Níquel (Ni) <0.0058 <0.0058

Plata (Ag) <0.007 <0.007

Plomo (Pb) <0.026 <0.026

Potasio (K) 6.76 19.735

Selenio (Se) <0.02 <0.02

Silicio (Si) 30.550 39.505

Sodio (Na) 44.270 118.6

Talio (Tl) <0.0042 <0.0042

Titanio (Ti) 0.043 <0.0018

Vanadio (V) 0.007 0.048

Zinc (Zn) 0.055 0.012

Cerio (Ce) 0.005 0.005

Mercurio (Hg) <0.0012 <0.0012

Hay lecturas de algunos metales como el arsénico, bario, y estroncio que superan el valor

de las lecturas de las muestras antes del tratamiento. Esto puede deberse quizás a las

trazas de estos metales contenidas en la piedra pómez o la arena de río, por lo que para

la segunda experiencia se realizará un buen lavado de estos sustratos.

57


Parámetros Microbiológicos Límite de Detección

Unidad Resultado,1 Resultado,2

Coliformes Fecales 1,8 NMP/100 mL 13’000,000 1,000

Coliformes Totales 1,8 NMP/100 mL 15’000,000 2,000

La reducción de los coliformes es evidente. Si se añadiera un proceso más de clarificación

y desinfección las aguas estarían totalmente libres de contaminantes.

Los resultados de la tabla N°17, muestran los análisis antes del tratamiento (1) y después

del tratamiento (2), del sistema ensayado en laboratorio.

Tabla N°17: Resultados de la determinación de parámetros fisicoquímicos

Muestra

Parámetros 1 2 Volumen(ml) 500 500

pH 7.10 7.03

Temperatura (C°) 18.6 18.3

SST (mg/L) 1,870.0 20.0

Turbidez (UNT) 35.20 4.1

Las tablas anteriores demuestran la efectividad que tiene el sistema. Cabe resaltar que

los agricultores riegan sus cultivos con aguas directamente del río Chili, sin ningún tipo de

tratamiento, por lo que la presencia principalmente de coliformes es elevada. Con este

sistema vemos que se logran disminuir los niveles de estos contaminantes.

En cuanto al sembrado del nopal, las pencas que se sembraron recién están en proceso

de formación, por lo que la producción de la cochinilla recién se está realizando. El suelo

donde está sembrado está bastante mejor en comparación al inicio, ya que presentaba

muchas rocas y basura. Se está abonando con compost. El nopal hasta la fecha se ha

aclimatado a ese terreno y su desarrollo está en perfectas condiciones.

La remoción de coliformes, en este sistema no solo se debe al uso del extracto de nopal,

sino que con el tiempo de uso, éstas tienden a formar bio-películas en la superficie de la

piedra pómez. Resaltamos la importancia de usar coagulantes-floculantes naturales como

es el extracto de nopal, ya que es una tecnología biodegradable y amigable con el medio

ambiente. Aplicar este sistema puede reducir la contaminación que provocan las aguas no

tratadas. Habrá una restauración ecológica del agua, y proporcionará una alternativa

sustentable.

58

4.5. Determinación de parámetros fisicoquímicos pre y post–tratamiento con el

sistema in situ.

Como se puede apreciar en la figura N°43, las aguas del río Chili en general siempre

presenta un color oscuro y con bastante carga de materia orgánica que se puede apreciar

a simple vista.

Figura N°43: Fotografía del terreno de ejecución in situ

A continuación se muestran los resultados de la primera lectura antes de aplicar el

tratamiento.

Tabla N°18: Resultados de la determinación de Demanda Bioquímica de Oxigeno y

Demanda Química de Oxígeno

Parámetros Orgánicos Límite de Detección Unidad Resultado



59


Metales Límite de Detección Unidad Resultado




Bario (Ba) 0.0005 mg/L ND


Bismuto (Bi)* 0.002 mg/L ND

Boro (B) 0.002 mg/L 0.510






Estaño (Sn) 0.0007 mg/L ND


Fosforo (P) 0.003 mg/L 1.677

Hierro (Fe) 0.006 mg/L 0.114











Sodio (Na) 0.02 mg/L 36.06


Titanio (Ti) 0.0007 mg/L ND


Zinc (Zn) 0.0007 mg/L ND


Parámetros Microbiológicos Límite de Detección Unidad Resultado

Coliformes Fecales 1.8 NMP/100 mL 49,000

Coliformes Totales 1.8 NMP/100 mL 130,000

60

Los resultados de las tablas N° 21, 22 y 23 corresponden después de aplicar el floculante-

coagulante natural del nopal.

Tabla N°21: Resultados de la determinación de Demanda Bioquímica de Oxígeno y










Bario (Ba) 0.0005 mg/L ND



Boro (B) 0.002 mg/L 0.514






Estaño (Sn) 0.0007 mg/L ND


Fosforo (P) 0.003 mg/L 1.495

Hierro (Fe) 0.006 mg/L 0.097









Selenio (Se) 0.006 mg/L 0.055


Sodio (Na) 0.02 mg/L 36.22


Titanio (Ti) 0.0007 mg/L ND


61

Zinc (Zn) 0.0007 mg/L ND



Coliformes Fecales 1.8 NMP/100 mL 30,000

Coliformes Totales 1.8 NMP/100 mL 75,000

Los resultados de la tablas N° 24, 25 y 26 corresponden después de aplicar el filtro.






62





Arsénico (As) 0.004 mg/L 0.018

Bario (Ba) 0.0005 mg/L 0.0463



Boro (B) 0.002 mg/L 0.468






Estaño (Sn) 0.0007 mg/L 0.0392


Fosforo (P) 0.003 mg/L 1.471

Hierro (Fe) 0.006 mg/L 0.457

Litio (Li) 0.008 mg/L 0.039










Sodio (Na) 0.02 mg/L 42.97


Titanio (Ti) 0.0007 mg/L 0.0211


Zinc (Zn) 0.0007 mg/L 0.0685



Coliformes Fecales 1,8 NMP/100 mL 2,500

Coliformes Totales 1,8 NMP/100 mL 3,700

63

Como se puede apreciar en los resultados, efectivamente, hubo una reducción de

contaminantes en los parámetros microbiológicos, pasando de una concentración inicial

de coliformes fecales y coliformes totales de 49,000 y 130,000 NMP/100 mL, hasta llegar

a tener una concentración final de 2,500 y 3,700 NMP/100 mL. En cuanto a la Demanda

Química de Oxígeno y Demanda Bioquímica de Oxígeno, también se observó una

reducción, pasando de 159 mg02/L y 104 mg02/L respectivamente, a 118 mg02/L y 39

mg02/L. En cuanto a los metales totales, se pudo apreciar que hubo sí hubo una

reducción de algunos de ellos.

En general, el agua del río Chili presenta una carga contaminante bastante fuerte. En

cuanto a lo referente a la materia orgánica, esto se debe a que actualmente existen varias

tuberías urbanas clandestinas cuyas aguas van a parar directamente al río Chili. En la

zona de Tiabaya se aumenta esta concentración, ya que es casi la etapa final urbana de

Arequipa.

Como podemos apreciar en la figura N°44, la materia orgánica se sedimenta en el fondo

del reservorio después de aplicar el extracto de nopal.

Figura N°44: Fotografía del sedimento de materia orgánica

64

Figura N°45: Fotografía de la materia orgánica

El sistema en general sirve para disminuir la carga contaminante, principalmente materia orgánica. El agua purificada permitiría el riego de cultivos.

Figura N°46: Fotografía del riego del cultivo de nopal

Una vez que ya habían salido pencas secundarias, se espero a que éstas se desarrollen.

Una vez desarrolladas, tal cual se muestra en la figura N°47, se procedió a infestar los

cultivos con la cochinilla.

65

Figura N°47: Fotografía del cultivo de nopal

Tras la infestación con cochinilla, se dejó a que los insectos puedan infestar a las pencas

y se desarrollen en éstas. En la figura N° 48, se aprecia el desarrollo inicial de la

cochinilla.

Figura N°48: Fotografías de desarrollo de la cochinilla

66

Figura N°49: Fotografías de desarrollo de la cochinilla transcurrido más de 4 meses.

Se realizo una evaluación del extracto de nopal con respecto a un tratamiento

convencional, que es usado en las plantas de tratamiento de aguas residuales,

generalmente usan como agente coagulador y floculador el Sulfato de Aluminio.

En la tabla N° 27, se muestra los resultados de las aguas que van a ser tratadas con el

extracto de Nopal in situ.

Tabla n°27: Resultados del análisis fisicoquímico del agua a ser tratada, con el

extracto de Nopal.

Parámetros Unidades M1 M2 M3 M4

Oxigeno disuelto mg/L 4.67 4.02 4.47 2.59

Saturación D.O. % 68.10 53.20 51.50 34.70

Temperatura °C 19.20 18.90 15.60 18.80

Conductividad µS/cm 520.00 503.00 470.00 868.00

Sal valor 0.00 0.00 0.00 0.20

Sólidos Totales disueltos mg/L 543.00 521.00 476.00 847.00

pH valor 7.12 7.25 7.23 6.92

Turbidez NTU 65.00 67.00 68.50 57.00

M1: agua de rio, M2: acequia proveniente del rio, M3: agua de reservorio antes de aplicar

el extracto de Nopal, M4: Inmediatamente después de aplicar el extracto de Nopal.

Los siguientes resultados de las tablas n°28, 29 y 30 corresponden antes de aplicar el

extracto de nopal in situ.

67







Metales Totales Límite de Detección Unidad Resultado

Aluminio (Al) 0,004 mg/L 0,958

Antimonio (Sb) 0,003 mg/L ND

Arsenico (As) 0,004 mg/L ND

Bario (Ba) 0,0005 mg/L 0,0518

Berilio (Be) 0,00002 mg/L ND

Bismuto (Bi)* 0,002 mg/L ND

Boro (B) 0,002 mg/L 0,437

Cadmio (Cd) 0,0003 mg/L ND

Calcio (Ca) 0,02 mg/L 23,91

Cobalto (Co) 0,0007 mg/L ND

Cobre (Cu) 0,002 mg/L 0,010

Cromo (Cr) 0,0008 mg/L 0,0051

Estaño (Sn) 0,0007 mg/L ND

Estroncio (Sr) 0,0005 mg/L 0,2077

Fosforo (P) 0,003 mg/L 1,667

Hierro (Fe) 0,006 mg/L 0,926

Litio (Li) 0,008 mg/L 0,039

Magnesio (Mg) 0,008 mg/L 9,876

Manganeso (Mn) 0,003 mg/L 0,151

Molibdeno (Mo) 0,0009 mg/L ND

Niquel (Ni) 0,002 mg/L 0,033

Plata (Ag) 0,002 mg/L ND

Plomo (Pb) 0,001 mg/L ND

Potasio (K) 0,05 mg/L 9,25

Selenio (Se) 0,006 mg/L ND

Silicio (Si) 0,004 mg/L 16,95

Sodio (Na) 0,02 mg/L 40,10

Talio (Tl) 0,003 mg/L ND

Titanio (Ti) 0,0007 mg/L 0,0463

Vanadio (V) 0,002 mg/L ND

Zinc (Zn) 0,0007 mg/L 0,0307

Tabla N°30: Resultados de la determinación de Coliformes fecales y totales

68


Coliformes Fecales 1,8 NMP/100 mL 2,8E+7

Coliformes Totales 1,8 NMP/100 mL 3,3E+7

Los siguientes resultados de las tablas n°31, 32, 33 y 34 corresponden después de haber

transcurrido 24 horas de haber aplicado el extracto de Nopal in situ.

Tabla n°31: Resultados del análisis fisicoquímico del agua después de transcurrir

24 horas al ser tratada con el extracto de Nopal.

Parámetros Unidades M5 M6 M7

Oxigeno disuelto mg/L 4.86 4.05 1.31

Saturación D.O. % 65.20 53.10 17.50

Temperatura °C 16.10 16.10 18.80

Conductividad µS/cm 497.00 495.00 929.00

Sal valor 0.00 0.00 0.20

Sólidos Totales disueltos mg/L 512.00 509.00 911.00

pH valor 7.20 7.26 6.95

Turbidez NTU 68.00 72.00 32.20

M5: agua de rio, M6: acequia proveniente del rio, M7: agua del reservorio después de

haber transcurrido 24 horas.











Bario (Ba) 0,0005 mg/L 0,0343



Boro (B) 0,002 mg/L 0,509



69


Cobre (Cu) 0,002 mg/L 0,006

Cromo (Cr) 0,0008 mg/L 0,0069



Fosforo (P) 0,003 mg/L 1,054

Hierro (Fe) 0,006 mg/L 0,467

Litio (Li) 0,008 mg/L 0,039




Niquel (Ni) 0,002 mg/L 0,039






Sodio (Na) 0,02 mg/L 41,94


Titanio (Ti) 0,0007 mg/L 0,0203


Zinc (Zn) 0,0007 mg/L 0,0196





Los siguientes resultados de las tablas n°35, 36, 37 y 38 corresponden de las muestras

obtenidas después de haber pasado por el filtro in situ.

Tabla N°35: Resultados del análisis fisicoquímico del agua después de haber

pasado por el filtro.



Saturación D.O. % 62.30 47.20 21.20

Temperatura °C 16.70 16.50 17.30


Sal valor 0.00 0.00 0.20


pH valor 7.22 7.24 6.97

Turbidez NTU 65.00 69.00 17.40

70

M8: agua de rio, M9: acequia proveniente del rio, M10: agua obtenida después de haber

pasado por el filtro.











Bario (Ba) 0,0005 mg/L 0,0356



Boro (B) 0,002 mg/L 0,402




Cobre (Cu) 0,002 mg/L 0,006

Cromo (Cr) 0,0008 mg/L 0,0036



Fosforo (P) 0,003 mg/L 0,946

Hierro (Fe) 0,006 mg/L 0,392

Litio (Li) 0,008 mg/L 0,042




Niquel (Ni) 0,002 mg/L 0,037






Sodio (Na) 0,02 mg/L 44,39


Titanio (Ti) 0,0007 mg/L 0,0216


Zinc (Zn) 0,0007 mg/L 0,0164

71





Test de jarras para sulfato de aluminio

A continuación se muestras los resultados obtenidos al realizar ensayos con sulfato de

aluminio.

Tabla n°39: Análisis fisicoquímico de la muestra de agua empleado para el test de jarras con sulfato de aluminio

Parámetros Unidades M11


Saturación D.O. % 48.20


Conductividad µS/cm 492.00

Sal valor 0.00

Sólidos Totales disueltos mg/L 482.00

pH valor 7.36

Turbidez NTU 68.00

M11, muestra de agua empleado para los tratamientos con sulfato de aluminio.

Se realizo el test de jarras con sulfato de aluminio a distintas concentraciones siendo 1%,

2%, 3%, 4%, 5% y 6%.

Tabla N°40: Resultados de los valores de turbidez y pH a distintas concentraciones

de sulfato de aluminio.

Concentración T1 T2 T3 T4 T5 T6

de Al2(SO4)3 Turbidez pH Turbidez pH Turbidez pH Turbidez pH Turbidez pH Turbidez pH

NTU valor NTU valor NTU valor NTU valor NTU valor NTU valor

1% 9.01 7.58 5.12 7.55 0.10 7.37 0.28 7.18 0.40 6.70 1.65 5.85

2% 2.86 7.43 0.76 7.44 1.26 7.23 2.22 4.69 2.27 4.49 3.96 4.34

5% 0.54 7.00 1.75 4.56 4.65 4.31 8.70 4.35 12.94 4.20 13.56 4.26

8% 1.11 4.74 4.19 4.33 10.34 4.20 16.38 4.16 14.33 4.15 14.46 4.16

11% 3.36 4.38 5.77 4.29 8.23 4.14 8.13 4.14 7.80 4.12 7.60 4.09

72

Figura N°50: Fotografía de los 6 tratamientos con sulfato de aluminio al 8%.

En general todas en todos los tratamientos con sulfato de aluminio hubo la disminución de

la turbiedad permitiendo el aclaramiento de las aguas, a una concentración de 1% el

mejor tratamiento es T3 y T4, están regulares los tratamientos T5 y T6, en cambio T1 y T2

están opacos.

Aplicación de sulfato de aluminio in situ A continuación se muestra los resultados de la aplicación de sulfato de aluminio in situ a una concentración de 1% Tabla n°41: Resultados del análisis fisicoquímico del agua a ser tratada con el sulfato de aluminio in situ.

Parámetros Unidades M12 M13 M14 M15

Oxigeno disuelto mg/L 4.49 4.54 4.53 4.77

Saturación D.O. % 56.70 57.30 53.90 60.60

Temperatura °C 14.40 14.50 14.30 14.20

Conductividad µS/cm 490.00 488.00 491.00 514.00

Sal valor 0.00 0.00 0.00 0.00

Sólidos Totales disueltos mg/L 479.00 478.00 481.00 504.00

pH valor 7.45 7.47 7.44 6.63

Turbidez NTU 59.00 56.00 48.07 73.00

73

M12: agua de rio, M13: acequia proveniente del rio, M14: reservorio antes de aplicar el

sulfato de aluminio, M15: reservorio inmediatamente después de aplicar el sulfato de

aluminio.

En la tabla n°42, se muestra lo correspondiente a la determinación de Coliformes fecales

y totales antes de aplicar el sulfato de aluminio.





Tras haber transcurrido 24 horas, se procedió a realizar el análisis fisicoquímico. A

continuación se muestra estos resultados.

Tabla n°43: Resultados del análisis de las aguas tras haber transcurrido 24 horas de

haber aplicado el sulfato de aluminio in situ.



Saturación D.O. % 50.70 44.50 63.50

Temperatura °C 15.90 16.10 16.00


Sal valor 0.00 0.00 0.00


pH valor 7.40 7.42 6.98

Turbidez NTU 69.00 74.00 5.40

M16: agua de rio, M17: acequia proveniente del rio, M18: agua de reservorio después de

24 horas de haber aplicado el sulfato de aluminio.

En la tabla n°44, se muestra lo correspondiente a la determinación de Coliformes fecales

y totales después de haber trascurrido 24 horas de haber aplicado el sulfato de aluminio.





74

Figura N°51: Fotografía del reservorio con tratamiento de sulfato de aluminio 1% tras haber transcurrido 24 horas

El sulfato de aluminio a pesar de ser barato, se requiere relativamente una buena

cantidad, para sulfato de aluminio la dosis para aguas residuales es de 100-300g por m3,

esto según el tipo de agua residual y la exigencia de calidad. (Castillo, 2011)

Adema se realizo un control, a esta agua a la cual sin ningún tipo de tratamiento se dejo

por 24 horas en la tabla N°45 se aprecia los resultados.

Tabla n°45: Resultados del análisis fisicoquímico del agua sin ningún tipo de

tratamiento.

Parámetros Unidades M19


Saturación D.O. % 40.60


Conductividad µS/cm 495.00

Sal valor 0.00

Sólidos Totales disueltos mg/L 476.00

pH valor 7.41

Turbidez NTU 26.30

M19: agua sin ningún tipo de tratamiento después de haber transcurrido 24 horas.

75

Obtención de productos secundarios

Se llego a obtener como productos del cultivo de Nopal, la cochinilla y los frutos de esta la

Tuna, del área de cultivo que es de 36 m2, tras haber transcurrido 5 meses desde la

infestación con chinilla se logro obtener un total de 261.90g. Se debe considerar que de

haber infestado las nuevas pencas que ya estaban listas para ser infestadas la producción

aumentaría fuertemente.

Figura N°52: Fotografía de los productos obtenidos la tuna y la cochinilla

En general el extracto de Nopal presenta grandes beneficios frente al uso de otros compuestos químicos para el tratamiento de aguas, ya que no solo se logra reducir la carga contaminante al aplicar el extracto de nopal como se pude apreciar en la figura n°53, si no que el mismo cultivo puede ser fuente de ingresos económicos ya que la cochinilla producida tiene un valor económico y también los frutos de la Tuna, como se pude apreciar en la figura n°54. Pero entre lo mas resaltante esta que el Nopal no requiere de mucha agua y a su vez no requiere de mucho atención para su cultivo de por sí solas se desarrollan, se sabe que el Nopal ayuda a restaurar los suelos, viendo estas ventajas el nopal podría ser una alternativa atractiva para ser propagado masivamente en Arequipa.

76

Figura N°53: Fotografía de la sedimentación de una muestra de agua tratada con extracto de Nopal

Figura N°54: Fotografía de una penca de Nopal presentando cochinilla y el fruto de la Tuna

77

CONCLUSIONES

Primero:

Se corroboró que a lo largo del río Chili existen numerosas tuberías de desechos

domésticos, y que éstas, sin ningún tipo de tratamiento, son vertidas directamente al río

Chili. Por la zona de Alata, parque industrial y por Tiabaya hay más presencia de estas

tuberías. El análisis inicial que se realizara a las aguas del río Chili muestran el grado de

contaminación que tiene, en especial de coliformes fecales y totales, alcanzando valores

de 17’000,000 y 22’000,000 NMP/100ml respectivamente. La presencia de metales, tales

como el aluminio, con una concentración de 0.952 mg/L, y hierro, con 0.909 mg/L, quizás

se deba a los desechos del parque industrial de Arequipa. La presencia de fósforo con

1.114 mg/L se debe al uso pesticidas, fertilizantes químicos que son aplicados en los

cultivos.

Segundo:

El nopal resultó ser un buen coagulante-floculante, encontrándose la dosis óptima con

una concentración de 80 %, lográndose reducir la turbidez hasta un valor de 18.34, y un

pH de 7.11, lo cual es favorable, ya que el resto de contaminantes se logrará purificar

mediante el filtro.

Tercero:

El sistema desarrollado, que comprende un primer tratamiento con extracto de nopal con

concentraciones de 80%, y luego el tratamiento con un filtro, lograron reducir

especialmente los niveles de coliformes totales y turbidez, hasta un valor de 2,000 NMP/

100 ml y 4.1 UNT respectivamente.

Cuarto:

El tratamiento in situ, al aplicar el sistema, redujo el nivel de contaminantes en los

parámetros microbiológicos, pasando de una concentración inicial de coliformes fecales y

coliformes totales, de 49,000 y 13,0000 NMP/100 mL, hasta llegar a tener una

concentración final de 2500 y 3700 NMP/100 mL. En cuanto a la Demanda Química de

Oxígeno y Demanda Bioquímica de Oxígeno, se observó una reducción de 159 mg02/L y

104 mg02/L respectivamente, a 118 mg02/L y 39 mg02/L.

Quinto:

De los ensayos para la determinación de la concentración optima de sulfato de aluminio

se determino que es a una concentración de 1%, llegándose a reducir de una turbidez de

68 NTU a 0.10 NTU.

78

ANEXOS

ANEXO 1: Panel de fotografías sobre el extracto del nopal

79

ANEXO 2: Análisis económico

En muchas plantas tratadoras de aguas residuales, se usa el sulfato de aluminio para

realizar el proceso de coagulación y floculación. Actualmente, en la planta de tratamiento

de aguas de Arequipa, se realiza un proceso de coagulacion-floculacion mediante el uso

de sulfato de aluminio, cuyo precio es aproximadamente de 2 soles el Kg.

En plantas de tratamiento de aguas en Perú, el consumo de coagulante-floculante

inorgánico es en promedio aproximadamente de 8’417,892.45 kg/año, tomando de

referencia la planta de tratamiento de la Atarjea, que utiliza sulfato de aluminio al 8%.

En Arequipa el nopal es ampliamente cultivado, especialmente en La Joya. La mayoría de

los cultivos de nopal son destinados a la producción de la cochinilla, pero una vez retirada

la cochinilla, estas pencas son cortadas y desechadas en el suelo esperando a que se

descompongan. Recolectar estas y las pencas cultivadas en el borde del río Chili,

ayudaría a cubrir la demanda para la producción del coagulante y floculante natural a

partir del nopal. En ese sentido, si se tendría una política de restauración el costo de

tratamiento saldría mínimo. Usualmente se plantan 600 matas/ha y cada mata tiene

cuatro plantas de nopal y necesita que se le pode 30 pencas/año (Almendárez, 2000)

80

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