escuela superior politècnica de chimborazo - DSpace ESPOCH

ESCUELA SUPERIOR POLITÈCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
“DISEÑO DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO PARA LIXIVIADOS
GENERADOS EN EL RELLENO SANITARIO DE LA CUIDAD DE
CHUNCHI.”
TESIS DE GRADO
Previó a la obtención del título de:
INGENIERO QUÍMICO
Autor:
AIDA BEATRIZ MEDINA SERRANO
RIOBAMBA-ECUADOR
2014
AGRADECIMIENTO
A mi DIOS TODOPODEROSO, quien me ha mostrado cada día
que vivo, por darme su amor, protección y fortaleza en todo
momento, por su amor eterno en mí. A el infinitas gracias.
A la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo (ESPOCH) y
los docentes de la Carrera de Ingeniería Química que me
brindaron sus conocimientos y capacitaron para ser una persona
con las habilidades y capacidades necesarias para enfrentarnos al
campo profesional.
Al Ing. Mario Villacrés Director de tesis e Ing. Hugo Calderón
colaborador de la misma, por sus acertadas recomendaciones
para el desarrollo de esta Investigación.
A todas las personas que de una u otra manera colaboraron para
llevar a feliz término este proyecto.
Aída B. Medina Serrano.
DEDICATORIA
Dedico de manera especial a mi madre Génova
Serrano a mis hermanos Carlos y Mery, que son
los pilares fundamentales en mi vida, por ser la
fuente inagotable de amor, alegría, confianza y
apoyo incondicional y ayuda en cada etapa para
ustedes con todo mi corazón porque son y serán la
motivación para superar cada meta planteada en mi
camino.
Esta dedicatoria no expresa todo lo que han hecho
por mi estas personas, ni todo mi amor por ellas,
pues no alcanzarían los libros en el planeta para
contenerlos.
Aída B. Medina Serrano
ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA
El tribunal de tesis certifica que: El trabajo de investigación “DISEÑO DE UN
SISTEMA DE TRATAMIENTO PARA LIXIVIADOS GENERADOS EN EL
RELLENO SANITARIO DE LA CUIDAD DE CHUNCHI”, de responsabilidad de
la señorita Aída Beatriz Medina Serrano ha sido prolijamente revisado por los
Miembros del Tribunal de Tesis, quedando autorizado su presentación.
NOMBRE
Ing. Cesar Avalos I.
FECHA
FIRMA
........……………...
..………………...
DECANO FAC. CIENCIAS
Ing. Mario Villacrés A.
....………………...
……………………...
DIRECTOR ESC. ING. QUIMICA
Ing. Mario Villacrés
....………………...
…….………………...
DIRECTOR DE TESIS
Ing. Hugo Calderón
………………...
………..……………...
MIEMBRO DEL TRIBUNAL
Ing. Eduardo Tenelanda
…………………
COODINADOR SISIB-ESPOCH
Nota de Tesis Escrita
…………………..
………………………
HOJA DE RESPONSABILIDAD
“Yo, AIDA BEATRIZ MEDINA SERRANO soy
responsable de las ideas expuestas y propuestas en el
presente trabajo de investigación y el patrimonio
intelectual de la Memoria de Grado pertenece a la
ESCUELA
SUPERIOR
CHIMBORAZO”
POLITECNICA
DE
TABLA DE CONTENIDOS
CONTENIDO
Pp:
PORTADA
AGRADECIMIENTO
DEDICATORIA
HOJA DE FIRMAS
HOJA DE RESPONSABILIDAD
TABLA DE CONTENIDOS
ÍNDICE DE ABREVIATURAS
LISTA DE ANEXOS
LISTA DE ECUACIONES
LISTAS DE GRAFICOS
LISTA DE TABLAS
RESUMEN………………………………………………………………………….i
SUMARY…………………………………………………………………………...ii
INTRODUCCIÓN…………………………………………………………..............iii
ANTESEDENTES…………………………………………………………………..iv
JUSTIFICACIÓN…………………………………………………………...............vi
OBJETIVOS………………………………………………………………………...vii
CAPITULO I
1. MARCO TEORICO ..................................................................................................... 2
1.1. RESIDUOS SÓLIDOS .............................................................................................. 2
1.1.1 Tipos De Residuos Sólidos .................................................................................. 2
1.1.2 Clasificación De Los Residuos Sólidos. .............................................................. 3
1.1.3 Manejo De Los Residuos Sólidos. ....................................................................... 4
1.2 VERTEDERO DE LOS RESIDUOS SOLIDOS. ...................................................... 5
1.2.1 Tipos De Vertederos. ............................................................................................... 6
1.3 RELLENO SANITARIO ............................................................................................ 6
1.3.1 Tipos De Rellenos Sanitarios ............................................................................... 7
1.4 LIXIVIADOS ............................................................................................................. 8
1.4.1 COMPOSICIÓN DE LOS LIXIVIADOS .............................................................. 9
1.4.1.1 Compuestos Orgánicos Volátiles ...................................................................... 9
1.4.1.2 Metales ............................................................................................................ 10
1.4.2 GENERACIÓN DE LIXIVIADOS ....................................................................... 11
1.4.3 EFECTOS DAÑINOS DE LOS LIXIVIADOS .................................................... 11
1.4.4 CARACTERIZACIÓN DE LIXIVIADOS. .......................................................... 12
1.4.4.1 PARÁMETROS FÍSICOS .............................................................................. 12
1.4.4.2 PARÁMETROS QUÍMICOS ......................................................................... 13
1.4.4.3 PARÁMETROS MICROBIOLÓGICOS ....................................................... 17
1.5 ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTOS DE PARA LIXIVIADOS ................... 17
1.5.1 PROCESOS ANAERÓBICOS .......................................................................... 17
1.5.2 PROCESOS AEROBIOS ...................................................................................... 18
1.5.3 SISTEMAS NATURALES ................................................................................... 19
1.5.3.1 HUMEDALES ARTIFICIALES ........................................................................ 19
1.5.3.1.1 Clasificación De Los Humedales Artificiales .................................................. 20
a. Humedales artificiales de flujo superficial.............................................................. 20
b. Humedales de flujo sub-superficial ........................................................................ 20
1.5.3.1.2 TOTORA PLANTA FITODEPURADORA .................................................. 21
15.3.1.2.1 Características de la Totora........................................................................ 22
1.5.3.1.2.2 Adaptación de la Totora ............................................................................... 23
1.5.3.1.2.3 Manejo de la totora en los humedales ....................................................... 23
1.5.3.1.2.4 CAPACIDAD DEPURADORA DE LA TOTORA ..................................... 24
1.5.4 RECIRCULACION DE LOS LIXIVIADOS ........................................................ 25
1.5.5 MEMBRANAS ...................................................................................................... 26
1.5.5.1 Biorreactores con membrana, MBR ............................................................... 26
1.5.5.2 Osmosis inversa .............................................................................................. 26
1.6 PROCESOS INDISPENSABLES PARA EL TRATAMIENTO DE LOS
LIXIVIADOS. ................................................................................................................ 27
1.6.1 Filtración ............................................................................................................ 27
1.6.2 Coagulación ....................................................................................................... 27
1.6.3 Pruebas de jarras ................................................................................................ 28
1.6.3.2. Objetivos de la prueba de jarras. .................................................................... 29
1.6.3.3 Procedimiento para realizar la prueba de jarras .............................................. 29
1.6.3.4. Precauciones que se deben tomar en la prueba de jarras ............................... 30
1.7 TIPO DE MUESTRAS ............................................................................................. 31
1.7.1 Muestra Simple o Puntual .................................................................................. 31
1.7.2 Muestras Periódicas ........................................................................................... 32
1.7.3 Muestras Continuas............................................................................................ 32
1.7.4 Muestras Compuestas ........................................................................................ 32
1.8 MEDICIÓN DEL CAUDAL .................................................................................... 32
1.8.1 Método Volumétrico .......................................................................................... 32
1.8.2 Método Velocidad – Área .................................................................................. 33
1.9 EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE LA ZONA PARA DESARROLLAR EL
PROYECTO ................................................................................................................... 33
1.10 IMPACTOS AMBIENTALES ............................................................................... 35
1.11 SISTEMAS DE TRATAMIENTOS DE AGUAS RESIDUALES ........................ 36
1.11.1 TRATAMIENTOS PRIMARIOS ........................................................................ 36
1.11.1.1 FILTRACIÓN ............................................................................................... 36
1.11.1.2 BIORREACTOR – HUMEDAL ARTIFICIAL ........................................... 37
1.11.1.3 COAGULACIÓN - FLOCULACIÓN......................................................... 39
1.11.1.4 SEDIMENTACIÓN...................................................................................... 40
1.11.2 TRATAMIENTOS SECUNDARIOS ................................................................. 40
1.12 DISEÑO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE LOS LIQUIDOS
LIXIVIADOS. ................................................................................................................ 42
CAPITULO II
2. PARTE EXPERIMENTAL. ....................................................................................... 53
2.1 MUESTREO ............................................................................................................ 53
2.1.1 LOCALIZACION DE LA INVESTIGACION. ................................................ 53
2.1.2 PLAN DE MUESTREO ........................................................................................ 53
2.1.3 PROTOCOLO DE MUESTREO........................................................................... 54
2.2 METODOLOGIA ..................................................................................................... 56
2.2.1. MÉTODOS Y TÉCNICAS ................................................................................... 56
2.2.1.1. MÉTODOS. ................................................................................................... 56
2.2.1.1.1. Caracterización de los lixiviados. ............................................................... 56
2.2.1.1.2. FILTRO LENTO DE ARENA Y GRAVA. ................................................... 58
2.2.1.1.3 Construcción del biorreactor para el tratamiento de los lixiviados. ............ 58
2.2.1.1.3.1. TOTORAS. .................................................................................................. 59
2.2.1.1.3.2 GEOMEMBRANA. ...................................................................................... 61
2.2.1.1.3.3 Manejo y Cuidado del Sembrío de las Totoras. ........................................ 61
2.2.2.2. TÉCNICAS ........................................................................................................ 63
2.2.2.2.1. CARACTERISTICAS FISICAS. ................................................................... 63
2.2.2.2.1.1. Medición de Sulfatos. .............................................................................. 63
2.2.2.2.1.2. Medición de Nitritos. .............................................................................. 63
2.2.2.2.1.3. Medición de Nitratos. .............................................................................. 64
2.2.2.1.4. Medición de Fosfatos. ................................................................................. 65
2.2.2.2.1.5. Medición de los sólidos suspendidos. ...................................................... 66
2.2.2.1.6. Determinación del pH. ................................................................................ 66
2.3. CARACTERÍSTICAS DEL RELLENO SANITARIO CHUNCHI. ...................... 68
2.4. DESCRIPCIÓN DE FUNCIONAMIENTO DEL RELLENO. ............................... 68
2.5. CARACTERIZACION DE LA ZONA DE TRATAMIENTO DE LIXIVIADOS. 70
2.5.1. Ubicación. ......................................................................................................... 70
2.5.2. Temperatura. ..................................................................................................... 70
2.5.3. Pluviosidad........................................................................................................ 72
2.5.4. Selección. .......................................................................................................... 72
2.5.5. Compostaje. ...................................................................................................... 73
2.4. DATOS EXPERIMENTALES ................................................................................ 74
2.4.1. SITUACIÒN INICIAL - CARACTERIZACIÓN DE LOS PARÁMETROS
INICIALES DE LOS LIXIVIADOS .......................................................................... 74
2.4.2. PARÀMETROS DE LOS LIXIVIADOS FUERA DE LOS LÍMITES
PERMISIBLES ........................................................................................................... 75
CAPITULO III
3. DISEÑO ...................................................................................................................... 80
3.1 PUEBAS DE TRATABILIDAD. ............................................................................. 80
3.2 CÁLCULOS. ............................................................................................................ 84
3.2.1. Medición de caudal. .......................................................................................... 84
3.3.2. CALCULO DEL FILTRO LENTO DE ARENA. ................................................ 84
3.2.3 CALCULOS PARA EL TANQUE – BIORREACTOR ....................................... 88
3.2.4 CALCULOS PARA EL COAGULADOR - FLOCULADOR.............................. 90
3.2.5 CALCULOS PARA EL TANQUE SEDIMENTADOR. ...................................... 93
3.3. RESULTADOS DE LOS PROCESOS DE TRATAMIENTO DE PARA LOS
LIXIVIADOS ................................................................................................................. 97
3.3.1 CAUDAL DE DISEÑO ......................................................................................... 97
3.3.2. FILTRO LENTO DE ARENA. ........................................................................... 98
3.3.3 RIORREACTOR - HUMEDAL ............................................................................ 98
3.3.5 COAGULADOR - FLOCUALADOR, TANQUE CIRCULAR .......................... 98
3.4 SITUACION FINAL – RESULTADOS DE LOS ANALISIS FISICOS,
QUIMICOS Y MICROBIOLOGICOS DE LOS LIXIVIADOS TRATADOS. ............ 99
3.4 PROPUESTA DEL DISEÑO ................................................................................ 104
3.5 ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS ................................................... 107
CAPITULO IV
4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ....................................................... 109
4.1. CONCLUSIONES ............................................................................................. 109
4.2. RECOMENDACIONES ........................................................................................ 111
INDICE DE ABREVIATURAS
pH
Potencial de hidrogeno
CE
Conductividad eléctrica
ST
Sólidos totales
N-NO2
Nitritos
NO3
Nitratos
N
Nitrógeno
N-NH3
Nitrógeno amoniacal
SO4
Sulfuros
CT
Coliformes totales
CF
Coliformes fecales
DBO5
Demanda bioquímica de oxigeno (5 días)
DQO
Demanda química de oxigeno
P
Fósforo
Fe
Hierro
Mn
Manganeso
Pb
Plomo
Ni
Níquel
C
Cloro
Cr
Cromo
Cd
Cadmio
SST
Sólidos suspendidos totales
PAC
Policloruro de aluminio
EPMAPACH
Empresa Pública Municipal de Agua Potable y
Alcantarillado Chunchi.
RSU
Residuos sólidos urbanos
D
Diámetro
Trh
Tiempo de retención hidráulica
As
Área superficial
Cs
Carga superficial
Kc
Coeficiente mínimo de costo
LISTA DE ANEXOS
I FICHA TÉCNICA DEL POLICLORURO DE ALUMINIO
II
FICHA
TÉCNICA
DE
POLIACRILAMIDA
.............................116
CATIONICA
(LIPESA
1569)..............................................................................................................................117
III SISTEMA DE RECIRCULACIÓN DE LIXIVIADOS DENTRO DEL RELLENO
SANITRIO DEL CANTÓN CHUNCHI.......................................................................120
IV
CARACTERIZACIÓN DE LOS LIXIVIADOS DEL RELLENO SANITARIO
DEL CANTÓN CHUNCHI...........................................................................................121
V ANÁLISIS DE LOS PARÁMETROS TRATADOS CON LAS PLANTAS
FITODEPURADORAS LLAMADAS TOTORAS......................................................122
VI ANÁLISIS DE LOS PARÁMETROS TRATADOS CON EL POLICLORURO DE
ALUMINIO Y LIPESA (1569).....................................................................................123
VII ESTUDIO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE LIXIVIADOS EN EL
CANTÓN CHUNCHI...................................................................................................124
VIII PLANTAS FITODEPURADORAS CON LOS LIXIVIADOS...........................125
IX FILTRO LENTO DE ARENA Y GRAVA.............................................................126
X PLANOS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO PARA LOS LIXIVIADOS EN
EL CANTÓN CHUNCHI.............................................................................................127
LISTA DE GRAFICOS
2. 1 Sistema de recirculación de lixiviados dentro de RS ............................................... 64
2.2 Ubicación del tratamiento de lixiviados en el Cantón Chunchi...............................65
2.3 Temperatura en el Cantón Chunchi...........................................................................66
2.4 Precipitaciones medias mensuales en Chunchi y Huigra..........................................67
2.5 Parámetros físicos y químicos fuera de norma.......................................................,..70
2.6 Parámetros microbiológicos fuera de norma.............................................................71
3.1 Policloruro de aluminio vs color...............................................................................75
3.2 Policloruro de aluminio vs turbidez...........................................................................76
3.3 Policloruro de aluminio vs pH..................................................................................76
3.4 Parámetros físico - químicos de los lixiviados..........................................................93
3.5 Análisis microbiológicos de los lixiviados tratados..................................................94
3.6 Nitratos , pH dentro de norma...................................................................................97
3.7 Color dentro del reglamento de norma......................................................................97
LISTA DE FIGURAS
1.1 Ciclo de los residuos solidos ....................................................................................... 4
1. 2 Relleno Sanitario Quivi del Cantón Chunchi. ........................................................... 6
1.3 Parámetros químicos a medirse en el agua residual..................................................13
1.4 Ensayo de jarras.........................................................................................................25
1.5 Policloruro de aluminio.............................................................................................26
1.6 Filtro lento de arena...................................................................................................32
2.1 Muestreo de los lixiviados.........................................................................................48
2.2 Recolección de la muestra por método manual.........................................................49
2.3 Medición del caudal...................................................................................................50
2.4 Diseño y construcción del humedal para el tratamiento de los lixiviados.................52
2.5 Preparación del humedal para el tratamiento de lixiviados.......................................53
2.6 Plantación de la totoras (plantas fitodepuradoras) con el paso de lixiviados............53
2.7 Construcción del filtro lento de arena........................................................................54
2.8 Totoras sembradas en el humedal artificial para tratamiento de los lixiviados.........56
2.9 Cuidado de las plantas fitodepuradoras.....................................................................56
2.10 Medición de los nitritos en el laboratorio................................................................58
2.11 Proceso de medición de los parámetros en el espectrofotómetro............................60
2.12 Utilización del pH-metro.........................................................................................61
2.13 Desechos orgánicos destinados a la lombricultura..................................................68
2.14 Diagrama de bloques del sistema de tratamiento propuesto para los lixiviados.....72
3.1 Prueba de jarras con PAC y lipesa 1569....................................................................74
3.2 Esquema del humedal artificial a construirse en el tratamiento de lixiviados...........82
3.3 Esquema del homogeneizador en la planta de tratamiento químico.........................83
LISTA DE TABLAS
1.1 Compuestos orgánicos volátiles y Efectos en la Salud. .............................................. 9
1. 2 Metales pesados presentes en los lixiviados ............................................................. 9
1.3 Principales características de los filtros.....................................................................38
1.4 Parámetros de diseño de filtros lentos de arena.........................................................40
1.5 Cargas superficiales para diversas suspensiones químicas........................................42
1.6 Información usual para el diseño de sedimentación rectangulares y circulares en el
tratamiento primario y secundario...................................................................................43
1.7 Información usual para el diseño de sedimentación rectangulares y circulares en el
tratamiento primario y secundario...................................................................................45
2.1 Parámetros de caracterización de los lixiviados........................................................51
2.2 Temperatura en el Cantón Chunchi...........................................................................65
2.3 Aportes diarios del material según si clase se residuos.............................................68
2.4 Análisis físicos, químicos y microbiológicos de los lixiviados de captación del
Cantón Chunchi...............................................................................................................69
2.5 Parámetros físicos y químicos fuera del límite de norma..........................................70
2.6 Parámetros microbiológicos fuera del límite de norma.............................................71
3.1 Prueba de jarras del PAC con lipesa 1569................................................................75
3.2 Resultados de la medición del caudal de los lixiviados............................................77
3.3 Resultados del caudal de diseño................................................................................90
3.4 Resultados del filtro lento de arena...........................................................................90
3.5 Resultados del biorreactor - humedal artificial..........................................................90
3.6 Resultados del homogeneizador, tanque circular......................................................91
3.7 Resultados del sedimentador primario......................................................................91
3.8 Análisis físico - químico de lixiviados tratados.........................................................92
3.9 Análisis microbiológicos de los lixiviados tratados..................................................93
3.10 Costos de equipos y accesorios..............................................................................99
3.11 Costos de la mano de obra....................................................................................100
3.12 Costos de materiales indirectos............................................................................100
3.13 Costos de operación..............................................................................................100
3.14 Costo total de la planta tratamiento para los lixiviados........................................101
LISTA DE CUADROS
1.1 Tipos y clasificación de los residuos sólidos urbanos. ............................................... 3
2.1 Composición de los desechos sólidos generados en el Cantón Chunchi...................62
2.2 Especificaciones técnicas del relleno sanitario del Cantón Chunchi.........................63
2.3 Precipitaciones medias mensuales y anuales.............................................................67
RESUMEN
Se Diseñó un Sistema de Tratamiento para los Lixiviados generados en el Relleno
Sanitario del Cantón Chunchi, con el propósito de mejorar sus características físico –
químicas y microbiológicas de manera que esté apta para utilizar como fuente de
regadío y contribuir a la conservación de los recursos naturales del sector.
Se recogió muestras de los lixiviados durante tres meses para la realización de los
análisis físico - químicos y microbiológicos, que se desarrollaron en el laboratorio
CESTTA, en los estudios de caracterización de los mismos, se identificaron varios
parámetros fuera de los Límites permisibles estipulados en el Texto Unificado de
Legislación Ambiental, siendo estos: nitratos, sólidos totales, demanda química de
oxígeno, demanda bioquímica de oxígeno, Coliformes fecales y Coliformes totales.
Conforme a las caracterizaciones realizadas a dicha agua residual se determinó la
necesidad de diseñar un sistema que permita reducir los contaminantes presentes en este
fluido.
Para el desarrollo de esta investigación se vio la necesidad en primera instancia de un
tanque para filtro lento de arena, por el cual pasa el lixiviado y otro para el humedal
artificial en el cual son sembradas las plantas fitodepuradoras llamadas totoras las
mismas que remediaran el agua, al final del proceso las aguas tratadas fueron expuestas
a pruebas de laboratorio arrojando resultados donde observamos que la DQO y DBO
sigue estando fuera de los límites máximos permisibles, para eliminar la mayor cantidad
de estos contaminantes se realizó pruebas de tratabilidad con el PAC y un polímero en
el cual se obtuvieron nuevos resultados donde los parámetros están dentro de la Norma
Técnica del TULAS cumpliendo así con lo establecido en el reglamento.
Se concluye indicando que los parámetros analizados permitieron determinar los
componentes de la planta de tratamiento, el mismo que constará de: filtro lento de
arena, biorreactor (humedal artificial), homogeneizador y sedimentador.
Se recomienda implementar este sistema para el tratamiento de los lixiviados en el
Cantón Chunchi, ya que garantizará que el efluente cumpla con los parámetros de
acuerdo a los límites establecidos, por la normativa vigente y evitando la contaminación
ambiental.
i
SUMARY
If was designed a Treatment System for the leschates generated in the Sanitary Landfill
of Chunchi, to improve its physical- chemical charateristics and microbiological un that
way is suitable for using like an irrigation source and contribute to the conservation of
natural resources of área.
Were collected samples of leachates during three months for the analysis physicalchemical and microbioogical, that were developed in the CESTTA lab, in the
characterization studies of the same, werw identified many paremeters out of permisible
limits stipulated in the Unified Text of environmental Law, being this: nitrates, total
solids, chemical demando d oxygen, faecal coliforms and total coliforms.
According to the characterization made to waste wáter was determined the necessity of
design a system that allows to reduce the present contaminants in this fluid.
For this research was determined the necessity in the first instance of a tank for sandy
slow filter, by which pass the leachate and other for the artificial wetland in which are
seeding the phytopurifying plants called totoras, the same will remedy the wáter, to the
and of the process the treated waters were exposedto lab test with results where is
observed that DQO and DQO remain out of maximun permisible limits, to eliminate the
major quantity of these contaminants was realized testing treatability with the PAC and
a polymer in which were obtained new results were the parameters are into os thecnical
rule of TULAS established with the regulation.
It is concluded that the analized parameters allowed determine the components of the
Treatment Plant, the same will consist of: Sandy slow filter, biorreactor (artificial
wetland), homogenizer and sedimenter.
It is recommend to implement this system of the treatment of the leachates in Chunchi,
since that is will guarantee thet the effluent fulfil with the parameters according to the
estblished limits by the current regulation and avoiding the environmental
contamination.
ii
INTRODUCCIÓN
Uno de los problemas más importantes, en cuanto a la contaminación por residuos
sólidos, es que se forman líquidos percolados o escurridos de los depósitos de
almacenamiento de residuos. Estos líquidos reciben el nombre genérico de lixiviados y
su importancia, en cuanto a contaminación, viene dada por su fuerte carga orgánica, la
cual es fruto de su paso, con arrastre disolución, a través de los residuos almacenados.
Se entiende por “lixiviados”: cualquier líquido que percole a través de los residuos
depositados y que sea emitido o este contenido en un vertedero.
Para impedir la contaminación de suelos y acuíferos, por infiltración en el terreno de
los lixiviados, se hace preciso construir el depósito de almacenamiento sobre suelos
impermeables. De este modo, el líquido de lixiviación se acumula en el fondo del
depósito, de donde es recogido para proceder a su tratamiento y depuración.
El lixiviado generado en un relleno sanitario es producto de múltiples factores, tales
como: composición de la basura, edad del relleno, balance de agua, diseño y operación
del relleno sanitario, solubilidad de los desechos, procesos de conversión
microbiológica y química y la interacción del lixiviado con el ambiente. El caudal
generado varía de acuerdo con el estado de avance y el tipo de operación del relleno, y
la composición también varía en el tiempo.
La mejor gestión de residuos conducirá a la no producción de lixiviados, si bien esto es
técnicamente imposible en la mayoría de las ocasiones. Sin embargo, se ha de procurar
la minimización, la producción de lixiviados mediante el control de los residuos dentro
del propio depósito. Dentro de los lixiviados existe un caso particular de gran
transcendencia, por su extensión, el control de los lixiviados de depósitos de Residuos
Sólidos Urbanos.
Los lixiviados de RSU son líquidos muy contaminados, formados como consecuencia
de la penetración del agua a través de la masa de residuos y por la propia
descomposición de estos. Conllevan, por tanto, una gran complejidad, ya que presentan
fuerte carga orgánica, altos contenidos de nitrógeno y presencia de metales pesados.
iii
ANTECEDENTES
El municipio del Cantón Chunchi, priorizando el cuidado del medio ambiente, así como
el de mejorar el nivel de vida de sus pobladores y el de sus alrededores, por ello se han
desarrollado proyectos que contribuyan a este fin, tal es el caso de la construcción del
Sistema de Tratamiento de Residuos Sólidos de Chunchi. Este contribuye a reducir y
minimizar el impacto ambiental causado por las descargas de las aguas de los residuos
sólidos de toda la zona urbana del cantón hacia el río Huatacsi.
La planta de tratamiento de Residuos Sólidos del cantón Chunchi es una planta nueva
que inicia su construcción en Mayo del 2009 terminando la etapa de construcción en un
periodo de 11 meses, posterior al cual se inicia con las actividades de tratamiento de
Residuos Sólidos, con la finalidad de dar una disposición adecuada a los RSU. El
Sistema de Tratamiento de Residuos Sólidos de Chunchi, se encuentra ubicado al Oeste
de la cabecera cantonal a una distancia de 5 km, ocupando un área de 1.5 Ha de
propiedad del Municipio de Chunchi, a una altura de alrededor de 2090 msnm. Este
Sistema de tratamiento de residuos sólidos urbanos cuenta con un relleno que consta de
las siguiente dimensiones: una altura de 1.50 m, volumen de celda diaria 10.7m3
cantidad de residuos a disponer 3.24 toneladas, área útil actual del terreno 10has, vida
útil del relleno 22.4 años y un área de expansión futura de 10 has, también cuenta con
vías de fácil acceso, Drenaje perimetral de aguas de lluvia, Tratamiento de lixiviados,
caseta de ventiladores, cerramiento perimetral y cerca viva y una colocación de
señalización preventiva e informativa.
Uno de los objetivos de la municipalidad al momento de implementar esta planta fue el
desarrollar los métodos y acciones para prevenir, controlar y compensar los impactos
negativos identificados en el funcionamiento de dicha planta. Es entonces por este
motivo que también se desea dar uso, reúso, o una disposición final adecuada a los
lixiviados que se obtiene en el tratado de los Residuos Sólidos, ya que si no fuere así, se
estaría disminuyendo un aspecto ambiental, pero con este, causando otro. El cual con el
paso del tiempo va a generar una acumulación de grandes volúmenes de lodo, mismos
que causarían impactos directos para la zona en cuestión.
iv
JUSTIFICACIÓN
En esta investigación se tiene en cuenta la importancia creciente o acumulación de los
Residuos Sólidos Urbanos, procedentes de la basura orgánica del Cantón Chunchi, los
cuales son una causa de problemas para su almacenamiento, y sobre todo, para su
eliminación. Los principales componentes del relleno sanitario es la geomembrana la
cual protege el ambiente manteniendo los gases en el interior y evitando la entrada de
agua, también impide la saturación de los poros de la capa permeable y minimiza la
erosión, de esta manera evitan los impactos ambientales negativos al suelo.
El lixiviado producido y extraído de la basura, causa serios problemas y un importante
peligro para la salud o la seguridad pública, por lo cual se ha visto la necesidad de
realizar un tratamiento acorde al problema generado por la descomposición de los
mismos , que garantice la mitigación de los impactos ambientales negativos al medio.
Es una responsabilidad para la planta de tratamiento de los lixiviados tratar los mismos
de acuerdo a las normas que exigen el Ministerio del Ambiente, Municipios, TULAS
etc., ya que estaríamos atentando contra la preservación de los ecosistemas y regatos del
rio Guataxí lo cual no tiene valor económico porque es más importante la vida de
nuestro entorno.
El no tratar los líquidos lixiviados generados en el relleno sanitario en el sector Quivi
del Cantón Chunchi traen consigo grandes problemas ambientales, ya que persigue una
contaminación del ambiente circundante, es por esta razón del tratamiento de estos
lixiviados ya que representa un factor muy importante, puesto que nos brindará varios
beneficios, uno de los más importantes es la reutilización del agua como fuente de
regadío, así disminuyendo la contaminación y por otro lado contribuir a la recuperación
de su vegetación circundante.
v
OBJETIVOS
GENERAL.

Diseñar un sistema de tratamiento de lixiviados generados en el Relleno
Sanitario de la Cuidad de Chunchi.
ESPECIFICOS.

Caracterización físico - químicos y microbiológicos de los lixiviados generados
en el Relleno Sanitario.

Construir la celda de siembra experimental de la totora (Scirpus californicus)
con uso del lixiviado.

Determinar las pruebas de descontaminación para medir la efectividad
descontaminante de la totora.

Realizar el diseño de Ingeniería para el sistema de tratamiento de lixiviado
sustentado en las pruebas de efectividad descontaminante.

Establecer los costos de implementación del tratamiento de lixiviados por medio
de humedales en relleno sanitario del Cantón.
vi
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
1
1. MARCO TEORICO
1.1. RESIDUOS SÓLIDOS
Es un material que se desecha después de que haya realizado un trabajo o cumplido con
su misión. Se trata, por lo tanto, de algo inservible que se convierte en basura y que,
para
el
común
de
la
pueden eliminarse (cuando
gente,
se
no
tiene
destinan
a
valor
económico.
vertederos
o
Los
se
residuos
entierran)
o reciclarse (obteniendo un nuevo uso). Un sólido por otra parte, es el adjetivo que hace
mención a lo macizo o firme. Un cuerpo sólido mantiene su volumen y su forma
constantes debido a la gran cohesión de sus moléculas. Los residuos sólidos, por lo
tanto, son aquellos desechos que están en el mencionado estado.
La noción de residuos sólidos urbanos se utiliza para nombrar a aquellos que se generan
en los núcleos urbanos y sus zonas de influencias. Los domicilios particulares (casas,
apartamentos, etc.), las oficinas y las tiendas son algunos de los productores de
residuos sólidos urbanos.
Un papel usado, un envase de cartón o una botella de plástico son ejemplos de residuos
sólidos. La gestión de los residuos sólidos urbanos implica diversos pasos, con una
etapa previa a la recogida (que incluye la separación y el almacenamiento en origen), la
recogida en sí misma, el transporte mediante camiones recolectores y finalmente la
eliminación o transformación.
1.1.1 Tipos De Residuos Sólidos

Residuo sólido Comercial.- son generados en entidades comerciales y
mercantiles, tales como almacenes, depósitos, hoteles, cafeterías y plazas de
mercados.

Residuo Sólido Domiciliario: residuo que por su naturaleza, composición,
cantidad y volumen es generado en actividades realizadas en viviendas o
entidades similares.

Residuos Agrícolas: son generados por la crianza de los animales y la
producción, cosecha y segado de cultivos y árboles, que no se utilizan para
fertilizar los suelos.
2

Residuos industriales: son generados en actividades industriales, como
resultado de los procesos de producción, mantenimiento de equipo e
instalaciones y tratamiento y control de la contaminación.
1.1.2 Clasificación De Los Residuos Sólidos.
1. Residuo aprovechable: se refiere a cualquier material, objeto o elemento que
no tiene valor para quien lo genera, pero se puede incorporar nuevamente a un
proceso productivo.
2. Residuo no aprovechable: es todo material o sustancia que ni ofrece ninguna
posibilidad de aprovechamiento, reutilización o reincorporación a un proceso
productivo. No tienen ningún valor comercial, por lo tanto requieren disposición
final.
3. Residuo orgánico biodegradable: todos aquellos que tienen características de
por desintegrarse o degradarse rápidamente transformándose en otro tipo de
materia orgánica. Ejemplo: los restos de comida, fruta, cascaras, carnes, huevos.
4. Residuos peligrosos: aquellos residuos o desechos que por sus características
corrosivas, reactivas, explosivas, toxicas, inflamables, infecciosas o radiactivas
puede causar riesgo a la salud humana y el ambiente. Así mismo, se considera
residuo o desecho peligroso los envases, empaques o embalajes que hayan
estado en contacto con ellos.
5. Residuos especiales: son residuos sólidos que por su calidad, cantidad,
magnitud, volumen o peso puede presentar peligros, y por lo tanto requiere un
manejo especial. Incluye a los residuos con plazos de consumo expirados,
desechos de establecimientos que utilizan sustancias peligrosas, lodos, residuos
voluminosos o pesados que con autorización o ilícitamente, son manejados
conjuntamente con los residuos sólidos municipales.
3
CUADRO 1.1 Tipos y clasificación de los residuos sólidos.
TIPO
CALSIFICACION
Aprovechables
NO PELIGROSOS
No aprovechables
Orgánicos
biodegradables
PELIGROSOS
ESPECIALES
EJEMPLO
Papeles: archivo,
kraft, cartulina,
periódico. Cartón y
plegadiza vidrio
Plástico: envases,
sucio, bolsas, vasos,
PET, metales
tetrapack
Papel tissue:
higuienico, toallas,
servilletas papel
encerrado y
metalizado.
Cerámicas, materia
de barrido, colillas de
cigarrillo o icopor
Residuos de comida,
material vegetal
RAEE, pilas y
baterías, Químicos,
medicamentos y
aceites usados
biológicos
Escombros, Llantas
Colchones, Muebles,
Estantes, Lodos
MANEJO
Reciclaje
Reutilización
Disposición final
Compostaje
lombricultivo
Tratamiento
Incineración
Disposición en
celdas de seguridad
Servicio especial de
recolección.
Fuente: COOPER P (2005) Guía para el adecuado manejo de los residuos sólidos y peligrosos.
1.1.3 Manejo De Los Residuos Sólidos.
Es importante tener en cuenta que los sitios como nuestros hogares en donde no se
cuenta con los llamados basureros (canecas) para realizar la respectiva separación se
debe hacer en mínimo dos bolsas en las que debemos disponer los residuos ordinarios y
en la otra los residuos reciclables.
Una vez separados los residuos, debidamente empacados y cerrado, deben presentarse o
entregarse para su tratamiento o disposición final. 1
1
SÓLIDOS, R. (2005). Ciencias de la Tierra y del medio Ambiente. Obtenido de
http://www.envigado.gov.co/Secretarias/SecretariadeMedioAmbienteyDesarrolloRural/documentos/publi
caciones/Guia_residuos.pdf.
4
FIGURA 1.1 Ciclo de los residuos sólidos.
Población generadora
Minimización en la
generación de
residuos.
Separación en la fuente,
Recolección selectiva, y
Transporte de:
Orgánicos
Inorgánicos
No aprovechables
Relleno
sanitario
Planta de
aprovechamiento
Compostaje
Generación de
abono y biogás
Clasificación, pesaje y almacenamiento
de residuos inorgánicos según sus
posibilidades de aprovechamiento
Comercialización
Fuente: REED S. C. Guía para el adecuado manejo de los residuos sólidos y peligrosos.
1.2 VERTEDERO DE LOS RESIDUOS SOLIDOS.
La producción de residuos no deja de aumentar día tras día y es necesario buscar lugares
donde depositar esta basura, es la razón de ser de los vertederos o basureros, enormes
bolsas de basura que recogen todos estos residuos. En nuestros días los hábitos de
consumo están dirigidos a la compra de productos de usar y tirar lo cual está
produciendo un gran aumento de los residuos con el grave problema que esto plantea.
5
Los miles de toneladas de basura que generamos todos los días son llevadas a los
vertederos y estos lugares empiezan a ser un gran problema ambiental pues generan un
perjuicio para el suelo, la vegetación, la fauna, degradan el paisaje y contaminan el aire,
las aguas. Es por estas razones que la eliminación de residuos debe llevarse a cabo
evitando, de la manera más eficaz posible, todos estos perjuicios.
En los vertederos, se producen reacciones químicas y biológicas entre los constituyentes
de la materia orgánica e inorgánica. Los productos tóxicos resultantes son arrastrados
por el agua de la lluvia (lixiviados) contaminando el suelo y las aguas subterráneas, o
emitidos a la atmósfera (en forma de gases) contaminando el aire, agua y tierra, los
efectos perjudiciales sobre la salud pública (por la contaminación ambiental y por la
posible transmisión de enfermedades infecciosas por los roedores que los habitan).
1.2.1 Tipos De Vertederos.

Vertedero clandestino: es un lugar en el que, sin consideraciones
medioambientales, elegido por algún grupo de personas para deposita los
desechos sólidos. Fuente de grave contaminación, enfermedades y otros
problemas.

Vertedero municipal o urbano: es un lugar que bajo ciertas consideraciones o
estudios de tipo económico, social y ambiental, es destinado a ese fin por los
gobiernos municipales, son conocidos también como vertederos controlados o
rellenos sanitarios. 2
1.3 RELLENO SANITARIO
El relleno sanitario o vertedero es un método diseñado para la disposición final de los
residuos sólidos “no aprovechables”, el cual consiste en depositar en sitios preparados
los residuos sólidos, esparcirlos y compactarlos hasta reducirlos al menor volumen
posible para que ocupen una pequeña área. En el pasado, el término de relleno sanitario
fue usado para denotar simplemente el sitio en el cual los residuos eran depositados en
el suelo y cubiertos.
2
VERTEDEROS.
(2010).
En
buenas
manos.
http://www.enbuenasmanos.com/articulos/muestra.asp?art=232.
6
Obtenido
de
En la actualidad, el relleno sanitario moderno se refiere a una instalación diseñada y
manejada como una obra de saneamiento básico, que cuenta con elementos de
vigilancia lo suficientemente seguros y cuyo éxito radica en la adecuada selección del
sitio, en su diseño y, por consiguiente, en su óptima operación y control.
1.3.1 Tipos De Rellenos Sanitarios
1.3.1.1 Relleno Sanitario tipo área.- normalmente este se emplea cuando se dispone de
terrenos con depresiones y hondonadas naturales y artificiales, canteras, pozos
producidos por extracción de materiales (ripio, arena, arcilla) lugares pantanosos,
terrenos adyacentes a los ríos u otros similares.
1.3.1.2 Relleno sanitario tipo zanja o trinchera.- este tipo de relleno es
probablemente uno de los más prácticos y apropiados ya que su operación es sencilla y
la escasez del material de recubrimiento no presenta problemas siempre que el terreno
convenientemente sea elegido para este tipo de disposición final.
1.3.1.3 Relleno Sanitario tipo combinado o rampa.- este tipo de relleno se opera en
forma similar a los de tipo área y zanja, pero los desperdicios descargados se extienden
sobre una rampa, y se apisonan y recubren diariamente con una capa de material de 15
m de espesor.
Terminada la operación de espesor, la rampa debe tener una pendiente de 30 m y
alcanzando el nivel previsto, se recubre con una capa de tierra o material similar, de 060
m de espesor. Este método de rampa se utiliza en terrenos de declive moderado o en
aquellos que tienen una capa delgada de material susceptible de ser usado para
recubrimiento o sellado del relleno. 3
3
SANITARIOS, R. (2010). Galeria de los Rellenos Sanitarios. Obtenido de
http://rellenossanitarios.blogspot.com/2010/05/que-es-un-relleno-sanitario.html.
7
FIGURA 1. 2 Relleno Sanitario Quivi del Cantón Chunchi.
Fuente: Aída Medina
1.4 LIXIVIADOS
El lixiviado es el líquido producido cuando el agua percola a través de cualquier
material permeable. Puede contener tanto materia en suspensión como disuelta,
generalmente se da en ambos casos. Este líquido se encuentra comúnmente asociado a
rellenos sanitarios, en donde, como resultado de la filtración a través de los desechos
sólidos y la reacción con los productos en descomposición y otros compuestos, es
producido el lixiviado. Si el relleno sanitario no tiene sistema de recogida de lixiviados,
éstos pueden alcanzar las aguas subterráneas y causar, como resultado, problemas
ambientales o de salud.
Según la normativa el relleno sanitario de define como “como el lugar técnicamente
seleccionado, diseñado y operado para la disposición controlada final controlada
minimizando y controlando los impactos ambientales y utilizando principios de
ingeniería, para la confinación y aislamiento de los residuos sólidos en un área minina,
con compactación de residuos, cobertura diaria de los mismos, control de gases y
lixiviados, y cobertura final”
Generalmente los residuos generados en la zona residencial presentan como mínimo un
50% de tipo orgánico y por lo tanto al estar dispuestos en el relleno sanitario pueden
degradarse por varios procesos biológicos, iniciando por un proceso aerobio donde
ocurre oxidación de los componentes orgánicos a causa del oxígeno se va consumiendo
lo que estimula al desarrollo de procesos anaerobios, los cuales son los predominantes
posteriormente en el relleno sanitario.
8
Estas degradaciones biológicas generan diferentes tipos de subproductos gaseosos y
líquidos, siendo componentes de biogás y del lixiviado respectivamente. 4
1.4.1 COMPOSICIÓN DE LOS LIXIVIADOS
La composición de los lixiviados varía mucho de acuerdo al tipo de residuos, las
precipitaciones en el área, las velocidades de descomposición química u otras
condiciones del lugar. Sin embargo, hay tres grupos de sustancias que se encuentran
generalmente en las cercanías de los rellenos.
1.4.1.1 Compuestos Orgánicos Volátiles
Los Compuestos Orgánicos Volátiles son compuestos formados básicamente por
átomos de carbono e hidrógeno que se evaporan fácilmente. La siguiente tabla detalla
los compuestos orgánicos volátiles más comunes de encontrar en los líquidos lixiviados,
y sus efectos en la salud humana.
TABLA 1.1 Compuestos orgánicos volátiles y Efectos en la Salud.
COMPUESTO
Orgánico volátil
Efectos en la Salud
Benceno
Cancerígeno, efectos sobre el sistema nervioso, central y
periférico, efectos sobre el sistema inmunológico y
gastrointestinal, desordenes en las células de la sangre:
alergias, irritaciones en los ojos y la piel.
Probable cancerígeno y teratógeno: daños en el hígado y
en el riñón: efectos sobre el sistema inmunológico y
gastrointestinal: irritaciones en los ojos y la piel.
Efectos sobre el sistema nervioso central, hígado y en el
riñón.
Efectos sobre el sistema nervioso central, hígado y en el
riñón, irritaciones en el sistema respiratorio en los ojos y
piel.
Probable cancerígeno: Efectos sobre el sistema nervioso
central: Pulmones: Sistema Respiratorio y Sistema
cardiovascular: Desordenes en la sangre e irritaciones en
los ojos y la piel.
Cloroformo
1,1- dicloroetano
Etilbenceno
Cloruro
metileno
4
de
SÓLIDOS
RESIDUOS.
(2010).
Lixiviados.
Obtenido
http://gestionintegralresiduos.blogspot.com/2010/05/tratamiento-de-lixiviados.html.
9
de
Tetracloroetileno
Tolueno
Probable cancerígeno: Sistema Respiratorio y Sistema
cardiovascular: Efectos sobre el sistema nervioso central:
Pulmones: irritaciones en los ojos y la piel.
Efectos sobre el sistema nervioso central, hígado y en el
riñón, irritaciones en el sistema respiratorio en los ojos y
piel: Sistema Respiratorio y Sistema cardiovascular:
alergias.
FUENTE: Brix 1993, citado por Kolb 1998.
1.4.1.2 Metales
Los metales contenidos en los residuos depositados en los rellenos, debido al carácter
ácido de los líquidos lixiviados, son disueltos y transportados. La tabla siguiente
muestra los metales que pueden estar presentes y sus efectos en la salud humana: 5
TABLA 1. 2 Metales pesados presentes en los lixiviados
METAL
Arsénico
Cadmio
Cromo
Mercurio
Níquel
EFECTOS EN LA SALUD
Cancerígeno; Potencialmente teratogenico; Efectos
sobre los sistemas cardiovascular; Nervioso
periférico; Reproductivo y pulmones; Daños en el
hígado y riñones.
Probable cancerígeno y teratogenico; Embriotóxico;
Efectos sobre el sistema nervioso central; Sistema
reproductivo y sistema respiratorio – pulmones;
Daños en el riñón.
Cancerígeno; Probable mutagénico; Efectos sobre el
sistema pulmonar – respiratorio; Alergias,
irritaciones en los ojos.
Teratogenico; Efectos sobre el sistema nervioso
central, cardiovascular y pulmonar – respiratorio;
Daños en el riñón y la vista.
Probable cancerígeno; Probable teratogenico; Efectos
sobre el sistema pulmonar – respiratorio; Daños en el
riñón y en el hígado.
Plomo
Probable cancerígeno; Daños en el riñón y cerebro;
Efectos sobre el sistema nervioso central y
reproductivo; Desordenes en las células de la sangre.
FUENTE: Brix 1993, citado por Kolb 1998
5
CHAVARRIA, J. A. (2013). Remoción de metales pesados en lixiviados mediante fitorremediación.
http://ciencias.ucr.ac.cr/sites/default/files/Jos%C%A9%20Jerez2013Remoci%C3%B3n%20de%20metale
s%20pesados%20en%20lixiviados%20mediante%20fitorremediaci%C3%B3n.pdf.
10
1.4.2 GENERACIÓN DE LIXIVIADOS
Los lixiviados son líquidos que se generan por la liberación del exceso de agua de los
residuos sólidos y por la percolación de agua pluvial a través de los estratos de residuos
sólidos que se encuentran en las fases de composición. Este líquido representa la
principal fuente potencial de contaminación del subsuelo y acuíferos, pues disuelven
sustancias y descienden hasta la parte inferior del sitio, por lo que la estimación de su
producción a lo largo de la vida del relleno es un dato valioso para planear
adecuadamente las obras de control en el relleno sanitario.
Los lixiviados se generan en las distintas etapas de la descomposición de los residuos
sólidos, debido a la percolación de agua de lluvia, por lo que su composición física y
química depende en gran medida de la composición de los mismos residuos.
1.4.3 EFECTOS DAÑINOS DE LOS LIXIVIADOS

Efectos de compuestos orgánicos volátiles en lixiviados producidos por un relleno
sanitario, pueden causar daños principalmente en el sistema nervioso y el
gastrointestinal, de índole cancerígena y teratogénicas.

Efecto negativo de metales existentes en los lixiviados liberados por la
descomposición de los residuos sólidos orgánicos, causa daños hepáticos, renales
y cardiovasculares. Así como enfermedades neurológicas.

Efecto de alcoholes lixiviados durante la descomposición de residuos sólidos
orgánicos en un relleno sanitario, causa malformaciones congénitas, mutagénicas
y cancerígenas.

Efecto de compuestos orgánicos sintéticos en líquidos lixiviados formados en
rellenos, dañan en el sistema respiratorio, reproductor y nervioso.
11

El efecto negativo en la salud humana de metales existentes en los lixiviados
liberados por la descomposición de los residuos sólidos orgánicos en un relleno
sanitario húmedo. 6
1.4.4 CARACTERIZACIÓN DE LIXIVIADOS.
Se realizó la caracterización físico-química y microbiológica de los lixiviados según la
norma técnica del TULAS (Texto Unificado de Legislación Ambiental Secundario del
Ministerio del Ambiente). Libro VI, anexo I, tabla 12, "Limite de descarga a un cuerpo
de agua dulce".
1.4.4.1 PARÁMETROS FÍSICOS
1.4.4.1.1 pH
El pH indica la concentración de iones hidrógeno en una disolución. Se utiliza esta
notación como medida de la naturaleza ácida o alcalina de una solución acuosa. Muchas
propiedades de las sustancias químicas dependen de la concentración del ión hidrógeno
en solución (pH).
En las aguas residuales urbanas, el pH se encuentra entre 6,5 y 8,5. Valores elevados
(Mayores a 9,2) tienen efectos inhibidores del crecimiento de E. coli. Cuando los
valores están comprendidos entre 5 y 9 (situándose los más favorables entre 6,5 y 8,5) la
vida de especies acuáticas es favorecida. En un vertido con pH ácido, se disuelven los
metales pesados; a su vez, el pH alcalino ocasiona que los metales precipiten.
1.4.4.1.2. Conductividad eléctrica
Es la medida de la capacidad o de la aptitud de un material para dejar pasas o dejar
circular libremente la corriente eléctrica. Esta depende de la estructura atómica y
molecular del material. Los metales son buenos conductores porque tienen una
estructura con muchos electrones con vínculos débiles, y esto permite su movimiento.
También depende de otros factores físicos del propio material, y de la temperatura.
6
PIÑEIRO, P., & J., F. A. (1992). Ecophy siological responses of lagunes to soil disturbances. (Vol. 58).
Santa Barbara - California.
12
1.4.4.1.3. Turbidez
Se define a la turbidez de una muestra de agua, como una medida de la pérdida de su
transparencia, ocasionada por el material particulado en suspensión que arrastra la
corriente de agua (Cárdenas, 2005). Este material puede consistir en arcillas, limos,
algas, etc, que se mantienen en suspensión debido a la fuerza de arrastre de la corriente
o a su naturaleza coloidal.
1.4.4.1.4 Sólidos totales
Los sólidos totales son la materia que se obtiene como residuo después de someter al
agua a una temperatura entre 103ºC y 105ºC hasta que se evapore (Da Cámara et al.,
2003). Mendonca (2000) clasifica a los sólidos totales en sólidos suspendidos y sólidos
filtrables. La fracción de sólidos que quedaría retenida por un filtro de membrana con
un tamaño de poro de 1,2 micras, constituye los denominados “sólidos suspendidos”, y
el resto los “sólidos disueltos o filtrables”.
1.4.4.2 PARÁMETROS QUÍMICOS
1.4.4.2.1 Sulfatos:
Son sales o ésteres del ácido sulfúrico, el ión sulfato es uno de los principales aniones
que se encuentran en aguas naturales; es de importancia en las fuentes para el
suministro de agua debido a su efecto sobre los humanos cuando está en cantidades
excesivas.
El límite máximo recomendable para agua de consumo humano es de 250 mg/L. Causa
dos problemas asociados con el manejo y tratamiento de aguas residuales: Olor,
resultante de la reducción de los sulfatos a sulfuro de hidrógeno en condiciones
anaerobias, y problemas de corrosión de cañerías.
1.4.4.2.2 Nitritos:
Son sales de ácido nitroso, el ion nitrito es el NO2-, naturalmente los nitritos deben su
formación a la oxidación de la aminas y del amoniaco, también a la reducción del
nitrato en ausencia de oxígeno. En las aguas residuales el nitrógeno se encuentra en 4
formas básicas: nitrógeno orgánico, amonio, nitrito y nitrato. Si las aguas residuales son
13
frescas, el nitrógeno se encuentra en forma de urea y compuestos proteicos, pasando
posteriormente a forma amoniacal por descomposición bacteriana.
A medida que el agua se estabiliza, por oxidación bacteriana en medio aeróbico se
generan nitritos y posteriormente nitratos, el predominio de la forma de nitrato en un
agua residual es un fiel indicador de que el residuo se ha estabilizado con respecto a la
demanda de oxígeno. El nitrógeno total es la suma del nitrógeno orgánico, amoniaco,
nitrito y nitrato.
1.4.4.2.3 Nitratos:
Son sales de ácido nítrico (HNO3), usadas especialmente como fertilizantes, son
fácilmente lixiviados en el suelo, tras lo que llegan a aguas freáticas (Agua existente en
el subsuelo, procedente del agua superficial infiltrada que, además, alimenta a pozos y
manantiales) o de superficie. Esta circunstancia es desfavorable para el abastecimiento
de agua y ocasiona eutrofización del agua superficial. Los nitratos pueden transformarse
en nitrógeno o dióxido de nitrógeno, por desnitrificación.
1.4.4.2.4 Fosfatos:
Los lodos pueden considerarse con una buena fuente de fosforo, proveniente de los
detergentes (polifosfatos). Los lodos que presentan mayor contenido de fósforo, son los
tratados con sales de hierro. El fosforo puede ser soluble e insoluble. En la mayoría de
las condiciones del suelo, se adiciona en fosforo de forma soluble, mientras que el
insoluble puede pasar a solución del suelo (Gonzales, 2005).
1.4.4.2.5 Nitrógeno:
La absorción del nitrógeno por la planta constituye una de las partes importantes del
ciclo de nitrógeno en el suelo. El nitrógeno en el lodo se encuentra de forma nítrica (NNO3), amoniacal (N-NH4) y orgánica, siendo esta ultima la más abundante. La
mineralización del nitrógeno orgánico se realiza por los microorganismos en diversas
etapas.
Este proceso dependerá de las características del lodo (relación/nitrógeno, del
contenido de nitrógeno y lignina) y también de las del suelo (pH, humedad y otros
minerales), (Arata, 2005, Martínez).
14
1.4.4.2.6 Plomo:
Las fuentes habituales de aguas residuales que contienen grandes cantidades de metales
como, cadmio, mercurio, plomo y zinc, los efectos que provocan sobre el ambiente son
los siguientes: mortalidad de los peces, envenenamiento de ganado, mortalidad de
plancton, acumulaciones en el sedimento de peces y moluscos. El plomo y los
compuestos de plomo son generalmente contaminantes tóxicos. Las sales de plomo II y
los compuestos orgánicos del plomo son dañinos desde un punto de vista toxicológico.
El plomo limita la síntesis de la clorofila de las plantas, no obstante las plantas pueden
absorber del suelo altos niveles de plomo hasta 500 ppm. Concentraciones más altas
perjudican el crecimiento de las plantas mediante la absorción por parte de las plantas,
el plomo se introduce en la cadena alimentaria.
1.4.4.2.7 Cromo:
Metal de color blanco plateado, duro y quebradizo, sin embargo, es relativamente suave
y dúctil cuando no está tensionado o cuando está muy puro. Sus principales usos son la
producción de aleaciones anticorrosivas de gran dureza y resistentes al calor y como
recubrimiento para galvanizados.
Los cultivos contienen sistemas para gestionar la toma de Cromo para que esta sea lo
suficientemente baja como para no causar cáncer. Pero cuando la cantidad de cromo en
el suelo aumenta, esto puede aumentar las concentraciones en los cultivos. Las plantas
usualmente absorben cromo (III). Esta clase de cromo probablemente es esencial, pero
cuando las concentraciones exceden cierto valor, los efectos negativos pueden ocurrir.
1.4.4.2.8 Cadmio:
Elemento químico relativamente raro, tiene relación estrecha con el zinc, con el que se
encuentra asociado en la naturaleza. Es un metal dúctil, de color blanco argentino con
un ligero matiz azulado.
Es un metal que se utiliza en la industria del acero y en los plásticos. Los compuestos de
cadmio son un componente muy utilizado en pilas eléctricas. El cadmio se libera al
ambiente en las aguas residuales, y los fertilizantes y la contaminación aérea local
producen contaminación difusa. Las impurezas de cinc de las soldaduras y las tuberías
galvanizadas y algunos accesorios de fontanería metálicos también pueden contaminar
15
el agua de consumo. La principal fuente de exposición diaria al cadmio son los
alimentos. El consumo de tabaco es una fuente adicional significativa de exposición al
cadmio. 7
1.4.4.2.9 Demanda Química de Oxigeno:
Es la cantidad de oxigeno necesario para oxidar la materia por medios químicos para
convertirla en el dióxido de carbono y agua. La DQO se utiliza para medir el grado de
contaminación y se expresa en miligramos de oxigeno diatómico por litro (mgO2/l).
Cuanto mayor es la DQO más contaminante es la muestra.
Es por tanto una medida representativa de la contaminación orgánica de un efluente
siendo un parámetro a controlar dentro de las diferencias normativas de vertidos y que
nos da una idea muy real del grado de toxicidad del vertido.
1.4.4.2.10 Demanda Bioquímica de Oxigeno:
Es la cantidad de oxigeno que necesitan los microorganismos para degradar la materia
orgánica biodegradable existente en un agua residual. Es por tanto una medida del
contaminante orgánico que puede ser degradado mediante procesos biológicos. Se
puede decir por tanto que la DBO representa la cantidad de la materia biodegradable
como la no biodegradable.
Es necesario, por tanto, controlar estos para asegurar una buena calidad de vertido a la
vez que cumplimos con las normativas legales sin crear alteraciones ambientales
poniendo en peligro nuestro ecosistema. Para reducir la DBO de un vertido lo más
adecuando son los procesos biológicos dentro de los cuales nos encontramos con
distintas alternativas. Los procesos aerobios se basan en microorganismos que en
presencia de oxigeno transforman la materia orgánica en gases y en nueva materia
celular que usan su propio crecimiento y reproducción.
7
CADMIO, C. P. (2010). Lenntech. Obtenido de http://www.lenntech.es/periodica/elementos/cd.htm.
16
1.4.4.3 PARÁMETROS MICROBIOLÓGICOS
1.4.4.3.1 Coliformes fecales:
La contaminación fecal del agua produce dos hechos notables desde un punto de vista
sanitario:
a) la incorporación de un gran número de microorganismos pertenecientes a la
flora fecal.
b) La incorporación de materias orgánicas fecales.
El primero de ellos justifica el empleo de indicadores microbiológicos mientras que la
incorporación de materias orgánicas fecales deberá condicionar el tipo de indicadores
químicos. Los indicadores químicos de contaminación fecal que han sido considerados
clásicamente son: materia orgánica, cloruros, nitritos, nitratos y amonio. La materia
orgánica es el principal elemento de la contaminación fecal, por lo que su presenciaausencia es uno de los indicadores de la existencia de dicha contaminación. Es posible
considerarla como indicador, pues siempre está presente en este tipo de contaminación,
es fácilmente detectable y cuantificable en un laboratorio.
1.4.4.3.2 Coliformes totales:
Es aquel grupo de bacterias que tienen ciertas características bioquímicas en común y
son de mucha importancia como indicadores de contaminación del agua y de los
alimentos. Los Coliformes totales son aquellos que comprende la totalidad del grupo. 8
1.5 ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTOS DE PARA LIXIVIADOS
1.5.1 PROCESOS ANAERÓBICOS
Las tecnologías clásicas para la remoción de materia orgánica, que como en el caso de
los lixiviados es predominantemente materia orgánica disuelta, son los procesos
biológicos de tratamiento.
8
TOTALES, C. F. (2007). Revista de Facultad de Ingeniería. Obtenido de
file:///C:/Users/User/Downloads/03%20Aproximacion%20a%20la%20determinacion%20del%2
0impacto.pdf.
17
Para el caso de un lixiviado joven, los consecuentemente altos contenidos de materia
orgánica parecieran idealmente apropiados para la aplicación de los procesos anaerobios
de tratamiento. Las principales ventajas que tienen los procesos anaerobios en este
contexto son la mayor simplicidad en el sistema de tratamiento y la menor producción
de lodos. Esto se refleja en menores costos de inversión de capital y de operación y
mantenimiento, y en menores requisitos técnicos en el personal que opera el sistema.
Sin embargo, existen varias precauciones que hay que tener en cuenta al aplicar este
tipo de procesos. Los altos contenidos de amoníaco y de minerales disueltos pueden
generar problemas de toxicidad para los microorganismos. Esto implicaría una
remoción previa del amoníaco en caso de que este fuera el problema, o la aplicación de
cargas de trabajo reducidas debido a las limitaciones en la actividad microbiana por
motivo de la toxicidad.
1.5.2 PROCESOS AEROBIOS
Los procesos aerobios, al igual que los anaeróbicos han sido ampliamente estudiados
para el tratamiento de los lixiviados en rellenos sanitarios. Existe experiencia con una
gran variedad de tipos de sistemas, desde las tradicionales lagunas aireadas, hasta
sofisticados sistemas que acoplan reactores biológicos con procesos de ultrafiltración
con membranas. Se utilizan cuando se requiere obtener una baja concentración de DBO
en los efluentes.
Vale la pena aclarar que como usualmente las concentraciones de DBO en los lixiviados
son muy altas es relativamente fácil tener remociones porcentuales superiores al 90% en
este parámetro.
Sin embargo la DBO remanente puede ser todavía alta. Los costos de inversión y de
operación y mantenimiento son significativamente superiores a los de los procesos
anaerobios cuando los lixiviados son concentrados, como es el caso de un lixiviado
joven, por lo que se logran mejores relaciones beneficio/costo cuando se utilizan para
tratar lixiviados con concentraciones medias o bajas de DBO. Por esta razón, y
dependiendo de las exigencias del vertimiento, se usan preferencialmente como posttratamiento a los sistemas anaerobios, o para lixiviados viejos con bajos niveles de
DBO.
18
1.5.3 SISTEMAS NATURALES
Los sistemas naturales, lagunas y humedales artificiales, también se han propuesto
como alternativas para el tratamiento de lixiviados. Tienen la ventaja de la simplicidad
en su operación y la posibilidad de lograr diferentes niveles de tratamiento, desde un
pretratamiento, hasta un tratamiento terciario en caso de necesitarse. La combinación de
las lagunas y los humedales puede manejar adecuadamente muchos de los problemas
que en otras tecnologías aparecen como son la acumulación de precipitados, la
formación de espumas, la toxicidad a los microorganismos, y las variaciones en cargas
hidráulicas y orgánicas. Esto se logra al tener tiempos de retención hidráulica muy altos
y volúmenes de procesos igualmente grandes, que permiten acomodar variaciones en
caudal, acumulaciones de precipitados, junto con una baja producción de gases y por lo
tanto de espumas.
Desde el punto de vista de costos en valor presente, la tecnología probado ser muy
competitiva al compararse con otras alternativas. La principal desventaja que se tiene
con estos sistemas es la cantidad de terreno que requiere para localizar los procesos. Sin
embargo, por la naturaleza misma de los diseños de los rellenos sanitarios, en donde hay
necesidad de tener áreas de amortiguamiento visual, de ruido, y de olores, estas áreas
que usualmente están localizadas en los alrededores del relleno, podrían utilizarse como
parte de los sistemas naturales de tratamiento; en especial en el caso de los humedales.9
1.5.3.1 HUMEDALES ARTIFICIALES
Los humedales artificiales son sistemas de fitodepuración de aguas residuales. El
sistema consiste en el desarrollo de un cultivo de macrofitas (plantas acuáticas)
enraizadas sobre un lecho de grava impermeabilizado. La acción de las macrofitas hace
posible una serie de complejas interacciones físicas, químicas y biológicas a través de
las cuales el agua residual afluente es depurada progresiva y lentamente. El tratamiento
de aguas residuales para depuración se lo realiza mediante sistemas que tienen tres
9
ANGELICA SOFIA SILVA, H. D. (2005). Depuración de Aguas Residuales con humedales
artificiales.
19
partes principales: recogida, tratamiento y evacuación al lugar de restitución (Fernández
et al., 2004).
- Depuración de aguas residuales por medio de humedales artificiales
En las aguas residuales la materia orgánica proviene de residuos alimenticios, heces,
material vegetal, sales minerales, materiales orgánicos y materiales diversos como
jabones y detergentes sintéticos.
Existen tres métodos principales para medir la cantidad de materia orgánica en el agua:
Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO), Demanda Química de Oxígeno (DQO) y la
Carbono Orgánico Total (COT). Todos los métodos se basan en la valoración de la
cantidad de oxígeno necesaria para oxidar diferentes fracciones de la materia orgánica
presente en el agua.
1.5.3.1.1 Clasificación De Los Humedales Artificiales
a. Humedales artificiales de flujo superficial
Estos humedales son aquellos donde el agua circula preferentemente a través de los
tallos de las plantas y está expuesta directamente a la atmosfera. Este tipo de sistema es
de humedales es una modificación al sistema de laguna convencionales. A diferencia de
estas tienen menor profundidad. En términos de paisaje, este sistema es bastante
recomendable por su capacidad de albergar distintas especies de peces, anfibios, etc.
Pueden construirse en lugares turísticos y en sitios de estudio de diferentes disciplinas
por las complejas interacciones biológicas que se generan y establecen.
b. Humedales de flujo sub-superficial
Estos humedales se caracterizan por la circulación del agua, en los mismos se realiza a
través de un medio granular (subterráneo), con una profundidad de agua cercana a los
0,6m. La vegetación se planta en este medio granular y el agua está en contacto con los
rizomas (tallo subterráneo con varias yemas que crece de forma horizontal
emitiendo raíces y brotes herbáceos de sus nudos) y raíces de las plantas. Estos
humedales pueden ser de dos tipos: En función de la forma de aplicación de agua al
sistema:
20
b.1. Humedales de flujo sub-superficial horizontal
El diseño de estos sistemas por lo general consiste en una cama, ya sea de tierra o arena
y grava, plantada con macrofitas acuáticas, en la mayoría de los casos con la totora,
caña común o carrizo (Phragmites australis). Toda la cama es recubierta por una
membrana impermeable para evitar filtraciones en el suelo (Brix en Kolb, 1998).
El agua ingresa en forma permanente. Es aplicada en la parte superior de un extremo y
recogida por un tubo de drenaje en la parte opuesta inferior. La profundidad del lecho
varía entre 0,45 m a 1m y tiene una pendiente de entre a 0.5% a 1%.
Es fundamental que el agua residual que ingresa al sistema se mantenga en un nivel
inferior a la superficie (5-10cm), lo cual se logra regulando el nivel del dispositivo de
salida en función a este requerimiento.
b.2. Humedales de flujo sub-superficial vertical
Estos sistemas son cargados intermitentemente. De esta forma, las condiciones de
saturación con agua en la cama matriz son seguidas por periodos de instauración,
estimulando el suministro de oxígeno.
Las aguas infiltran verticalmente a través de un sustrato inerte (arenas, grava) y se
recogen en una red de drenaje situada en el fondo del humedal. La aplicación de agua se
efectúa de forma intermitente, para preservar y estimular al máximo las condiciones
aerobias. Adicionalmente, para favorecer las condiciones aerobias del medio poroso, se
suele colocar un sistema de aireación con chimeneas, que son tuberías cribadas con
salidas al extintor. A diferencia de humedal sub-superficial horizontal, el sustrato está
constituido por varias capas, encontrándose las más finas en la parte superior,
aumentando el diámetro de la grava hacia abajo. 10
1.5.3.1.2 TOTORA PLANTA FITODEPURADORA
Una de las macrófitas más conocidas y difundidas en nuestro medio es la Totora
(Scirpus californicus). Esta especie fue traída del Lago Titicaca a la Laguna Alalay,
10
BORRERO, J. A. (1999). Depuración de Aguas Residuales Municipales con Humedales Artificiales.
España.
21
donde forma parte de la flora presente en la laguna y también se encuentra en
abundancia en las zonas de inundación de la planta de tratamiento de Alba Rancho. Esta
macrófita, forma parte de la amplia gama de plantas fitodepuradoras empleadas en los
sistemas no convencionales de depuración de aguas residuales.
En este apartado presentamos las características de la totora como agente depurador. Así
mismo, se presentan algunos resultados de la experiencia sobre su implantación en
grava, realizada en Punata, dentro del marco del proyecto: “Zonas húmedas construidas
para la depuración de aguas residuales en el municipio de Punata”, el cual pretende
probar precisamente zonas húmedas construidas con totoras, para depurar aguas
residuales provenientes de la planta de tratamiento con lagunas de estabilización,
ubicada en la comunidad de Tajamar Centro, sub-oeste del municipio de Punata.
15.3.1.2.1 Características de la Totora

Asimilación directa de nutrientes (en especial Nitrógeno y Fósforo) y metales,
que son retirados del medio e incorporados al tejido vegetal (La hora Cano,
2004).

Actuar a modo de soporte para el desarrollo de biopelículas de microorganismos
que actúan purificando el agua mediante procesos aerobios de degradación
(Valdés et al., 2005).

Tienen epidermis (protector vivo que recubre la superficie de toda la planta)
muy delgadas a fin de reducir la resistencia al paso de gases, agua, nutrientes y
tejidos: grandes espacios intercelulares que forman una red de conductos huecos
en los que se almacena y circula aire con oxígeno. Esto permite la transferencia
del oxígeno desde el aire y órganos fotosintéticos, y desde ahí hacia las raíces.
(Fernández. 2004).

La totora tiene rizomas, que son tallos subterráneos que crecen paralelamente a
la superficie del suelo.

Acumulan reservas, con lo que aumentan su volumen, y en épocas favorables
las yemas aprovechan estas reservas para germinar.
22

Transportar grandes cantidades de oxígeno desde los tallos hasta sus raíces y
rizomas, donde es usado por dichos microorganismos. 11
1.5.3.1.2.2 Adaptación de la Totora
Las especies helófitas (es una planta que crece de manera natural en áreas afectadas por
salinidad en las raíces o aerosoles de sal) tienen un gran rango de adaptación; por ello es
que constituyen las especies dominantes en lugares donde las condiciones restringen las
posibilidades de desarrollo de otras especies. Son plantas de climas templados que
prosperan en posiciones soleadas, tolerando un amplio rango de pH (4 - 9).
La temperatura media óptima para su desarrollo está dentro del intervalo de 16ºC a
27ºC. Se utilizan principalmente en humedales artificiales de flujo sub-superficial
(lecho de grava/arena), ya que su tolerancia a la inundación permanente es poca cuando
la capa de agua es profunda (Málvarez, 1999). Prospera muy bien en medios acuáticos
de profundidad somera como lagunas o zonas de inundación.
1.5.3.1.2.3 Manejo de la totora en los humedales
El manejo en los humedales se puede centrar en tres aspectos centrales: implantación,
operación y control de plagas y enfermedades.
1. Implantación
En los sistemas menores a 8 ha, la vegetación puede trasplantarse de fuentes cercanas u
obtenerse de forma comercial. Es recomendable que las plantas madres procedan de
poblaciones naturales de la zona, a fin de asegurar su adaptación al lugar. Las plantas de
desarraigan del sustrato. Se fraccionan de modo que cada porción lleve en su parte
subterránea rizomas. Se implantan individualmente en el sustrato o fango del humedal
en primavera o épocas calurosas, porque el frio puede matarlas. El tamaño de los
rizomas puede ser de 10 cm de largo y tener brotes en el extremo del corte. La raíz de
11
TOTORA, P. F. (2010). Museos campesinos de los antiguos oficios.
http://books.google.com.ec/books?id=1kO2J5aDljQC&pg=PA21&lpg=PA21&dq=totoras+plantas+fitode
puradoras&source=bl&ots=Khf1u_zZ1k&sig=ndMYCTZBIoGUxKgnHUfDQkl9nE&hl=es419&sa=X&
ei=vEQfVK7EOPb8sASy44DQCw&ved=0CBsQ6AEwAA#v=onepage&q=totoras%20plantas%20fitode
pura.
23
colocarse a 5 cm por debajo de la superficie del medio. Los tallos de las plantas pueden
ser recortados antes de trasplante.
Posteriormente, el lecho debe inducirse con agua hasta la superficie o rociarse con
frecuencia, pero siempre se debe tener el cuidado de que el nivel del agua no sobrepase
la altura de las plantas cortadas. Si las plantas de recubren de agua antes que desarrollen
las raíces, se pudrirán (Hazelip, 2004). Después de la implantación inicial, el nivel del
agua debe descender, de manera que las raíces se extiendan hacia el fondo del medio.
En cualquier caso, se debe permitir que la vegetación crezca de 3 a 6 meses antes de que
empiecen las aplicaciones regulares de agua residual (Crites y Tchobanoglous, 2000).
2. Operación
Básicamente consiste en la cosecha y el deshierbe, se debe hacer durante el primer año.
Una vez que las plantas están establecidas, esta operación deja de ser necesaria. En
otoño de cada año se debe segar o evacuar la parte aérea de las plantas. La evacuación
permite evitar su acumulación en la superficie de los filtros.
Sin embargo en caso de que las especies superen su capacidad de retención de
contaminantes, se procederá al corte de la parte aérea y eliminación del humedal. Se
debe tener en cuenta que la época en la que los rizomas tienen menos reservas es hacia
finales de verano, por lo que si se efectúa la siega, el vigor de las plantas se verá
efectuado. En épocas más tardías, (de marzo en adelante, y antes de la brotación) ya no
es probable que el corte comprometa el crecimiento de la planta.
3. Plagas y enfermedades
Fernández et, (2004) indica que son plantas muy rústicas de las que no se tiene
referencias de plagas y enfermedades en si aplicación en los humedales artificiales.
1.5.3.1.2.4 CAPACIDAD DEPURADORA DE LA TOTORA
El funcionamiento de los humedales no es totalmente comprendido. Existen muchas
discrepancias en diferentes aspectos: dimensionamiento, operación, etc. incluyendo la
capacidad depuradora de las especies implantadas. Las discrepancias incluyen
diferencias aún en el uso de plantas en los humedales. Varios autores afirman que los
resultados obtenidos con el uso de fitosistemas (centros donde se agrupan los pigmentos
24
fotosintéticos, como la clorofila) son mejores que los obtenidos con un sistema igual
pero sin plantas. Stearmanet al (2003) reporta reducción de contaminantes en general,
de más del 20% en humedales implantados respecto a los no implantados.
Sin embargo, existen también estudios que no registraron diferencias entre el
rendimiento de humedales plantados y no plantados. M. García et al. (2004) indican que
no existen diferencias estadísticamente significativas, entre humedales sub-superficiales
plantados y no plantados, en indicadores fecales y remoción de bacterias. De lo anterior
se puede concluir que las plantas aumentan la depuración en los humedales cuando las
condiciones climatológicas, de tratamiento previo y calidad de agua a ser tratada, no son
tan extremas como para salir de su rango de tolerancia. De cualquier forma, la
capacidad de extracción de nutrientes puede estimarse en función de la composición de
sus tejidos; los contenidos en N y P de parte aérea y parte subterránea son,
respectivamente del orden de 1,6% N y 0,12% P, (Fernández et al, 2004).
Finalmente, es necesario mencionar que los humedales artificiales, independientemente
de la especie heliófita utilizada, tienen en general baja eficiencia en la remoción de
nutrientes (sobre todo en humedales artificiales de flujo sub-superficial horizontal), pero
una alta eficiencia de remoción de DBO y DQO, así como en la fijación de metales
pesados y moderada a alta eficiencia en la eliminación de Coliformes fecales.12
1.5.4 RECIRCULACION DE LOS LIXIVIADOS
Se pretende utilizar el relleno sanitario como un gran reactor anaerobio de tal manera
que dentro del mismo relleno se logre la conversión a metano de los ácidos grasos que
están presentes en el lixiviado. Al recircular los lixiviados se logran un aumento en la
humedad de los residuos dispuestos, que a su vez genera un aumento de la tasa de
producción de gas metano en el relleno. Una vez los ácidos grasos han sido
metanizados, el pH del lixiviado aumenta, y al aumentar el pH la solubilidad de los
metales disminuye de tal forma que se logra una disminución de los metales en solución
que son transportados por el lixiviado.
12
JESUS, P. (1992). csic. Obtenido de
http://digital.csic.es/bitstream/10261/46985/1/vertederos20controlados%20pastor675pdf.
25
De esta manera se logra una reducción significativa tanto de la DBO como de los
metales que finalmente arrastra el lixiviado. Usualmente se considera que el nivel de
tratamiento alcanzado es el de pretratamiento, siendo necesario algún tipo de
tratamiento posterior que dependerá de los requisitos de los permisos de vertimiento en
cada caso.
1.5.5 MEMBRANAS
Esta tipo de tratamiento utiliza membranas en una tecnología de rápido desarrollo en la
última década. Con mayor frecuencia se observan más aplicaciones de las membranas
en el tratamiento de todo tipo de efluentes, incluyendo obviamente los lixiviados de los
rellenos sanitarios.
1.5.5.1 Biorreactores con membrana, MBR
Los biorreactores con membrana se utilizan de la misma manera como se utilizan los
sistemas biológicos de tratamiento, siendo la principal diferencia la sustitución del
sedimentador como sistema de separación sólido-líquido por un sistema de micro o
ultrafiltración. Esto puede tener ventajas en términos de la disminución del volumen de
tanque del reactor biológico, más sin embargo, introduce complicaciones adicionales en
la operación de los sistemas ya que los módulos de membranas son más complicados de
operar y mantener que un sedimentador.
Igualmente se logran aumentos significativos en la cantidad de biomasa que se tiene
dentro de los reactores, pero al mismo tiempo se puede perder eficiencia en la
transferencia de masa en la aireación, de tal manera que se aumentan los costos de
energía por este sentido.
1.5.5.2 Osmosis inversa
En general se reportan unos excelentes rendimientos de la tecnología para la remoción
de la mayoría de los contaminantes. Igualmente se observa que las aplicaciones han sido
para lixiviados con concentraciones de DBO relativamente bajas, menores a 1000 mg/l,
es decir, lixiviados viejos, o lixiviados a los cuales se les ha realizado un pretratamiento
previo. Se debe entonces tener cautela en la aplicación de la tecnología de manera
directa a lixiviados jóvenes, especialmente de aquellos que se encuentran en los países
en desarrollo.
26
Otra ventaja que se reporta con frecuencia en el caso de la ósmosis inversa son los bajos
consumos energéticos que requiere la tecnología cuando se compara con otras
tecnologías como la oxidación biológica o la evaporación. Se han reportado problemas
de colmatación asociados a la precipitación del calcio y el hierro en las membranas,
obligando a la incorporación de sistemas de pretratamiento que minimicen estos efectos.
1.6 PROCESOS INDISPENSABLES PARA EL TRATAMIENTO DE LOS
LIXIVIADOS.
1.6.1 Filtración
Es el proceso de pasar el agua a través de un medio poroso con la esperanza de que el
filtro tenga una calidad mejor que el afluente. El medio suele ser arena, este medio ha
sido utilizado desde el siglo XVII cuando el proceso de filtración lenta en arena era
generalmente el único de tratamiento de agua. Este filtro lento en arena tiene el mérito
de mejorar la calidad estética del agua y también la separación de patógenos.
Se considera que la separación de impurezas tiene lugar fundamentalmente en la capa
de película biológica, se piensa que los mecanismos son tantos físicos como biológicos,
contribuyendo este último al hecho de que muchos parámetros microbiológicos mejoran
significativamente al pasar a través del filtro lento de arena.
El tamaño efectivo de arena suele ser del orden de unos 0,2 mm y este retiene
efectivamente todas las partículas mayores de unos 0,02 mm. Esta tasa de separación
dependía de la profundidad de lecho y se reducía a medida que lo hacia la profundidad.
1.6.2 Coagulación
Consiste en una desestabilización de las partículas coloidales, que tiene lugar al
introducir un producto químico capaz de descargar los coloides y así dar lugar a una
agregación de los mismos que permita su sedimentación.
El tratamiento de agua con Policloruro de Aluminio produce flóculos de gran tamaño,
sumamente homogéneos. Para aguas floculadas se puede suponer que los sólidos
suspendidos, son aproximadamente iguales a turbiedad. Está alistado como coagulantes
27
proveniente de sales de aluminio junto con el tradicional sulfato de aluminio. Sin
embargo, tiene algunas ventajas frente a este:

Potencia considerable de coagulación.

Disminución de la turbidez final en el proceso.

Velocidad considerable de coagulación y floculación.
1.6.3 Pruebas de jarras
Se considera que es un trabajo fundamental para lograr buenos niveles de eficiencia con
la utilización de químicos. Esta prueba se presenta para el policloruro de aluminio, sin
embargo, el procedimiento básicamente es el mismo para cualquier coagulante a ser
utilizado, lo que cambia son las concentraciones de las soluciones las cuales pueden ser
consultadas en las hojas técnicas facilitadas por las casa comercializadoras del producto.
FIGURA 1.4 Ensayo de jarras
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
1.6.3.1 Policloruro de aluminio
Para este tipo de lixiviados se debe realizar el ensayo de jarras de dosis recomendadas
para determinar la medida precisa a aplicarse, calcular la descarga del químico para
todo el caudal de lixiviado y cuadrar equipos dosificadores para la descarga calculada,
este tipo de ensayo es utilizado frecuentemente en los laboratorios, el mismo que
representa las condiciones en las que efectúan los procesos de coagulación, floculación
y sedimentación. Cada uno de estos pasos debe realizarse con precisión para garantizar
un funcionamiento eficiente.
28
FIGURA 1.5 Policloruro de aluminio
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
1.6.3.2. Objetivos de la prueba de jarras.
Este ensayo es de óptima utilidad porque nos ayudar a determinar:

El coagulante más efectivo.

La dosis de coagulante que se debe aplicar en cada uno de los tratamientos.

El pH óptimo de coagulación, el mismo que permite la formación de los
flóculos que no es lo mismo para todas las muestras de aguas tratándose.

La adición más adecuada de los reactivos químicos.

El tiempo optimo en la formación de los flóculos.
Existen algunas variaciones en el equipo para efectuar esta prueba pero por lo general
consta de lo siguiente:

Un agitador mecánico.

Vaso de precipitados.

Cronometro.
1.6.3.3 Procedimiento para realizar la prueba de jarras
Se debe saber en todo momento como está funcionando cada unidad, y para ello se toma
en cuenta constantemente las siguientes actividades:
29

Tomar una muestra de lixiviado y medir los datos iniciales es decir sin previo
tratamiento como son: turbiedad, pH y color.

Colocar con precisión 1000 ml de lixiviado en cada vaso precipitado para el
respectivo tratamiento.

Adicionar una cantidad de policloruro de aluminio (coagulante) en orden
creciente a cada uno de los vasos.

Colocar las paletas de agitación en cada uno de los vasos, encender el agitador y
operarlo durante un tiempo de 3 minutos a una velocidad de 60 a 80 rpm.

Disminuir la velocidad a 30 rpm o a la que considere más adecuada para la
formación de los floculantes.

Tomar el tiempo con veracidad hasta el instante que empiecen a formarse los
flóculos.

Detener el mezclador, retirar las paletas de los vasos precipitados.

Dejar reposar durante 20 minutos y observar la clarificación en cada vaso y el
floculo que se ha formado.

Una vez que los flóculos estén completamente asentados se toma una pequeña
muestra del sobrenadante y medir la turbidez, color y pH.

Verificar si sufrieron alguna alteración las propiedades químicas de los
parámetros que se encontraban dentro del reglamento de norma durante el
procedimiento de prueba de jarras.

Se debe tomar la dosis optima de coagulante que indique las anotaciones
tomadas durante tal procedimiento el cual nos indicara un floc más resistente,
acondicionado, con peso mayor que sedimentara rápidamente y en el que se
obtendrá menor turbidez y menor color.
1.6.3.4. Precauciones que se deben tomar en la prueba de jarras
a) Las soluciones deben prepararse todos los días con el producto que se va a
aplicar.
b) Medir el volumen de jarras cuidadosamente, todos los vasos deben contener el
mismo volumen. Mejores resultados se obtienen con volúmenes mayores, en lo
posible de dos litros.
c) La prueba debe realizase a la misma temperatura del lixiviado en la planta de
tratamiento.
30
d) Los coagulantes deben suministrarse en el mismo orden en que se agregan en la
planta de tratamiento y simultáneamente todas las jarras.
e) Se debe tratar de encontrar una energía de agitación que produzca un resultado
comparable al de la planta, antes mencionado que, nunca podrá ser comparable
con el efecto de los mezcladores y floculadores.
f) Los recipientes (vasos baldes) en los cuales se van a tomar las muestras deben
lavarse previamente con la misma muestra que se va a utilizar en la prueba.
g) Se deben conocer los tiempos de agitación, floculación y sedimentación de la
planta para determinarlos para en la prueba.
Evitar que las manos, y los elementos que se van a utilizar en el ensayo alteren las
condiciones físico-químicas de los materiales y equipos que se van a utilizar (frascos,
pipetas, etc.). 13
1.7 TIPO DE MUESTRAS
1.7.1 Muestra Simple o Puntual
Las muestras puntuales son muestras individuales, recogidas de forma manual o
automática, para aguas en la superficie, a una profundidad específica y en el fondo.
Se recomienda tomar muestras puntuales si el flujo del agua a muestrear no es uniforme,
si los valores de los parámetros de interés no son constantes o si el uso de la muestra
compuesta presenta diferencias con la muestra individual debido a la reacción entre las
muestras. Las muestras puntuales son esenciales cuando el objetivo del programa de
muestreo es estimar si la calidad del agua cumple con los límites o se aparta del
promedio de calidad. La toma de muestras puntuales se recomienda para la
determinación de parámetros inestables como: la concentración de gases disueltos, cloro
residual y sulfitos solubles.
13
JARRAS, E. D. (1999). Operación de tratamiento de aguas. Obtenido de
http://es.scribd.com/doc/16986036/Operacion-de-Plantas-de-Tratamiento-de-Aguas .
31
1.7.2 Muestras Periódicas
Muestras periódicas tomadas a intervalos de tiempo fijos, estas muestras se toman
usando un mecanismo cronometrado para iniciar y finalizar la recolección del agua
durante un intervalo de tiempo específico.
1.7.3 Muestras Continuas
Muestras continuas tomadas a flujos fijos, las muestras tomadas por esta técnica
contienen todos los constituyentes presentes durante un período de muestreo, pero en
muchos casos no proporciona información de la variación de la concentración de
parámetros específicos durante el período de muestreo.
1.7.4 Muestras Compuestas
Las muestras compuestas se pueden obtener de forma manual o automática, sin importar
el tipo de muestreo. Se toman continuamente muestras que se reúnen para obtener
muestras compuestas. Las muestras compuestas suministran el dato de composición
promedio. Por lo tanto, antes de mezclar las muestras se debe verificar que ese es el
dato requerido o que los parámetros de interés no varían significativamente durante el
período de muestreo.
1.8 MEDICIÓN DEL CAUDAL
La mayoría de sistemas de abastecimientos de agua potable en las poblaciones rurales
tienen como fuente los manantiales. Existen varios métodos para determinar el caudal
de agua y los más utilizados en los proyectos de abastecimiento de agua potable, aguas
residuales, lixiviados, aguas industriales en zonas rurales, son los métodos volumétrico,
utilizado para calcular caudales hasta un máximo de 10 L/s, y de velocidad-área, para
caudales mayores a 10 L/s.
1.8.1 Método Volumétrico
El método consiste en tomar el tiempo que demora en llenarse fácilmente con agua un
recipiente de volumen conocido. Posteriormente, se divide el volumen en litros entre el
tiempo promedio en segundos, obteniéndose el caudal:
32
=


ó . 
Donde:
Q: Caudal, (L/s)
V: Volumen del recipiente, (L)
t: tiempo que tarda en llenarse el recipiente, (s)
Con la finalidad de definir el tiempo promedio, se recomienda realizar como mínimo 5
mediciones.
1.8.2 Método Velocidad – Área
El método consiste en medir la velocidad del agua que discurre del manantial tomando
el tiempo que demora un objeto flotante en llegar de un punto a otro en una sección
uniforme, habiéndose previamente definido la distancia entre ambos puntos.
La velocidad del agua en la superficie es la máxima e irá disminuyendo a medida que
las capas de agua estén a más profundidad. Teóricamente, la capa de agua más
profunda, en contacto con el fondo, tiene velocidad nula. Por esta razón, se añade un
coeficiente de corrección del 85% para homogeneizar la velocidad de la corriente.
Al igual que en el método volumétrico, para determinar el tiempo promedio se
recomienda realizar un mínimo de 5 pruebas o mediciones, para mayor precisión.
1.9 EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE LA ZONA PARA DESARROLLAR EL
PROYECTO
Los humedales son idealmente situados en lugares de áreas disponibles relativamente
largas con fuentes de aguas contaminadas, y concentración de contaminantes baja, pero
por supuesto estos son casos que se presentan con poca frecuencia, y los factores deben
ser evaluados separadamente y juntos. Este análisis es usualmente culminado durante un
estudio de factibilidad.
El área disponible para un humedal artificial depende del flujo de volumen,
concentración de contaminantes, y metas del tratamiento, un humedal podría requerir un
33
área considerable y un humedal pequeño puede tener dificultades en el manejo de
grandes flujos de agua en tormentas en zonas de alta lluvia.
1.9.1. Topografía.
El terreno apto para la instalación de un sistema de terrenos pantanosos (humedal
artificial) es uno de topografía uniforme horizontal o en ligera pendiente. Ello se debe a
que los sistemas de flujo libre (FWS) se suelen diseñar con depósitos o canales
horizontales, y que los sistemas de flujo sub-superficial (SFS) se suelen diseñar y
construir con pendientes del 1% o superiores.
A pesar de que es posible construir depósitos en terrenos de más pendiente y con
topografía más irregular, el movimiento de tierras necesario afectará al costo
constructivo del sistema. En consecuencia los sistemas de terrenos pantanosos se suelen
construir con pendientes inferiores al 5%.
1.9.2. Suelo.
El sistema debe poseer un forro que garantizara la permanencia del agua residual en el
humedal, para así prevenir la infiltración al terreno, el material de soporte en podrá ser
grava, con paredes y bases de concreto que corresponden a las terrazas o canales
horizontales que posee la estructura civil.
1.9.3. Clima.
Es posible utilizar sistemas de terrenos pantanosos en zonas de climas fríos. Sin
embargo, la viabilidad del funcionamiento de los sistemas durante el invierno depende
de la temperatura del agua en el interior del depósito y de los objetivos de tratamiento.
El rendimiento del proceso de tratamiento es muy sensible a la temperatura, ya que los
principales mecanismos de tratamiento son biológicos. En los casos en los que las bajas
temperaturas no permitan alcanzar los objetivos de tratamiento preestablecidos, será
necesario almacenar el agua. 14
14
JESUS, G. F. (2004). Manual de Fitodepuración, Filtros en macrofitas en flotación.
34
1.10 IMPACTOS AMBIENTALES
La inadecuada implementación y el mal manejo del sitio de disposición final de los
residuos sólidos domiciliarios, así como el deficiente control sanitario, pueden originar
riesgos para la comunidad vecina y daños al medio ambiente. Contaminación del agua:
es uno de los problemas más serios provocados por los sitios de disposición final de los
residuos.
El proceso de descomposición de la basura genera líquidos (lixiviados) que pueden
contaminarse con una gran variedad de agentes biológicos (bacterias, virus) y químicos
(metales, pesticidas, solventes orgánicos) en su migración a través del vertedero. Los
lixiviados pueden filtrarse hacia las aguas superficiales y alcanzar las aguas
subterráneas que alimentan ríos y pozos.
Todo esto constituye una gran amenaza para la vida silvestre del lugar y para la salud de
los vecinos.

Contaminación del aire: ocurre porque los gases liberados pueden contribuir al
efecto invernadero si no reciben un tratamiento adecuado. Los más importantes
son el metano y el dióxido de carbono. Otros compuestos orgánicos,
potencialmente tóxicos o cancerígenos, pueden ser arrastrados por los flujos de
gas metano o anhídrido carbónico (CO). Asimismo, la emisión de hidrocarburos
orgánicos volátiles puede contribuir a la formación de ozono.

Otros riesgos: puede causar muchas enfermedades, al ser un foco infeccioso
que atrae roedores e insectos, los que a su vez infectan a las personas y
animales; provoca olores molestos. Por último, el conjunto de peligros
inherentes a los vertederos incontrolados repercute también en un problema
económico, debido a la desvalorización de los terrenos circundantes.
1.10.1 Impactos ambientales positivos:

En los ríos se deposita una menor cantidad de materia orgánica.

De la misma forma también disminuye la carga microbiológica descargada.

Se conservan los espacios ecológicos y se mantiene la capacidad de
reproducción de ecosistema.
35
1.10.2 Impactos ambientales negativos:

Puede llegar a contaminar el agua subterránea mediante los contaminantes que
no han sido removido por el sistema de tratamiento.

Si se permite descargar aguas industriales que no han pasado por un tratamiento
previo, la acumulación de elementos potencialmente fitotóxicos podría provocar
una acumulación de los mismos en los cultivos.

Algunas plantas de tratamiento producen males olores.

Si no se presenta especial atención al proceso de filtración y drenaje se puede
producir un deterioro en el suelo, causado por el aumento de salinización y
saturación del agua. 15
1.11 SISTEMAS DE TRATAMIENTOS DE AGUAS RESIDUALES
1.11.1 TRATAMIENTOS PRIMARIOS
1.11.1.1 FILTRACIÓN
Es una operación unitaria de importancia que debe estar formando parte de un sistema
de depuración de aguas residuales. Esta operación se utiliza con la finalidad de retener
una cantidad muy importante de sólidos suspendidos presentes en el lixiviado.
El filtro biológico ayuda a purificar el líquido lixiviado al correr lentamente a través de
una capa de arena. 16
FIGURA 1.6 filtro lento de grava y arena.
Fuente:https://www.google.com.ec/search?q=filtros+de+grava+y+arena&biw=1366&bih=667&tbm=isch&tbo=u&sourc
e=univ&sa=X&ei
15
SOCIAL, I. A. (2010). Lixiviados en Navarro. Obtenido de
http://lixiviadosennavarro.blogspot.com/p/impacto-social-economico-y-ambiental_27.html.
16
ALBERTO, R. R. (2002). Purificación del agua. Bogotá - Colombia.
36
1.11.1.2 BIORREACTOR – HUMEDAL ARTIFICIAL
1.11.1.2.1. Dimensionamiento del humedal-biorreactor
Para el dimensionamiento de este tipo de humedales es necesario determinar la
superficie de tratamiento (dimensionamiento biológico), para llevar a cabo un buen
dimensionamiento es importante plantearse, diferentes escenarios en cuanto a los
caudales y concentraciones, y observar si para la superficie de diseño cumplen con los
límites de vertidos establecidos. En general se acepta que la superficie de diseño es
correcta cuando un 90% de las concentraciones de contaminante de los efluentes se
encuentran por debajo del límite.
Una característica notable de los humedales construidos de flujo sub-superficial es su
poca sensibilidad a los cambios de temperatura para eliminar el DBO. Numerosos
estudios han demostrado que la eficiencia de eliminación de la DBO de los humedales
no mejora en verano ni empeora en invierno de forma significativa.
1.11.1.2.2 Selección de la ubicación del terreno
Para la selección de la ubicación de los humedales se realiza en función de variables que
fundamentalmente afectan a su proceso constructivo y los costes que éste conlleva,
destacándose la accesibilidad, el precio y la calidad del terreno, la climatología y la
geología de la zona, entre otros. Los humedales se deben situar en zonas llanas o con
muy poca pendiente y que permitan a ser posible la circulación del agua por gravedad
en los elementos de la depuradora. Tómese en cuenta que las llanuras cercanas a los ríos
aun cuando cumplen con esta condición no son adecuadas ya que pueden necesitar de
diques de protección contra las inundaciones. Por otra parte, los sistemas deben situarse
alejados de zonas con bastante pendiente o taludes susceptibles de ser erosionados,
puesto que si los materiales son arrastrados, y entran en los humedales pueden acelerar
el proceso de colmatación (acumulación de sedimentos). En cualquier caso se deberá
evaluar las medidas necesarias para evitar la entrada de finos a los humedales.
1.11.1.2.3 Sistemas de distribución y recogida de los lixiviados.
El objetivo de estos sistemas es fundamentalmente para garantizar una buena
distribución y recogida del agua (líquidos lixiviados), respectivamente. Si el caudal no
se reparte equivalentemente en todo el ancho del sistema se generaran zonas muertas, y
lo que es más grave, mayor riesgo de colmatación (acumulación de sedimentos o zonas
37
pantanosas) en la zona donde se vierta mayoritariamente el lixiviado. El caudal del
lixiviado procedente del tratamiento previo deberá dividirse equitativamente en todo el
sistema. Las tuberías de los sistemas de humedales lógicamente deben tener un diámetro
que permita transportar el caudal necesario en cada caso. Como norma general de las
tuberías deben funcionar como máximo con una altura de lámina de agua a un 70 – 75%
del diámetro de la tubería, para intentar que el flujo sea en lámina libre.
Los diámetros utilizados por lo tanto varían en función del caudal, siendo recomendable
que la velocidad de circulación no sea mucho menor a 1m/s. Aunque depende del
tamaño de cada instalación, en general se intentara utilizar diámetros de como mínimo
100 mm (para evitar obstrucciones). Solo en instalaciones muy pequeñas (saneamiento
autónomo) es aconsejable usar diámetros menores. El agua llega a cada una de las
celdas en que está constituido el sistema de los humedales a través de lo que se conoce
como zona de entrada. Después de circular por el humedal, el agua se evacua por lo que
se denomina zona de salida.
1.11.1.2.4 Medio granular
El medio granular propiamente del humedal está delimitado por las zonas de entrada y
salida. Este debe estar limpio (exento de finos), ser homogéneo, duro, durable y capaz
de mantener su forma a largo plazo. Además, debe permitir un buen desarrollo de las
plantas. Los materiales graníticos con diámetros medios de alrededor de 5 – 6 mm
ofrecen muy buenos resultados.
1.11.1.2.5 Impermeabilización
La impermeabilización (geomembrana) de la celda tiene como objetivo asegurar la
contención de las aguas en el interior de las celdas evitando así infiltraciones que
puedan contaminar aguas subterráneas. Dependiendo de las condiciones locales puede
ser suficiente una adecuada compactación del terreno. Aunque es menos habitual
también se pueden usar capas de bentonita, asfalto o tratamientos químicos que eviten
infiltraciones al terreno pero que, a su vez no produzcan efectos negativos en ningún
elemento de los humedales.
El método más utilizado para anclar las geomembranas se basa en utilizar una zona
periférica, que consiste en una excavación a un metro de la cresta del talud, con unas
38
dimensiones mínimas de 0,3 m en la cual se fija la lámina mediante el relleno de la
propia zanja. Dependiendo de las características del terreno y del tipo de geomembrana
puede ser necesario protegerla exteriormente con un geotextil. También puede ser
necesario protegerla interiormente con otro geotextil si el material granular es de más de
5mm de diámetro y tiene aristas. Los requerimientos de geotextiles y de sus
características deben ser determinados a partir de los estudios geotécnicos y para ello es
recomendable consultar con una empresa especialista en geomembranas.
1.11.1.2.6 Plantación.
Esta actividad se realiza una ver que le medio granular ha sido colocado y nivelado, la
plantación debe realizarse de plántulas que han sido previamente cultivadas en un
vivero o bien de rizomas que se obtienen de otros sistemas de humedales constituidos o
de humedales naturales.
No obstante, estas plantas si tienen agua, luz y nutrientes crecen muy rápido y dan
buenos resultados. Hay que vigilar la luz ya que suelen ser plantas que necesitan un
buen grado de insolación. Salinidades extremas (muy superiores a las que se encuentran
normalmente en las aguas residuales urbanas) también pueden afectar su crecimiento,
aunque en general son bastante tolerantes de salinidad. 17
1.11.1.3 COAGULACIÓN - FLOCULACIÓN
Debido a que el caudal y las características de los líquidos lixiviados generados en la
planta de tratamiento necesitan la adición del floculante, es necesario incluir en el
sistema de tratamiento un tanque homogeneizador, con el objetivo de mejor la
efectividad de las etapas de tratamiento posteriores.
La homogenización se utiliza principalmente con componentes que no son solubles uno
en el otro, que apenas son miscibles o no son miscibles en absoluto. Los sólidos
generalmente se pueden homogenizar por agitación. La homogenización consiste en la
amortiguación por laminación de las variaciones del caudal, con el objeto de conseguir
un caudal constante o casi constante.
17
P., C. (2005). Rendimiento del Flujo Vertical de Sistemas de Humedales construidos con especial
referencia a la importancia de la Transferencia del Oxígeno. (Vol. 2). Colombia.
39
La coagulación consiste en desestabilizar los coloides por neutralización de sus cargas,
dando lugar a la formación de un floculo o precipitado. Estas partículas coloidales se
consigue añadiéndole al agua un producto químico (policloruro de aluminio) llamado
coagulante, normalmente se utilizan las sales de hierro (cloruro férrico) y aluminio.
La floculación trata la unión entre los flóculos ya formados con el fin aumentar su
volumen y peso de forma que pueden decantar, consiste en la captación mecánica de las
partículas neutralizadas dando lugar a un entramado de sólidos de mayor volumen. De
esta forma, se consigue un aumento considerable del tamaño y la densidad de las
partículas coaguladas, aumentando por tanto la velocidad de sedimentación de los
flóculos.
1.11.1.4 SEDIMENTACIÓN
Es la separación de solido-liquido, una decantación por gravedad para separar los
sólidos en suspensión (Reynolds 1982).
La sedimentación se utiliza para separar partículas sólidas en un líquido. La diferencia
de densidades entre las partículas sólidas y el líquido hace que, aunque este último
tengo un movimiento ascendente y las partículas sólidas sedimenten, depositándose en
el fondo de donde son eliminadas en forma de lodos. La viscosidad del líquido frena las
partículas sólidas, que deben vencer el razonamiento con el líquido en el movimiento de
caída. En el tratamiento de aguas, los procesos de sedimentación utilizados son: Tipo I:
Para sedimentar partículas discretas no floculadas en una suspensión diluida.
Esto puede presentarse debido a la simple decantación de aguas superficiales antes del
tratamiento por filtración de arena. Tipo II: Para sedimentar partículas floculadas en una
suspensión diluida. Esto puede presentarse después de la coagulación química y
floculación donde a las partículas no discretas se les ayuda químicamente a coagular.
1.11.2 TRATAMIENTOS SECUNDARIOS
Son tratamientos biológicos de la materia orgánica disuelta presente en el agua residual,
transformándola en sólidos suspendidos que se eliminan fácilmente, estos son:
40

Fangos activados: es un proceso biológico empleado en el tratamiento de aguas
residuales convencionales, que consiste en el desarrollo de un cultivo bacteriano
disperso en forma de Flóculo en un depósito agitado, aireado y alimentado con
el agua residual, que es capaz de metabolizar como nutrientes los contaminantes
biológicos presentes en esa agua.
La agitación evita sedimentos y homogeneiza la mezcla de los flóculos
bacterianos con el agua residual. La aireación requerida tiene por objeto
suministrar el oxígeno necesario tanto para las bacterias como para el resto de
los microorganismos aerobios. El oxígeno puede provenir del aire, de un gas
enriquecido en oxígeno o de oxígeno puro.

Camas filtrantes (camas de oxidación): utiliza la capa filtrante de goteo
utilizando más viajas y plantas receptoras de cargas más variables, las camas
filtrantes son utilizadas donde el licor de las aguas residuales es rociado en la
superficie de una profunda cama compuesta de coque (carbón, piedra caliza o
fabricada especialmente de medios plásticos). El licor es distribuido mediante
unos brazos perforados rotativos que irradian de un pivote central.
El licor distribuido gotea en la cama y es recogido en drenes en la base. Estos
drenes también proporcionan un recurso de aire que se infiltra hacia arriba de la
cama, manteniendo un medio aerobio. Las películas biológicas de bacterias,
protozoarios y hongos se forman en la superficie del medio y se comen o
reducen los contenidos orgánicos. Esta biopelicula es alimentada a menudo por
insectos y gusanos.

Sedimentación secundaria: El paso final de la etapa secundaria del tratamiento
es retirar los flóculos biológicos del material de filtro, y producir agua tratada
con bajos niveles de materia orgánica y materia suspendida. En una planta de
tratamiento rural, se realiza en el tanque de sedimentación secundaria.18
18
ROJAS, J. A. (2002). Purificación del agua. (Vol. 2). Colombia.
41
1.12 DISEÑO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE LOS LIQUIDOS
LIXIVIADOS.
1.12.1. CALCULO DEL CAUDAL DEL DISEÑO
Para determinar el caudal medio se utiliza la siguiente fórmula:
 =

ó . 

Dónde:
QL: caudal del lixiviado (m3/s)
V: volumen del lixiviado (m3)
t: tiempo de trabajo (s)
1.12.2 CÁLCULOS PARA EL TANQUE DE FILTRACIÓN LENTO DE ARENA.
1.12.2.1Número de filtros.
Para determinar en número de filtro se emplea la siguiente ecuación:
 = . √
ò . 
:
: nùmero de filtros (Adimencional)
: Caudal de diseño (m3/día)
1.12.2.2 Área del filtro.
El área del filtro se calcula empleando la siguiente ecuación:
 =

  ò
:
: area del filtro (m3)
  ò = 5
m
( . )
d
42
ò . 
TABLA 1.3 Principales características de filtros
Características
Tasa de filtración
Medio
Distribución del medio
Duración carrera
Perdida de carga
Agua de lavado
Profundidad del medio
Profundidad de grava
Drenaje
Filtros lentos
de arena
2-5(< 12/)
Arena
No especificado
20-60 días
Inicial: 0.6m
Final: 1.2m
No usa
0,6 – 1,0 m
0,30 m
Tubería perforada
Filtros rápidos
de arena
120 m/d
Arena
Estratificado: fino
a grueso
12-36 horas
Inicial: 0.3m
Final: 2.4-3.0m
2-4% del agua
filtrada
0,6 – 0,75 m
0,30 – 0,45 m
Tubería perforada
Falsos fondos
Fuente: Jairo Alberto Romero Rojas. Purificación del agua.
NOTA:
Tasa de filtración: el empleo de tasas de filtración bajas no asegura, necesariamente, la
producción de agua filtrada de mejor calidad y mayor volumen de agua producida por
carrera de filtración.
Filtro lento de arena: el agua cruda para directamente a la filtración para ser tratada
posteriormente.
Filtro rápido de arena: se efectúa después de la separación de la mayoría de los
sólidos suspendidos por sedimentación.
1.12.2.3 Coeficiente mínimo de costo.
La relación entre la longitud y el ancho del filtro se diseña con el fin de obtener un
balance económico entre el ahorro que resulta por una parte de una galería de tuberías
más corta, placa de piso y placa de techo y el aumento debido al coste del hormigón
para las paredes del filtro. Es una relación entre la longitud y el ancho del filtro, kc
puede definirse según la ecuación:
 =

 + 
ò . 
43
O también de la siguiente forma:
 =


ò . 
:
: Coeficiente de mìnimo costo (Adimensional)
: Nùmero de filtros (Adimencional)
: longitud del filtro (m)
: ancho del filtro (m)
1.12.2.4 Longitud del filtro.
Para calcular la longitud del filtro se emplea la siguiente ecuación:
 = √  
 . 
Donde:
: àrea del filtro (m)
: Coeficiente minimo de costo (Adimensional)
1.12.2.5 Ancho del filtro
Para calcular el ancho del filtro se emplea la siguiente expresión:

 = √

ò . 
:
: àrea del filtro (m)
: coeficiente minimo de costo (Adimensional)
: ancho del filtro (m)
44
1.12.2.6 Altura de filtro
Para calcular la altura del filtro se emplea la siguiente ecuación:
 = ( +  +  + 
ó . 
:
: altura del filtro (m)
: factor de seguridad (%) (Tabla 1.4)
: altura de la capa del agua (m)(Tabla 1.4)
: altura del lecho filtrante (m) (Tabla 1.4)
: altura de la capa de soporte (m) (Tabla 1.4)
: altura del drenaje (m) (Tabla 1.4)
1.12.2.7 Volumen del filtro
Para calcular el volumen del filtro lente de arena se emplea la siguiente ecuación:
 =     
ó . 
Donde:
Zf: altura del filtro (m)
af: ancho del filtro (m)
Lf: longitud del filtro (m)
TABLA 1.4 Parámetros de Diseño de filtros lentos de Arena
PARÀMETROS
VALOR
<12 m/d
Tasa de filtración (tf)
Medio
Arena
Altura del agua sobre el lecho (Ca)
1 – 1,5 m
Profundidad del medio (La)
0,6 – 1 m
Profundidad de grava (Cs)
0,30 m
Drenaje
Tubería perforada
0.8 – 1,4 m
Altura del drenaje (Fc)
Factor de seguridad (fs.)
10%
Fuente: Jairo Alberto Romero Rojas. Purificación del agua. Filtración
45
1.12.3 CALCULOS PARA EL TANQUE – BIORREACTOR.
1.12.3.1 Área del tanque – biorreactor
Para calcular el área del biorreactor se emplea la siguiente ecuación:
 = ( +  + )
 . 
:
: largo del tanque biorreactor (m)
: ancho del tanque biorreactor (m)
: profundidad del tanque biorreactor (m)
1.12.3.2 Volumen para el tanque - biorreactor
Para calcular el volumen del tanque – biorreactor se emplea la siguiente ecuación:
=
ó . 
:
: volumen del biorreactor (m3)
: largo del biorreactor (m)
: ancho del biorreactor (m)
: profundida del biorreactor (m)
1.12.4 CALCULOS PARA EL TANQUE COAGULADOR - FLOCULADOR
Para la mezcla de los químicos con el lixiviado se realiza con aire, ya que resulta más
económico y es la forma más utilizada hoy en día en las empresas que realizan
tratamiento de aguas residuales, industriales, etc. La mezcla se realiza durante 2 horas y
se deja reposar 3 horas para sacar los flóculos y el agua tratada.
1.12.4.1 Área superficial del coagulador - floculador
Para el cálculo del área superficial del tanque circular se empleara la ecuación
expresada a continuación, la cual expresa la cantidad del volumen de agua que se
esparcirá sobre un área determinada:
46
 =


ó . 
 =


ó . 
:
: carga superficial (m3/m2.dia)
Tabla 1.5
: áre superficial (m3)
: caudal de diseño (m3/d)
TABLA 1.5 Cargas de superficie recomendadas para diversas suspensiones químicas
Carga de superficie (m3/m2d)
Suspensión
Intervalo
Caudal punta
Flóculo de alúmina
5 -50
50
Flóculo de hierro
25 – 50
50
Flóculo de cal
30 – 60
60
Agua residual cruda
25 – 60
50
Fuente: METCALF & EDDY, Ingeniería de Aguas Residuales, 1995.
1.12.4.2 Radio del coagulador - floculador
Para determinar el radio del floculador se hace en base a la siguiente ecuación:
=√


ó: . 
:
: radio del floculador (m)
: área del floculador (m2)
: número irracional
47
1.12.4.3 Diámetro del coagulador - floculador
El floculador al ser un cilindro con base cónica para el cálculo del diámetro
se
determina con la siguiente ecuación en función al radio determinado:
 = 
ó . 
:
: radio del floculador (m)
1.12.4.4 Volumen del coagulador - floculador
Como la formula geométrica del tanque es cilíndrica, el área del tanque se calcula
mediante la ecuación:
 = 2h
Ecuación 1.16
:
: radio del tanque (m)
: altura del tanque (m)
 . 
: volumen del tanque (m3)
TABLA 1.6 Información usual para el diseño de sedimentadores rectangulares y circulares en el tratamiento
primario y secundario
PARÁMETRO
UNIDAD
INTERVALO
VALOR USUAL
Rectangular
Profundidad
m
1–4
3,6
Longitud
m
15 – 90
25 - 40
Ancho
m
2 – 25
5 - 10
m/s
0,6 – 1,2
0,9
Velocidad del reactor
Circular
Profundidad
m
3 -4,5
3,6
Longitud
m
3 – 60
12 – 45
mm/mm
6,25 - 16
8
r/min
0,02 – 0,05
0,03
Pendiente de la solera
Velocidad de los
rascadores
Fuente: MTCALF & EDDY, Ingeniería de Aguas Residuales, 1995.
48
1.12.4.5 Tiempo de retención hidráulica.
Para calcular el tiempo de retención hidráulica se emplea la siguiente ecuación:
 =


ó . 
:
: tiempo de retención hidráulica (h)
: volumen del tanque (m3)
: caudal de diseño (m3/d)
1.12.5 CÁLCULOS PARA EL TANQUE SEDIMENTADOR LAMINAR
Luego de salir del coagulador - floculador el agua a tratar pasa a un sedimentador
laminar con la finalidad de sedimentar los flóculos que se han producido en la etapa
previa es decir la de floculación.
El tanque de sedimentación será construido de hormigón, sus placas contenidas en el
interior será de asbesto - cemento prefabricadas; y el paso del floculados al
sedimentados debe ser lo más corto posible por lo que se evitará las interconexiones
largas.
1.10.5.1 Superficial del tanque sedimentador
Para el cálculo del área superficial del tanque sedimentador se emplea la ecuación:
=


ó: . 
:
: area del sedimentador (m2)
: caudal de diseño (m3/d)
: carga superficial (m3/m2d)
Tabla 1.7
49
TABLA 1.7 Información usual para el diseño de sedimentadores rectangulares y circulares en el tratamiento
primario y secundario
CARACTERÍSTICAS
INTERVALO
TÍPICO
Sedimentación primaria y secundaria
1.5 – 2.5
Tiempo de retención, h
2
Carga de superficie (m3/m2día)
A caudal medio
8 - 50
40
A caudal punta
80 – 120
100
Carga sobre vertedero (m3/m . día)
125 - 500
250
Sedimentación primaria con adición de lodo activado en exceso:
1,5 – 2,5
Tiempo de retención, h
2
Carga de superficie (m3/ m2 . día)
A caudal medio
24 - 32
28
A caudal punta
48 - 70
60
125 - 500
250
Carga sobre vertedero (m3 / m2.día)
Fuente: MTCALF & EDDY, Ingeniería de Aguas Residuales, 1995.
1.12.5.2 Largo del tanque sedimentador
Para calcular el largo del tanque se emplea la siguiente ecuación:
 =  
ó: . 
:
: ancho del sedimentador (m)
: largo del sedimentador (m)
1.12.5.3 Volumen del tanque de sedimentación.
Para calcular el volumen del sedimentador se emplea la siguiente ecuación:
=
ó: . 
:
: largo del sedimentador (m)
: ancho del sedimentador (m)
: profundidad del sedimentador (m) expresada en la  . 
50
1.12.5.4 Tiempo de retención hidráulica
Para calcular el tiempo de retención se emplea la siguiente ecuación:
 =


ó: . 
:
: volumen del sedimentador (m3)
: caudal de diseño (m3/día)
51
CAPITULO II
PARTE EXPERIMENTAL
52
2. PARTE EXPERIMENTAL.
El presente trabajo de investigación consiste en la determinación de las características
físicas, químicas y microbiológicas de los lixiviados provenientes del Relleno Sanitario
en el Cantón Chunchi provincia de Chimborazo que tiene como fin utilizar para riego de
espacios verdes existentes en el sector.
La caracterización de algunos parámetros se los realizo mediante muestreos rigurosos
de análisis químicos y técnicos realizados en el laboratorio de la Escuela Superior
Politécnica de Chimborazo (ESPOCH) CESTTA (Centro De Servicios Técnicos Y
Transferencia Tecnológica Ambiental).
Obtenidos los resultados y caracterización de dichos lixiviados se precede con los
cálculos y el diseño de un sistema adecuado de tratamiento para dichas aguas de
acuerdo a las necesidades y requerimientos de tal manera que estas aguas sean aptas
para el fin propuesto.
2.1 MUESTREO
2.1.1 LOCALIZACION DE LA INVESTIGACION.
El diseño del tratamiento de lixiviados se realizó en la zona llamada Quivi en el Cantón
Chunchi, ubicado en el extremo sur de la provincia de Chimborazo.
El lugar mencionado anteriormente no cuenta con un tratamiento de lixiviados pero
existe un tanque de almacenamiento del mismo, como se señala que no hay ningún
tratamiento, este lixiviado cuando llega a una altura importante es recirculado para que
regrese al relleno así evitando que rebose el agua principalmente en tiempo de invierno.
2.1.2 PLAN DE MUESTREO
Se realizó un cronograma de recolección de muestras una vez por semana, después de
un mes y medio de haber sido plantadas las totoras. Los análisis físico–químicos y
microbiológicos se los realizo en el laboratorio Cestta de la Ciudad de Riobamba.
53
FIGURA 2.1 Muestreo de los lixiviados
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
2.1.3 PROTOCOLO DE MUESTREO
En primera instancia resaltamos que no se contó de manera directa con el lixiviado
destinado a la celda de totoras, es así que se ideo una manera para la obtención del
mismo, realizando una instalación en un pozo existente de aproximadamente 30 metros
de distancia hacia arriba, con la ayuda de una manguera de media pulgada se llevó
dicho lixiviado al sembrío.
El muestreo realizado en este trabajo fue de tipo compuesto que resulta de la mezcla y
homogenización en un mismo punto a lo largo de un periodo de tiempo. Consiste en
tener un recipiente de 4 litros y con la ayuda de otro de menor volumen que en este caso
fue de 500 mililitros se recolecto en el recipiente indicado, el intervalo de tiempo entre
muestra y muestra fue de 10 minutos. Se tomaron 8 muestras para una mejor mezcla
cumpliendo según exigencias bibliográficas (MDSMA 1997).
Una vez lleno el recipiente de cuatro litros se homogenizo y se tomó una muestra de tres
litros para ser transportada de inmediato al laboratorio.
54
FIGURA 2.2 Recolección de la muestra por método manual.
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
Con las consideraciones antes mencionadas para el muestreo, se toman muy en cuenta
los siguientes materiales esperando que las muestras sean representativas y analizadas
correctamente.
Equipos y Materiales

Guantes

Botas

Mascarilla

Recipiente de 1 galón

Una cuerda

Cronometro

Envases de 3 litros

Envases de muestras de orina

Marcador penetrante
55
2.1.4 MEDICIÓN DE CAUDAL.
En primera instancia cabe recalcar que para medir el caudal del lixiviado proveniente
del relleno sanitario no se encontraba con fácil acceso ya que el tanque construido para
la recolección del mismo tiene el tubo de entrada del flujo del lixiviado a una
profundidad extremada resultando incomoda la medición del mismo, es por esto que se
buscó una manera para poder bajar hasta el tubo que contiene el lixiviado.
Con la ayuda de una cuerda la cual fue colocada en la cintura se procedió a bajar al pozo
con mucho cuidado. Se logró la medición del caudal con un recipiente de 4 litros y un
cronometro y se determinó en relación al tiempo.
2.2 METODOLOGIA
La recopilación de datos experimentales se realizó, con parámetros establecidos en el
Texto Unificado de Legislación Ambiental Secundario (TULAS) Libro VI, Anexo I,
Tabla 12, controlando una serie de
indicadores y variables
de proceso, para así
establecer el tratamiento y el método adecuados, así como las condiciones óptimas
para el tratamiento de los lixiviados y disminuir la carga orgánica contamínate que
conlleva este tipo de efluentes. Para esto, se tomó 2 muestras compuestas
representativas, las cuales, fueron llevadas al Laboratorio del Cestta, para su análisis
físico químico y microbiológico, mismo que indican el grado de contaminación al cual
están sujetas las aguas a tratar.
2.2.1. MÉTODOS Y TÉCNICAS
2.2.1.1. MÉTODOS.
2.2.1.1.1. Caracterización de los lixiviados.
La caracterización de los análisis físicos, químicos y microbiológicos del agua, se los
realizó en su totalidad en el laboratorio de la ESPOCH CESTTA (Centro De Servicios
Técnicos Y Transferencia Tecnológica Ambiental), de acuerdo a un cronograma
realizado que fue de una vez por semana, se hizo de esta manera ya que haciéndolo con
un intervalo de 2 días los resultados no variaban mucho.
56
En la caracterización de los lixiviados se consideraron los siguientes parámetros: pH,
conductividad eléctrica, turbidez, sólidos totales, nitritos, nitratos, nitrógeno amoniacal,
sulfatos, Coliformes totales, Coliformes fecales, DBO (5 días), DQO, fosforo total,
plomo, cromo, cadmio.
TABLA 2.1 Parámetros de caracterización de los lixiviados
LÍMITES:
PARÁMETRO
UNIDADES
#
- (TULAS)
Texto
Unificado
de
Legislación
Ambiental
Secundario.
PARÁMETROS FÍSICOS
1
pH
---
2
Turbidez
-------
3
Conductividad
/
4
Sólidos Totales
mg/l
5–9
1600
PARÁMETROS QUÍMICOS
5
Sulfatos
mg/l
1000
6
Nitritos
mg/l
10
7
Nitratos
mg/l
10
8
Fosfatos
mg/l
10
9
Nitrógeno amoniacal
mg/l
10
Plomo
mg/l
0,2
11
Cromo
mg/l
0,5
12
Cadmio
mg/l
0,2
13
DQO
mg/l
250
14
DBO5
mg/l
100
PARÁMETROS MICROBIOLÓGICOS
15
16
Coliformes Totales
Coliformes Fecales
UFC / 100 ml
Nmp / 100 ml
Remoción > al 99,9%
Fuente: (TULAS) Texto Unificado de Legislación Ambiental Secundario.
57
2.2.1.1.2. FILTRO LENTO DE ARENA Y GRAVA.
Para mejorar la calidad del agua se construyó un filtro lento de arena y grava, el mismo
que se coloca antes del tratamiento biológico, es decir, el agua cruda pasa directamente
al filtro y luego al humedal artificial, mientras que el filtro rápido de arena se coloca
después del tratamiento previo del agua cruda.
Se preparó el recipiente de acero con los respectivos tubos de entrada y salida, al fondo
se colocó piedras de tamaño grande esto es para que cubra el tubo de salida así cuidando
que el mismo se tapone de partículas grandes impidiendo el paso del agua. Sobre esta se
colocó una capa gruesa (10 cm) de grava tamaño pequeño-medio 0,3 a 0,5 cm al
momento que el agua pasa a través de la grava esta ayuda a eliminar la turbidez
(partículas) y parte de materia disuelta que se adhiere a las superficies de las partículas
que se asientan. Seguido de esto se agregó una última capa gruesa de arena (20 cm), la
misma que cumple con la función de eliminar los microorganismos, partículas y algunos
compuestos disueltos por adsorción. Una vez listo el filtro se colocó un pedazo de
manguera que distribuye el agua en partes iguales, regulando el flujo del mismo.
FIGURA 2.7 Construcción del filtro lento de arena y grava
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
2.2.1.1.3 Construcción del biorreactor para el tratamiento de los lixiviados.
Una vez realizada la caracterización inicial de los lixiviados se procedió a preparar el
campo para construir las celdas donde van ser plantadas las totoras, con la finalidad de
obtener un agua óptima que deberá ser utilizada como fuente de regadío de los espacios
verdes existentes en el sector. Las plantaciones fueron realizadas de la siguiente manera:
58
FIGURA 2.4 Diseño y construcción del humedal para el tratamiento de los lixiviados
Fuente: MEDINA Aìda, 2014.
2.2.1.1.3.1. TOTORAS.

Limpio el terreno en el sector, se excavó la tierra para la construcción del
biorreactor con una inclinación del 1%.

Preparada la celda con sus respectivas dimensiones (50 cm de ancho y 3 m de
largo) crear un tubo de salida tomando en cuenta que el tubo de entrada debe
estar a la misma altura.

Se colocó un material impermeable (geomembrana) para que el agua no perfore
la tierra y contamine aguas subterráneas.

La geomembrana debe sobrepasar al biorreactor, en todos sus lados por lo
menos con 50 cm más de largo, para la seguridad del humedal tal como indica
en la figura 2.5

Seguido se colocó una capa delgada de arena (5 cm), cubierta por otra capa
gruesa de grava (45 cm) de tamaño pequeño – medio, y una última capa delgada
de tierra (5 cm) (Mitch and Gosselink 2000).
59
FIGURA 2.5 Preparación del humedal para el tratamiento de los lixiviados
Fuente: MEDINA Aída, 2014.

Se dejó pasar el efluente hasta humedecer el biorreactor y se plantó las totoras
con una distancia de 15cm entre planta y planta (Mitch and Gosselink 2000).

El lixiviado debe estar disponible todo el año para mantener las plantas y las
bacterias vivas.

El agua deberá quedarse en el sistema durante un promedio de 2 a 15 días
(Jenkin 2005; Crites and Tchobanoglous 1998) para permitir el tratamiento por
plantas.

Los lixiviados no deben estancarse para evitar el crecimiento de los mosquitos.
FIGURA 2.6 Plantación de las totoras (plantas fitodepuradoras) con el paso del lixiviado.
Fuente: Medina Aída, 2014.
60
2.2.1.1.3.2 GEOMEMBRANA.
El objetivo principal de la geomembrana (polietileno de alta densidad) es mantener
impermeable un área evitando el paso de los lixiviados o gases debido a su alta
resistencia química a los hidrocarburos y solventes (Vandervoort 1992) por lo que le
hace un método eficaz de aislamiento. Tales características son:
-
Bajos niveles de permeabilidad.
-
Capacidades reflexivas.
-
Resistencia a los rayos UV.
La geomembrana se aplica principalmente en los lugares siguientes:
-
Túneles.
-
Rellenos sanitarios.
-
Estanques decorativos.
-
Techos de invernaderos.
-
Biodigestores.
2.2.1.1.3.3 Manejo y Cuidado del Sembrío de las Totoras.
Durante la operación del proceso del sembrío de las totoras, la actividad más importante
fue el cuidado en el recorrido del lixiviado dentro del humedal ya que tiene que ser
constante todo el tiempo. El propósito de esto es que las plantas del humedal transfieren
oxígeno a la zona sumergida en la raíz, la misma que permite la degradación biológica
de contaminantes y materias orgánicas por microbios.
61
FIGURA 2.8 Totora sembrada en el humedal artificial para el tratamiento del lixiviado.
Oxigeno (o2)
Totoras
Tierra
Grava
Arena
Fuente: MEDINA Aída, 2014
La misión importante que cumple el medio granular es el proceso de retención y
sedimentación de la materia en suspensión, la degradación de la materia orgánica, la
transformación y asimilación de los nutrientes, y la inactivación de los nutrientes
patógenos, este medio granular debe ser homogéneo manteniendo un diámetro de 5 a 8
mm ya que esto permite un buen desarrollo de las plantas.
FIGURA 2.9 Cuidado de las totoras (plantas fitodepuradoras)
Fuente: MEDINA Aída, 2014
62
2.2.2.2. TÉCNICAS
2.2.2.2.1. CARACTERISTICAS FISICAS.
2.2.2.2.1.1. Medición de Sulfatos.
Para realizar esta prueba se requiere de la muestra (lixiviado) tomando en cuenta las
exigencias bibliografías de muestreo que fue de una vez por semana, ya que haciéndolo
2 veces por semana no existe mucha variación. A los resultados obtenidos se compara
directo con la norma de calidad luego de ser multiplicada por su respectivo factor de
dilución.
Procedimiento:
1. Seleccionar en la pantalla programas almacenados.
2. Seleccionar el test 680 Sulfate.
3. Llenar la cubeta de una pulgada de 10ml hasta la marca de 10 ml con muestra.
4. Muestra preparada. Agregar el contenido de sulfato en polvo de reactivo a la
cubeta, agitar vigorosamente para mezclar.
5. Seleccionar en la pantalla el símbolo de temporizador y pulsar OK. Comienza
un periodo de reacción de 5 minutos.
6. Preparación del blanco. Después que suene el temporizador, llenar la segunda
cubeta cuadrada de una pulgada de 10 ml hasta la marca de 10 ml de muestra.
7. Limpiar bien el exterior de la cubeta (el blanco) y colocar el blanco en el soporte
portacubetas con la marca de llenada hacia la derecha. Seleccionar en la
pantalla: cero la pantalla 0 mg/L SO42-.
8. Limpiar bien el exterior de la cubeta (la muestra preparada) y colocar la cubeta
en el soporte portacubetas con la marca con la marca de llenada hacia la
derecha. Seleccionar en la pantalla: Medición y anote los resultados.
2.2.2.2.1.2. Medición de Nitritos.
1. Seleccionar en la pantalla programas almacenados.
2. Seleccionar el test 375 N Nitrito RB PP.
3. Llenar la cubeta de una pulgada de 10ml hasta la marca de 10 ml con muestra.
63
4. Muestra preparada. Agregar el contenido de un sobre en polvo de reactivo, de
Nitrito Nitri ver 3 a la cubeta. Agitar vigorosamente para mezclar en presencia
de nitrito aparecerá un color rosa.
5. Seleccionar en la pantalla el símbolo de temporizador y pulsar OK. Comienza
un periodo de reacción de 20 minutos.
6. Preparación del blanco. Después que suene el temporizador, llenar la segunda
cubeta cuadrada de una pulgada de 10 ml hasta la marca de 10 ml de muestra.
7. Limpiar bien el exterior de la cubeta (el blanco) y colocar el blanco en el soporte
portacubetas con la marca de llenada hacia la derecha. Seleccionar en la
pantalla: cero la pantalla 0.000 mg/L NO2—N.
8. Limpiar bien el exterior de la cubeta (la muestra preparada) y colocar la cubeta
en el soporte portacubetas con la marca con la marca de llenada hacia la
derecha. Seleccionar en la pantalla: Medición y anote los resultados.
FIGURA 2.10 Medición de los Nitritos en el laboratorio.
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
2.2.2.2.1.3. Medición de Nitratos.
1. Seleccionar en la pantalla programas almacenados.
2. Seleccionar el test 355 N Nitrato RA PP.
3. Llenar la cubeta de una pulgada de 10ml hasta la marca de 10 ml con muestra.
4. Muestra preparada. Agregar el contenido de un sobre en polvo de reactivo, de
Nitrito Nitra ver 5 a la cubeta.
5. Seleccionar en la pantalla el símbolo de temporizador y pulsar OK. Comienza
un periodo de reacción de 1 minuto.
6. Agitar vigorosamente la cubeta hasta que suene el temporizador.
64
7. Seleccionar en la pantalla el símbolo de temporizador y pulsar OK. Comienza
un periodo de 5 minutos. En presencia de Nitrato, aparecerá un color ámbar.
8. Preparación del blanco. Después que suene el temporizador, llenar la segunda
cubeta cuadrada de una pulgada de 10 ml hasta la marca de 10 ml de muestra.
9. Limpiar bien el exterior de la cubeta (el blanco) y colocar el blanco en el soporte
portacubetas con la marca de llenada hacia la derecha.
10. Seleccionar en la pantalla: cero la pantalla indicara 0.0 mg/L NO3—N.
11. Limpiar bien el exterior de la cubeta (la muestra preparada) y colocar la cubeta
en el soporte portacubetas con la marca con la marca de llenada hacia la
derecha. Seleccionar en la pantalla: Medición y anote los resultados.
2.2.2.1.4. Medición de Fosfatos.
1. Seleccionar en la pantalla programas almacenados.
2. Seleccionar el test 490 P React. PV.
3. Llenar la cubeta de una pulgada de 10ml hasta la marca de 10 ml con muestra.
4. Muestra preparada. Agregar el contenido de un sobre en polvo de reactivo,
fosfato Phos ver 3 a la cubeta. Tapar inmediatamente y agitar vigorosamente
para mezclar durante 30 segundos.
5. Seleccionar en la pantalla el símbolo de temporizador y pulsar OK. Comienza
un periodo de reacción de 2 minutos. Si la muestra fue sometida a digestión
durante el procedimiento de digestión para ácido persulfato dejar 10 minutos de
tiempo de reacción.
6. Preparación del blanco. Después que suene el temporizador, llenar la segunda
cubeta cuadrada de una pulgada de 10 ml hasta la marca de 10 ml de muestra.
7. Limpiar bien el exterior de la cubeta (el blanco) y colocar el blanco en el soporte
portacubetas con la marca de llenada hacia la derecha. Seleccionar en la
pantalla: cero la pantalla 0.000 mg/L PO4-.
8. Limpiar bien el exterior de la cubeta (la muestra preparada) y colocar la cubeta
en el soporte portacubetas con la marca con la marca de llenada hacia la
derecha. Seleccionar en la pantalla: Medición y anote los resultados.
65
2.2.2.2.1.5. Medición de los sólidos suspendidos.
1. Seleccionar en la pantalla programas almacenados.
2. Seleccionar el test 630 SS P.
3. Llenar la cubeta de una pulgada de 10ml hasta la marca de 10 ml con muestra.
4. Limpiar bien el exterior de la cubeta con la muestra y colocar en el soporte de
portacubetas con la marca de llenada hacia la derecha.
5. Seleccionar en la pantalla: Medición y anote los resultados en mg/L.
FIGURA 2.11 Proceso de medición de los parámetros en el espectrofotómetro.
Programas
Almacenados
10
Numeración del
reactivo
Start
OK
5:00
ZERO
READ
Medición
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
2.2.2.1.6. Determinación del pH.
Para la determinación del pH, se tomó 40 ml de muestra para lo cual se emplearon los
siguientes materiales y equipos:
66
Materiales y Equipos:

pH-metro electrónico digital.

Vasos de precipitación.

40 ml de muestra.
Procedimiento:

Se calibro al pH-metro en una muestra de lixiviado diferente de la muestra que
será medido el pH.

Se colocó 40 ml de lixiviado en un vaso de precipitación de 50 ml.

Se procedió a colocar el pH-metro dentro de la muestra.

Esperar que se estabilice el resultado.

Anotar los resultados.
FIGURA 2.12 Utilización del pH – metro
Fuente: Medina Aída, 2014.
67
2.3. CARACTERÍSTICAS DEL RELLENO SANITARIO CHUNCHI.
El Relleno Sanitario tiene la suficiente capacidad para recolectar los residuos sólidos
urbanos del Cantón Chunchi, para tratar las aguas provenientes del mismo así como las
aguas generadas en el camal municipal.
El objetivo principal fundamental de este sistema es captar y tratar estas aguas, de tal
manera que estar puedan ser reutilizadas, en actividades agrícolas, es decir, que se
devuelva al medio ambiente un agua en buenas características.
La cantidad y composición de los residuos sólidos a ser dispuestos en el relleno
sanitario es la siguiente como indica el cuadro:
CUADRO 2.1 Composición de los desechos sólidos generados en el Cantón Chunchi.
N°
Composición
%
1
Materia orgánica
69,49
2
Papel y Cartón
8,87
3
Metales
0,81
4
Plástico blanco
3,32
5
Plástico rígido
3,08
6
Caucho
0,01
7
Materia inerte
1,14
8
Vidrio
2,92
9
Madera
0,12
10
Textiles
0,38
11
Papel higiénico, pañales, toallas.
6,32
12
Tetrapack
0,13
13
Otros
0,11
Fuente: Estudios Ambientales del Relleno Sanitario Chunchi.
2.4. DESCRIPCIÓN DE FUNCIONAMIENTO DEL RELLENO.
El proyecto se encuentra concebido para tratar los lixiviados provenientes de la
descomposición de los residuos sólidos generados por la zona urbana del Cantón
Chunchi, por ello, el sistema de tratamiento de los lixiviados consta de las siguientes
características:
68
CUADRO 2.2 Especificaciones técnicas del relleno sanitario del C. Chunchi
N°
PARAMETRO
CANTIDAD
1
Cantidad de residuos a disponer
2
Volumen de celda diaria
10,7 m3
3
Altura de la celda
1,50 m
4
Área útil actual del terreno
10 has
5
Vida útil del terreno
22,4 años
6
Área de expansión futura
10 has
Fuente: Estudios del Sistema de tratamiento de DSU del Cantón Chunchi.
El camino de acceso interno al relleno sanitario garantiza el ingreso fácil y seguro de
vehículos de recolección de residuos en todas las épocas del año. En la actualidad,
existe una vía de 5 de ancho, que requiere de buen mantenimiento durante el año, de
esta manera el trafico será permanente y seguro de los vehículos recolectores de basura.
El área del relleno, está delimitada adecuadamente por una cubeta de coronación-macro
drenaje que reduce el ingreso de escorrentía hacia la zona del relleno; de cunetas
perimetrales a las celdas –micro drenaje- evitando a toda costa el ingreso de agua a las
celdas.
Según el informe hidrológico de pluviosidad de la zona baja, y el tipo de terreno
circundante tiene una elevada permeabilidad, por lo tanto no se espera caudales
importantes de agua lluvia que deban ser manejados. El lixiviado que se produzca de
todas maneras, será recolectado y conducido a un tanque de recolección. Este será
infiltrado en el suelo a través de un sistema de filtros longitudinales propuestos. Estos
lixiviados son conducidos hacia el pozo revisión ubicado en la parte más baja del
relleno y de este fluirán por debajo del muro de gaviones hacia el sistema de infiltración
o recirculación. Para garantizar la captación y recolección de lixiviados, las terrazas, se
han diseñado con una doble pendiente, longitudinal y transversal respectivamente.
El manejo de los lixiviados consta de tres componentes, uno que permite la recolección
de los mismos a través de un sistema de drenaje ubicado al fondo del relleno sanitario,
otro que los conduce hacia el sistema que posibilitara la infiltración de los lixiviados en
épocas secas y su recirculación mediante un sistema de bombeo hacia las terrazas ya
concluidas en épocas de invierno con fuertes precipitaciones o cuando el campo se haya
saturado con los lixiviados.
69
2.5.
CARACTERIZACION
DE
LA
ZONA
DE
TRATAMIENTO
DE
LIXIVIADOS.
2.5.1. Ubicación.
El Relleno Sanitario del cantón Chunchi, se encuentra ubicada al noroeste del mismo,
en el sector llamado “El Quivi” a una distancia aproximada de 3 Km, al oeste de la
cabecera cantonal en línea recta y a 7 Km por carretera.
Esta área adquirida por el I. Municipio de Chunchi, para destinarlo al relleno sanitario,
cuenta con una extensión total de 20 hectáreas, de las cuales son potencialmente
utilizables en la operación del relleno sanitario alrededor de 10 hectáreas.
GRÁFICO 2.2 Ubicación del tratamiento de lixiviados.
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
2.5.2. Temperatura.
Las temperaturas para el sitio de relleno sanitario para Chunchi si se han analizado con
la información de las estaciones meteorológicas del cantón. También debemos señalar
la falta de disponibilidad de datos de temperatura en otros puntos en la cuenca del rio
Chanchan. Los valores de temperaturas medias mensuales en cada una de las estaciones
consideradas y las correspondientes al relleno, de acuerdo a las rectas de regresión
temperatura alturas obtenidas por el método de mínimos cuadrados se presentan en el
siguiente cuando:
70
TABLA 2.2 Temperaturas en el Cantón Chunchi.
MES
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
Valor
Anual
TEMPERATURA DEL AIRE A LA SOMBRA (oC)
ABSOLUTAS
MEDIAS
Máxima Día
Mínima Día
Máxima
Mínima
22.0
11
5.0
22
18.5
9.4
19.8
25
4.0
7
17.8
8.7
4.0
24
18.3
9.0
18.8
9.1
20.6
10.3
29.5
17
21.2
9.8
23.0
22
22.1
8.8
4.5
22
23.4
8.7
24.3
25
4.0
28
22.3
8.4
3.8
11
23.3
7.3
21.3
8.1
6.5
20
19.9
9.8
20.6
9.0
Mensual
14.2
14.3
14.4
14.8
15.7
15.9
15.9
16.6
16.3
16.6
15.5
15.2
15.4
Fuente: Anuario Meteorológico 2006.
GRÁFICO 2.3 Temperaturas del Cantón Chunchi
Temperaturas de Chunchi
Temperatura oC
25
20
15
Máxima
10
Mínima
5
Mensual
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Mes
Fuente: Estudios del Sistema de tratamiento de DSU del Cantón Chunchi
71
12
2.5.3. Pluviosidad.
La pluviosidad mensual y anual del posible sitio del relleno ha sido estimada como
promedio del período común de los registros de Chunchi, esto es, del período 19751986 en el que hay únicamente 9 meses comunes con falta de información. Se ha
utilizado el promedio en virtud de que el sitio está ubicado entre y equidistante de las
dos estaciones. La precipitación media mensual y anual, Chunchi y la media, estimada
para el sitio del relleno, se presenta en el siguiente cuadro y gráfico.
CUADRO 2.3 Precipitaciones medias mensuales y anuales en mm
Ene
Feb
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sep
Oct
Nov
Dic
Anual
46,9
77,2
89,8
99.9
35,4
4,6
2,6
2,2
16,8
9,1
19,6
37,8
441,8
49,1
90,8
98,8
97,4
42,2
12,0
7,8
9,1
10,7
20,8
25,4
49,9
514,2
48,0
84,0
94,3
98,7
38,8
8,3
5,2
5,6
13,8
15,0
22,5
43,9
478,0
Fuente: Estudios del Sistema de tratamiento de DSU del Cantón Chunchi.
GRÁFICO 2.4 Precipitaciones medias mensuales en Chunchi y Huigra, expresadas en mm.
PRECIPITACIONES MEDIAS MENSUALES EN CHUNCHI, HUIGRA Y MEDIA
Período Común 1975-1986 ( 9 meses comunes sin dato)
PRECIPITACION EN mm
100
80
Huigra
60
Chunchi
40
Media
20
0
Ene
Feb Mar
Abr
May Jun
Jul
Ago Sep
Oct
Nov
Dic
MES
Fuente: Estudios del Sistema de tratamiento de DSU del Cantón Chunchi.
2.5.4. Selección.
Algunos materiales constituyentes de los desechos sólidos urbanos de la ciudad de
Chunchi, a pesar de presentar la posibilidad de que puedan ser reciclados (sometidos a
nuevo uso o transformaciones que posibiliten su empleo en fines similares o diferentes a
los del primer uso); su volumen no es económicamente rentable por lo que no
recomienda su inclusión dentro del diseño del proyecto.
72
TABLA 2.3 Aportes diarios de material según clase de residuos.
DESCRIPCION Resid
Aporte
0.593
Comercial Mercados Instit.
Barrido Peso
0,030
0,154
0,034
0,176
254,93
281, 46
101,20
324,75
Vol.
kg/día
m3/día
(kg/hab.día)
Peso
específico 172,32
(kg/m3)
% Orgánica
69,49
76,07
85,50
59,25
27,00
2163,34
11.24
%Inorgánico
22,32
15,94
9,11
36,50
46,00
834,02
4,12
7,99
5,39
4,25
27,00
369,16
1,64
100.00
100.00
100.00
100.00
3366,52
17,00
reciclable
%Inorgánico no 8,19
reciclable
TOTAL
100.00
Fuente: Estudios del Sistema de tratamiento de DSU del Cantón Chunchi.
2.5.5. Compostaje.
En cuanto al compostaje, entendido como el procesa de crear las condiciones que
permitan la acción microbiana para transformar la materia orgánica, previamente
seleccionada, en un producto conocido como compost, que por su contenido de N, y P,
lo convierten en un mejorador del suelo, la decisión de implementarlo, así mismo, no se
justifica, dado el volumen a ser manejado a pesar de que de la muestra realizada, un
69% de la basura puede destinarse para tal fin.
FIGURA 2.13 Desechos Orgánicos destinados al lombricultivo.
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
73
2.4. DATOS EXPERIMENTALES
2.4.1. SITUACIÒN INICIAL - CARACTERIZACIÓN DE LOS PARÁMETROS
INICIALES DE LOS LIXIVIADOS
TABLA 2.4 Análisis Físicos, Químicos y Microbiológicos de lixiviados de captación del Cantón Chunchi
#
PARÁMETRO
UNIDADES
LÍMITES:
(TULAS) Texto
Unificado de
Legislación
Ambiental
Secundario.
Resultados
del primer
análisis de
los
lixiviados.
PARÁMETROS FÍSICOS
5–9
1
Ph
---
8,08
2
Turbidez
-------
35,7
3
Conductividad
/
6260
4
Sólidos Totales
mg/l
1600
3756
PARÁMETROS QUÍMICOS
5
Sulfatos
mg/l
1000
7
6
Nitritos
mg/l
10
0,12
7
Nitratos
mg/l
10
40,92
8
Fosfatos
mg/l
10
7,49
9
mg/l
10
Nitrógeno
amoniacal
Plomo
mg/l
0,2
0,2
11
Cromo
mg/l
0,5
0,2
12
Cadmio
mg/l
0,2
0,02
13
DQO
mg/l
250
2900
14
DBO5
mg/l
100
1680
157,81
PARÁMETROS MICROBIOLÓGICOS
15
16
Coliformes
Totales
Coliformes
Fecales
UFC / 100 ml
Nmp / 100 ml
40000
300
3200
Fuente: CESTTA, (Centro De Servicios Técnicos Y Transferencia Tecnológica Ambiental)
74
2.4.2. PARÀMETROS DE LOS LIXIVIADOS FUERA DE LOS LÍMITES
PERMISIBLES
Una vez que se realizó la caracterización de los lixiviados del Cantón Chunchi, se
comparó los límites permisibles establecidos en la Norma Técnica del Tulas Libro 6
Anexo I tabla 12 “Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce” se identificó los
parámetros físicos, químicos y microbiológicos fuera de norma, siendo estos: Demanda
Química de Oxigeno, Demanda Bioquímica de Oxigeno, Sólidos Totales y Nitratos.
TABLA 2.5 Parámetros Físicos –Químicos fuera de límite de Norma TULAS
Parámetros
Unidad
Limites máximo
Resultados
permisibles
Nitratos
mg/l
10
34,65
Sólidos totales
mg/l
1600
3612
Demanda Química de
mg/l
100
2900
mg/l
250
1680
Coliformes fecales
Nmp / 100 ml
3000
3200
Coliformes totales
UFC / 100 ml
Oxigeno
Demanda
Bioquímica
de Oxigeno
40000
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
75
GRÁFICO 2.5 Parámetros Físicos – Químicos fuera de Norma TULAS
4000
3000
2000
1000
0
Nitratos
Solidos
totales
Demanda
Química de
Oxigeno
Limites máximo permisibles
Demanda
Bioquímica
de Oxigeno
Resultados
Tulas
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
TABLA 2.6 Parámetros microbiológicos fuera del límite de Norma TULAS
Parámetro
Coliformes fecales
Unidad
Límites permisibles
Resultados
Nmp/100ml
300
3200
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
GRÁFICO 2.6 Parámetros microbiológicos fuera de norma
Coliformes fecales
4000
3000
2000
1000
0
Límites permisibles
(TULAS)
resultados
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
76
2.4.3 PROPUESTA
LIXIVIADOS
DEL
DISEÑO
PARA
TRATAMIENTO
DE
LOS
En base a las caracterizaciones Físico – Químicas que se realizaron a las diferentes
muestras de lixiviados, se plantea la siguiente propuesta para el diseño de tratamiento de
los lixiviados en el Cantón Chunchi.
77
FIGURA 2.14 DIAGRAMA DE BLOQUES DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO PROPUESTO PARA LOS LIXIVIADOS
Policloruro de aluminio
+
Tanque de agua
Polímero (LIPESA 1569)
Para lavar el filtro
Agua cruda
Filtro lento de
grava y arena
Biorreactor – Humedal
(Plantas fitodepuradoras)
Coagulación - floculación
circular
Sedimentación
Agua tratada
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
78
Lodos
CAPITULO III
CÁLCULOS Y
RESULTADOS
79
3. DISEÑO
3.1 PUEBAS DE TRATABILIDAD.
Luego de que se determinó los parámetros que se encuentran fuera de norma de los
límites permisibles de acuerdo a la Norma Técnica del Texto Unificado de Legislación
Ambiental Secundaria del Ministerio del Ambiente libro 6 Anexo I Tabla 12 “Limites
de descarga a un cuerpo de agua dulce”, se realizó varias pruebas de tratabilidad del
lixiviado en el laboratorio de Análisis Técnicos, para conseguir el tratamiento más
adecuado y seguro de tal forma que se pueda reutilizar para como agua para riego de los
espacios verdes existentes en el lugar.
Durante dichas pruebas de tratabilidad del agua se efectuó la prueba de jarras utilizando
policloruro de aluminio (PAC) y el polímero (LIPESA 1569) para la remoción de la
turbidez, color y pH.
3.1.1 PRUEBA DE JARRAS
3.1.1.1 PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA DE JARRAS UTILIZANDO
POLICLORURO DE ALUMINIO (PAC).

Se pesó 10 gramos de policloruro de aluminio, y se aforo cuidadosamente con
agua destilada en un balón de 100 ml.

Esta es la solución patrón PAC al 10% con la cual se va a trabajar para calcular
la cantidad adecuada para reducir el color, turbidez y pH en el líquido lixiviado
crudo.

Se procedió a colocar 500 ml de muestra en los vasos de precipitación, se
dosifico la solución patrón de policloruro de aluminio, a diferentes cantidades
de tal forma que se pueda encontrar la óptima.

Se colocó 1 ml de polímero de amida acrílica (LIPESA 15969), el cual cumple
la función de capturar al floculo y llevarlo totalmente al fondo del vaso de
precipitación.

Con la ayuda de una varilla de agitación se removió durante 5 minutos, luego se
dejó reposar durante un lapso de 20 minutos.

Se recomenzó la formación de flóculos en la parte interior de los vasos de
precipitación.
80

Se procedió a sacar con una pipita una pequeña cantidad del sobrenadante para
realizar los análisis que se encontraban fuera del reglamento de norma los cuales
fueron mencionados anteriormente: color, turbidez y pH.

La dosis más adecuada del coagulante será el resultado con la cual se obtiene un
floculo más resistente, acondicionado, con mayor peso que sedimenta
rápidamente y en el que se obtiene la menor turbidez y menor color.
FIRGURA 3.1 Prueba de jarras con Policloruro de aluminio y lipesa 1569
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
TABLA 3.1 Prueba de jarras con el policloruro de aluminio y lipesa 1569
Volumen del
lixiviado (L)
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Solución de
PAC (ml)
1
2
3
5
7
10
13
15
20
Color (pt – Co)
1607
1197
1107
865
445
200
206
302
290
Fuente: MEDINA Aida, 2014.
81
Turbidez
(NTU)
53,1
49,7
41,5
38
27,8
21,8
14,72
9,85
24,7
PH
7,91
7,87
7,72
7,68
7,50
7,34
7,20
6,66
6,16
GRÁFICO 3.1 Policloruro de aluminio colocado vs Color
Color
PAC colocado vs Color
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
0
5
10
15
20
25
Conc. PAC
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
GRÁFICO 3.2 Policloruro de aluminio colocado vs Turbiedad
PAC colocado vs Turbiedad
60
Turbiedad
50
40
30
20
10
0
0
5
10
15
Conc. PAC
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
82
20
25
GRÁFICO 3.3 Policloruro de aluminio colocado vs pH
PAC colocado vs pH
9
8
7
pH
6
5
4
3
2
1
0
0
5
10
15
20
25
Conc. PAC
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
INTERPRETACIÓN
A partir de la tabla 3.1 y los gráficos 3.1, 3.2 y 3,3 se considera que la cantidad
adecuada a emplear de solución de policloruro de aluminio es del 10% adicionando la
dilución 10 ml ya que si se preparara una concentración menor, el PAC no ayuda a la
formación del floculo, ni a la remoción de la turbidez y el color y el pH se tiene como es
lo esperado de 6,28 a 7,58.
De esta manera los parámetros que se encontraban fuera de norma ya están dentro de los
límites máximos permisibles del TULAS (Texto Unificado de Legislación Ambiental
Secundaria del ministerio del Ambiente).
83
3.2 CÁLCULOS.
3.2.1. Medición de caudal.
La medición del cálculo se realizara mediante la ecuación 1.1
=


:
 = 4
TABLA 3.2 resultados de la medición del caudal de los lixiviados
Número de
repeticiones de Día
toma de
1(s)
muestras
1
91.2
Día
2(s)
Día
3(s)
Día
4(s)
Día
5(s)
Día
6(s)
15,03
10,04
50,3
55,00
135
Día
7(s)
Día
8(s)
Día
9(s)
Día
10(s)
133.8 77.4
84
84
2
76.8
14,8
12,27
51,4
55,7
131.2 133.2 76.8
84
84
3
76.2
14,8
11,55
51,2
55,8
134.4 95.4
77.4
82.8
83.4
4
78
14,5
10,55
50,2
56,2
135
133.2 76.8
83.4
84
5
76.8
14,04
10,17
50,3
56,5
135
133.8 78
82.8
84.6
Caudal (Q L/s)
0,05
0,27
0,36
0,08
0,07
0,029
0,03
0,048
0,048
Caudal total
(Q= L/s)
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
L
0.104
m3
Q = 0,104 seg
 = ñ = 8,99 dia
3.3.2. CALCULO DEL FILTRO LENTO DE ARENA.
3.2.2.1 Número de filtros
El número de filtros se calcula mediante la ecuación 1.2
 = , √
:
 = 8.99 3/d
 = 0,044√8.99
3

84
= 0.13 m = 1 filtro
0,05
3.2.2.2 Área del filtro
Para calcular el área del filtro se emplea la ecuación 1.3
 =

  ò
:
3
 = 8.99

  ò = 6


 . 
3
8.99

 =

5

 = 1.8 2
3.2.2.3 Coeficiente mínimo de costo.
Para calcular el coeficiente mínimo de costo se emplea la ecuación 1.4
 =

 + 
:
 = 0,13 
 =
2(0,13 )
0,13  + 1
 = 0,23
85
3.2.2.4 Longitud del filtro
Para calcular la longitud del filtro se emplea la ecuación 1.7
 = √ ∗ 
:
 = 1.8 2
 = 0,23
 = √1.8 ∗ 0,23
 = 0.65 
3.2.2.5 Ancho del filtro.
Para realizar el cálculo del ancho del filtro se utiliza la ecuación 1.7

 = √

:
 = 1.8 2
 = 0,23
 = √
1.8 2
0,23
 = 2.7 
86
3.2.2.6 Altura del filtro.
Para calcular la altura del filtro se emplea la ecuación 1.8
 = ( +  +  + )
:
 = 10% ( 1.4)
 = 1 ( 1.4)
 = 0,6 ( 1.4)
 = 0,30 ( 1.4)
 = 1  ( 1.4)
 = 1,1 (1  + 0,6  + 0,30  + 0.8 )
 = 2.9 
3.2.2.7 Volumen del filtro.
El cálculo del volumen del filtro se emplea la ecuación 1.9
V= Zf x af x Lf
Donde:
Zf = 2.9 m
af = 2.7 m
Lf = 0.65 m
V = 2.9 m x 2.7 m x 0.65 m
V = 5.09 m3
87
Figura 3.2 Filtro lento de arena para el tratamiento de los lixiviados
Lixiviado
Zf = 2.9 m
Altura 0.7 m de arena
Altura 0.3 m grava
Lf = 0.65 m
af = 2.7 m
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
Af = 1.8 m2
Kc = 0.23
Vf = 5.09 m3
3.2.3 CALCULOS PARA EL TANQUE – BIORREACTOR
3.2.3.1 Área del biorreactor
Para determinar el área del cubo rectangular del humedal se realiza mediante la
ecuación 1.10:
 = ( +  + )
:
 =6
 =2
 =1
Estos datos del área son dados según datos de investigación, la cual expresa que
mientras más grande sea el reactor biológico existen mejores resultados ya que el agua
tiene para recorrer más área, y las plantas fitodepuradoras según dicha agua pasa por el
lugar absorbe los nutrientes que contiene el lixiviado.
88
 = 2((62) + (61) + (21))
 = 2(12 + 6 + 2)
 = 40 2
3.2.3.2 Volumen del biorreactor
Para la determinación del volumen del humedal se utiliza con la ecuación 1.11:
=
Donde:
L: 6 m
a: 2 m
h: 1 m
 = ( 6  2   1 )
 = 12 3
FIGURA 3.3 Esquema del humedal artificial a construirse en el tratamiento de los lixiviados en C. Chunchi.
c=1m
Altura 0.10 m tierra negra
Altura 0.60 m grava
Altura 0.20 m arena
b=2m
a=6m
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
Área = 40 m2
V = 12 m3
89
3.2.4 CALCULOS PARA EL COAGULADOR - FLOCULADOR
3.2.4.1 Área superficial del floculador
Para calcular el área superficial del floculador se emplea la ecuación 1.12:
 =


:
 = 8.99 m3/d
Cs = 5 m3/m2*d (Tabla 1.5)
3

 =
3
5 2
 ∗
8.99
 = 1.8 2
3.2.4.2 Carga superficial del floculador.
Para calcular la carga superficial del tanque se emplea la ecuación 1.13:
 =


:
 = 8.99 m3/d
 = 1.8 m2
3

 =
1.8 2
8.99
 = 4.99 
90
3.2.4.3 Radio del coagulador floculador - floculador
Para calcular el radio del floculador se emplea la ecuación 1.14:

=√

:
 = 1.8 2
 = 3.1416
1.8 2
√
=
3.1416
 = 0.76
3.2.4.5 Diámetro del Coagulador - floculador
Para calcular el diámetro del floculador se emplea la ecuación 1.15:
 = 
:
 = .  
 = 2(0.76 m)
 = 1.5 m
91
3.2.4.6 Volumen del Coagulador - floculador.
Para calcular el volumen del tanque se emplea la ecuación 1.16:
 = 2h
:
 = 0.76 m
ℎ = 2 m (altura del tanque  . )
 = (0.76 )2 x 2
 = 5.4 3
3.2.4.7 Tiempo de retención hidráulica.
Para calcular el tiempo de retención hidráulica se emplea la ecuación 1.17:
 =


:
 = 5.4 3
 = 8.99 3/d
5.4 3
ℎ =
3
8.99

ℎ = 0,6 
ℎ = 14ℎ
92
FIGURA 3.4 Esquema del tanque coagulador - floculador en la planta de tratamiento químico
- Tubo de hierro
h= 2m
- Bomba
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
Cs = 4.99 m
As = 1.8 m2
V = 5.4 m3
r = 0.76 m
D = 1.5 m
3.2.5 CALCULOS PARA EL TANQUE SEDIMENTADOR.
3.2.5.1 Área superficial del sedimentador
Para calcular el área superficial del sedimentador se emplea la ecuación 1.18:
=


:
 = 8.99 m3/d
 = 8 m3/m2.d Tabla 1.7
3

=
3

8 2
 .
8.99
 = 1.12 2
93
3.2.5.2 Largo del sedimentador
Para calcular el largo del sedimentador se emplea la ecuación 1.19:
=
:
 = 1.5 m (ancho del sedimentador)  . 
 = 2(1.5 )
 = 3m
3.2.5.3 Volumen del sedimentador
Para este cálculo se emplea la ecuación 1.20:
=
:
L= 3m
a = 1.5 m  . 
h = 2 m Tabla 1.6
V = 3 m x 1.5 m x 2 m
V = 9 m3
3.2.5.4 Tiempo de retención hidráulica
Para el cálculo del tiempo de retención se emplea la ecuación 1.21:
 =
94


:
V = 9 m3
ℎ =
9 3
8.99 3 /
Trh = 1 d
Trh = 24 h
Figura 3.5 esquema del tanque de sedimentación en el tratamiento químico de los lixiviados
h= 2 m
a = 1.5 m
L= 3 m
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
A = 1.12 m2
V = 9 m3
Trh = 24 h
95
3.2.6 CÀLCULOS PARA LA DOSIFICACIÒN DEL POLICLORURO DE ALUMINIO
Para el tratamiento con el PAC y el Polímero (LIPESA 1569), se cuenta con un
volumen de 1200 litros al día, esto se sabe midiendo el volumen de lixiviado que entra
al humedal, recordando que tiene que salir el mismo volumen que entra. Este
tratamiento se realizará una vez por semana, que se contará con 8400 litros
aproximadamente.
Pruebas de jarras para determinar las dosis en Kg que se debe adicionar en el volumen
de 8400 L a la semana.
Datos:
Volumen muestra de lixiviado en prueba de jarras: 500 ml (0.5 L)
Volumen de lixiviado a tratar: 1200 L/día → 8400 L/semana
Volumen solución usada (PAC al 10%) en prueba: 10 ml (0.01 L)
Volumen solución usada (LIPESA 1569 al 0.16%) en prueba: 3 ml (0.003 L)
3.2.6.1 Cálculo de Kg de Poli cloruro de aluminio (PAC):
 =
 (lixiviado a tratar)x  (solución de PAC diluida usada en prueba)
 (lixiviado utilizado en la prueba de jarras)
() =
() =
8400   0.01 
= 168  ó   
0.5 
 (lixiviado a tratar)x  (lipesa 1569 usada en prueba)
 (solucion por litro)
() =
168   0.01 
= 16.8   
0.1 
96
3.2.6.2 Cálculo de Kg de LIPESA 1569:
 =
 (lixiviado a tratar)x  (solución de lipesa 1569 usada en prueba )
 (lixiviado usada en la prueba de jarras)
() =
() =
8400   0.003 
= 50.4  ó  LIPESA 1569
0.5 
 (solución diluida de lipesa 1569)x (lipesa 1569 usada en prueba)
 (solucion por litro)
() =
50.4   0.00016 
= 0.081   LIPESA 1569
0.1 
Nombre comercial
PAC (Coagulante): Policloruro de Aluminio
LIPESA 1569 (Floculante): Poliacrilamida catiónica
3.3. RESULTADOS DE LOS PROCESOS DE TRATAMIENTO DE PARA LOS
LIXIVIADOS
3.3.1 CAUDAL DE DISEÑO
TABLA 3.3 Resultados del Caudal de Diseño
Cálculos
Símbolo
Caudal de
Q
Unidades
6.24 L/s
diseño
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
97
0.00624 m3/s
8.99 m3/d
3.3.2. FILTRO LENTO DE ARENA.
TABLA 3.4 Resultados del filtro lento de arena
Calculo
Símbolo
Valor
Unidades
Numero de filtros
Nf
1
-
Área del filtro
Af
1.8
m2
Coeficiente mínimo de costo
Kc
0.23
-
Longitud del filtro
Lf
0.65
m
Ancho del filtro
af
2.7
m
Altura del filtro
Zf
2.9
m
Volumen del filtro
Vf
5.09
m3
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
3.3.3 RIORREACTOR - HUMEDAL
TABLA 3.5 Resultados del biorreactor - humedal
Cálculo
Símbolo
Valor
Unidades
Área del biorreactor – humedal
A
40
m2
Volumen del biorreactor – humedal
V
12
m3
altura del biorreactor
c
1
m
Profundidad del biorreactor
b
2
m
Longitud del biorreactor
a
6
m
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
3.3.5 COAGULADOR - FLOCUALADOR, TANQUE CIRCULAR
TABLA 3.6 Resultados del coagulador - floculador
Cálculo
Símbolo
Valor
unidades
Área superficial del coagulador - floculador
As
1.8
m2
Carga superficial del coagulador - floculador
Cs
4.99
m
Radio del coagulador - floculador
r
0.76
m
Diámetro del coagulador - floculador
D
1.5
m
Volumen del tanque coagulador - floculador
V
5.4
m3
Trh
2.9
h
Tiempo de retención hidráulica
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
98
3.3.6. SEDIMETADOR LAMINAR
TABLA 3.7 Resultados del sedimentador laminar
Cálculo
Símbolo
Valor
unidades
Área superficial del sedimentador
A
1.12
m2
Ancho del sedimentador
a
1.5
m
Profundidad del sedimentador
h
2
m
Largo del sedimentador
L
3
m
Volumen del sedimentador
V
9
m3
Trh
24
h
Tiempo de retención hidráulica
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
3.4 SITUACION FINAL – RESULTADOS DE LOS ANALISIS FISICOS,
QUIMICOS Y MICROBIOLOGICOS DE LOS LIXIVIADOS TRATADOS.
TABLA 3.8 Análisis Físico – Químicos de los lixiviados tratados
Determinación
pH
Límites
Máximos Resultados
Permisibles
(TULAS)
5-9
7.63
Unidades
Turbidez
2.71
Conductividad eléctrica
230.9
/
Sólidos totales
1600
139
mg/L
Sulfatos
1000
8
mg/L
Nitritos
10
0.03
mg/L
Nitratos
10
2.3
mg/L
Fosfatos
10
1.7
mg/L
Nitrógeno amoniacal
15
0.1
mg/L
Plomo
0,2
0.01
mg/L
Cromo
0,5
0.01
mg/L
Cadmio
0,2
0.004
mg/L
DQO
250
28
mg/L
DBO5
100
17
mg/L
Fuente: Laboratorio Cestta Espoch.
99
GRÁFICO 3.4 Parámetros Físicos – Químicos de los lixiviados tratados
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
Sólidos totales
Sulfatos
DQO
Límites Máximos Permisibles (TULAS)
DBO5
Resultados 230.9
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
TABLA 2.9 Análisis microbiológicos del lixiviado tratado
Determinación
Límite máximo
Resultados
Unidad
1330
Nmp / 100 ml
permisible TULAS
Coliformes fecales
3000
Fuente: Laboratorio Cestta Espoch.
GRÁFICO 3.5 Análisis microbiológicos de los lixiviados tratados
Coliformes fecales
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
Coliformes fecales
Límite máximo
permisible
TULAS
Resultados
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
100
INTERPRETACIÓN
El sistema de tratamiento propuesto es confiable y seguro donde los parámetros físico –
químicos y microbiológicos expuestos en las tablas 3.8 y 3.9 respectivamente y de la
misma manera con los gráficos 3.4, 3.5 y 3.6 se encuentran dentro de los límites
permisibles establecidos en el Texto Unificado de Legislación Ambiental del Ministerio
del Ambiente (TULAS) libra 6 Anexo I “ Límites de descarga a un cuerpo de agua
dulce”, permitiendo que el lixiviados podrán ser reutilizados por el personal de la planta
para los regadíos de los espacios verdes.
TABLA 3.9 RESULTADOS DEL TRATAMIENTO BIOLÓGICO Y QUIMICO DE LOS
LIXIVIADOS
Entrada
Parámetros
Tulas
al filtro
1600
3756
Nitratos
10
40.92
Nitrógeno
amoniacal
DQO
15
Sólidos totales
Salida del
biorreactor
salida del
floculador
unidades
139
mg/l
8
2.3
mg/l
157.81
14
0.1
mg/l
250
2900
500
28
mg/l
DBO
100
1680
280
17
mg/l
Coliformes fecales
3000
3200
3000
1330
Nmp/100 ml
40000
25000
9000
UFC/100 ml
Coliformes totales
Fuente: laboratorio Cestta, ESPOCH.
101
GRAFICO 3.6 resultados de los análisis en diferentes puntos
40000
35000
30000
25000
ENTRADA AL FILTRO
SALIDA DEL BIORREACTOR
20000
SALIDA DEL FLOCUALADOR
TULAS
15000
10000
5000
0
Sólidos totales
DQO
DBO
Coliformes fecales Coliformes totales
Fuente: MEDINA Aída, 2014
102
3.3 DIAGRAMA DEL PROCESO
Luego de realizar las caracterizaciones físico – químicas y microbiológicas de las diferentes muestras, se plantea el siguiente diseño de
tratamiento a implementar en el Cantón Chunchi.
Tanque de agua
Para lavado del
Filtro
Relleno Sanitario
Agua cruda (lixiviado)
Filtro lento de arena
Descripciones Técnicas
Tabla 3.4
Biorreactor humedal
artificial
Descripciones Técnicas
Tabla 3.5
Agua tratada
Sedimentación
Coagulador-Floculador
Descripciones Técnicas
Descripciones Técnicas
Tabla 3.6
Tabla 3.7
103
Salida de lodos
3.4 PROPUESTA DEL DISEÑO
3.4.1 ANÁLISIS ECONÓMICO
El costo de la implementación y operación del humedal y los tanques de
homogenización y sedimentación se detallan a continuación, en la cual se especifica la
inversión inicial de la planta de tratamiento de lixiviados.
3.10 Tabla de comparación de costos de tanque circular coagulador - floculador
Descripción
Costo ($)
Tanque coagulador – floculador
1450
con aire
Tanque coagulador – floculador
5300
con paletas
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
En la tabla 3.10 de comparación de costos del tanque circular para la mezcla química en
el tratamiento de lixiviados, se optó por construir el tanque para la mezcla con la
aplicación de aire ya que este resulta más económico y eficiente para plantas pequeñas
de tratamientos (volúmenes menores a 10.000 L), en comparación a los tanques
coagulador – floculador con paletas mecánicas de mezclados rápidos que son menos
adecuados para plantas pequeñas ya que requieren un suministro confiable y continuo
de energía, este tanque es recomendado para volúmenes mayores a 10.000 L.
104
TABLA 3.11 Costos de accesorios y equipos
Cantidad
Equipos/Accesorios
Material
3
Llave de paso
2
Tubos
PVC
2
Tubos
PVC
3
Costo unitario($)
Costo total ($)
6.40
19.2
½ pulg.
9.50
19
1 pulg.
4.50
9
Tubos de hierro
1 pulg.
42.75
85.50
4
Codos 90º
1 pulg.
0.80
3.20
2
Codos 90º
2 pulg.
1.50
3.00
50 metros
Manguera
½ pulg.
0.50
15
10 m2
Geomembrana
35 m2
7 m2
245
1
Bomba
1 hp
250
250
1
Tanque de filtro lento de arena
Hormigón armado
5.09 m3
245 m3
1247
1
Tanque Coagulador - Floculador
Hormigón armado
5.4 m3
245 m3
1340
1
Tanque de sedimentación primaria
Hormigón armado
3m
245 m
735
Impermeabilización
Total
Capacidad
3971
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
.
105
TABLA 3.12 Costos mano de obra
Descripción
Cantidad
Jornaleros
Albañil
Tiempo
(meses)
2
2
1
Total
Costo unitario
($)
15
20
Costo total($)
600
800
1400
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
TABLA 3.13 Costos de materiales indirectos
Descripción
Overol
Mascarillas de filtro
de C
Guantes de caucho
Botas de caucho
Cantidad
4
4
Costo unitario ($)
20,00
4,00
6
4
Total
2,00
10,00
Costo total ($)
80,00
16,00
12,00
40,00
148
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
3.4.2 COSTOS DE OPERACIÓN
TABLA 3.14 Costo de operación.
Descripción
Cantidad (saco
40 kg)
Costo unitario ($)
Costo total ($)
Policloruro de aluminio
(PAC)
Polímero (Poliacrilamida
catiónica) LIPESA
Grava (0,03 – 0,5 cm)
Arena fina
Bloques
Cemento
2
60
120
1
320
320
2
30
60
8
15
120
850
0,75
637,50
3
8
24
1281,50
Total
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
3.4.3 COSTO TOTAL DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO PARA LOS
LIXIVIADOS.
TABLA 3.15 Costo total de la planta de tratamiento para los lixiviados
Descripción
Costo total ($)
Accesorios y equipos
3971
Mano de obra
1400
Costos indirectos
148
Costos de operación
1281.50
Total
6800.5
Fuente: MEDINA Aída, 2014.
106
3.5 ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Mediante el trabajo de investigación realizado para los lixiviados generados en el
Cantón Chunchi, se ha llegado a obtener los resultados buscados de los parámetros
característicos de las aguas residuales que se precisaba disminuir, para que dicha agua
pueda ser descargada como agua para riego, cumpliendo así con los límites de descarga
establecidos en el Tulas.
De la caracterización físico - química y microbiológica del lixiviado en la
CAPTACIÓN, presentados en la tabla 2.5 y 2.6 respectivamente, se determinó que los
nitratos: 40.92 mg/L, sólidos totales: 3756 mg/L, DQO: 2900 mg/L, DBO: 1680 mg/L,
y con respecto a los microbiológicos, Coliformes fecales: 3200 Nmp/100ml, Coliformes
totales: 40000 UFC/100ml, no cumplen con lo establecido en la norma Técnica del
Texto Unificado de Legislación Ambiental Secundario del Ministerio del Ambiente
libro VI Anexo I tabla 12 “Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce”
Al paso de tres meses de experimento con las plantas remediadoras a la SALIDA DEL
BIORREACTOR, los resultados obtenidos son los Nitratos: 8 mg/L, Coliformes
fecales: 2500 Nmp/100ml, Coliformes totales: 23000 UFC/100ml, que cumplen con el
reglamento establecido en la Norma Técnica del TULAS, resaltando que el DQO: 500
mg/L y DBO: 280 mg/L, siguen incumpliendo con los límites permisibles.
Con los parámetros antes mencionados que están fuera de los límites, se los trato en las
pruebas de laboratorio con el COAGULADOR PAC y el polímero (LIPESA 1569)
como FLOCULANTE de manera que precipite y a su vez reducir la turbidez, color y pH
del agua. Los nuevos resultados muestran valores DQO: 28 mg/L, DBO: 17 mg/L,
mismos que se encuentran dentro de los límites admisibles que estipula la norma técnica
del TULAS, expresados en las tablas 3.8 y 3.9 y los gráficos 3.6 y 3.7 respectivamente.
Con los resultados obtenidos de los parámetros físico – químicos y microbiológicos de
los lixiviados se optó por un sistema de tratamiento que consta de: filtro lento de arena,
reactor biológico (humedal artificial), coagulador - floculador y sedimentar.
Sin duda los resultados obtenidos en las pruebas del laboratorio podríamos decir q son
favorables puesto que el propósito final era diseñar un sistema que permita restablecer
las condiciones iniciales para que la misma pueda ser descargada sin ningún problema a
los regadíos de los espacios verdades así contribuyendo con el ambiente.
107
CAPÍTULO IV
CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES
108
4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
4.1. CONCLUSIONES
Luego de realizar el diseño y tratamiento para los lixiviados generados en el Relleno
Sanitario del Cantón Chunchi se llegó a las siguientes conclusiones:
1. Se realizó la caracterización físico – química y microbiológica de los
lixiviados generados en el Relleno Sanitario del Cantón Chunchi, en los cuales
se observó que dicho lixiviado no es apto para utilizar como fuente de riego
ya que al comparar los resultados de la caracterización no cumplen
con
los
límites máximos permisibles estipulados en la Norma Técnica del TULAS
(Texto Unificado de Legislación Ambiental Secundario del Ministerio del
Ambiente) libro 6 Anexo I tabla 12 “Límites de descarga a un cuerpo
de
agua dulce”, identificando varios parámetros fuera de norma, estos son:
nitratos, sólidos
totales, demanda química oxígeno, demanda bioquímica
de oxígeno Coliformes, totales y fecales.
2. Se construyó la celda para la siembra experimental de la totora, (Scirpus
californicus), con la presencia de los lixiviados ricos especialmente en
nitrógeno, fósforo y metales los cuales fueron asimilados directamente por las
plantas fitodepuradoras, de esta forma remediando el lixiviado, después de tres
meses de experimento con las plantas se realiza pruebas de caracterización de
los parámetros en el laboratorio CESTTA, los cuales al comparar con los límites
permisibles el DQO y DBO siguen con valores superiores al permitido por la
Norma Técnica del TULAS. No habiendo resultados favorables con el
tratamiento biológico se realizó un tratamiento químico adicional utilizando
policloruro de aluminio como coagulante y polímero LIPESA 1569 como
floculante en las pruebas de laboratorio, observándose un cambio notorio de las
condiciones iniciales (agua cruda), a las condiciones finales (aguas tratadas),
cumpliendo con la normativa que rige este medio, haciéndola un agua apta
como fuente de riego.
109
3. Con los resultados obtenidos se realizó el diseño de Ingeniería para el sistema
de tratamiento de los lixiviados el mismo que constara de las siguientes etapas:
filtro lento de arena, celda de siembra de humedales artificiales, tanque de
homogenización y la dosificación correcta para la coagulación y precipitación
con la dosis óptima del PAC y polímero (lipesa 1569) en el agua y finalmente
un tanque sedimentador para que el agua tratada pase y logre precipitar materia
en suspensión consiguiendo separar la parte sólida y líquida que será utilizada
posteriormente.
4. Los costos establecidos para la implementación del tratamiento biológico y
químico de los lixiviados por medio de los humedales artificiales es de $6800.50
dólares que debe contar el municipio del Cantón Chunchi para poner en marcha
dicho tratamiento.
5. Se construyó un filtro lento arena que nos ayudó a reducir los sólidos en
suspensión, la turbidez, y prevenir que se sature el reactor biológico con el paso
del tiempo.
6. En conclusión con la combinación de los tratamientos biológico y químico
resulta factible manejar los líquidos lixiviados generados en el relleno sanitario
de Cantón Chunchi, ya que nos permite disminuir la mayor parte de la materia
orgánica, permitiendo una disposición final adecuada de dichos lixiviados.
110
4.2. RECOMENDACIONES
1. La planta de Tratamiento para los Lixiviados, debe ser construida con
material de buena calidad, como el hormigón armado, por su durabilidad y
resistencia, hace que este sea más duradero con el paso del tiempo.
2. Para un mantenimiento satisfactorio de la Planta se debe considerar los
siguientes factores: asignar al personal capacitado con responsabilidad, contar
con el equipo y herramientas apropiadas, planear y programar las actividades
para facilitar el mantenimiento de la misma
3. Realizar mediciones de caudal una vez se haya instalado el sistema de
tratamiento, debido a que el caudal utilizado para el diseño no es cien por ciento
real, ya que el lixiviado que se obtiene es incorporado nuevamente al relleno
sanitario (recirculación), para evitar desecharlo directamente al ambiente.
4. Dar mantenimiento al menos unas vez al año al filtro lento de arena con el
tanque de agua potable ya existente en la planta para tener mejores resultados.
5. Realizar análisis frecuentes a las aguas tratadas para verificar que el
tratamiento está marchando en perfectas condiciones así comprobando que los
contaminantes están siendo reducidos y sobre todo que se esté cumpliendo con
lo establecido en el Tulas libro VI tabla 12.
6. Debido a que el Cantón Chunchi cuenta con un sistema de lombricultura, los
lodos provenientes de las aguas tratadas (lixiviados), podrían ser utilizados en
este sistema y posteriormente ser utilizados como fertilizantes naturales,
aprovechando la gran carga de nutrientes con los que cuenta el lodo como
acondicionador del suelo.
111
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nHUfDQkl9nE&hl=es419&sa=X&ei=vEQfVK7EOPb8sASy44DQCw&ved=0CBsQ6
AEwAA#v=onepage&q=totoras%20plantas%20fitodepuradoras&f=false
2013-11-12
116
ANEXOS
117
ANEXO I
FICHA TÉCNICA POLICLORURO DE ALUMINIO (PAC)
FICHA TÉCNICA
FTP
POLICLORURO DE ALUMINIO – PAC PAG. 1 DE 1
QUIMIPAC
VERSION: 1
1. PROPIEDADES
5. MANEJO Y ALMACENAMIENTO
FÓRMULA: Aln(OH)m Cl3n-m
El PAC no es tóxico pero deben ser
manejados como ligeramente corrosivos; se
debe utilizar guantes de caucho, gafas de
seguridad y overol.
SINÓNIMOS: PAC, QUIMIPAC
PESO MOLECULAR: 219 gramos/mol
2. REGULACIONES
El PAC es un producto higroscópico por lo
que se debe almacenar en lugares frescos,
con mínima humedad y buena ventilación.
RIESGO ASOCIADO: Irritante, Corrosivo
El producto se comercializa en bolsas de 25
Kg.
6. PRECAUCIÓN
3. USOS PRINCIPALES
El policloruro de aluminio tiene excelentes
resultados en el uso como coagulante y/o
floculante en el tratamiento de aguas potables,
industriales y residuales. Amplio uso en agua
con turbiedades altas y aguas con elevado
contenido de materia orgánica. En la industria
del papel se utiliza como agente de retención y
para encolado en la fabricación del papel. Tiene
aplicación en la industria textil, cerámica,
extracción de petróleo y cosmética.
Sólido
pH (1% Sln)
3,5 – 5
Basicidad %
75 – 90
Al2O3 %
Insolubles %
En caso de contacto con la piel y ojos lavar
con abundante agua.
En caso de ingestión lavar la boca
inmediatamente y suministrar 500 ml de
agua.
En caso de inhalación salir del área y buscar
un área con aire fresco.
En caso de paro respiratorio se debe
suministrar oxígeno. Obtener ayuda médica
inmediatamente para todos los casos.
4. PROPIEDADES TÍPICAS
Apariencia
Amarillo
Usar los elementos de seguridad: guantes,
gafas y protección respiratoria durante la
manipulación del producto.
En caso de derrame, recoja el residuo con
precaución y lave la zona contaminada con
agua.
30±1
Máx. 5
118
ANEXO II
FICHA TECNICA DE LA POLIACRILAMIDA CATIÓNICA (LIPESA 1569)
HOJA DE DE DATOS
DE SEGURIDAD DEL
MATERIAL M.S.D.S
Página: 1
1 de 3
LIPESA 1569
SECCIÓN 1: IDENTIFICACIÓN DEL MATERIAL
Nombre comercial
Nombre Químico
Caso
Nombre del fabricante
Dirección del fabricante
Nombre del distribuidor
Dirección de distribuidor
Química
Lipesa 1569
Poliacrilamida catiónica
Tratamiento de agua
Deguss-Stockhausen
GmbH  Co Kg
Backerpfad 25, d47805
Krefeld Alemania
LIPEQSA
12415 Jasper Ave,
Edmonton, Alberta T5N
3K9 780 451 7695
Amidas
SECCIÓN 2: PROPIEDADES FISICAS
Estado físico
Sólido
Transparencia y color
Polvo o gránulos blancos
Temperatura de difusión
No se ha determinado
Temperatura de ebullición
No aplicable
Solubilidad en agua
15% formación de gel
Olor
Sin dolor
% volátiles por volumen
No se ha determinado
Presión de volumen a 20ºC
No se aplica
Gravedad específica
No se ha determinado
pH
3 - 5 (g/l)
SECCIÓN 3: RIESGO DE FUEGO Y EXPLOSICIÓN
ES INFLAMABLE SI NO
Punto De Inflamación, Temperatura Autoignición
X
No determinado
Límite superior de
inflamabilidad %
N/A
Límite superior de
inflamabilidad %
N/A
MEDIOS DE EXTINSIÓN RECOMENDADOS
119
CO2
Polvo seco químico
Espuma
Agua pulverizada
Otros
No aplicable
PROCEDIMIENTOS ESPECIALES PARA COMBATIR INCENDIOS
Soluciones acuosas o polvo que al mojarse vuelven las superficies extremadamente resbalosas.
EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL RECOMENDADO
Se recomienda un aparato respiratorio autónomo para limitar las exposiciones a productos
combustibles al combatir cualquier incendio.
PRODUCTOS PELIGROSOS POR DESCOMPOSICIÓN TÉRMICA
Se pueden generar los siguientes gases por combustión Cox Nox
SECCIÓN 4: RIESGO AMBIENTAL
Biodegradabilidad
persistencia
No disponible
El producto no es considerado tóxico basado en estudios de
laboratorio con animales
SECCIÓN 5: ESTABILIDAD
Estable
Biotoxicidad
Estabilidad
Condiciones que se deben
evitar
El contacto con incompatibles: altas temperaturas
Incompatibilidad
Oxidantes fuertes
Productos peligrosos por
Cox
descomposición química
NOx
Condiciones que se deben
No se dispone de información
evitar
SECCIÓN 6: PROCEDIMIENTO EN CASO DE ESCAPE ACCIDENTAL
Utilizar trajes de encapsulamiento total contra el vapor en
derrames y fugas sin fuego.
PASOS A SEGUIR EN
CASO QUE DEBE USARSE
Eliminar todas las fuentes de ignición, no tocar ni caminar sobre
el material derramado.
Derrames péchenos, cubrir con tierra SECA. Prevenga la entrada
a vías navegables.
Use herramientas limpias a prueba de chispas para recoger el
material y depositarlos en contenedores forrados de plástico para
su desecho posterior.
SECCIÓN 7: RIESGOS PARA LA SALUD
X
X
INHALACIÓN
CONTACTO CON LOS OJOS
INGESTIÓN
Inhalación
X
Contacto con la piel
Contacto con los ojos
X
Ingestión
Puede producir estornudos, irritación leve a la nariz, garganta
produciendo taponamiento.
Ningún efecto de exposición esperando con excepción de
irritación mecánica
Ningún efecto adverso esperado. El producto puede dilatarse
120
en la garganta produciendo taponamiento.
CONTACTO CON LA PIEL
Ningún efecto esperado por exposición debido a contacto. El
contacto prolongado puede causar irritación en la piel o
dermatitis en algunos individuos.
OTROS: (Carcinogénesis, mutagénesis, teratogénesis, etc.)
No es considerado carcinógeno.
SOBREEXPOSICIÓN REPETIDA
No determinada
PROCEDIMIENTO DE PRIMEROS AUXILIOS
Llevar a la víctima al aire fresco. Dar oxígeno o respiración
INHALACIÓN
artificial si se requiere. Si la dificultad o la angustia continua
obtener ayuda médica.
CONTACTO CON LOS OJOS Enjuagar los ojos meticulosamente con agua durante 15
minutos. Incluso debajo de los párpados, para eliminar todas
las partículas.
INGESTIÓN
Producto no tóxico basado en análisis. No inducir el vómito,
dar de 2 a 3 vasos de agua.
Lavar bien la piel con agua fresca y un jabón de pH neutro o
CONTACTO CON LA PIEL
detergente suave. Obtener atención médica para erupciones,
irritaciones y exposiciones desprotegidas.
USAR
PROTECCIÓN Es importante el uso de gafas de seguridad (no utilizar lentes
PERSONAL.
de contacto), ropa de seguridad (mandil y guantes de plástico),
las botas de caucho y la mascarilla para polvos aprobados por
NIOSH
ELIMINACION DE
El material de empaque como (yute, pp y papel) desecho
DESECHOS
deberá ser limpiado y clasificado antes de su almacenamiento y
posterior entrega a la empresa recicladora, quien será
responsable de su disposición final.
SECCIÓN 8: METODOS DE CONTROL E HIGUIENE PERSONAL Y
PROTECCIÓN PERSONAL
CONTROLES DE
INGENIERIA
VENTILACIÓN LOCAL
VENTILACIÓN POR
CIRCULACIÓN
Es importante para mantener el aire transportado por el aire,
bajo el TVL
Usar ventilación por respiración local
En caso de estar en un sitio cerrado es importante mantener los
controles de ingeniería para ventilación local
Protección respiratoria
Usar un respirador aprobado por NIOSH, ajustado
correctamente y en buenas condiciones
Gafas de seguridad y/o blindaje completo de la cara. No usar
lentes de contacto cuando se manipule este material.
Se recomienda guantes de caucho nitrilo
Se recomienda ropa q cubra todo el cuerpo, impermeable y
botas.
Protección de los ojos
Protección de las manos
Campos de protección
121
ANEXO III
SISTEMA DE RECIRCULACIÓN DE LIXIVIADOS DENTRO DE RELLENO SANITARIO
NOTAS
Sistema de recirculación de los
lixiviados
CATEGORÍA DEL DIAGRAMA
Certificado
Por Eliminar
Aprobado
Por Aprobar
Por Calificar
Para Información
ESPOCH
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE ING. QUIMICA
AIDA B. MEDINA SERRANO
PLANTA DE RELLENO
SANITARIO EN EL CANTÓN
CHUNCHI
Lámina
1
122
Escala
x: y:
Fecha
13-10-14
ANEXO IV
CARACTERIZACIÓN DE LOS LIXIVIDOS DEL RELLENO SANITARIO DEL CANTÓN CHUNCHI
NOTAS
Captación de los lixiviados
CATEGORÍA DEL DIAGRAMA
Certificado
Por Eliminar
Aprobado
Por Aprobar
Por Calificar
Para Información
123
ESPOCH
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE ING. QUIMICA
AIDA B. MEDINA SERRANO
CARACTERIZACIÓN DE LOS
LIXIVIADOS
Lámina
2
Escala
x: y:
Fecha
13-10-14
ANEXO V
ANÁLISIS DE LOS PARAMETROS TRATADOS CON LAS PLANTAS FITODEPURADORAS TOTORAS
NOTAS
CATEGORÍA DEL DIAGRAMA
Plantas fitodepuradoras
Certificado
Por Eliminar
TOTORAS
Aprobado
Por Aprobar
Por Calificar
Para Información
124
ESPOCH
FITOREMEDIACIÓN
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE ING. QUIMICA
AIDA B. MEDINA SERRANO
Lámina
3
Escala
x: y:
Fecha
13-10-14
ANEXO VI
ANÁLISIS DE LOS PARAMETROS TRATADOS CON POLICLORURO DE ALUMINIO Y LIPESA 1569
NOTAS
a) Solución de PAC al 10%
b) Polímero 0.16%
CATEGORÍA DEL DIAGRAMA
Certificado
Por Eliminar
Aprobado
Por Aprobar
c) Floculación con PAC
Por Calificar
Para Información
125
ESPOCH
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE ING. QUIMICA
AIDA B. MEDINA SERRANO
FLOCULACIÓN CON
POLICLORURO DE ALUMINIO Y
POLIMERO (LIPESA 1569)
Lámina
4
Escala
x: y:
Fecha
13-10-14
ANEXO VII
ESTUDIO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE LIXIVIADOS EN EL CANTÓN CHUNCHI
UBICACIÓN
PROVINCIA CANTÓN PARROQUIA
Chimborazo
NOTAS
Ubicación del Cantón
Chunchi
CATEGORÍA DEL DIAGRAMA
Certificado
Por Eliminar
Aprobado
Por Aprobar
Por Calificar
Para Información
126
Chunchi
ESPOCH
CARTA TOPOGRÁFICA
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE ING. QUIMICA
AIDA B. MEDINA SERRANO
Chunchi
HOJA 71 - ALAUSI
Lámina
5
Escala
x: y:
Fecha
13-10-14
ANEXO VIII
TRATAMIENTO DE LOS LIXIVIADOS CON LA TOTORA PLANTA FITODEPURADORA
NOTAS
Tratamiento con plantas
fitodepuradoras (totoras)
CATEGORÍA DEL DIAGRAMA
Certificado
Por Eliminar
Aprobado
Por Aprobar
Por Calificar
Para Información
127
ESPOCH
Totoras
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE ING. QUIMICA
AIDA B. MEDINA SERRANO
Lámina
6
Escala
x: y:
Fecha
13-10-14
ANEXO IX
FILTRO LENTO DE GRAVA Y ARENA
NOTAS
Filtro lento de grava y
arena
CATEGORÍA DEL DIAGRAMA
Certificado
Por Eliminar
Aprobado
Por Aprobar
Por Calificar
Para Información
128
ESPOCH
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE ING. QUIMICA
AIDA B. MEDINA SERRANO
Construcción de un filtro lento
de arena
Lámina
7
Escala
x: y:
Fecha
13-10-14
ANEXO X
PLANOS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE LOS LIXIVIADOS EN EL CANTÓN CHUNCHI
Tanque de agua
para lavar el filtro
Filtro lento
de arena y
grava
Sedimentador
Biorreactor
Humedal - artificial
Coagulador Floculador
Salida de lodos
NOTAS
Planos para la planta de
tratamiento de lixiviados en el
Cantón Chunchi
CATEGORÍA DEL DIAGRAMA
Certificado
Por Eliminar
Aprobado
Por Aprobar
Por Calificar
ESPOCH
PLANOS
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE ING. QUIMICA
Para Información
129
AIDA B. MEDINA SERRANO
Lámina
8
Escala
x: y:
Fecha
13-10-14
ANEXO XI
FILTRO LENTO DE ARENA Y GRAVA
NOTAS
Planos para la planta de
tratamiento de lixiviados en el
Cantón Chunchi
BIORREACTOR HUMEDAL - ARTIFICIAL
CATEGORÍA DEL DIAGRAMA
Certificado
Por Eliminar
Aprobado
Por Aprobar
Por Calificar
Para Información
130
ESPOCH
PLANOS
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE ING. QUIMICA
AIDA B. MEDINA SERRANO
Lámina
9
Escala
x: y:
Fecha
13-10-14
ANEXO XII
COAGULADOR - FLOCULADOR
NOTAS
Planos para la planta de
tratamiento de lixiviados en el
Cantón Chunchi
SEDIMENTADOR
CATEGORÍA DEL DIAGRAMA
Certificado
Por Eliminar
Aprobado
Por Aprobar
Por Calificar
ESPOCH
PLANOS
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE ING. QUIMICA
Para Información
131
AIDA B. MEDINA SERRANO
Lámina
1
0
0
Escala
x: y:
Fecha
13-10-14
PLANTA DE TRATAMIENTO PARA LOS LIXIVIADOS GENERADOS EN EL RELLENO SANITARIO DEL CANTÓN CHUNCHI
Tanque de agua
para lavar el filtro
Filtro lento
de arena y
grava
Biorreactor
Humedal - artificial
Coagulador Floculador
Sedimentador
Salida de lodos
132
133
134