Proyecto de Fitodepuracion

8/17/2019 Proyecto de Fitodepuracion

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UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN

FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

E.P INGENIERIA AMBIENTAL

“FITODEPURACION DE AGUAS GRISES CON GRAMINEA:BRACHIARIA MUTICA; EN JR. TARAPOTO, DISTRITO DE

MORALES – SAN MARTIN 2015”

INGENIERO AMBIENTAL

Josué Jhonatan Alcántara García

Evelyn Araceli Arévalo Meléndez

Ing. Juan Eduardo Vigo Rivera

Junio de 2015 – Tarapoto - Perú


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Dedicatoria

Este trabajo va dedicado especialmente a nuestros padres, que dan todo su

amor y esfuerzo, para que nosotros sigamos estudiando.


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Índice

Dedicatoria ................................................................................................................................. 2

Índice ........................................................................................................................................... 3

Agradecimiento ......................................................................................................................... 5

CAPÍTULO I: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .......................................................... 6

1.1. Situación problemática ........................................................................................... 6

1.2. Definición del problema. ........................................................................................ 8

1.3. Objetivos ................................................................................................................... 10

1.3.1. Objetivo general .............................................................................................. 10

1.3.2. Objetivo especifico ........................................................................................ 10

1.4. Justificación ............................................................................................................ 10

1.5. Limitaciones ............................................................................................................ 11

1.6. Viabilidad .................................................................................................................. 12

1.6.1. Viabilidad técnica ........................................................................................... 12

1.6.2. Viabilidad económica .................................................................................... 12

1.6.3. Viabilidad social .............................................................................................. 12

1.6.4.

Viabilidad operativa ....................................................................................... 12

CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO ....................................................................................... 13

2.1. Detergentes y jabones .......................................................................................... 13

2.1.1. Composición de los detergentes ............................................................... 15

2.1.2. Composición de los jabones ....................................................................... 16

2.1.3. Composición del lavavajillas....................................................................... 16

2.2. Brachiaria mut ica (gramalote) ............................................................................ 17

2.3. Humedales artificiales ........................................................................................... 18

2.3.1. Ventajas de la fitodepuración: .................................................................... 20

2.4. Estado actual del problema ................................................................................. 24

2.5. Sistemas de reciclaje de aguas grises a nivel internacional ...................... 24

2.5.1. El sistema BRAC ............................................................................................ 24

2.5.2. GreyWaterNet. España .................................................................................. 25

2.5.3. Humedal de la pedanía de Coy (Lorca. Murcia)...................................... 25

CAPÍTULO III: METODOLOGÍA ........................................................................................... 27

3.1. Ubicación del proyecto ......................................................................................... 27

3.2. Diseño del humedal ............................................................................................... 27


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3.3. Materiales y métodos ............................................................................................ 28

3.3.1. Herramientas ................................................................................................... 28

3.3.2. Materiales ......................................................................................................... 28

3.3.3. Materiales para el análisis ............................................................................ 28

3.4. Métodos .................................................................................................................... 29

Etapa 1: ............................................................................................................................. 29

Etapa 2: ............................................................................................................................. 30

Etapa 3: ............................................................................................................................. 31

3.5. Plan de trabajo ........................................................................................................ 31

3.5.1. Actividades ...................................................................................................... 31

3.5.2.

Cronograma ..................................................................................................... 32

3.6. Costo del proyecto ................................................................................................. 33

4. RESULTADOS ................................................................................................................. 33

Porcentaje de remoción.................................................................................................... 34

5. CONCLUSIONES ............................................................................................................. 35

6. RECOMENDACIONES ................................................................................................... 35

FUENTES DE INFORMACIÓN .............................................................................................. 36

ANEXOS .................................................................................................................................... 39


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Agradecimiento

Agradezco a Dios por darnos la sabiduría y la inteligencia para realizar este

proyecto, a nuestros padres por el apoyo moral y económico que nos brindaron.

Al señor Limber Meléndez Torres por brindarnos el ambiente de trabajo.

Al ingeniero Juan Eduardo Vigo Rivera por las enseñanzas que nos compartió.

A la E.P de ingeniería ambiental, por el laboratorio.

AL señor Víctor Arévalo Pinedo por el préstamo de sus herramientas y apoyo

concedido.


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CAPÍTULO I: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1. Situación problemática

Actualmente existe en el planeta una población de alrededor de 1,1billones de personas que no dispone de acceso a sistemas de

abastecimiento, especialmente en Asia y en el África subsahariana,

mientras que 2.6 billones de personas tienen acceso a sistemas de

saneamiento. A pesar de que las Naciones Unidas asumieron el

compromiso de reducir a la mitad esta cifra antes del 2015, todos los datos

indican que estamos muy lejos de conseguirlo. En algunos casos la mala

evolución de los indicadores puede ser debida a condicionantes

ambientales, como la sequía, aunque a menudo los suministros se ven

amenazados por la mala gestión, el despilfarro y la contaminación.

El agua es un requerimiento básico para la vida y la salud. Consumir agua

en mal estado es una de las principales fuentes de infección y la causa de

diversas enfermedades gastrointestinales, como el cólera. Alrededor de 2

millones de personas mueren cada año debido a diarreas, siendo la

mayoría de ellas niños menores de 5 años. El impacto de las

enfermedades de origen hídrico se puede ilustrar por comparación, con

un avión intercontinental lleno con 400 niños y 100 adultos, que se

estrellara cada media hora sin ningún superviviente. Este cálculo se basa

en la mortalidad real de aproximadamente 50.000 personas diarias,

debido a enfermedades transmitidas a través del agua.

Por otra parte, la demanda global de agua sigue aumentando sin parar.

En cien años, la población mundial se ha triplicado, pero el consumo de

agua se ha multiplicado por seis. Al incremento de la población mundial y

de las poblaciones de animales domésticos, es preciso añadir el hecho de

que los recursos al alcance de todo el mundo disminuyen por el

incremento de los procesos de contaminación. Las proyecciones indican

que la extracción global de agua para 2025 habrá aumentado un 22 %

con respecto a su nivel de 1995, a un total de 47.772 km3. En conjunto,


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el consumo de agua con fines domésticos, industriales y ganaderos es

decir, todo el consumo con excepción del riego registrará un fuerte

aumento de un 62 % entre 1995 y 2025. Debido al rápido crecimiento de

la población y al aumento del consumo de agua per cápita, el consumo

doméstico total aumentará un 71 %, y más de un 90 % de este aumento

corresponderá a los países en vías de desarrollo. Tecnologías sostenibles

para la potabilización y el tratamiento de aguas residuales. Revista

Lasallista de Investigación 2006; 319-29. Disponible en:

http://www.redalyc.org/redalyc-seam/articulo.oa?id=69530105.

Consultado el 30 de noviembre de 2014.

En la costa, debido a la gran demanda de agua para agricultura, al

asentamiento de más de la mitad de la población y a la concentración de

grandes industrias, se utiliza el 36% del agua disponible naturalmente

para esa región. El consumo de esta región (en promedio por persona) es

de 1105 m3/año, aproximadamente 3000 litros de agua por persona al

día, el triple del consumo en la sierra y diez veces más que en la selva.

En la sierra se utiliza el 0,83% del agua disponible naturalmente para esa

región. El consumo promedio por persona es de 354 m3/año,

aproximadamente 1000 litros de agua por persona al día. En la selva,

debido al gran volumen de agua disponible, se utiliza tan solo el 0,02%

del agua disponible naturalmente para esa región. El consumo promedio

por persona es de 109 m3/año, aproximadamente 300 litros de agua por

persona al día. Fuente: MINAG (Ministerio de agricultura y riego)

disponible en: http://www.minag.gob.pe/portal/sector-agrario/recursos-

naturales/recurso-agua/uso-y-manejo-de-agua, consultado el 1 dediciembre de 2014

Las aguas grises son las aguas generadas por procesos domésticos

como el lavado de ropa, utensilios de cocina y el baño de las

personas. Las aguas grises son distintas a las aguas negras,

contaminadas con desechos. Por su origen esta agua transportan una

significativa carga microbiana cuyas características dependerán de las

http://www.minag.gob.pe/portal/sector-agrario/recursos-naturales/recurso-agua/uso-y-manejo-de-aguahttp://www.minag.gob.pe/portal/sector-agrario/recursos-naturales/recurso-agua/uso-y-manejo-de-aguahttp://www.minag.gob.pe/portal/sector-agrario/recursos-naturales/recurso-agua/uso-y-manejo-de-aguahttp://www.minag.gob.pe/portal/sector-agrario/recursos-naturales/recurso-agua/uso-y-manejo-de-agua


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actividades domésticas desarrolladas en la comunidad (Gross et al., 2007;

Casanova et al., 2001).

La carga contaminante es menor que la de los líquidos cloacales pero la

detección de microorganismos de contaminación fecal indica la potencial

presencia de enteropatógenos. Diferentes estudios aislaron agentes

patógenos oportunistas como Pseudomonas aeruginosa y

Staphylococcus aureus (Birks and Hills, 2007; Gilboa and Friedler, 2008).

El agua gris también puede contener patógenos introducidos por la

manipulación de los alimentos como Salmonella y bacterias resistentes a

antibióticos, de origen humano o animal (Nuñez et al., 2010).

La incidencia de bacterias resistentes a antibióticos en el medio acuático

se ha incrementado como consecuencia de la utilización a gran escala de

los antibióticos. La resistencia a los antibióticos se ha detectado en

bacterias presentes en líquidos cloacales urbanos (Heuer et al., 2002;

Tennstedt et al., 2003), en líquidos residuales hospitalarios (Reinthaler et

al., 2003; Schwartz et al., 2003), en barros cloacales (Guillaume et al.,

2000; Reinthaler et al., 2003), en aguas subterráneas (Gallert et al., 2005),

en ríos contaminados con descargas cloacales (Costanzo et al., 2005).

Pocos estudios se han realizado con los efluentes conocidos como aguas

grises a pesar de ser una de las formas clásicas de eliminación de aguas

residuales en las grandes zonas periurbanas de Latinoamérica.

1.2. Definición del problema.

El incremento en la generación de aguas residuales ha obligado a la

ingeniería a buscar, encontrar y aplicar alternativas de tratamientos de

depuración eficientes, autónomos y económicamente viables.

Entre las soluciones más atractivas se encuentran los tratamientos queemulan los fenómenos que ocurren espontáneamente en la naturaleza.


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Estos sistemas se denominan tratamientos naturales de aguas

residuales y cada día es más frecuente el uso de lagunajes de sistemas

de infiltración de humedales artificiales de toda la variedad de sistemas

pues producen efluentes de buena calidad al mismo tiempo que presentan

bajos costos de inversión operación y mantenimiento y no requieren

personal altamente capacitado.

Existen diversidad de tecnologías naturales de tratamiento de aguas

residuales entre las que destacan: las lagunas de estabilización, el

lombrifiltro (modelo Tohá) y los humedales artificiales (fitodepuración).

Las aguas grises pueden ser reutilizadas mediante la instalación de un

sistema de cañerías que recuperen y dirijan esas aguas hacia algún

depósito donde son depuradas para su posterior utilización en el llenado

de las cisternas de los inodoros o para riego y limpieza de exteriores.

La fitodepuración es una de las alternativas a tomar, ya que se usan

plantas para depurar y sanear el agua contaminada por el lavado.

La fitodepuración es una técnica de purificación caracterizada por

tratamientos de tipo biológicos, en el cual las plantas creciendo en agua

saturada de nutrientes desarrollan un papel clave y directo sobre las

bacterias que colonizan el sistema de raíces y al rizoma. Estos

tratamientos son vistos como alternativas y como apoyo a los sistemas

tradicionales basados en procesos biológicos y químicos y reacciones

físicas.

El término “humedal” indica “fitodepuración”, sistemas de aguas

residuales designados para recrear artificialmente condiciones ecológicas

similares a las establecidas en las áreas de aguas. En Italia los sistemas

de “fitodepuración”, son construidos y diseñados para reproducir procesos

naturales auto-depurativos en un ambiente controlado. En comparación

con los “humedales” naturales, los sistemas de fitodepuración permiten la

elección del sitio, la flexibilidad en la dimensión, control de los flujos

hidráulicos y los tiempos de retención. Las funciones de fitodepuraciónpueden ser preferidas y oportunamente explotadas con algunas


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estrategias, como la elección de especies de plantas y substratos y el

control en el flujo del agua.

Con los sistemas de fitodepuración, los contaminantes son removidos a

través de una combinación de procesos químicos, físicos y biológicos. Los

procesos más efectivos son sedimentación, precipitación, adsorción,

asimilación de plantas y actividad microbial. La tecnología de

fitodepuración da la habilidad de adsorción al medio al tratamiento

depurativo tradicional de oxidación biológica (acción de filtrado por la

raíces de las plantas que además proveen una gran área superficial apta

para el desarrollo de masas microbiológicas envueltas en el tratamiento)

y la remoción de nutrientes debido a su crecimiento.

1.3. Objetivos

1.3.1. Objetivo general

Tratar las aguas grises por fitodepuración.

1.3.2. Objetivo especifico

Reciclar las aguas grises.

Dar uso a las aguas recicladas.

Diseñar un humedal artificial.

Aprovechar hasta la última gota de este recurso tan valioso.

1.4. Justificación

Las aguas grises, jabonosas o como la llamemos son aguas residuales

de nuestro consumo (lava platos, lavadora, ducha, lava manos, etc.) todas


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esas aguas que son usadas para lavar; son desechadas al alcantarillado

sin ningún tratamiento, sabiendo que es fácil tratar este tipo de aguas para

el uso de jardinería o en cualquiera actividad.

Debido a la escasez de agua, la sociedad está tomando conciencia de la

importancia de reciclar el agua que se consume. Según Sedapal, cada

persona consume en promedio 250 litros de agua al día, dos veces más

de lo recomendado, y la gran mayoría proviene del lavado, ducha, baño.

A parte de limitar ese gasto, se puede optar por sistemas de reciclado

para mejorar el consumo. Se podrían ahorrar una cantidad considerable

de litros de agua al año por familia con un sistema de tratamiento de aguas

grises, donde su función será limpiar el agua del aseo personal (lavado,

ducha, baño) haciéndola útil para otros usos con agua no potable: lavar el

jardín, la cisterna, vaciar el inodoro, en definitiva, para aquellos usos no

potables.

Por ejemplo, en lavar el auto con una manguera se puede llegar a gastar

567 litros de agua; 40 más si se lavan los platos dejando la llave abierta,

y 19 al lavarse los dientes.

Mientras unos gastan, otros que no tienen agua potable se las arreglan

para acceder a este recurso. Por ejemplo, en Villa María del Triunfo- Perú

están usando los “atrapaniebla”, unas redes que capturan el agua de la

neblina que cubre los cerros limeños ocho meses al año.

1.5. Limitaciones

La fitodepuración solo servirá para aguas grises, mas no para las aguas

negras. Ya que las aguas negras tienes más materia orgánica que las

aguas grises que solo vienen del lavado.

Como la fitodepuración es un proceso corto y al aire libre no es beneficial

para las aguas negras que contienen metano en su composición.La invasión de otras especies de plantas.


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1.6. Viabilidad

1.6.1. Viabilidad técnica

Los recursos tecnológicos están a disposición de cada uno, ya que la

fitodepurción es una excelente tecnología para tratar aguas grises.

Además de sembrar plantas en nuestros jardines estamos depurando el

aire. En caso de no tener casa propia o lugar para tener un jardín

fitodepurador, exigiríamos que las municipalidades lo hagan.

1.6.2. Viabilidad económica

Los costos son bajos, y es factible a que se desarrolle en cada hogar.

Además de eso, la casa se verá beneficiada porque el agua que se

gastaban para regar el jardín, ahora se usa el agua reciclada del lavado.

1.6.3. Viabilidad social

La sociedad muy pronto se dará cuenta de que ya no dispondremos de

mucha agua, y una de las tantas alternativas será esta (tratar el agua del

lavado). Toda la población será beneficiada si llegaran a tener conciencia

e implementar este proyecto en sus hogares.

1.6.4. Viabilidad operativa

Las operaciones unitarias llevadas a cabo serán de la mayor formaposible; porque será un tratamiento simple y muy eficaz. El uso de plantas

para tratar aguas se viene realizando en la propia naturaleza, pero como

los ríos y efluentes de aguas están contaminadas, quizás ya no pueden

realizar el papel de fitodepurar biológicamente el agua.


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CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO

2.1. Detergentes y jabones

Los jabones es un producto histórico que se ha adaptado a las

necesidades humanas conforme ha pasado el tiempo. Fue un producto

social cuando en el siglo XV los baños públicos eran un sitio de reunión,

después su uso se consideró inmoral, por lo que sólo se utilizaban

perfumes para evitar los malos olores, y no fue hasta el siglo XVIII, cuando

se comprobó que su uso evitaba infecciones y enfermedades, que este

producto se industrializó. Como consecuencia, en la actualidad lo usamos

en diferentes presentaciones y para una gran cantidad de necesidades

generalmente creadas por el ser humano

El jabón generalmente es el resultado de la reacción química entre un

álcali (generalmente hidróxido de sodio o de potasio) y algún ácido graso;

esta reacción se denomina saponificación. El ácido graso puede ser, por

ejemplo, la manteca de cerdo o el aceite de coco. El jabón es soluble en

agua y, por sus propiedades detersivas, sirve comúnmente para lavar.

La mayoría de los detergentes son compuestos de sodio del sulfonato de

benceno sustituido, denominados sulfatos lineales de alquilos (LAS).

Otros son compuestos de alquilbencen sulfatos de cadena ramificada

(ABS), que se degradan más lentamente que los LAS. Hasta 1970 un

detergente típico de lavandería de gran potencia contenía 50% de

tripolifosfato de sodio (fosfato) y sólo un 18% de LAS.

Los jabones deben su tensoactividad a la propiedad de sus moléculas de

tener una parte hidrófila (a su vez lipófoba) y otra lipófila (a su vez

hidrófoba) y poder emulsionar la suciedad insoluble en agua. En el jabón,

esta propiedad se obtiene al oxidar un ácido graso de cadena larga con

una sal alcalina, frecuentemente de sodio o de calcio. Este proceso se

denomina saponificación.


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gran cantidad de algas agota el oxígeno del agua, que deja de estar

disponible para la fauna acuática (microbios y peces), y genera malos

olores. Este fenómeno se llama eutrofización, y ha causado desequilibrios

muy graves en lagos y ríos.

En la década de 1960 se implementaron leyes para reducir la cantidad de

espuma que generaban los detergentes sintéticos. Hoy existen tres

organismos que han tomado la iniciativa en lo referente a la relación de

los detergentes con el medio ambiente:

AISE (Asociación de Jabonería, Detergencia y Productos de

Mantenimiento)

Agrupa a unos 1.200 fabricantes de detergentes convencionales, que

cubren un 90% del mercado. En 1997 diseñó el programa Wash Right

("Lavar bien"), para reducir el impacto ambiental de los detergentes. Las

empresas adheridas pueden poner el logotipo Wash Right en los

paquetes de detergentes.

2.1.1. Composición de los detergentes

Los detergentes en polvo contienen materiales disponibles en forma

sólida (fosfatos, carbonato, silicato, sulfato...) y sustancias que o bien

están en forma de pasta como los ABS o LAS neutralizados, o bien en

forma de líquido viscoso (ABS no neutralizados, jabones, surfactantes

noiónicos) o en solución (colorante, mejoradores ópticos, perfumes).

El problema de fabricación de los detergentes en polvo es mezclaríntimamente todos los ingredientes hasta obtener un sólido que contenga

sólo 10% de agua.

El polvo detergente no debe contener polvillo, pero ser inmediatamente

soluble en agua, además de poseer una baja densidad (300-500 Kg/m3)

por razones comerciales relativas al tamaño del empaque. La

presentación más clásica es la de partículas pequeñas (0,5 - 2 mm) yporosas.


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2.1.2. Composición de los jabones

Todo comienza con las grasas de origen animal o aceites vegetales que

se transforman en jabones. Esto se llama química, e implica una reacción

muy sencilla denominada saponificación (WADE, 2004). Un jabón

contiene las sales de sodio o potasio de los ácidos grasos, producto de la

mezcla de un cuerpo graso (triglicéridos con un álcali, que puede ser

hidróxido de sodio o de potasio).

Reacción general: triacilglicerol + NaOH/KOH →glicerol + 3 R-COONa/K

(jabón)

Fuente: Revista Digital Universitaria ISSN: 1607 – 6079 Universidad nacional

autónoma de México “La química del jabón y algunas aplicaciones”

2.1.3. Composición del lavavajillas

NaClO = hipoclorito de sodio, componente del cloro comercial; NaCl = sal

de mesa; CaO = óxido de calcio (cal viva); NH3 = Amooníaco, usado en

limpiadores, desinfectantes; NaOH = hidróxido de sodio, componentes de

jabones de uso común; Mg(OH)2 = hidróxido de magnesio, usado comoantiácido; NaF = fluoruro de sodio, componente de la pasta dental; AlCl3

= cloruro de aluminio, usado en desodorantes; BaSO4 = sulfato de bario,

usado en cremas faciales; NH4Cl = cloruro de amonio, usado en

champús; Na2CO3 = carbonato de sodio, usado en tintes para cabello;

CH3COOH= ácido acético, que es vinagre; C12H22O11 = azúcar

común.(sacarosa); C8H9NO2 = acetaminofén (analgésico; NaC6H5CO2

= benzoato de sodio, encontrado en enjuagues bucales; Fe2O3= óxido dehierro, usado en maquillaje; C3H8 =Propano, usado en insecticidas; H2O2


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= Peróxido de hidrógeno, que es agua oxigenada; H3BO3= ácido bórico,

usado en lavaplatos.

2.2. Brach iar ia mu t ica (gramalote)

Nombre Científico: Brachiaria mutica

Reino: Plantae

División: Magnoliophyta

Clase: Liliopsida

Orden: Poales

Familia: Poaceae

Tribu: Paniceae

Género: Brachiaria

Especie: Brachiaria mutica Forsk. Stapf

Hábitat: Pastizales húmedos

Nombres comunes: Hierva Pará (África, Australia, Estados Unidos), la

señal de la hierba de Mauricio (África del Sur), pare pasto y malojilla

(América del Sur), Gramalote (Perú), Paraná (Cuba). Fuente:

http://www.fao.org/ag/agp/AGPC/doc/gbase/data/Pf000191.HTM,

consultado el 15 de junio de 2015

El pasto gramalote es una gramínea originaria de África y es ampliamente

utilizada en aquellas zonas de alta precipitación por su buena tolerancia

a las condiciones de encharcamiento.

Temperatura promedio de 21 ° C (Russell y Webb, 1976)

Habitad: Propia de lugares húmedos, de mal drenaje, canales,

orillas de lagunas y terrenos yermos y cultivados, guardarrayas Porte: Rastreros y con algunas ramas ascendentes, puede

alcansar2.5m de altura.

Raíz: Fibrosa.

Tallo: Hueco de varios metros de largo con estolones rastreros que

arraízan en los nudos.

Hoja: Limbos de 10-15mm de ancho, lampiños, vainas muy

vellosas.

http://www.fao.org/ag/agp/AGPC/doc/gbase/data/Pf000191.HTMhttp://www.fao.org/ag/agp/AGPC/doc/gbase/data/Pf000191.HTM


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Flor: Panojas terminales laxas, espiguillas bifloras, el tallo floral

ascendente puede llegar a alcanzar 2.5cm de altura sobre el que

brota una corta panoja hasta 30cm, numerosos, racimos erguidos

algo distantes, lampiños.

Frutos: Cariópsis.

Semillas: Es mala productora de semillas.

Forma de propagación: Por semillas pero fundamentalmente por

esquejes o secciones de tallos.

Tipo de suelo: Arcillosos, inundables y de alta fertilidad.

Tipo de siembra: Por semilla o material vegetativo.

Plagas y enfermedades:

Atacado por gusano comedor de follaje.

Toxicidad: Pastos muy viejos acumulan nitratos.

Fuente: http://www.ecured.cu/index.php/Brachiaria_mutica,

consultado el 15 de junio de 2015

2.3. Humedales artificiales

Los humedales construidos consisten en el diseño correcto de un

recipiente estanco que contiene agua, sustratos y plantas que en su

mayoría son del tipo emergentes, aunque también pudieran ser flotantes

o sumergidas. Estos componentes pueden manipularse

intencionadamente al construir el humedal. Otro componente importante

para la salud de los humedales son las comunidades de microorganismos

e invertebrados acuáticos que se desarrollan naturalmente, por lo que es

conveniente tomar las plantas desde su medio natural. Parra Piérart I,

Chiang Rojas G. Modelo integrado de un sistema de biodepuración en

origen de aguas residuales domiciliarias. Una propuesta para

comunidades periurbanas del centro sur de Chile. Gestión y Ambiente

2013; 1639-51. Disponible en: http://www.redalyc.org/redalyc-

seam/articulo.oa?id=169429726004. Consultado el 1 de diciembre de

2014.

http://www.ecured.cu/index.php/Brachiaria_muticahttp://www.ecured.cu/index.php/Brachiaria_mutica


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El mecanismo por el cual las plantas acuáticas eliminan los contaminantes

del agua residual y que constituye la base de la tecnología de los

humedales, es inyectar grandes cantidades de oxígeno hacia sus raíces.

El aire que no es aprovechado por la especie y que ésta expele es

absorbido por microorganismos, tales como bacterias y hongos, que se

asocian a la raíz y se encargan de metabolizar los contaminantes que

entran al sistema (Novotny y Olem, 1994).

Al igual que las microalgas, estas plantas acuáticas (macrófitas) son

usadas para asimilar y descomponer nutrientes, materia orgánica e

inorgánica. Presentan una serie de ventajas en su implementación que

dependen del tipo de efluente a tratar y de las condiciones de operación.

En general, el procedimiento consiste en establecer sistemas con

especies flotantes, sumergidas y enraizadas.

Los sistemas de tratamiento de aguas tipo wetland comprenden tres

procesos distintos. Los residuos pasan primero por un decantador, paraluego ser depositados en forma de líquido en el humedal artificial. Allí las

aguas escurren bajo un lecho de piedras de cinco a diez centímetros,

sobre el que se plantan las especies acuáticas, lo que impide la aparición

de cualquier rastro de mal olor y la crianza de zancudos. Finalmente, los

líquidos son descargados en una laguna con plantas flotantes que

completa el proceso de depuración de las aguas servidas, removiendo

parte del nitrógeno y el fósforo, dejándolas así aptas para ser descargadas

en cursos de agua o usadas para el riego (Celis, 2005).

El rasgo que mejor define a los vegetales es el hecho de que son seres

vivos fotosintéticos “exceptuando plantas parásitas”, por lo que su

nutrición es de tipo autótrofo. La fotosíntesis les confiere la capacidad de

utilizar como fuente de carbono un compuesto inorgánico, el dióxido de

carbono, para desarrollarse y así generar materia orgánica; es lo que

conforma la denominada producción primaria en el planeta. En el cursode la evolución, ha sucedido el desarrollo progresivo de los vegetales


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desde organismos muy elementales (algas unicelulares procariotas) a

organismos muy evolucionados (plantas superiores) que incorporan

mecanismos sofisticados de adaptación al ambiente terrestre. En función

del tipo de organización y nivel de desarrollo alcanzado, se distinguen dos

grandes grupos de organismos fotosintéticos: algas (unicelulares o

pluricelulares), que son organismos fotosintéticos inferiores, y embriofitos,

que comprenden musgos (briofitos), helechos (pteridofitos) y plantas con

semilla (espermatofitos, también denominadas plantas superiores). En los

humedales naturales se pueden encontrar todos estos tipos de

organismos, dando lugar a comunidades de gran biodiversidad.

Desde el punto de vista botánico, el término ‘macrofita’ se aplica a

cualquier vegetal que es visible a simple vista (herbáceas, arbustos,

árboles), en oposición al término ‘microfita’, utilizado genéricamente para

vegetales que no son visibles sin la ayuda de lentes ópticas (algas

microscópicas). Por ello, los vegetales de talla visible que crecen en los

humedales se denominan ‘macrofitas acuáticas’, término que desde un

punto de vista amplio englobaría plantas acuáticas vasculares

(angiospermas y helechos), musgos acuáticos y grandes algas. “Manual

de fitodepuración, capitulo 5”, disponible en:

http://www.fundacionglobalnature.org/macrophytes/Manual%20sobre%2

0fitodepuracion.htm, consultado 1 de diciembre de 2014

2.3.1. Ventajas de la fitodepuración:

La ventaja económica de adoptar un sistema sin consumo de

energía eléctrica.

Su óptima adaptabilidad a fuertes variaciones de caudal y carga

contaminante.

La fitodepuración es un sistema totalmente natural y se adapta

perfectamente al entorno.

http://www.fundacionglobalnature.org/macrophytes/Manual%20sobre%20fitodepuracion.htmhttp://www.fundacionglobalnature.org/macrophytes/Manual%20sobre%20fitodepuracion.htmhttp://www.fundacionglobalnature.org/macrophytes/Manual%20sobre%20fitodepuracion.htmhttp://www.fundacionglobalnature.org/macrophytes/Manual%20sobre%20fitodepuracion.htm


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El óptimo rendimiento depurativo de este sistema en las zonas más

cálidas.

El bajo costo del mantenimiento.

La ausencia de olores e insectos.

Los principales mecanismos de depuración que actúan en un humedal

son los siguientes:

Eliminación de sólidos en suspensión: Los sólidos se eliminan

por sedimentación, decantación, filtración y degradación através del conjunto que forma el sustrato del humedal con las

raíces y rizomas de las plantas.

Eliminación de materia orgánica: La eliminación de la materia

orgánica del agua es realizada por los microorganismos que

viven adheridos al sistema radicular de las plantas y que reciben

el oxígeno a través del sistema de aireación muy especializado

comentado anteriormente. Una parte de la aireación del agua

también se realiza por difusión del oxígeno del aire a través de

la superficie del agua. También se elimina una parte de la

materia orgánica por sedimentación.

Eliminación de nitrógeno: El nitrógeno se elimina por diversos

procesos: absorción directa por las plantas y, en menor medida,

por fenómenos de nitrificación-desnitrificación y amonificación,realizados por bacterias.

Eliminación de fósforo: El fósforo se elimina por absorción por

las plantas, adsorción sobre las partículas de arcilla y

precipitación de fosfatos insolubles, principalmente con Al y Fe,

en suelos ácidos y con calcio en suelos básicos.


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Eliminación de microorganismos patógenos: Por filtración y

adsorción en partículas de arcilla, acción predatoria de otros

organismos (bacteriófagos y protozoos), toxicidad por

antibióticos producidos por las raíces y por la radicación UV

contenida en las radiaciones solares.

Metales traza: Tienen una alta afinidad por adsorción y

complejación con materia orgánica y pueden ser acumulados

en los humedales. También existen transformaciones

microbianas y asimilación por las plantas.

La reducción o eliminación de contaminantes de las aguasresiduales, por medio de ecosistemas acuáticos, con la

participación activa de plantas superiores (macrofitas “juncos”)

adaptadas al medio acuático (hidrofitos), se conoce

tradicionalmente como fitodepuración. La fitodepuración de las

aguas residuales puede efectuarse por humedales naturales,

en los que el hombre no interviene en su construcción o

mediante humedales artificiales especialmente diseñados y

construidos para la optimización de su función depuradora.

Los humedales que pueden ser re‐dirigidos a una superficie y que son

constantemente o temporalmente cubiertos por aguas lentas son representados

por un sistema polifase. Sus elementos característicos son las plantas acuáticas

que se desarrollan en él, la capa de agua y el sustrato que alberga la micro‐flora

y micro-fauna que vive en el sistema. Las funciones depurativas del sistema

depende de cuatro componentes: vegetación, la capa de agua, el sustrato y laasociación de poblaciones microbiológicas.

Las principales funciones de la vegetación en los procesos de fitodepuración se

pueden resumir en:

La parte sumergida de las plantas acuáticas actúa como un filtro y da

soporte a la población microbiológica.


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Los residuos de la parte epigeal, al final de su ciclo son depositados en el

agua, son sumergidos y en conjunto con el sistema de raíces, contribuye

a incrementar la superficie utilizable por los microorganismos a la vez que

son fuentes de energía para ellos.

Especies acuáticas que viven con sistemas de raíces sumergidos y que

tienen ciertas características anatómicas que permiten que el oxígeno de

las partes emergidas sea transportado a través de la rizosfera.

Un sistema aeróbico es creado cerca del sistema de raíces, mientras que

en áreas alejadas de la rizosfera y del sustrato, se establecen condiciones

anaeróbicas. Estos ambientes aeróbicos y anaeróbicos co‐existentes son

esenciales para los procesos de oxidación de sustancias orgánicas, así

como de amonificación, nitrificación y de‐nitrificación del nitrógeno

contenido en el agua que es controlado y reducido.

La función purificadora de la vegetación es adicionalmente ayudada por

el consumo de los más importantes elementos químicos eutroficantes

(nitrógeno, fósforo, microelementos, etc.) a través de las raíces sonextraídos del agua y del sistema cuando las partes epigeales de las

plantas son removidas.

Los microorganismos también extraen energía de las sustancias

orgánicas presentes en el sistema a la vez que usan sales nutritivas

disueltas en el agua para desarrollar su ciclo de vida. Algunos grupos de

micro‐

organismos pueden también oponerse al desarrollo de microorganismos y virus patogénicos a la vez que metabolizan sustancias

orgánicas tóxicas. Sin embargo la eficiencia de los micro ‐organismos en

la función depuradora está estrechamente ligados a mantener las

condiciones óptimas ambientales para su desarrollo. La principal función

del substrato es soportar las plantas e incrementar la superficie de

desarrollo para las colonias de microorganismos. Adicionalmente, la

naturaleza química del material del substrato puede por sí misma

bloquear algunos elementos presentes. Un ejemplo podría ser el aluminio


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y el hierro, causando la precipitación fósforo insoluble, removiéndolo de

cualquier acción sucesiva eutroficante.

2.4. Estado actual del problema

El agua está siendo desperdiciada, no contamos con políticas de reciclaje

de este líquido, y en los peores casos no es tratada al devolverla de nuevo

a los ríos o fuentes de agua, siendo uno de los principales contaminantes

del agua.

Las personas aún no toman conciencia de que este líquido algún día nomuy lejano se nos va a acabar, y su irresponsabilidad como dejar el caño

abierto cuando se cepillan los dientes puede traer grandes

consecuencias.

2.5. Sistemas de reciclaje de aguas grises a nivel internacional

2.5.1. El sistema BRAC

BRAC – Systems Central / Sur América es una empresa de Fuentes

Calientes S.A. con sede en Costa Rica. Los sistemas BRAC están

diseñados para la recuperación de aguas grises debido a la creciente

escasez de agua en el mundo. Es ahora común en varios países de

Centro y Sur América, que los pozos y nacientes de agua potable no

abastecen la demanda actual. ¿Qué hacer? Hay una cantidad restringida

de agua en el medio ambiente y una necesidad de agua potable para el

aseo, la lavandería y el riego.

Los sistemas BRAC están diseñadas para captar el agua de las duchas,

tinas y de la lavandería, para luego alimentar los tanques de los inodoros.

Con esta sencilla solución los habitantes de una casa particular ahorran

un tercio del consumo del agua potable.


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Este ahorro es considerable en la escala del uso de agua potable

individual, si se observa la situación global. Viendo la condición de una

urbanización en particular de 1000 casas, eso significa un ahorro de hasta

16`000’000 litros de agua potable solamente en los meses más secos

(Costa Rica)

2.5.2. GreyWaterNet. España

GreyWaterNet ha desarrollado un sistema de tratamiento de aguas grises

que se diferencia de sus competidores por haber desarrollado un sistema

de control inteligente que adapta los procesos de tratamiento al caudal de

agua existente, con lo cual se optimizan los consumos de energía.

Además, se ofrecen dos sistemas simultáneos de eliminación de

gérmenes, los rayos UVA y la cloración, con lo que el agua resultante

tiene la calidad más elevada. Los equipos han sido creados optimizando

costes en todo el proceso, por lo que el modelo más sencillo es el más

económico del mercado, optimizando su amortización.

GreyWaterNet ofrece soluciones adaptadas a las necesidades de cada

cliente, desde el modelo más sencillo plug and play para usuarios

domésticos, hasta soluciones personalizadas para grandes

consumidores, como pueden ser hospitales u hoteles.

2.5.3. Humedal de la pedanía de Coy (Lorca. Murcia)


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En el Cuadro siguiente se indican los resultados de la depuración obtenidos en

el humedal de la pedanía de Coy (Lorca. Murcia), de unos 500 habitantes, cuyo

filtro tiene en cabeza una reja de desbaste, un arenero y un decantador digestor

de 54 m3. El sistema FMF está formado por 4 canales de 60 m de longitud y 4

m de anchura cada uno, conectados en serie y plantados con esparganios

(Sparganium erectum). El muestreo se realizó al final del proyecto (18-09-05) y

los valores se expresan en mg/l.

Cuadro 01: valores de muestreo en el humedal de la pedanía de Coy (Lorca.

Murcia),

Figura 01: vista general de un canal de fitodepuración

Vista general de un canal de fitodepuración plantado con espadañas en

la pedanía de Avilés (Lorca. Murcia).

La fitodepuración mediante humedales artificiales, Jesús Fernández

González (Catedrático de la UPM. E.T.S.I. Agrónomos) Disponible en:

http://www.madrimasd.org/informacionidi/noticias/noticia.asp?id=25006

LUGAR DE TOMA DEMUESTRA

DQO DBO5 N total P total

Entrada digestor 574 430 111,4 13,0

Entrada 1er canal 554 410 81,3 11,8

Salida 4º canal 143 40 51,2 8,6

REDUCCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN

Reducción por macrofitas (%) 74,1 90,2 37,0 27,1

Reducción global (%) 75,1 90,7 54,0 33,8


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CAPÍTULO III: METODOLOGÍA

3.1. Ubicación del proyecto

El proyecto de realizo en el Jr. Tarapoto # 280, Distrito de Morales,Provincia San Martin, departamento de San Martin, Perú, a una cuadra de

la plaza de armas de Morales; en el domicilio del señor Limber Meléndez

Torres.

Figura 02: mapa de ubicación google map

Fuente: google map

3.2. Diseño del humedal

Figura 03: diseño del humedal


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DATOS:

Largo: 3 m

Ancho: 1.5 m

Profundidad: Entrada: 30 cm Salida: 35 cm

Tiempo de Remoción: 20 min

Volumen: 1.46 m3

Caudal: 0.073 m3/min

3.3. Materiales y métodos

3.3.1. Herramientas

Palana

Rastrillo

wincha

Pico

Carretilla

3.3.2. Materiales

Plástico 3x4 m

Tubo de PVC

Balde de 20 Lt

Pegamento

Cascarilla de arroz

Ladrillo fragmentado Arena

Gramínea (Brachiaria mutica)

3.3.3. Materiales para el análisis

Frasco esterilizado

Vaso precipitado

Agua destilada


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Multiparametro

Peachimetro

Guantes Quirúrgicos

Cuaderno de Apuntes

3.4. Métodos

Como método de análisis tuvimos un muestreo de entrada y otro de

salida, para poder por medio ello calcular el porcentaje de remoción.

Morales se encuentra ubicado a 3 Km. al norte de Tarapoto a 283 msnm,

a 6°36’15” de latitud sur y 76°10’30” de longitud oeste con una superficie

de 966,38 Km2.

El clima de la ciudad es semi-seco-cálido, con una temperatura promedio

anual de 26° C, siendo la temperatura máxima 38.6° C y la mínima 13.5°

C; tiene una humedad relativa de 78.5%, siendo la máxima 80% y la

mínima 77%. Fuente: http://tarapoto.com/servicios/ubicacion.php

Para tener el humedal artificial, necesitamos tener sustrato poroso y

filtrante, lo que nos llevó a tener que usar los ladrillos fragmentados,

recogidos después de una construcción, junto con pedazos de concreto,

que nos sirvieron de medio filtrante.

El humedal con dimensiones de 1.5 m de ancho por 3 m de largo con una

profundidad promedio de 32.5 cm, el cual tiene un capa impermeable en

el fondo y los costados para que no infiltre y se contaminen las agua

subterráneas.

En primer lugar tenemos que adquirir los materiales y herramientas

necesarias para la construcción del humedal.

Etapa 1: Excavar el suelo con las dimensiones ya dichas, tener que hacer

un sistema de drenaje al humedal, porque las lluvias en dicha zona son

http://tarapoto.com/servicios/ubicacion.phphttp://tarapoto.com/servicios/ubicacion.php


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continuas e inesperadas, que podrían llegar a inundar y empozar el

humedal, dejándolo inactivo.

Etapa 2: Posterior a eso, comenzamos a llenar con material filtrante,

colocando como primera capa de 5 cm la cascarilla de arroz formando un

biolecho, que nos servirá para la producción de microorganismos que

consumirán algunos tipos de sustancias de las aguas residuales.

Continuamos con una capada de ladrillo fragmentado y pedazos de

concreto armado, este como medio filtrante, ya que tienen la propiedad

de ser porosos y retener alguna de las sustancias que se producen en el

lavado.

Después de la capa de ladrillo fragmentado, pasamos a colocar una

delgada capa de arena; y en sobre ella colocamos sustrato (arcilla), para

poder sembrar el gramalote.

Recolectamos las mejores plántulas de gramalote para llevar a sembrar

al humedal ya construido.

Etapa 3: Diseñamos un atrapa grasas a partir de un balde plástico de 20

litros, el cual nos servirá para separar las grasas del agua del lavado.

Además de eso instalamos las tuberías, de la lavadora hacia el atrapa

grasas y este hacia el humedal.

Las muestras tomadas fueron; una de entrada, después del atrapa

grasas, y la segunda muestra fue tomada después de haber pasado todo

el humedal, en el final de este.

Los parámetros considerados son: Fosfatos PO43−, solidos totales

disueltos, conductividad, PH y temperatura.

Comparamos los datos con los Estándares Nacionales de Calidad

Ambiental para Agua del DECRETO SUPREMO Nº 002-2008-MINAM,

con la categoría de conservación del ambiente acuático.


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Figura 04: parámetro según DECRETO SUPREMO Nº 002-2008-MINAM

3.5. Plan de trabajo

3.5.1. Actividades

Adquisición de materiales (ladrillo fragmentado, cascarilla de arroz,

arena, plantas, plástico)

Construcción del atrapa grasas.

Construcción del humedal

Sembrío de las plantas.

Instalación de las tuberías.

Prueba de las instalaciones.

Análisis de entrada y salida.


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3.5.2. Cronograma

ACTIVIDADES

MES

MAYO JUNIO

1°

semana

2°

semana

3°

semana

4°

semana

1°

semana

2°

semana

3°

semana

4°

semana Adquisición de los materiales (ladrillofragmentado, cascarilla de arroz, arena, plantas

etc.)


Sembrío de la plantas

Instalación de las tuberías

Prueba de las instalaciones

Análisis del Agua de entrada y salidaCuadro 02: cronograma de actividades


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3.6. Costo del proyecto

Costo proyecto

Materiales/Gastos Cantidad Costo

Cascarilla de arroz 80 Kg S/. 5.00Ladrillo fragmentado 1/8 cubo S/. 25.00Plástico 3x4 m S/. 16.00Balde (20L) 1 S/. 6.00

Tubos (de PVC) 1 S/. 16.50 Arena 1/8 cubo S/. 10.00 Agua Destilada 1 S/. 5.00Frasco Esterilizado 4 S/. 4.00

Guantes Quirúrgicos 2 S/. 2.00Pegamento para PVC 2 S/. 6.00Viáticos - S/. 60.00

Análisis del Agua 2 S/. 140.00

Recibo de Agua Potable - S/. 20.00

Refrigerio - S/. 10.00

Total gasto proyecto S/. 325.50

Cuadro 03: gasto del proyecto

*El costo está basado en el precio real de los materiales que utilizamos dentro

del proyecto.

4. RESULTADOS

Parámetros Muestra 1 Muestra 2

Conductividad (uS) 310*10 247*10

solidos totales disueltos (ppm) 163*10 123*10

PH 10.98 7.5

Fosfatos (mg/l) 1.15 0.35

temperatura (°C) 25.2 24.5Cuadro 04: resultados de las muestras

*Muestra 1 (muestra de entrada), muestra 2 (muestra de salida)

Para los parámetros seleccionados se calculó el porcentaje de remoción dela siguiente manera:


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% ó =VPi − VPf

2× 100

Donde:

VPi: Valor del parámetro inicial

VPf: Valor del parámetro final

Porcentaje de remoción

Parámetros – tratamiento % Remoción

Conductividad (uS) 20.322

solidos totales disueltos (ppm) 24.539

PH 31.693

Fosfatos (mg/l) 69.565

temperatura (°C) 2.777

Cuadro 05: porcentaje de remoción

Podremos decir que el humedal de Brachiaria mutica, es un excelente

removedor de sustancias presentes en las aguas jabonosas, de las cuales,

comparadas los límites del DECRETO SUPREMO Nº 002-2008-MINAM,

estas no sobrepasan, sino que están debajo del límite.

Fosfato: el agua de salida tiene 0.35 mg/l, de los cuales la ley permite 0.5,

para aguas de los ríos de la selva.

PH: el PH de salida es de 7.5, un agua neutra, de los cuales la ley permite

6.5 a 8.5 para aguas de rio de la selva.

Otro importante resultado es el grado de remoción de la Brachiaria mutica y

el sustrato poroso, ya que removió un 69.5 % de fosfatos de la aguas, un

31.6 % con respecto al PH, 24.5 % con respecto a los sólidos totales

disueltos, y un 20 % de efectividad en la conductividad.


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5. CONCLUSIONES

La fitodepuración es de mucha importancia, ya que aportas al medio

ambiente oxígeno y agua mucho más limpia, a bajos costos de inversión.

El humedal de Brachiaria mutica es un excelente removedor de sustancias

presentes en las aguas jabonosas, ya que se pudo demostrar que remueve

los fosfatos lo que causan eutrofización en el agua.

A través de esta práctica obtendremos agua mucho más limpia y pasto para

el consumo animal; el humedal se convertirá en un medio multipropósitos.

6. RECOMENDACIONES

Se recomienda dar limpieza y mantenimiento a las tuberías como al humedal

de forma que no se estanque ni tenga olores.

Fomentemos este método de tratamiento de aguas grises por medio de

Brachiaria mutica, o quizás con otro tipo de plantas, quedan los mismos

beneficios y resultados.

Se recomienda establecer estrategias de sedimentación primaria, al igual

que realizar cortes periódicos a los pastos, para evaluar el movimiento de

nitrógeno hacia el forraje y evaluar la producción en materia seca del mismo.

Usemos tecnología limpias, y que mejor opción el tener que usar a la misma

naturaleza como remediadora.


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ANEXOSecolección de los materiales


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Proyecto de Fitodepuracion

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