TRATAMIENTO DE ESTABILIZACIÓN DEL LODO RESIDUAL …

UNIVERSIDAD AGRARIA DEL ECUADOR

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

CARRERA DE INGENIERÍA AMBIENTAL

TRATAMIENTO DE ESTABILIZACIÓN DEL LODO RESIDUAL MEDIANTE LOMBRICULTURA EN LA PLANTA

DE TRATAMIENTO PARROQUIA CHONGÓN TRABAJO EXPERIMENTAL

Trabajo de titulación presentado como requisito para la obtención del título de

INGENIERA AMBIENTAL

AUTOR

ZURITA GARZÓN SHIRLEY JANETH

TUTOR

ING. ARCOS JÁCOME DIEGO ARMANDO M.Sc.

GUAYAQUIL – ECUADOR

2021

2


FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CARRERA DE INGENIERÍA AMBIENTAL

Portada

APROBACIÓN DEL TUTOR

Yo, ARCOS JÁCOME DIEGO ARMANDO, docente de la Universidad Agraria del Ecuador, en mi calidad de Tutor, certifico que el presente trabajo de titulación: TRATAMIENTO DE ESTABILIZACIÓN DEL LODO RESIDUAL MEDIANTE LOMBRICULTURA EN LA PLANTA DE TRATAMIENTO PARROQUIA CHONGÓN, realizado por la estudiante ZURITA GARZÓN SHIRLEY JANETH; con cédula de identidad N°2350564379 de la carrera INGENIERÍA AMBIENTAL, Unidad Académica Guayaquil, ha sido orientado y revisado durante su ejecución; y cumple con los requisitos técnicos exigidos por la Universidad Agraria del Ecuador; por lo tanto se aprueba la presentación del mismo.

Atentamente, Firma del Tutor Guayaquil, 18 de Mayo del 2021

3


FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CARRERA DE INGENIERÍA AMBIENTAL

APROBACIÓN DEL TRIBUNAL DE

SUSTENTACIÓN

Los abajo firmantes, docentes designados por el H. Consejo Directivo como miembros del Tribunal de Sustentación, aprobamos la defensa del trabajo de titulación: “TRATAMIENTO DE ESTABILIZACIÓN DEL LODO RESIDUAL MEDIANTE LOMBRICULTURA EN LA PLANTA DE TRATAMIENTO PARROQUIA CHONGÓN”, realizado por la estudiante ZURITA GARZÓN SHIRLEY JANETH, el mismo que cumple con los requisitos exigidos por la Universidad Agraria del Ecuador.

Atentamente,

MUÑOZ NARANJO DIEGO, M.Sc. PRESIDENTE

GARCÍA ORTEGA JOANSY, M.Sc. ARCOS JÁCOME DIEGO, M.Sc. EXAMINADOR PRINCIPAL EXAMINADOR PRINCIPAL

Guayaquil, 18 de Mayo del 2021

4

Dedicatoria

El presente trabajo de titulación lo dedico

principalmente a Dios, por ser mi inspiración y

fortaleza para continuar en este proceso de obtener

uno de los anhelos más deseados. A mis padres, por

su amor, trabajo y sacrificio en todos estos años,

gracias a ustedes he logrado llegar hasta aquí́ y

convertirme en lo que soy.

Mi ángel Victoria quien fue mi luz y mi amor

incondicional. Mis abuelos Eugenio y Emma por ser

el pilar de apoyo en mis años de preparación

académica.

5

Agradecimiento

Le doy gracias a mis padres Gilbert y Ruth por

apoyarme en todo momento, por los valores que me

han inculcado y por haberme dado la oportunidad de

tener una excelente educación en el transcurso de mi

vida.

Agradezco por la confianza, apoyo y dedicación al

Ing. Diego Arcos quien fue mi guía en el proceso de

este proyecto.

6

Autorización de Autoría Intelectual

Yo ZURITA GARZÓN SHIRLEY JANETH, en calidad de autora del proyecto realizado, sobre “TRATAMIENTO DE ESTABILIZACIÓN DEL LODO RESIDUAL MEDIANTE LOMBRICULTURA EN LA PLANTA DE TRATAMIENTO PARROQUIA CHONGÓN” para optar el título de Ingeniera Ambiental, por la presente autorizo a la UNIVERSIDAD AGRARIA DEL ECUADOR, hacer uso de todos los contenidos que me pertenecen o parte de los que contienen esta obra, con fines estrictamente académicos o de investigación. Los derechos que como autora me correspondan, con excepción de la presente

autorización, seguirán vigentes a mi favor, de conformidad con lo establecido en

los artículos 5, 6, 8; 19 y demás pertinentes de la Ley de Propiedad Intelectual y su

Reglamento.

Guayaquil, Mayo 18 del 2021

ZURITA GARZÓN SHIRLEY JANETH

C.I. 2350564379

7

Índice general

Portada .................................................................................................................. 2

APROBACIÓN DEL TUTOR ................................................................................. 2

APROBACIÓN DEL TRIBUNAL DE SUSTENTACIÓN ........................................ 3

Dedicatoria ............................................................................................................ 4

Autorización de Autoría Intelectual .................................................................... 6

Índice general ....................................................................................................... 7

Índice de figuras ................................................................................................. 13

Resumen ............................................................................................................. 14

Abstract ............................................................................................................... 15

Introducción .................................................................................................... 16

Antecedentes del problema ......................................................................... 17

Planteamiento y formulación del problema ............................................... 18

Planteamiento del problema ..................................................................... 18

Formulación del problema ........................................................................ 19

Justificación de la investigación ................................................................ 19

Delimitación de la investigación ................................................................. 20

Objetivo general ........................................................................................... 20

Objetivos específicos................................................................................... 20

MARCO TEÓRICO .......................................................................................... 21

Estado del arte .............................................................................................. 21

Bases teóricas .............................................................................................. 23

Plantas de tratamiento de aguas residuales ........................................... 23

Productos obtenidos de las plantas de tratamientos de aguas

residuales............................................................................................................ 23

2.2.2.1. Lodos residuales ................................................................................... 23

8

Composición de los lodos residuales ..................................................... 24

2.2.3.1. Compuestos orgánicos e inorgánicos ................................................ 24

2.2.3.2. Contenido de patógenos ...................................................................... 24

Manejo de la lombricultura ....................................................................... 24

2.2.4.1. Sustrato .................................................................................................. 24

2.2.4.2. Construcción de lechos ........................................................................ 25

2.2.4.3. Preparación de lechos .......................................................................... 25

2.2.4.4. Siembra de lombrices ........................................................................... 25

2.2.4.5. Cosecha de lombrices .......................................................................... 25

2.2.4.6. Taxonomía de la lombriz roja californiana ....................................... 26

Propuesta al tratamiento de lombricultura empleado al uso de suelos

agrícolas.............................................................................................................. 26

Marco legal .................................................................................................... 27

Normativa para el uso y aprovechamiento de lodos residuales ........... 27

US-EPA parte 503 Normas para el uso o eliminación de lodos

residuales............................................................................................................ 27

NOM-004-SEMARNAT-2002 ...................................................................... 28

MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................................ 29

Enfoque de la investigación ........................................................................ 29

Tipo de investigación ................................................................................ 29

Diseño de investigación ........................................................................... 29

Variables .................................................................................................... 30

Variable independiente ......................................................................... 30

Tratamientos .............................................................................................. 30

Diseño experimental ................................................................................. 31

9

Recolección de datos................................................................................ 31

Análisis estadístico ................................................................................... 32

3.2.5.1. Medidas de tendencia central y variabilidad ....................................... 33

RESULTADOS ................................................................................................. 34

4.1 Caracterización mediante parámetros fisicoquímicos y biológicos del

lodo residual proveniente de la parroquia Chongón para disminuir

contaminantes. ................................................................................................... 34

4.1.1 Datos del pH .............................................................................................. 34

4.4.1.1. Análisis estadístico ............................................................................... 36

4.4.1.2. pH............................................................................................................ 37

4.1.2 Datos de la temperatura ............................................................................ 39


4.1.2.2. Temperatura °C ...................................................................................... 41

4.1.3 Datos de la Humedad ................................................................................ 43


4.1.3.2. Humedad ................................................................................................ 46

4.2 Análisis de los tratamientos (T1, T2, T3, T4), utilizando es más óptimo

para la estabilización del lodo residual. ........................................................... 48

4.3 Propuesta para la utilización del mejor tratamiento como alternativa de

estabilización de lodos residuales para la minimización de la contaminación

ambiental............................................................................................................. 49

Discusión ........................................................................................................ 50

Conclusiones .................................................................................................. 51

Recomendaciones .......................................................................................... 52

Bibliografía ...................................................................................................... 53

10

Anexos ............................................................................................................ 59

11

Índice de tablas

Tabla 1. Composición de los tratamientos ........................................................... 30

Tabla 2. Diseño experimental. .............................................................................. 31

Tabla 3. Análisis inicial de los parámetros Fisicoquímicos. .................................. 34

Tabla 4. Resultados de la medición de pH - Semana 1 ....................................... 34





Tabla 9. Análisis estadístico de pH. ..................................................................... 37

Tabla 10. ICs de 95% individuales para la media basados en Desv. Est. agrupada.

............................................................................................................................. 37

Tabla 11. Test: Tukey agrupación. ....................................................................... 38

Tabla 12. Resultados de la Temperatura °C - Semana 1.39Tabla 13. Resultados

de la Temperatura °C - Semana 2. ....................................................................... 39

Tabla 14. Resultados de la Temperatura °C - Semana 3. .................................... 40



Tabla 17. Análisis estadístico de la Temperatura °C. ........................................... 41

Tabla 18. ICs de 95% individuales para la media basados en Desv. Est. agrupada

............................................................................................................................. 42


Tabla 20. Resultados de la Humedad - Semana 1. .............................................. 44



12



Tabla 25. Análisis estadístico de la Humedad. ..................................................... 46

Tabla 26. ICs de 95% individuales para la media basados en Desv. Est. agrupada

............................................................................................................................. 47


Tabla 28. Características de los lodos obtenidos en la PTAR. ............................. 59

Tabla 29. Características de los lodos residuales ................................................ 60

Tabla 30. Límites máximos permisibles para metales pesados en lodos residuales.

............................................................................................................................. 61

Tabla 31. Límites máximos permisibles de patógenos en lodos residuales. ........ 61

Tabla 32. Límites máximos permisibles para metales en biosólidos. ................... 62

Tabla 33. Aprovechamiento de biosólidos. ........................................................... 62

13

Índice de figuras

Figura 1. Cambios de pH. ................................................................................ 38

Figura 2. Cambios de Temperatura °C. ........................................................... 43

Figura 3. Cambio de la humedad. .................................................................... 48

Figura 4. Construcción de lechos. .................................................................... 63

Figura 5. Lodo residual, materia vegetal y lombrices ....................................... 63

Figura 6. Monitoreo de los lechos .................................................................... 64

14

Resumen

De acuerdo al tratamiento de aguas residuales, el residuo final denominado lodo

crudo el cual posee características peligrosas a largo plazo. Sin embargo, se ha

implementado el proceso de lombricultura como principal estabilizador y

remediador del lodo residual. De acuerdo al trabajo de titulación se evaluó los

parámetros fisicoquímicos y biológicos e los lodos residuales generados en la

Planta de Tratamiento de Agua Residual en la Parroquia Chongón mediante la

lombricultura; la muestra de lodo inicial presentó un pH de 6.7, temperatura de

24.5°C, humedad 5 (muy húmedo) y Coliformes Totales en una concentración

colonial de 34.000 UFC. Para el cumplimiento de los objetivos se aplicaron cuatro

tratamientos (lodo crudo, compost, lombrices, materia vegetal) durante cinco

semanas. Obteniendo como resultado viable el Tratamiento 2 (lodo crudo +

lombrices + materia vegetal), el cual alcanzó una remoción del 80% de Coliformes

Totales. Como resultado final de la muestra tratada presentó un pH de 7.2 una

temperatura óptima y una humedad permitida dentro del rango máximo permisible

de la Agencia Protectora Ambiental (EPA).

Palabras clave: Aguas residuales, lodo residual, lombricultura, planta de

tratamiento de aguas residuales.

15

Abstract

According to wastewater treatment, the final waste called crude sludge which has

long-term dangerous characteristics. However, the vermiculture process has been

implemented as the main stabilizer and remediator of residual sludge. According to

the titration work, the physicochemical and biological parameters of the residual

sludge generated in the Wastewater Treatment Plant in Chongón Parish were

evaluated through vermiculture; the initial mud sample presented a pH of 6.7,

temperature of 24.5 ° C, humidity 5 (very humid) and Total Coliforms in a colonial

concentration of 34,000 CFU. For the fulfillment of the objectives, four treatments

were applied (raw sludge, compost, worms, vegetable matter) for five weeks.

Obtaining as a viable result Treatment 2 (crude sludge + worms + vegetable matter),

which achieved a removal of 80% of Total Coliforms. As a final result, the treated

sample presented a pH of 7.2, an optimum temperature and a humidity allowed

within the maximum permissible range of the Environmental Protection Agency

(EPA).

Key words: Wastewater, waste sludge, vermiculture, wastewater treatment plant.

16

Introducción

El crecimiento poblacional trae consigo un mayor consumo de agua, para

diferentes actividades ya sea en el sector doméstico o en el sector industrial de las

cuales se generan aguas residuales. Dentro del contexto, el proyecto busca

implementar una metodología de bioensayo, con el propósito de reutilizar y

aprovechar los biosólidos provenientes de la Planta de Tratamiento de Aguas

Residuales en la Parroquia Chongón, evitando el vertimiento del lodo residual o

una inadecuada disposición (Cueva, 2016).

El tratamiento de estabilización del lodo implica descontaminación de

parámetros con materia orgánica, microorganismos patógenos a través del proceso

de lombricultura, el cual consiste en transformar el lodo en un residuo inerte es

decir que no es nocivo. Para la disposición final de los lodos residuales es necesario

estabilizarlos, es decir, reducir la cantidad de materia orgánica. Los procesos

biológicos presentan una alternativa viable para la estabilización, pues a diferencia

de los procesos fisicoquímicos, los lodos residuales ya estabilizados pueden ser

reutilizados (Marimbo, 2013).

El proceso de lombricultura permite el desplazamiento de partículas a lo largo

de diferentes estratos. Las lombrices pueden desarrollarse sólo bajo condiciones

aerobias, que son provocadas por la porosidad de los materiales donde subsisten

y por la misma aeración que estos animales provocan por su desplazamiento a

través del material. Las condiciones aerobias así establecidas ayudan al

florecimiento de microorganismos aerobios que conjuntamente con las lombrices

degradan los desechos (Morales, 2015).

En la presente investigación se plantea la alternativa biotecnológica

(lombricultura) para el tratamiento de estos lodos residuales utilizándolo como

17

materia prima para la producción de abono orgánico, dándole un valor agregado a

este residuo. En este sentido, el propósito de este trabajo es investigar si mediante

la lombricultura se puede dar un valor agregado al lodo de papel, convirtiéndolo en

enmienda orgánica (Cueva, 2016).

Antecedentes del problema

En la Unión Europea se generan 9´000000 ton/año, Estados unidos cuenta con

un sistema de reducción de volumen y estabilización dentro de las PTAR,

generando anualmente 7.2 millones de toneladas de lodos residuales, como países

desarrollados distribuyen su reutilización: el 45% para la agricultura, 23%

generación de energía térmica, 18% relleno de tierra y el 14% en compostaje

(Wanderley, 2008).

El Ecuador el 8% de las aguas negras tienen algunas eminencias de tratamiento,

Cuenca cuenta con el mejor tratamiento del país cubriendo el 95% de las aguas

residuales en la PTAR UCUBAMBA, tiene una planta alterna para el tratamiento de

lodos residuales, el cual incluye el proceso de extracción, conducción,

espesamiento, deshidratación, almacenamiento. Con este proceso se obtiene un

subproducto denominado lodo residual, con una producción de 200ton/año,

considerados peligrosos por las altas cantidades de metales pesados y

microorganismos patógenos (Guillen, 2009).

El Golfo de Guayaquil contiene una mezcla de aguas de origen marino y dulce,

constituye el ecosistema ambiental. De acuerdo al subsistema de saneamiento de

la ciudad de Guayaquil consiste en 3926 km de colectores y 61 estaciones de

bombeo de aguas residuales, que brindan cobertura al 70% del área de servicio.

La mayor parte de las aguas residuales de la ciudad son descargadas mediante

pretratamiento, al río Guayas y Daule. En sus actividades de depuración genera un

18

subproducto que es el lodo residual que proviene del caudal, una vez deshidratado

es depositado en un terreno baldío de la parroquia Chongón adyacente a un canal

del Estero Salado. Este desecho de la actividad de la planta no ha sido evaluado

en sus propiedades físicas, químicas y biológicas (Alarcón, 2018).

Planteamiento y formulación del problema

Planteamiento del problema

En la actualidad el país en vías de desarrollo es mínima la investigación sobre

la calidad microbiológica de los lodos y en la existencia de estudios sobre la

eficiencia de remover organismos microbiológicos presentes en el lodo residual,

convirtiéndose en el principal obstáculo con respecto a la disposición del residuo

en el ámbito de la agricultura ya que su efecto puede producir enfermedades

virales, bacterianas y parasitológicas (Grajales, 2007).

En el tratamiento de aguas servidas se generan subproductos líquidos, sólidos

y semisólidos dependiendo del proceso de purificación se obtienen los lodos

residuales. Su alta carga de contaminantes está representada por los porcentajes

de materia orgánica y microorganismos de origen fecal como bacterias,

protozoarios y helmintos (Sousa, 2007).

Los huevos de helmintos son considerados como indicadores microbiológicos

de mayor incidencia en el tratamiento de aguas residuales y generación de lodos,

estos microorganismos pueden permanecer en el ambiente durante meses y por

su resistencia a diversas condiciones ambientales (Ortiz, 2008).

Para la disposición final de los lodos residuales se encuentra la deshidratación

que consiste en reducir la humedad utilizando calor, uno de los problemas

principales es que reduce apenas un 20% de volumen, por otro lado si se utiliza la

incineración mediante la combustión de quemadores se reduce en un 80%el

19

volumen y se eliminan los compuestos orgánicos tóxicos, esto destruye por

completo las bacterias y nutrientes que pueden ser útiles como fertilizantes y en el

caso de dioxinas y furanos provocando contaminación ambiental considerable

(Villanueva, 2017).

Formulación del problema

¿Cuál es la efectividad del proceso de lombricultura como tratamiento de

estabilización de los lodos residuales proveniente de la Planta de Tratamiento de

Agua Residual de la Parroquia Chongón?

Justificación de la investigación

Debido a la crisis ambiental que enfrenta actualmente el mundo, es de gran

importancia plantear alternativas para el tratamiento y disposición final de los lodos

generados por las Plantas de Tratamiento de Agua Residual, ya que el tratamiento

que se aplican a estos lodos comúnmente no aprovechan su potencial energético

y agrícola (Torres, 2017).

El tratamiento mediante lombricultura tiene ventajas en acelerar la materia

orgánica mediante procesos naturales de fermentación, control de temperatura,

nutrientes y la humedad en el proceso, de esta manera se le da un valor agregado

al residuo para la recuperación de suelos (Molina, 2016).

La importancia ambiental del proceso de estabilización radica en transformar los

biosólidos, darles un valor agregado y proporcionar un adecuado aprovechamiento

a estos residuos de la planta de tratamiento de agua residual del presente estudio,

se encuentra localizada en la Parroquia Chongón, con la cual se busca tecnologías

de bajo costo (Pichucho, 2019).

20

Delimitación de la investigación

Espacio: el presente trabajo de investigación se realizará en la Parroquia Chongón,

Cantón Guayaquil.

La fase de laboratorio se realizará en el laboratorio de Agua y Suelos de la facultad

de ciencias agrarias campus Guayaquil de la Universidad Agraria del Ecuador,

durante 6 meses

Tiempo: el trabajo experimental tendrá una duración de 6 meses

Población: la población beneficiaria es de 200 habitantes de la Parroquia

Chongón.

Objetivo general

Evaluar el tratamiento de estabilización del lodo residual mediante lombricultura

en la planta de tratamiento de la parroquia Chongón para disminuir contaminantes

Objetivos específicos

- Caracterizar mediante parámetros fisicoquímicos y biológicos el lodo

residual proveniente de la parroquia Chongón al inicio y la finalización de la

investigación.

- Analizar cuál de los tratamientos (T1, T2, T3, T4) desarrollados es el más

óptimo para la estabilización de lodos residuales.

- Proponer la utilización del mejor tratamiento como alternativa de


ambiental.

Hipótesis

La aplicación del proceso de lombricultura permitirá la estabilización de los

parámetros fisicoquímicos y biológicos de los lodos residuales.

21

Marco teórico

Estado del arte

Los primeros estudios acerca de la conversión de lodos a vermicomposta se

llevaron a cabo inicialmente Mitchel, et al, en el Colegio de Ciencias ambientales y

Forestales de la Universidad de Nueva York en Siracusa, EUA, en 1977.

Posteriormente, Mitchel, et al., 1980, investigaron el papel de Eisenia foetida, en la

descomposición del lodo residual en los lechos de secado. En las vermicompostas

producidas las bacterias aerobias y anaerobias fueron abundantes, y las bacterias

dominantes no fueron entéricas, esto significa que se redujo la contaminación fecal

(Greece, 2011).

La caracterización de los lodos es la clave para cuantificar las concentraciones

de nutrientes para su aplicación en los suelos y de los compuestos dañinos que

deben ser eliminados. Para el adecuado manejo de lodos se debe evaluar la

composición química (incluida la concentración de metales pesados), así como el

contenido de patógenos y parásitos que posean. Para la determinación de las

demandas química y bioquímica de oxigeno DQO y DBO se utilizan técnicas

espectrofotométricas, mientras que para los sólidos se utiliza el método

gravimétrico o el volumétrico. En el caso del nitrógeno total se emplea el método

de Kjeldahl y para determinar el fósforo total el de cloruro de estaño (Keysler, 2011).

En 1981, Hornor y Mitchell, estudiaron los efectos de E. foetida en los flujos del

carbono volátil y de los compuestos de sulfuro de los lodos residuales, y Hartenstein

sugirió el uso potencial de las lombrices como una solución para el manejo de lodos

residuales. En sus estudios se seleccionaron dos especies E. eugeniae y E. foetida,

debido a su alta tasa de reproducción y fácil manejo en condiciones de explotación

a gran escala (Keysler, 2011).

22

La toxicidad de las heces fecales de las lombrices para ellas mismas significa la

necesidad de retener E. foetida en la capa de lodo tanto tiempo como el requerido

para convertir el lodo en vermicomposta. El conocimiento de la cantidad del material

que pasa a través del tubo digestivo de la lombriz por unidad de tiempo, para un

determinado tipo de lodo, permite la predicción de la cantidad de lodo que se puede

tratar por unidad de tiempo. E. foetida pierde y gana peso rápidamente, sobre un

ilimitado suministro de materiales orgánicos (Keysler, 2011).

En 1984, Loehr et al, presentaron los resultados de una investigación del

proceso de vermiestabilización en los que se había utilizado lodos residuales

estabilizados y no estabilizados. Se evaluaron cuatro especies de lombriz: E.

foetida, E. eugeniae, P. Hawaiana y P. Excavatus. La especie E. foetida resultó con

la mayor capacidad reproductiva. El mejor crecimiento de E. foetida en cuanto a

peso ganado ocurrió al utilizar un lodo que tuvo un contenido total de sólidos, con

una base húmeda entre 9 y 17%. El mejor crecimiento y producción de huevos para

las especies de lombrices ocurrió con una temperatura de 20 a 25ºC. Con lodos

líquidos y deshidratados, la vermiestabilización fue una función exitosa por largos

periodos de tiempo: más de un año para lodo deshidratado y por lo menos seis

meses para lodos líquidos. Los costos estimados indican que los costos de

inversión y anuales de la vermiestabilización de lodo líquido son competitivos con

respecto a otros sistemas de manejo de lodo (Frederickson, 2010).

En 1985, Loehr de la Universidad de Cornell, evaluaron diferentes factores

fundamentales que afectan el proceso de vermiestabilización tales como la

temperatura, contenido de humedad y el uso combinado de diferentes especies de

lombrices (policultivo). El mejor crecimiento y reproducción ocurrió a temperaturas

de 20 a 25ºC. El crecimiento de todas las especies se redujo a 30ºC y la muerte

23

ocurrió a 35ºC. De las cinco especies, E. foetida produjo el mayor número de

individuos juveniles en veinte semanas del estudio. El crecimiento de E. foetida

ocurrió de manera óptima con un lodo con un contenido total de sólidos, base

húmeda, de 9 a 16%. El policultivo no tuvo ninguna ventaja sobre el monocultivo

(Frederickson, 2010).

Bases teóricas

Plantas de tratamiento de aguas residuales

El tratamiento de aguas y las plantas de tratamiento de agua son un conjunto de

sistemas y operaciones de tipo físico, químico y biológico cuyo final es que a través

del proceso se eliminen los contaminantes no deseables de las aguas. La finalidad

de estas operaciones es conseguir unas aguas con las características adecuadas

sal uso que se les vaya a dar, por lo que la combinación y naturaleza exacta de los

procesos varía en función tanto de las propiedades de las aguas de partida como

de su destino final (Castrejon, 2014).

Las aguas residuales pueden proceder de actividades industriales, agrícolas o

domésticas, los tratamientos de aguas residuales dependen del tipo de

contaminante y pueden contener: precipitación, neutralización, oxidación química y

biológica, reducción, filtración, osmosis (Alarcon, 2009).

Productos obtenidos de las plantas de tratamientos de aguas

residuales

2.2.2.1. Lodos residuales

Lodo, es el sólido, semisólido o líquido residual generado durante el tratamiento

de residuos domésticos, en una planta de tratamiento. Los lodos residuales

incluyen, pero no están limitados a espuma o sólidos removidos en proceso de

tratamiento primario, secundario o avanzado de agua residual; y material derivado

24

de lodos residuales. El lodo residual no incluye las cenizas generadas durante la

incineración de los mismos o gravas y piedras generados durante el tratamiento

preliminar de residuos (Avedoy, 2009).

Los lodos por sus características adquiridas después de un proceso de

estabilización pueden ser aprovechados siempre y cuando cumpla con los límites

máximos permisibles, ya que este material es de alto potencial biológico, debido a

la cantidad de nutrientes como nitrógeno, fosforo, potasio (Bermeo, 2014).

Composición de los lodos residuales

2.2.3.1. Compuestos orgánicos e inorgánicos

Depende de la calidad de las aguas domiciliarias, la cantidad proveniente y la

última fase de acondicionamiento posterior de los lodos determinan la composición

y características, proceso de recolección y tratamiento de las aguas servidas. Los

principales componentes orgánicos que representan el 70%, las proteínas 60%,

carbohidratos 25%, grasas y aceites 10%. Mientras que los compuestos

inorgánicos representan el 30% están los cloruros, metales pesados, nitrógeno,

fosforo, azufre, sales y arenas (Bedoya, 2013).

2.2.3.2. Contenido de patógenos

Los lodos se componen por diferentes patógenos lo que limitan la utilización de

los lodos como abono orgánico, debido a las altas concentraciones (Barrios, 2011).

Manejo de la lombricultura

2.2.4.1. Sustrato

Alrededor de 20 a 25% de celulosa se debe colocar la primera capa de material

en la cual se colocan las lombrices. Constituida por estiércol a una temperatura que

no sobrepase los 25 C, cuando el proceso de fermentación y descomposición

alcanza los 80 C, la acidez y los gases propios pueden matar las lombrices. Se

25

puede colocar carbonato de calcio por cada metro cuadrado una porción de 300g

con el fin de reducir la acidez del sustrato y regularizar el pH de 6 a 8.5 (Avilez,

2011).

2.2.4.2. Construcción de lechos

Los lechos generalmente pueden ser de madera, pero pueden emplearse

cajones de polietileno, la base debe ser perforada para la aireación y drenaje del

agua. La instalación debe ser en terrenos permeables, lejos de los árboles y cerca

de lugares en donde se pueda recoger la materia orgánica (Cardoso, 2008).

2.2.4.3. Preparación de lechos

Se coloca un colchón de materia orgánica en descomposición la cual será el

refugio de lombrices en caso de que las condiciones del medio no sean favorables

si los alimentos, la humedad, el pH y la temperatura. Luego se coloca una capa de

estiércol y se riega, se cubre con suelo para evitar malos olores. El material se lo

riega durante 4 días para cubrir la humedad del 70% que requieren las lombrices

(Enriquez, 2014).

2.2.4.4. Siembra de lombrices

Una vez que el sustrato está colocado en los lechos, el pH y la tempera cumplen

el rango establecido (20-25 C) y se haya realizado el riego. Se colocan 50 lombrices

en el lecho y se riega, estas se introducen en el sustrato si más de 2 mueren el

sustrato después de 48 horas no funciona en el caso de que se distribuyan en el

medio el alimento es el correcto (Escalante, 2011).

2.2.4.5. Cosecha de lombrices

La mayor parte de las lombrices ha sido extraída del lecho, se procede a retirar

el humus. Se recolecta el humus y se lo puede dejar a la intemperie para que se

termine de secar durante meses para luego ser comercializado (Malinska, 2012).

26

2.2.4.6. Taxonomía de la lombriz roja californiana

En el orden de los oligoquetos hay aproximadamente 1800 especies agrupadas

en 5 familias distribuidas en todo el mundo. La familia de los lombrícidos tiene unas

220 especies con tamaños que oscilan desde unos pocos milímetros hasta más de

un metro (Moreno, 2015).

Reino: Animalia

División: Anélidos

Clase: Clitelados

Orden: Oligoquetos

Familia: Lombrícidos

Género: Eisenia

Especie: fortida

NC: Eisenia fortida

Propuesta al tratamiento de lombricultura empleado al uso de

suelos agrícolas

Las opciones propuestas son aquellas que no se han contemplado o que

presentan bajo nivel de complejidad para su implementación. Son principalmente

estructuras de simple diseño y construcción o medidas emergentes en la operación

de la planta. Las medidas a proponer se enfocan en el tratamiento primario, ya que

de su operación se ve involucrada la efectividad del tratamiento biológico. Para

establecer las estructuras y operaciones se proyectarán tanto la población de

diseño como la carga de diseño con el fin de diseñar cada estructura con la

operación más crítica dentro de las posibilidades (Poveda, 2016).

27

Marco legal

Normativa para el uso y aprovechamiento de lodos residuales

Actualmente en el Ecuador, no se cuenta con normativa para lodos residuales

que controle los límites máximos permisibles de contaminantes para su

aprovechamiento y disposición final. En este sentido, se debe adoptar una

normativa Internacional que la Autoridad Ambiental Nacional considere aplicable.

Normas como la CFR 40 parte 503 “Normas para el Uso o Eliminación de Lodos

Residuales” de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (US-

EPA) y la Norma Oficial Mexicana NOM-004-SEMARNAT-2002, están siendo

aplicadas en el país.

US-EPA parte 503 Normas para el uso o eliminación de lodos

residuales

La US-EPA CFR parte 503 establece las normas generales, los límites de

contaminantes, prácticas de gestión y las normas de funcionamiento para el uso o

eliminación de los lodos generados en el tratamiento de las aguas residuales

domesticas en una PTAR.

Se indican las concentraciones máximas para metales pesados en los lodos

residuales y las concentraciones de metales pesados para ser aplicados en tierras

agrícolas, bosques, contacto directo con el público, recuperación in situ, jardines

de casa entre otros (Ver Tabla 4).

La norma establece dos clases de biosólidos, clase A y B cada una debe cumplir

con requisitos de acuerdo a su posterior aplicación. Estos requisitos se basan

especialmente en la disminución de patógenos (Coliformes fecales, Salmonella spp

y Huevos de Helmintos) (Ver Tabla 5).

28

Los lodos clase A, son aquellos que por su contenido de patógenos y limites más

exigentes de metales pesados (concentración de contaminantes), se consideran de

calidad excepcional y su aplicación no tiene ninguna restricción en cultivos de

consumo directo.

Los lodos clase B, tienen su aplicación limitada en cultivos agrícolas de consumo

directo, pero si pueden ser aprovechados en la recuperación de suelos,

plantaciones forestales y cobertura de rellenos sanitarios.

NOM-004-SEMARNAT-2002

La Norma Oficial Mexicana NOM-004-SEMARNAT-2002 establece las

especificaciones y los límites máximos permisibles de contaminantes en lodos y

biosólidos para su aprovechamiento y disposición final (Ver Tabla 6).

En esta norma los biosólidos son clasificados de la siguiente manera:

Por su contenido de metales pesados en tipo: excelente y bueno

Por su contenido de patógenos de clase: A, B, C

El aprovechamiento de los biosólidos que cumplen con los límites máximos

permisibles de esta norma, se establecen en función del tipo y clase, con un

contenido de humedad hasta el 85% (Ver Tabla 7).

29

Materiales y métodos

Enfoque de la investigación

La investigación debe tener un enfoque experimental e investigativo con

respecto al análisis inicial y final del lodo residual de la Planta de Tratamiento de

Agua Residual ubicada en la Parroquia Chongón. En base a la obtención de

resultados se debe plantear una propuesta amigable con el ambiente.

Tipo de investigación

La investigación se realizará como:

Investigación de campo y laboratorio. - Se realizará en un área junto a la fosa

de tratamiento de lodo en la Parroquia Chongón.

Investigación experimental. - Se instalará un área experimental utilizando un

diseño de bloques completamente al azar, que permitirá analizar las variables en

estudio, mediante la conformación de 12 unidades experimentales.

Diseño de investigación

El diseño de la investigación se aplicará en un método que es de tipo

experimental y de campo cuya fundamentación fue la evaluación de lodo residual

con diferentes estratos de lombrices, compostaje y materia vegetal. Debido a que

se realizarán experimentos y se diseñan tratamientos de estudios.

Metodología

Se emplea un método comparativo con el fin de determinar la eficiencia del

proceso de lombricultura en la descontaminación de lodo residual a partir de los

análisis iniciales y finales del lodo, de acuerdo a los 4 tratamientos empleados se

determinan los cambios radicales en cada uno de ellos.

30

Variables

Variable independiente

Tratamiento 1: lodo crudo, materia vegetal

Tratamiento 2: lodo crudo, lombrices, materia vegetal

Tratamiento 3: lodo crudo, lombrices, compostaje, materia vegetal

Tratamiento 4: lodo crudo, lombrices, materia vegetal

Variable dependiente

Fisicoquímico

Humedad

Temperatura

pH

Biológico

Microrganismos patógenos

Tratamientos

De acuerdo al trabajo experimental se aplicarán cuatro tratamientos aplicando

diferentes componentes.

Tabla 1. Composición de los tratamientos

Nº. Tratamientos Composición

Tratamiento 1 Lodo crudo, materia vegetal

Tratamiento 2 Lodo crudo, lombrices, materia vegetal.

Tratamiento 3 Lodo crudo, lombrices, compostaje,

materia vegetal.

Tratamiento 4 Lodo crudo, lombrices, materia vegetal.

Autor, 2019

31

Diseño experimental

Para este experimento se utilizó el diseño completamente al azar (DCA), con 4

tratamientos y 5 repeticiones, y para el proceso de evaluación de las variables se

usan la prueba de Tukey al 95% de probabilidad.

Modelo A: Yij = 𝜇+Ti+Eij

Donde:

𝜇= media general

Ti= efecto de i-ésimo tratamiento

Eij= ~N (𝜇 − 𝜎2) y de forma independiente

De acuerdo al experimento se especifican los diferentes tratamientos

especificando la dosis adecuada con los diferentes elementos a utilizar.

Tabla 2. Diseño experimental. Tratamiento N. Lombrices V. Lodo crudo (L) Composta (L) R. Orgánicos (L)

T1 (Lodo crudo con materia vegetal)

0 3 0.0 0.0

T2 (Lodo crudo con lombrices+materia vegetal)

50 3 0.0 0.0

T3 (Lodo crudo+lombrices+composta)

50 1.5 1.5 0.0

T4 (Lodo crudo+lombrices+materia vegetal)

50 1.5 0.0 1.5

Autor, 2019

Recolección de datos

En el trabajo experimental de acuerdo a las especificaciones de la toma de datos

se realizará cada 15 días, mediante una ficha se llevará el control de los parámetros

establecidos y con el fin de encontrar el tratamiento adecuado.

3.2.4.1. Recursos

Materiales

Madera

32

Clavos

Martillo

Material orgánico

Compostaje

Materia vegetal

Lombriz roja californiana

Equipos

Soil meter

3.2.4.2. Métodos y técnicas

Una de las técnicas más importantes que se utilizará son lechos la cual es la

técnica de alternancia de las capas de distintos materiales con la finalidad de

controlar la humedad, temperatura, nutrientes y la relación de los parámetros

físicos y biológicos.

Análisis de microorganismos patógenos (Coliformes totales) sirven como

indicadores sobre la eficiencia de los tratamientos para la destrucción de las

bacterias, estas bacterias contienen una gran cantidad de Salmonella, cuando los

Coliformes totales son destruidos por ende la Salmonella disminuye y tiene un

decrecimiento. El conteo de los Coliformes totales se lo realizará mediante placas

de Petrifilm 3M.

Análisis estadístico

El DCA (Diseño Completamente al Azar), tratamiento asignado completamente

al azar a las unidades experimentales, por lo tanto, las unidades experimentales

son asignados completamente al azar a los tratamientos sin ninguna otra

restricción.

Modelo A: Yij = 𝜇+Ti+Eij

33

Donde:

𝜇= media general

Ti= efecto de i-ésimo tratamiento

Eij= ~N (𝜇 − 𝜎2) y de forma independiente

3.2.5.1. Medidas de tendencia central y variabilidad

Media

La media es el estadístico más utilizado para resumir conjuntos de datos

cuantitativos.

�̅� = ∑ 𝑥𝑖

𝑛

Desviación estándar

Es el promedio de desviación de las poblaciones con respecto a la media. La

desviación estándar es la raíz cuadrada positiva de la varianza y se convierte en la

medida de variabilidad más utilizada.

𝐷𝐸 = √∑ 𝐼𝑥 − 𝜇2𝐼

𝑁

34

Resultados

4.1 Caracterización mediante parámetros fisicoquímicos y biológicos del lodo

residual proveniente de la parroquia Chongón para disminuir contaminantes.

Para los pertinentes análisis del lodo residual fue necesario realizar análisis

antes y después del tratamiento, de acuerdo a las técnicas especificadas con el

propósito de describir los resultados de cada parámetro del lodo residual.

Resultados iniciales de los parámetros fisicoquímicos de la muestra de lodo

residual (Ver Tabla 3).

Tabla 3. Análisis inicial de los parámetros Fisicoquímicos.

Materia orgánica Ph Temperatura Humedad inicial

Lodo residual 6.7 24.5°C 5

Autor, 2021

4.1.1 Datos del pH

Los datos obtenidos durante los 37 días de experimentación del lodo residual

(Ver Tabla 4, 5, 6, 7, 8).

Tabla 4. Resultados de la medición de pH - Semana 1

Tratamientos

Promedio pH

Lodo crudo + materia vegetal 7

Lodo crudo + lombrices + materia vegetal 7

Lodo crudo + lombrices + materia vegetal +

compostaje 7


Autor, 2021

35


Tratamientos Promedio pH


Lodo crudo + lombrices + materia vegetal

7.2

Lodo crudo + lombrices + materia vegetal + compostaje

7.1


7

Autor, 2021





7


7


7

Autor, 2021

36





7


7


7

Autor, 2021





7


7


7

Autor, 2021

4.4.1.1. Análisis estadístico

Resultados del análisis estadístico mediante el Diseño completamente al azar

(DCA) y la prueba de Tukey al 95% de probabilidad.

37

4.4.1.2. pH

Con los datos obtenidos durante la ejecución del diseño experimental del pH,

tablas 9,10 y 11, se muestran los siguientes resultados del análisis estadístico.

Tabla 9. Análisis estadístico de pH.

FV GL SC CM F P F tabu

Tratamiento 3 0,02750 0,00917 1.26 0.320 3.24

Error

experimental

16 0,11611 0,00726

Total 19 0,14361

Autor, 2021


Tratamiento N Media Desv.

Est

-----+---------+---------+-----

----+----

Lodo crudo+materia vegetal

5 7,1768 0,0792 (----------*-----------)

Lodo crudo+lombrices+materia vegetal

5 7,2156 0,0983 (-----------*----------)

Lodo crudo+lombrices+materia vegetal+compostaje

5 7,1168 0,0615 (-----------*----------)


5 7,1428 0,0965 (----------*-----------)

7,070 7,140 7,210 7,280

Autor, 2021

38

Tabla 11. Test: Tukey agrupación. Nivel N Media Agrupación

2 5 7,21560 A

1 5 7,17680 A

4 5 7,14280 A

3 5 7,11680 A

Autor, 2021

De acuerdo al resultado de ANOVA tabla 9 y test Tukey 10 y 11, con relación al

tratamiento estadísticamente no existe diferencia significativa, con un valor F= 1.26

y un valor P= 0.320>3.24 nivel de significancia demostrando que todas las medias

son iguales y con un CV de 0.0852%.

Figura 1. Cambios de pH. Autor, 2021

En la Figura 1, se puede observar como el pH aumenta significativamente con

el pasar de los días con respecto al pH inicial 6.7; esto se debe a que los

tratamientos instaurados con diferentes nutrientes que van regulando el pH con

relación al tiempo. Los cuatro tratamientos instaurados tuvieron comportamientos

similares durante las cinco semanas. En la semana cinco se observó un constante

6,90

7,00

7,10

7,20

7,30

7,40

1 2 3 4 5

pH

TRATAMIENTOS

Tratamientos

lodo crudo + material vegetal




39

cambio en el tratamiento dos (lodo crudo + materia vegetal + lombrices), mostrando

un pH de 7.2, el cual es un pH neutro, permitiendo estar dentro de los rangos

permisibles de acuerdo a la EPA.

4.1.2 Datos de la temperatura


(Ver Tabla 12, 13, 14, 15 y 16).

Tabla 12. Resultados de la Temperatura °C - Semana 1.

Tratamientos Promedio °T

Lodo crudo + materia vegetal 23,8

Lodo crudo + lombrices + materia vegetal 23,2


23,2


Autor, 2021






23,2


Autor, 2021

40






24


Autor, 2021






23,8


Autor, 2021

41






24,2


Autor, 2021




4.1.2.2. Temperatura °C

Con los datos obtenidos durante la ejecución del diseño experimental de la

temperatura °C, tablas 17, 18 y 19, se muestran los siguientes resultados del

análisis estadístico.

Tabla 17. Análisis estadístico de la Temperatura °C.


Tratamiento 3 0.310 0.103 0.50 0.690 3.24

Error

experimental

16 3.328 0.208

Total 19 3.638

Autor, 2021

42



Est

-----+---------+---------+-----

----+----


5 23,520 0.482 (----------*-----------)


5 23.800 0.469 (-----------*----------)


5 23.680 0.460 (-----------*----------)


5 23840 0.410 (----------*-----------)

23.10 23.40 23.70 24.00

Autor, 2021

Tabla 19. Test: Tukey agrupación.

Nivel N Media Agrupación

4 5 23.8400 A

2 5 23.8000 A

3 5 23.6800 A

1 5 23.5200 A

Autor, 2021

De acuerdo al resultado de ANOVA tabla 17 y test Tukey 18 y 19, con relación

al tratamiento estadísticamente no existe diferencia significativa, con un valor F=

0.50 y un valor P= 0.690>3.24 nivel de significancia demostrando que todas la

medias son significativamente diferentes.

43

Figura 2. Cambios de Temperatura °C. Autor, 2021

En la Figura 2, se puede observar como la temperatura aumenta

significativamente con el pasar de los días con respecto a la temperatura inicial

24.5°C; esto se debe a que los tratamientos instaurados con diferentes nutrientes

van regulando la temperatura con relación al tiempo. Los cuatro tratamientos

instaurados tuvieron comportamientos similares durante las cinco semanas. En la

semana cinco se observó un constante cambio en el tratamiento dos (lodo crudo +

materia vegetal + lombrices), mostrando una temperatura similar de 24°C,

permitiendo estar dentro de los rangos permisibles de acuerdo a la EPA.

4.1.3 Datos de la Humedad


(Ver Tabla 20, 21, 22, 23 y 24).

22

22,5

23

23,5

24

24,5

1 2 3 4 5

DA

TOS

DE

TEM

PER

ATU

RA

TRATAMIENTOS

Temperatura





44

Tabla 20. Resultados de la Humedad - Semana 1.

Tratamientos Promedio H




4,4


Autor, 2021






4,4


Autor, 2021

45






4,2


Autor, 2021






4,4


Autor, 2021

46






4,2


Autor, 2021




4.1.3.2. Humedad

Con los datos obtenidos durante la ejecución del diseño experimental de la

humedad, tablas 25, 24 y 27, se muestran los siguientes resultados del análisis

estadístico.

Tabla 25. Análisis estadístico de la Humedad.


Tratamiento 3 0.0720 0.0240 0.60 0.624 3.24

Error

experimental

16 0.6400 0.0400

Total 19 0.7120

Autor, 2021

47



Est

-----+---------+---------+----

-----+----


5 4.4400 0.2191 (----------*-----------)


5 4.4400 0.2191 (-----------*----------)


5 4.3200 0.1095 (-----------*----------)


5 4.3200 0.2280 (----------*-----------)

4.20 4.35 4.50 4.65

Autor, 2021

Tabla 27. Test: Tukey agrupación.

Nivel N Media Agrupación

2 5 4.4400 A

1 5 4.4400 A

4 5 4.3200 A

3 5 4.3200 A

Autor, 2021

De acuerdo al resultado de ANOVA tabla 25 y test Tukey 26 y 27, con relación

al tratamiento estadísticamente no existe diferencia significativa, con un valor F=

0.60 y un valor P= 0.624>3.24 nivel de significancia demostrando que todas la

medias son iguales.

48

Figura 3. Cambio de la humedad. Autor, 2021

En la Figura 3, se puede observar como la humedad se mantiene

significativamente con el pasar de los días con respecto a la humedad inicial 5; esto

se debe a que los tratamientos instaurados con diferentes nutrientes se van

regulando con la humedad con relación al tiempo. Los cuatro tratamientos

instaurados tuvieron comportamientos similares durante las cinco semanas. En la

semana cinco se observó un constante cambio en el tratamiento dos (lodo crudo +

materia vegetal + lombrices), mostrando una humedad de 4, permitiendo estar

dentro de los rangos permisibles de acuerdo a la EPA.

4.2 Análisis de los tratamientos (T1, T2, T3, T4), utilizando es más óptimo para

la estabilización del lodo residual.

En la determinación del tratamiento óptimo se basó en los resultados obtenidos

a través de la experimentación. Se estudiaron los parámetros fisicoquímicos (pH,

Temperatura y humedad) y biológicos. Según el análisis en base a los cuatro

tratamientos el que resultó apropiado el tratamiento 2 (Lodo residual + lombrices +

materia vegetal), este tratamiento demostró un pH neutro 7.2; temperatura de 24°C

3,6

3,8

4

4,2

4,4

4,6

4,8

5

1 2 3 4 5

DA

TOS

DE

HU

MED

AD

TRATAMIENTOS

Humedad





49

y una humedad normal dentro del rango permitido de acuerdo a la EPA. Según los

análisis microbiológicos se observó una disminución de Coliformes totales de 220

(UFC). Se demostró que el lodo pertenece a la categoría A según los resultados

totales.

4.3 Propuesta para la utilización del mejor tratamiento como alternativa de


ambiental.

En el tratamiento de lodos residuales generados en las Plantas de Tratamiento

de Aguas Residuales de la Parroquia Chongón, se propone la Utilización del

tratamiento 2, en el cual se aplica lodo crudo + lombrices + materia vegetal de

acuerdo a las dosis establecidas en el diseño experimental tabla 2, durante 37 días

de prueba el cual corresponde a 5 semanas con ayuda de la lombricultura se obtuvo

una mejora en la calidad del lodo residual. La reducción de los organismos

patógenos fue en un 80%, pH regulado, humedad conveniente y temperatura

adecuada.

50

Discusión

El lodo residual sin tratamiento presentó un pH inicial de 6.7, temperatura de

24.5°C y una humedad de 5, estos datos están dentro de los límites máximos

permisibles de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA),

con respecto al análisis microbiológico el conteo de colonias de Coliformes totales

fue de 34,00 UFC, lo cual está permitido en los límites permisibles de a EPA.

El proceso de lombricultura es una técnica viable y amigable con el ambiente ya

que establece, regular parámetros fisicoquímicos y eliminar organismos patógenos

del lodo residual.

Las condiciones climáticas regulan y controlan la humedad adecuada de estos

lodos en proceso de ser tratados. En el caso de utilizar sustratos orgánicos se

verifico que los lodos muestran cambios con respecto a los parámetros

fisicoquímicos.

El pH se monitoreó cada 7 días y se observó que varía durante todo el proceso

de tratamiento en función del tiempo teniendo similares comportamientos con los

monitores realizados, se tiene en cuenta que el pH influye sobre la eficiencia en

función al tiempo, lo que se confirmó que el pH 7 está dentro de un rango neutro.

En cuanto al análisis inicial de los microorganismos patógenos obtenidos de

coliformes totales (34,000 UFC), así demostrando que el lodo residual es de tipo A,

lo cual sirve como remediador ambiental. Se determinó que el proceso de

lombricultura tiene una condición óptima en la reducción de los microorganimos

patógenos obteniendo atributos benéficos que puede ser utilizado en varias

actividades como es la agricultura y biorremediación.

51

Conclusiones

El lodo residual proveniente de las Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales

de la Parroquia Chongón, se determinó que pueden ser tratados mediante el

proceso de lombricultura. Durante la experimentación se realizaron mediciones de

los parámetros fisicoquímicos, microbiológicos en estudio (pH, temperatura,

humedad) al inicio y al final de la prueba experimental.

Al tratar el lodo residual con el Diseño Completamente al Azar (DCA), el cual

consistió en cuatro tratamientos y cinco repeticiones con diferentes dosis. Se

comprobó la destrucción de los coliformes totales, microorganismos patógenos y

huevos de Helminton.

Basado en la experimentación de diferentes combinaciones los resultados

generados con los distintos tratamientos y pruebas que se realizaron con la ayuda

del proceso de lombricultura permitieron concluir que el tratamiento T2 (lodo crudo

+ lombrices + materia vegetal) resultó ser el mejor tratamiento como remediación

ambiental por su gran contenido de materia orgánica y nutrientes. Además, con

ausencia de microrganismos patógenos.

Se formula la propuesta de aprovechamiento de los lodos residuales teniendo

en cuenta la proliferación secundaria de los Coliformes Totales. Es un hecho de

que el proceso de lombricultura tiene la facultad biológica de sobrevivir a las

condiciones climáticas presentes en los diferentes elementos residuales.

52

Recomendaciones

Al concluir el desarrollo de esta investigación se mencionan las siguientes

recomendaciones:

Se recomienda optimizar el manejo de lodos residuales desde su generación

hasta su disposición final.

La temperatura y la humedad son variables que se comportan de manera

independiente, y que son susceptibles a los cambios del medio por lo tanto es

fundamental que las condiciones necesarias sean primordiales para mantenerlas

controladas. Por este motivo se recomienda adicionar la sistematización al proceso.

En el transcurso de esta investigación no se realizaron análisis de metales

pesados debido al enfoque de este estudio el cual fue estabilizar el lodo mediante

el proceso de lombricultura. Pero es recomendable que las PTAR tengan en cuenta

los riesgos tóxicos que pueden contraer al depositar los lodos residuales en

terrenos útiles para la agricultura.

Se recomienda seguir con el estudio de factibilidad aplicado a otras empresas

de la ciudad, para determinar si la técnica de lombricultura es efectiva y viable

económicamente.

53

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59

Anexos

Tabla 28. Características de los lodos obtenidos en la PTAR.

Unidad % de humedad del

lodo

Densidad relativa

Intervalo Intervalo Sólidos Lodos

Sedimentación primaria 88-96 88-96 1.4 1.02

Filtro percolador 91-95 91-95 1.5 1.025

Precipitación química - - 1.7 1.03

Lodos activados 90-93 90-93 1.3 1.005

Tanques sépticos - - 1.7 1.03

Tanques imhoff 90-95 90-95 1.6 1.04

Aireación prolongada 88-92 88-92 1.3 1.015

Lodo primario digerido

anaerobiamente

90-95 90-95 1.4 1.02

Laguna aireada 88-92 88-92 1.3 1.01

Lodo primario digerido

aerobiamente

93-97 93-97 1.4 1.012

Benavides, 2019

60

Tabla 29. Características de los lodos residuales

Parámetro Unidad Máximo Promedio Mínimo

Ph - 7.22 6.61 6.04

Densidad aparente gr/cc 1.11 1.07 1.04

Solidos totales % 18 13.5 9.7

Sólidos volátiles % 4.8 2.9 1.1

Cromo mg/kg 515 295 15

Cadmio mg/kg 15 2.9 0.70

Cobre mg/kg 279 195 10

Níquel mg/kg 120 32 5

Plomo mg/kg 270 131 8

Zinc mg/kg 1421 960 90

Coliformes totales NMP 296 E+08 2.01E+05 1.30+E03

Huevos de

helmintos

NMP 179 90 10.1

Benavides, 2019

61

Tabla 30. Límites máximos permisibles para metales pesados en lodos residuales.

Contaminante Concentración de contaminantes para aplicación (mg/kg) en base seca

Concentración máxima (mg/kg) en base seca

Arsénico 41 75

Cadmio 39 85

Cobre 1500 4300

Plomo 300 840

Mercurio 17 57

Níquel 420 420

Selenio 100 100

Zinc 2800 7500

US-EPA, 1995

Tabla 31. Límites máximos permisibles de patógenos en lodos residuales.

Clase Patógenos

Coliformes fecales (NMP/g)

Salmonella spp (NMP/g)

Huevos de helmintos viables (huevos/4g)

A Menor de 1000 Menor de 3 Menor de 1

B Menor de 2000000 Mayor de 1

Benavides, 2019

62

Tabla 32. Límites máximos permisibles para metales en biosólidos. Contaminante (determinados en forma total)

Excelentes (mg/kg) en base seca

Bueno (mg/kg) en base seca

Arsénico 41 75

Cadmio 39 85

Cromo 1200 3000

Cobre 1500 4300

Plomo 300 840

Mercurio 17 57

Níquel 420 420

Zinc 2800 7500

SEGOB, 2003

Tabla 33. Aprovechamiento de biosólidos.

Tipo Clase Aprovechamiento

Excelente A Usos urbanos con contacto directo durante su aplicación. Los establecidos para la clase B y C.

Excelente o bueno B Usos urbanos sin contacto directo durante su aplicación.

Los establecido para la clase C.

Excelente o bueno C Usos forestales. Mejoramiento de suelos. Usos agrícolas.

SEGOB, 2003

63

Figura 4. Construcción de lechos. Zurita, 2021

Figura 5. Lodo residual, materia vegetal y lombrices Zurita, 2021

64

Figura 6. Monitoreo de los lechos Zurita, 2021

TRATAMIENTO DE ESTABILIZACIÓN DEL LODO RESIDUAL …

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