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.)
Construcción del humedal
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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Construcción del humedal
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8/17/2019 Proyecto de Fitodepuracion
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