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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
MODALIDAD INVESTIGACIÓN
TEMA:
UTILIZACIÓN DE BIODIGESTORES EN EL TRATAMIENTO DE
LAS AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS, EN LA POBLACIÓN
DEL BUIJO HISTÓRICO, SAMBORONDÓN, 2014.
TRABAJO DE TITULACIÓN PRESENTADO COMO REQUISITO PREVIO PARA OPTAR AL TÍTULO DE QUÍMICO (A) Y FARMACÉUTICO (A)
AUTORA:
RUIZ LÓPEZ GEOVANNA ALEXANDRA
TUTOR:
QF.NAVAS CUZME JOSÉ ANTONIO
GUAYAQUIL-ECUADOR
2014
ii
iii
iv
v
vi
Dedicatoria
Dedico este proyecto principalmente a Dios, por haberme dado la vida y
permitirme el haber llegado hasta este momento tan importante de mi formación
profesional. A mi padre, la persona que tanto quiero y me apoya siempre en todo
lo que decida. A mi madre, por ser la mejor mamá que uno pueda tener y la
adoro con mi vida. Por último, a míquerido hermano que siempre ha estado a mi
lado guiándome y siempre orgulloso de mí en todo lo hago.
vii
Agradecimiento
Agradezco a Dios,primero por haberme ayudado durante todo esteextenso
camino,dándome fuerzas para superar todos los obstáculos y dificultades que
todavía debo enfrentar a lo largo de mi vida.
Agradezco a mi tutor,Q.F. José Navas, porque gracias a sus opiniones y guías
que se han hecho durante todo este tiempo pude realizar este trabajo.
viii
Índice General
CONTENIDO Pág.
Certificado del Tribunal .......................................................................................... ii
Certificado del Tutor ............................................................................................... iii
Informe de anti-plagio del programa Urkund ......................................................... iv
Carta de autoría del trabajo de titulación................................................................ v
Dedicatoria............................................................................................................ vi
Agradecimiento ..................................................................................................... vii
Índice General ..................................................................................................... viii
Índice de Figuras .................................................................................................. ix
Índice de Tablas .................................................................................................... x
Índice de Gráficos ................................................................................................. xi
Resumen .............................................................................................................. xii
Abstract ............................................................................................................... xiii
Introducción .................................................................................................... ……1
Capítulo I
El Problema ........................................................................................................... 2
1.1 Planteamiento del problema............................................................................. 2
1.2 Formulación del problema ................................................................................ 3
1.3 Justificación ..................................................................................................... 4
1.4 Objetivos .......................................................................................................... 6
Objetivo General ................................................................................................. 6
Objetivos Específicos ......................................................................................... 6
Capítulo II
Marco Teórico ........................................................................................................ 7
2.1 Antecedentes ................................................................................................... 7
2.2 Fundamentación Teórica ................................................................................. 9
2.2.1 Concepto de Aguas Residuales .............................................................. 9
2.2.2 Concepto y composición de aguas residuales domésticas. ................... 9
2.2.3 Cantidades de aguas residuales domésticas ........................................ 10
2.2.4 Características de las aguas residuales ............................................... 10
2.2.5 Las aguas residuales domésticas en el medio ambiente. .................... 19
2.2.6 Tratamiento de las aguas residuales .................................................... 19
2.2.6.2 Tratamiento Primario ......................................................................... 20
2.2.6.3 Tratamiento Secundario .................................................................... 21
2.2.6.4 Tratamiento Terciario ......................................................................... 21
2.2.7 Biodigestor .................................................................................................. 23
2.2.7.1 ¿Qué es un Biodigestor? ................................................................... 23
2.2.7.2 ¿Qué es la Digestión Anaerobia? ...................................................... 23
2.2.7.3 Componentes de un Biodigestor ........................................................ 23
2.2.7.4 Clasificación de los digestores ........................................................... 24
2.2.7.4.2 Según su Forma Geométrica .......................................................... 25
2.2.7.4.3 De acuerdo a los Materiales de Construcción ................................ 25
2.2.7.4.4 De acuerdo a la Posición Respecto a la Superficie Terrestre ........ 25
2.2.7.5 Proceso Bioquímico de la Digestión Anaerobia ................................. 26
2.2.8 Factores a considerar en el proceso de formación de Metano .............. 29
2.2.9 Productos del proceso de la Digestión Anaerobia................................. 32
2.2.10 Tipos de biodigestores ........................................................................ 33
2.3 Fundamentación Legal................................................................................... 35
Capítulo III
Metodología ......................................................................................................... 36
Diseño de la Investigación ................................................................................... 36
3.1 Métodos de investigación ........................................................................ 36
3.2 Procedimiento de la investigación ........................................................... 38
3.3 Instrumentos de investigación ................................................................. 40
3.4 Análisis e interpretación de resultados .................................................... 43
Capítulo IV
4.1 Desarrollo de la Propuesta.......................................................................... 52
Conclusiones ....................................................................................................... 60
Recomendaciones ............................................................................................... 60
Bibliografía ........................................................................................................... 61
Anexos ................................................................................................................. 70
Anexo 1 Figuras ........................................................................................ 70
Anexo 2 Tablas ........................................................................................ 79
Anexo 3 Figuras y Fotos de la Propuesta .................................................. 83
Anexo 4 Realización de Encuesta ............................................................. 92
Anexo 5 Evidencia de contaminación (basura, agua servida) ................... 93
Anexo 6 Documentos ................................................................................ 94
6.1 Costo de biodigestores en el Mercado ...................................... 94
6.2 Guía de instalación y mantenimiento del Biodigestor ................ 95
6.3 Capacidades del Biodigestor en el mercado ............................. 96
Anexo 7 Formato de Encuesta .................................................................. 97
Anexo 8 Formato de entrevista .................................................................. 98
8.1 Desarrollo de las Preguntas .............................................. 100
Anexo 9 Norma técnica Ecuatoriana (INEN) sobre agua potable ............ 104
Glosario ............................................................................................................. 102
ix
Índice de Figuras
Figura 1. Composición del agua residual doméstica ............................................ 71
Figura 2. Clasificación de sólidos en las aguas residuales domésticas ................ 71
Figura 3 Digestión Anaerobia ............................................................................... 72
Figura 4 Componentes de un Biodigestor ............................................................ 72
Figura 5 De acuerdo al almacenamiento de Gas ................................................. 72
Figura 6 Cámara Cilíndrica .................................................................................. 73
Figura 7 Cámara Esférica .................................................................................... 73
Figura 8 Cámara Ovalada .................................................................................... 73
Figura 9 Cámara Rectangular .............................................................................. 74
Figura 10 Cámara Cuadrada ............................................................................... 74
Figura 11 Superficiales ........................................................................................ 75
Figura 12 Semienterrados.................................................................................... 75
Figura 13 Enterrados ........................................................................................... 76
Figura 14. Etapas del proceso de la digestión anaerobia ..................................... 76
Figura 15Biodigestor Hindú .................................................................................. 77
Figura 16Biodigestor Chino .................................................................................. 77
Figura 17Biodigestor Salchicha (Taiwán) ............................................................. 78
Figura 18 Biodigestor Prefabricado ...................................................................... 78
Figura 19 Componente y Funcionamiento ........................................................... 83
Figura 20 Transporte ........................................................................................... 83
Figura 21 Ubicación ............................................................................................. 84
Figura 22 Prueba de Expansión ........................................................................... 84
Figura 23 Excavación .......................................................................................... 85
Figura 24 Colocación ........................................................................................... 85
Figura 25 Habilitación de Tuberías ...................................................................... 86
Figura 26Estabilización de la parte Cónica .......................................................... 86
Figura 27 Nivelación y Conexiones ...................................................................... 86
Figura 28 Llenado de Agua .................................................................................. 87
Figura 29 Compactar ........................................................................................... 87
Figura 30 Anillos de Pets ..................................................................................... 87
Figura 31 Capa de Piedra .................................................................................... 87
Figura 32 Conexión de las Válvulas ..................................................................... 88
Figura 33 Caja de Registro .................................................................................. 88
Figura 34 Zanja de Infiltración .............................................................................. 89
Figura 35 Pozo de Absorción ............................................................................... 89
Figura 36Apertura de la Válvula ........................................................................... 90
Figura 37 Obstrucción de lodos ........................................................................... 90
x
Índice de Tablas
Tabla 1 Composición de las aguas residuales ..................................................... 79
Tabla 2. Descarga diaria de agua residual ........................................................... 79
Tabla 3. Organismos patógenos causantes de enfermedades ............................. 80
Tabla 4 Reacciones químicas en la digestión Anaerobia ..................................... 80
Tabla 5 Bacterias Metanogénicas ........................................................................ 80
Tabla 6 Bacterias no Metanogénicas ................................................................... 81
Tabla 7 Inhibidores comunes ............................................................................... 81
Tabla 8 Composición del Biogás .......................................................................... 82
Tabla 9 Costo de Pozo Séptico vs Biodigestor ..................................................... 58
xi
Índice de Gráficos
Grafico 1Cantidad de personas que habitan por casa .......................................... 43
Grafico 2 Cantidad de casas que saben de aguas servidas ................................. 44
Grafico 3Sitios donde descargan las Aguas Servidas .......................................... 45
Grafico 4Presencia de insectos en el sector ....................................................... 46
Grafico 5Frecuencia con que se perciben los malos olores ................................. 47
Grafico 6 Cantidad de personas que han Presenciado alguna Enfermedad tópica
a causa de las aguas servidas ............................................................................. 48
Grafico 7Cantidad de casas que se les ha desbordado el Pozo Séptico .............. 49
Grafico 8 Total de personas que saben si las aguas servidas afectan al
ambiente…. ......................................................................................................... 50
Grafico 9Total de personas que desean contar con algún sistema de
tratamiento…. ...................................................................................................... 51
xii
Resumen
El objetivo que tiene este proyecto es proponer un sistema de tratamiento que
trate las aguas residuales domésticas del pueblo de Buijo en Samborondón.
Para ello lo primero que sehizo fueuna observación del lugar donde se pudo
evidenciar la presencia tanto debasura como la emanación demalos olores y esto
se debía a que las aguas servidas que salen de las casas no reciben ningún tipo
de tratamiento por lo que la gente al no contar con este sistema, optan por botarlo
en lugares como los pozossépticos, rio y suelo.
Entonces mediante la utilización de los instrumentos de investigación y al aplicar
los métodos estadísticosse pudo conocer los diferentes porcentajes de que en
realidad el pueblo no recibe algún tratamiento con respecto a las aguas servidas.
Al proponer el biodigestor como un sistema de tratamiento de aguas servidas lo
que se quiere lograr con este trabajo es enseñar o dar a conocer otra forma más
económica de cómo tratar las aguas servidasy que a su vez muchas instituciones
puedan utilizarlo en un futuro en zonas donde lamentablemente no cuenten con
servicios básicos.
Se recomienda implementarlo en zonas rurales ya que estos sistemas no solo van
a ayudar al medio ambiente sino que también al final del tratamiento el agua se lo
puede utilizar como riego.
Palabras Claves: Biodigestor, Aguas Residuales Domesticas, Sistema de
Tratamiento, No contamine, Económica.
xiii
Abstract
The objective of this project is to propose a treatment system to treat domestic
wastewater of the people of Buijo in Samborondón.
So the first thing that was done was an observation of the place which
demonstrate the presence of garbage as the emanation of bad smells and due to
sewage coming out of the houses do not receive any kind of treatment so that
people did not have this system opting to throw away it in places such as septic
tanks, River and soil.
Then using the instruments of research and applying statistical methods are could
learn different percentages that actually people do not receive with regard to
wastewater treatment.
In proposing the biodigester as a wastewater treatment system what you want to
achieve with this work is to teach or to learn about another most economical way
to how to treat the wastewater and at the same time, many institutions can use it
for a future in areas where unfortunately do not have basic services.
It is recommended that you deploy in the rural areas because these systems not
only going to help the environment but also at the end of the treatment the water it
can be used as irrigation.
Key Words: biodigester, domestic sewage, Treatment System, does not
contaminate, Economic.
1 Introducción
El agua es un recurso natural, renovable y el más abundante del planeta, tiene un
rol importante, ya que integra los diversos componentes del medio ambiente como
son: la atmosfera, el océano, la superficie terrestre y el subsuelo, entre los seres
inanimados y el ser vivo.
Cuandoeste elementose ve alterado por algunasustancia extraña o desechos
proveniente de casascomo son: la basura, heces fecales, orina, materia orgánica,
inorgánica, detergentes, grasas; se las llama aguas residuales domésticas, pero
también se las conoce como aguas servidas o cloacales.
Estas aguas al no ser tratadas o al no pasar por un sistema de tratamiento,
provocan no solo enfermedades como:la diarrea, tifoidea, cólera, hepatitis
infecciosa, enfermedades cutáneas, entre otras al ser humano; sino que también
son una amenaza para el medio ambiente, ya que al tener un alto grado de
contaminaciónlo que va a provocar es que haya un impacto ambiental negativo
como es la destrucción de la biodiversidad, flora y fauna,muerte y desaparición de
diversas especies.
Muchas de las comunidades o poblacionesque viven en zonas rurales son de
escasos recursos económicos, por lo que no cuentan con sistemas que traten de
alguna manera sus aguas servidas, por ende las aguas residuales, lo que van a
ser es seguir consumiendo las riquezas que se encuentran tanto en el suelo como
en la superficie terrestre.
Por ello este proyecto quiere dar a conocer sobre un sistema de tratamiento
conocido como biodigestor, ya que al implementar este sistema no solo va a
ayudar y beneficiar a la población sino que también va a permitir la reutilización
del agua como riego para las plantas, e incluso va a mejorar el medio ambiente ya
que no utiliza energía y son de bajo costo.
2 CAPITULO I
El Problema
1.1 Planteamiento del problema
Durante años la población viene enfrentando uno de los problemas que más
impacto tiene en nuestro planeta y que lamentablemente no se ha hecho
mucho por frenarlo que es la llamada contaminación. Este es el casodel pueblo
de Buijo que se ve afectada por la contaminación de aguas residuales
domésticas.
El Buijo histórico es uno de los pueblos pertenecientes de Samborondón que
ha ido creciendo paulatinamente, ellos no cuentan con servicios básicos y la
falta de soluciones ha hecho que poco a poco la contaminación siga siendo
más grande, por ende la población no son los únicos afectados, sino también
los animales (ya que ellos al alimentarse de estos desechos e ingerir de estas
aguas lo pueden transmitir al ser humano), vegetales y ríos, siendo esto un
desafío que debe enfrentar los habitantes.
La falta de obras por parte del municipio como la construcción de sistemas de
alcantarillado que lleve las aguas residuales domésticas ha hecho que la propia
gente construya los denominados pozos sépticos o pozos negros. Estos pozos
no son más que excavaciones que va a contener las aguas residuales y los
desechos orgánicos siendo que la parte liquida se mezcle con la tierra mientras
que los desechos sólidos se descomponen por efectos de las bacterias.
3
Pero, estos pozos al no contar con la profundidad requerida y no tratada,
provocan en algún momento que haya la presencia de focos infecciosos y
malos olores.
Si no se comienza a tratar estas aguas, la contaminación va a seguir en
aumento por lo que debemos iniciarla implementación de un sistema para
lograr minimizar el impacto ambiental y así se dé una mejor reutilización de
este recurso (agua).
El motivo de la investigación es conocer como la contaminación de las aguas
residuales domésticas está afectando a la población, y como solución al
problema sería proponer la implementación de biodigestores.
1.2 Formulación del problema
¿Cómodisminuir la contaminación de las aguas residuales domésticas en la
población del Buijo histórico, Samborondón 2014?
4
1.3 Justificación
El argumento de esta investigación es solucionar la problemática de la
contaminación por aguas residuales domésticas y el impacto que ha causado a
la población desde el punto de vista de la salud y al ambiente.
La falta de obras y recursos económicos por parte del municipio ha hecho que
la población no cuente con los servicios básicos de que por ley les confiere. Por
ello de acuerdo a los artículos 14, 30,66 de la Constitución del Ecuador
establece lo siguiente:
Capítulo segundo
Derechos del buen vivir
Sección segunda
Ambiente sano
Art. 14.- Se reconoce el derecho de la población a vivir en un
ambiente sano y ecológicamente equilibrado, que garantice la
sostenibilidad y el Buen vivir, Sumakkawsay(Ecuador, 2008).
Sección sexta
Hábitat y vivienda
Art. 30.- Las personas tienen derecho a un hábitat seguro y
saludable, y a una vivienda adecuada y digna, con independencia
de su situación social y económica(Ecuador, 2008).
5
Capítulo sexto
Derechos de libertad
Art. 66.- Se reconoce y garantizará a las personas:
27. El derecho a vivir en un ambiente sano, ecológicamente
equilibrado, Libre de contaminación y en armonía con la
naturaleza(Ecuador, 2008).
A través de este proyecto se da a conocer un sistema de tratamiento para
aguas residuales llamadobiodigestor, el cual sirve en zonas donde no existe el
servicio básico y se lo puede implementar, ya que son de bajo costo, fácil
instalación, no utiliza energía y no generan contaminación.
La trascendencia del biodigestor es que beneficia a los habitantesdel pueblo de
Buijo y al medio ambiente, logrando la reutilización del agua y la posible
utilizacióndel lodo producido (materia orgánica) como abono.
El municipio podrá crear un mejor plano urbanístico y, así aumentará el
crecimiento económico y social, beneficiando no solo a los habitantes, sino
también a sus alrededores. Ejemplo de ello actualmente se está presentando
un proyecto para la construcción de un malecón en el Buijo histórico que va a
ser un medio de conexión con Guayaquil a través del río Babahoyo.
Variable Independiente: Falta de Tratamiento de las aguas residuales
domésticas.
Variable Dependiente:Contaminación del agua.
6
1.4 Objetivos
Objetivo general
Determinar la eficaciadeltratamiento de las aguas residuales domésticas a
través del uso de biodigestores como una forma dedisminución de
contaminación causada en la población del pueblo de Buijo, Samborondónpor
medio de una investigación de campo descriptiva, correlacional.
Objetivos específicos
Identificar las características de las aguas residuales domésticas.
Proponer los biodigestores como un sistema de tratamiento para reducir
la contaminación de las aguas residuales domésticas.
Dar a conocer los beneficios de los biodigestores.
7
CAPITULO II
Marco Teórico
2.1 Antecedentes
El Ecuador, año tras año ha venido enfrentando uno de los problemas que más
ha quejado (molestado o perjudicado) a la población, que es la falta de
servicios básicos. De acuerdo a las investigaciones proporcionadas por el
INEC, cerca del 41% de la población utilizan agua no potable provenientes de
diversas fuentes, y el 57% de habitantes sus desechos biológicos no cuentan
con un adecuado tratamiento sanitario.(Jorge cristian Matamoros, 1999).
Cerca del 25,89% de los habitantes de la Provincia del Guayas no cuentan con
servicios de eliminación de aguas residuales domésticas. Esta problemática ha
ocasionado que las aguas residuales contaminen suelos, terrenos, además la
acumulación de las aguas contribuyen a la proliferación de insectos y la
presencia de enfermedades causadas por microorganismos. (Jorge cristian
Matamoros, 1999).
Estudios encontrados han demostradoque las enfermedades transmitidas por
medio de aguas contaminadasal ser humano son: cólera, salmonella, E. Coli,
parasitosis, helmintos, amebiasis, diarrea, tifoidea, entre otros.
De acuerdo al censo de vivienda y población del año 2010 de la Provincia del
Guayas, se determinó que: el 46,71% de los hogares cuentan con un escaso
sistema de alcantarillado; 47,30%, cuentan con pozos sépticos o pozos ciegos
y el 5, 99%, no cuentan con alcantarillado. (guayas.gob.ec, 2012).
8
Enpaíses comoColombia se ha encontrado que cerca de los 4,5 millones de
m3/ mes de aguas residuales que produce, solo el 90% de las aguas residuales
son domésticas y,alrededordel 40% de estas aguas presentanalgúntipo de
tratamiento. En Nicaragua, el volumen de aguas residuales redondea los 67
millones m3/ año, por lo que solamente 6 millones de m3/ año son tratados.En
cambio en Honduras, Salvador, Guatemala,solamente el 3%, 4%,1% de sus
aguas residuales reciben algún tratamiento.(Oscar Manuel Ramírez Flores,
Ilieana Espejel Carbajal , 2001).
Según, el informe obtenido del InternationalDevelopment Research Centre
(IDRC) en Ottawa Canadá, solamente el 5% de las viviendas en Latinoamérica
y el Caribe están conectados a sistemas de tratamiento de aguas
negras.(Maritza Hidalgo Santana, 2010).
Estados Unidos, siendo una de las potencias más grandes del mundo, tampoco
se queda atrás ya que de acuerdo a la agencia de protección ambiental de los
Estados Unidos (EPA) los condados de Ohio e Indianápolis descargan
aproximadamente entre 280 y 3700 millones de litros de aguas negras sin
tratar, provocando así, una grave contaminación.(la onda verde de NRDC,
2004).
9
2.2 Fundamentación Teórica
2.2.1Concepto de Aguas Residuales
Se denominan aguas residuales aquellas que presentan alguna alteración
debido a la presencia de sustancias extrañas sean de origen natural o
artificialprovenientes de viviendas (doméstica), industrias, agrícola.Se las
conoce también como aguas negras, servidas o cloacales.
Según su origen, las aguas residuales pueden ser clasificadas en: 1)
domésticas o urbanas, 2) industriales, 3) agrícolas, 4) pluviales.
2.2.2Concepto y composición de aguas residuales domésticas.
Se caracterizan por ser un líquido turbio de color gris o amarillento, con olor
séptico, en el cual están suspendidas las partículas de sedimento, heces,
también se encuentran residuos provenientes de cocinas (desperdicios, arenas
de lavado, residuos animales y vegetales, detergentes), de los lavados
domésticos (jabones, detergentes, sales, etc.), y de la actividad general de las
viviendas (celulosa, almidón, glucógeno, partículas orgánicas,
etc.)(repositorio.utn.edu.ec).
Cabe señalar que las aguas residuales de origen doméstico tienen una
composición muy variada debido a que provienen de diversas fuentes, como se
explicó en el párrafo anterior.
En forma general están compuestas enun 99% de agua y, 0,1% de sólidos. A
su vez los sólidos están constituidos por un 70% de sustancias orgánicas
10
(Proteínas, carbohidratos, grasas) y, un 30% de sustancias inorgánicas
(arenas, sales, metales).(Ver Anexo 1, figura 1) (Ver Anexo 2, Tabla
1)(www.tdx.cat).
A parte de las sustancias orgánicas, ya citadas, debemos mencionar que la
materia que está presente mayormente en las aguas residuales es la materia
fecal, siendo esta su contribución de DBO5.(www.tdx.cat).
2.2.3Cantidades de aguas residuales domésticas
La cantidad de aguas residuales domésticas es igual al consumo de agua de la
persona, menos el agua utilizada para cocinar, regar etc. Puesto que el
consumo de agua depende esencialmente de los hábitos y las condiciones de
vida de la gente.Por ello si aumenta el número de habitantes de una población,
la cantidad de agua residual también aumentará.Entonces podemos decir que
la cantidad de aguas residuales domésticas es casi un 80% del consumo de
agua.(bvsde.paho.org) (Ver Anexo 2, Tabla 2)
2.2.4Características de las aguas residuales
Las aguas residuales contienen diversos contaminantes, entre las cuales se
definirán a continuación:(dspace.espol.edu.ec).
Sólidos suspendidos:son los sólidos que quedan retenidos en el filtro,
siendoresponsables del desarrollo de depósitos de fango (lodo).
(cidta.usal.es).
11
Patógenos: estosmicroorganismos pueden transmitir
enfermedades.(dspace.espol.edu.ec).
Nutrientes: vienen a ser ciertos elementos que son vertidos como el
fósforo, nitrógeno y carbono al agua.(dspace.espol.edu.ec)
Contaminantes prioritarios: Pueden ser compuestos orgánicos o
inorgánicos con ciertos parámetros de carcinogenecidad, mutagenicidad,
teratogenicidad o toxicidad y que podrían estar presentes en las aguas
residuales.(dspace.espol.edu.ec).
Materia orgánica biodegradable: Está compuesta de proteínas, grasas
animales.
Sólidos inorgánicos disueltos: se refiere a losconstituyentes
inorgánicos, tales como: los sulfatos, sodio y
calcio.(dspace.espol.edu.ec).
Como ya se mencionó, existen 3 características fundamentales en las aguas
residuales y son:
Físicas
Químicas
Biológicas
12
2.2.4.1Características Físicas
Las características físicas importantes son el contenido de sólidos, pero
también incluye la materia en suspensión, la materia sedimentable, la materia
coloidal y la materia disuelta,el olor, temperatura, la densidad, el color y la
turbiedad.(dspace.espol.edu.ec).
2.2.4.1.1Sólidos Totales
Se conoce como sólidos totales a la materia que se obtiene como residuo
después de someter al agua a un proceso de evaporación entre 103Co y
105Co. Estos sólidos a su vez se clasifican en: (ver Anexo 2, figura 2)
(cidta.usal.es).
2.2.4.1.1.1Filtrables
Sólidos Coloidales.Son aquellas partículas pequeñas que no
sedimentan, por lo que necesitan ser agrupados en partículas mayores
para poder sedimentar. (aulavirtual)
Sólidos Disueltos.Son aquellasque se encuentran en pequeñas
cantidades disueltas en el agua, comprende sales inorgánicas
(principalmente de calcio, magnesio, sodio potasio y sulfatos).(Marco).
2.2.4.1.1.2 No filtrables
Sólidos en suspensiónSon aquellos solidos que quedan
retenidos.(cidta.usal.es)
Sólidos sedimentablesEs una fracción de los sólidos que es capaz de
separarse por sedimentación. (cidta.usal.es)
13
Sólidos no sedimentables.Es aquella otra parte de los sólidos en
suspensión que no se separan por sedimentación.(cidta.usal.es).
2.2.4.1.2 Olor
Los olores que están presentes en las aguas residuales no son más queel
producto de los gases que se forman cuando se liberan durante el proceso de
descomposición de la materia orgánica, este olor producido es muy
desagradable, el cual se debe principalmente a la presencia de sulfuro de
hidrógeno (H2S), el cual se genera al convertirse los sulfatos en sulfitos por
acción de microorganismos anaerobios.(dspace.espol.edu.ec).
Los olores,generalmente,pueden medirse con métodos sensoriales, mientras
que las concentraciones de los olores específicos pueden determinarse con
métodos instrumentales. Por ejemplo, en los métodos sensoriales, los olores se
pueden detectar por el sentido del olfato, el cual nos avisa de cuando un olor es
desagradable y, también se lo puede hacer de manera instrumental con un
medidor de sulfuro de hidrógeno portátil. En cambio en los instrumentales,
estos utilizan aparatos como el Olfatómetro o medidor de aromas para
estudios de campo, entre los componentes que pueden ser detectadosestán
los aminoácidos, amoníaco y compuestos orgánicos
volátiles.(cidta.usal.es)(dspace.espol.edu.ec).
2.2.4.1.3 Temperatura
La temperatura en las aguas residuales es un parámetro físico muy importante,
ya que por lo general la temperatura de estas aguases mayor que la del agua
potable, y esto se debe a que el calor específico del agua es mayor que el del
aire, excepto en las épocas donde hay mucho calor. Donde el desequilibrio de
14
Temperatura provoca que las aguas residuales varíen entre 10ºC a
20ºC(dspace.espol.edu.ec).
Por ello la temperatura óptima para el desarrollo de la actividad bacteriana esta
entre los 25ºC y los 35ºC. En el caso de los procesos de digestión aerobia y de
nitrificación se detienen cuando el agua alcanza los 50ºC. A temperaturas de
Alrededor de 15ºC, las bacterias productoras de metano cesan su actividad,
mientras que las bacterias nitrificantes autótrofas dejan de actuar cuando la
temperatura alcanza valores cercanos a los 5ºC.(repositorio.utn.edu.ec).
2.2.4.1.4Color
El color del agua residual al principio presenta una coloración grisácea pero al
paso del tiempo y la aparición próxima de las condiciones anaerobias, entonces
el color del agua residual cambia de gris a gris más oscuro hasta llegar
finalmente a negra(cidta.usal.es).
2.2.4.1.5 Turbiedad
Se da por la presencia de materias en suspensión presentes como partículas
pequeñas que contienen arcillas, limos, partículas de sílice, materias
inorgánicas, entre otras. (dspace.espol.edu.ec).
2.2.4.2Características Químicas
Engloba la materia orgánica e inorgánica
15
2.2.4.2.1Materia Orgánica
Corresponden aproximadamente el 75% de los sólidos suspendidos y, el 40%
de los sólidos filtrables son orgánicos.Estos compuestos están formados en su
mayoría por carbono, oxígeno e hidrógeno y en algunas ocasiones podemos
encontrar otros elementos como son: el fósforo, azufre, hierroy nitrógeno.
(dspace.espol.edu.ec).
Las sustancias orgánicas que encontramos en mayor proporción en las aguas
servidas son las proteínas,ya que equivalen entre el 40 al 60%; los hidratos de
carbono se encuentran entre un 25 al 50% y,por ultimo las grasas que se
encuentran alrededor del 10%. La urea también la podemos encontrar debido a
que se encuentra en gran proporción en la orina.(dspace.espol.edu.ec).
Un factor importante que tiene la materia orgánica, es la de determinar
elcontenido orgánico del agua. Por ello en el laboratorio los parámetros que se
emplean para medir la materia orgánica son:(cidta.usal.es).
Demanda bioquímica de oxigeno (DBO): Es la cantidad de oxígeno
que los microrganismos especialmente las bacterias consumen durante
la degradación de la materia orgánica.(Cricyt).
Demanda Química de oxígeno (DQO): Es la cantidad de oxígeno que
requieren las bacterias para oxidar la materia orgánica.(Dr
Calderónlabs).
Carbono orgánico total (COT):Es la cantidad de carbono que se
genera al oxidarse la materia orgánica. (Wikipedia).
16
2.2.4.2.2 Materia Inorgánica
La materia inorgánicaestáconstituida por diversos elementos entre los cuales
tenemos: (repositorio.utn.edu.ec).
Alcalinidad:Hidróxidos, carbonatos y bicarbonatos de elementos como
el calcio, el magnesio, el sodio, el potasio o el amoniaco. De entre todos
ellos, los más comunes son el bicarbonato de calcio y el bicarbonato de
magnesio.(repositorio.utn.edu.ec).
Cloruros: Se las encuentra en las heces Humanas.
Nitrógeno:El nitrógeno se lo encuentra presente en el agua residual en
forma orgánica, y en forma inorgánica como amoniaco, nitritos y nitratos.
Fósforo:Se lo encuentra en forma orgánica e inorgánica entre las
formas inorgánicas la que más importancia tiene es el orto fosfato
debido a que son muy utilizables por los microorganismos, incluyen
también los poli fosfatos y fosfatos orgánicos. el fósforose lo encuentra
en las heces humanas (50-60%) y en los detergentes.(cidta.usal.es).
Azufre:Se lo encuentra en forma orgánica y, en forma inorgánica se lo
encuentra como sulfatos, sulfitos, sulfuros.(repositorio.utn.edu.ec).
Compuestos tóxicos inorgánicos: tenemos el Níquel (Ni), el Manganeso (Mn), el
Plomo (Pb), el Cromo (Cr), el Cadmio (Cd), Zinc (Zn), el Cobre (Cu), el Hierro
(Fe), y el Mercurio (Hg).(repositorio.utn.edu.ec).
17
2.2.4.2.3Gases
Los gases que se encuentran con mayor frecuencia en aguas residuales son: el
nitrógeno (N2), el oxígeno (O2), el dióxido de carbono (CO2), el sulfuro de
hidrógeno (H2S), el amoniaco (NH3), y el metano (CH4). Los tres primeros son
gases que se encuentran comúnmenteen la atmósfera y en todas las aguas en
contacto con la misma. En cambio, los tres últimos gasesprovienen de la
descomposición de la materia orgánica presente en las aguas
residuales.(cidta.usal.es)
2.2.4.2.3.1Sulfuro de Hidrogeno
Este gas, como ya lo mencionamos, se obtiene de la descomposición de la
materia orgánica que contiene azufre, o en la reducción de sulfitos y
sulfatos minerales. La característica representativa del gasson:
1. Es la presencia de olor como a huevo podrido.
2. El ennegrecimiento del agua residual se debe al sulfuro de hidrógeno
cuando se combina con el hierro presenta para formar sulfuro ferroso
(FeS).(cidta.usal.es).
2.2.4.2.3.2 Metano
Es otro de los gases que resulta de la descomposición anaerobia de la
materia orgánica. Por lo general este gas no se encuentra presente en gran
proporción en las aguas servidas, ya que pequeñas cantidades de oxígeno
pueden resultar tóxicas y afectar a los organismos responsables de producir
metano.(dspace.espol.edu.ec).
18
2.2.4.3Características Biológicas
En este punto en las aguas residuales,la materia orgánica contiene diversos
organismos:
2.2.4.3.1Microorganismos
Losgrupos de organismos que encontramos en las aguas residuales son las
Eucariotas, Eubacterias y Arque bacterias.(cidta.usal.es).
2.2.4.3.2 Organismos Patógenos
Las principales clases de organismos patógenos que están presentes en las
aguas residuales son, las bacterias, los virus, los protozoos y
helmintos.(cidta.usal.es).
Entre los organismos que encontramos en las aguas residuales son: (ver
Anexo 2, tabla 3).
Escherichia Coli
Salmonella
Vibrio Cholerae
Campylobacter
Por ende entre las enfermedades más comunes que se da a causa de las
aguas residuales son.(cidta.usal.es).
Tifoidea
Diarrea
Cólera
19
Si bien estas aguas,como ya lo dijimos,causan daño al ser humano, no
debemos olvidar que también tienen un impactosobre el medio ambiente.
2.2.5 Las aguas residuales domésticas en el medio ambiente.
Las aguas servidas o negras tienen gran cantidad de contaminantes químicos,
físicos y biológicos, como son: las heces fecales, orina, restos de alimentos,
basura,etc.;cuandoestos son descargados a los ríos, mares, cuencas, lagos
provocan una contaminación causando un efecto negativo sobre el medio
ambiente, como son: la destrucción de la capa de ozono, la pérdida
ydestrucción de la biodiversidad, desaparición de hábitats de distintas
especies, disminución de la reproducción y muerte de peces, proliferación de
organismos patógenos y parásitos en animales de mares que son capturados y
consumidos por el ser humano e incluso sobre las aves que están en su estado
migratorio.(Noyola, 2010).
2.2.6 Tratamiento de las aguas residuales
Una vez que se forman las aguas residuales, el tramo final de ellases de ser
tratadas, por ello en forma general el tratamiento que tiene las aguas
residualesconsiste en una serie de etapas entre los cuales tenemos:
2.2.6.1Pre-Tratamiento
El objetivo en este punto es la eliminación de objetos grandes, gruesos, arenas
y grasas. Se da mediante un proceso físico y las operaciones básicas que
intervienen son:
Desbaste:Es un sistema de rejas formado por barras, donde quedan
retenidos los sólidos gruesos y grandes que arrastra el
agua.(2.cbm.uam.es).
20
Tamizado: Tiene la misma función que el desbaste es decir cumplen lo
mismo(2.cbm.uam.es).
Desarenado: Tiene como función extrae las partículas minerales del
agua, donde el aguaal entrar a la cámara por acción de la velocidad, las
partículas quedan sedimentadas en el fondo de la
cámara.(2.cbm.uam.es).
Desengrasado: Como su propio nombre lo dice, es eliminar las grasas,
aceites del agua.(2.cbm.uam.es).
2.2.6.2 Tratamiento Primario
El objetivo es la eliminación de materia sedimentable y flotante. Se da mediante
un proceso físico-químico y las operaciones básicas que intervienen son:
Decantación primaria: Es el proceso donde actúa la fuerza de
gravedad haciendo que las partículas suspendidas más pesadas que el
agua se separen sedimentándose. (2.cbm.uam.es).
Tratamiento Físico-Químico
Coagulación: Se produce cuando se añade al agua algún aditivo
(coagulante) o producto químico haciendo que las partículas coloidales
se desestabilicen del agua y precipiten.(Ambientum, 2004).
Floculación:Es un proceso químicoen el cual se adiciona una sustancia
química llamada floculante haciendo que las sustancias coloidales del
agua se aglutinen provocando su precipitación. (Wikipedia).
21
2.2.6.3 Tratamiento Secundario
El objetivo es eliminar la materia orgánica disuelta o coloidal mediante
procesos biológicos, los procesos básicos que intervienen en la etapa
secundaria son:
Degradación bacteriana: Las bacterias aerobias degradan la materia
orgánica de los desechos sólidos. (aguasresiduales, 2008).
Decantación secundaria:Es el proceso que sigue de la decantación
primaria consiste en separar la materia o biomasa del agua tratada antes
de su descarga. (Master-Medioambiente, 2012).
2.2.6.4 Tratamiento Terciario
Ocurre la eliminación de sólidos en suspensión, materia orgánica, nutriente y
patógena. Se da mediante procesos físicos, químicos y biológicos. Las
operaciones básicas que intervienen son:
Floculación: Es un proceso químico en el cual se adiciona una
sustancia química llamada floculante haciendo que las sustancias
coloidales del agua se aglutinen provocando su precipitación.
(Wikipedia).
Filtración: Es un proceso que consiste en retener los residuos o sólidos
en suspensión del agua.
Eliminación de nitrógeno y fosforo: Se da por precipitación,
nitrificación y desnitrificación.(2.cbm.uam.es).
Desinfección:Consiste en la destrucción de los organismos que causan
enfermedades.(2.cbm.uam.es).
22
El objetivo final del tratamiento de aguas residuales son:1) La remoción de
patógenos para prevenir la transmisión de enfermedades relacionadas a las
excretas humanas. 2) Remoción de sólidos en suspensión y material orgánico
3) Al final del tratamiento el afluente pueda ser utilizado en diferentes campos.
Estas plantas de tratamiento o depuradoras de aguas residuales 1) Presentan
un alto costo y consumen mucha energía y 2) La falta de recursos ha hecho
que no todos los lugares puedan contar con él. Por ello se quiere proponer otro
sistema más económico quetrate las aguas residuales domésticas como son
los denominados Biodigestores.
23
2.2.7 Biodigestor
2.2.7.1¿Qué es un Biodigestor?
Biodigestor es un tanque hermético, cerrado donde ocurre la digestión
anaerobia dando como producto final biogás (mezcla gaseosa de Metano y
Dióxido de Carbono) y la formación del biol o bioabono(se forma a partir de la
extracción del lodo).
2.2.7.2¿Qué es la Digestión Anaerobia?
Es el proceso fermentativo que ocurre en el tratamiento anaerobio de las aguas
residuales domésticas. El proceso se caracteriza por la conversión o
transformación de la materia orgánica por la acción de microorganismos en
ausencia de oxígeno para generar metano y CO2 ‘’Biogás’’. (Ver Anexo1, figura
3)(Rodriguez).
2.2.7.3Componentes de un Biodigestor
Tubo de entrada de la materia orgánica.Es la que permite la entrada
de la materia orgánica para la alimentación del
biodigestor.(unasam.edu.pe) (VerAnexo 1, figura 4).
Cámara de digestión. Es la parte más importante del biodigestor o
fermentador se encuentra en la parte central del mismo, donde dentro de
él ocurren los procesos bioquímicos que transforma la materia orgánica
para al final obtener biogás y bioabonos. (unasam.edu.pe)(Ver Anexo 1
figura 4).
24
Cámaras de gas o gasómetro. Forma parte del biodigestor en donde
se va a almacenar el biogás que se produce durante la fermentación de
la materia orgánica. (unasam.edu.pe) (Ver Anexo 1, figura 4).
Conducto de Gas.Tubería por donde sale el gas. (unasam.edu.pe) (ver
Anexo 1, figura 4)
Salida delefluente (sistema de descarga). Su función es realizar la
descarga de los lodospara así su posterior utilización como
abono.(unasam.edu.pe)(Ver Anexo 1, figura 4)
Tapa Hermética. No permite que los gases que se producen se salgan.
2.2.7.4Clasificación de los digestores
Por su forma y estructura se clasifican en
2.2.7.4.1De acuerdo al Almacenamiento de Gas
Campana de cúpula fija.Forma parte de la cámara de digestión. Aquí lo
que va a ocurrir es que la presión se mantiene y se incrementa por la
producción de biogás que se da durante la fermentación.Por lo que al
final hay un desplazamiento del líquido mucho más rápido hacia el lugar
de descarga.(unasam.edu.pe) (Ver Anexo 1, figura 5).
Campana Flotante.Aquí la campana flotante puede estar instalada fuera
del biodigestor o puede estar instalada directamente sobre el
25
Biodigestor. A su vez estas campanas pueden estar hechas de fierro
como de plástico rígido. (unasam.edu.pe) (VerAnexo 1, figura 5).
Material plástico. Consiste en una bolsa plástica hecha de caucho,
polietileno o geo membrana de PVC en donde se recoge el biogás. Este
tipo de cámara se puede instalar directamente sobre el biodigestor.
(unasam.edu.pe)(VerAnexo 1, figura 5).
2.2.7.4.2 Según su Forma Geométrica:(Vera, PDF, 1996)
Cámara vertical cilíndrica: (ver Anexo 1, figura 6)
Cámara Esférica: (ver Anexo 1, figura 7)
Cámara Ovalada: (ver Anexo 1, figura 8)
Cámara Rectangular: (ver Anexo 1, figura 9)
Cámara Cuadrada: (ver Anexo 1, figura 10)
2.2.7.4.3De acuerdo a los Materiales de Construcción
Pueden ser de: ladrillo, hormigón armado, plástico, PVC, poliuretano. (Vera,
PDF, 1996).
2.2.7.4.4 De acuerdo a la Posición Respecto a la Superficie
Terrestre:(Vera, PDF, 1996)
Superficiales: (ver Anexo 1, figura 11).
Semienterrados: (ver Anexo 1, figura 12).
Subterráneos: (ver Anexo 1, figura 13).
26
2.2.7.5Proceso Bioquímico de la Digestión Anaerobia
La degradación de la materia requiere de la intervención de diversos grupos de
bacterias anaerobias como son lasfacultativas y las estrictas. Por ello el
proceso bioquímico de la digestión consta de tres grupos que a su vez pasan
porcuatro pasos de transformación:(Alejandro Bautista Buhigas, e-archivo,
2010).
Hidrólisis: Grupo I
Acidogénesis: Grupo I
Acetogénesis: Grupo II
Metano génesis: Grupo III
Descripción de los 4 pasos de transformación:
2.2.7.5.1 Etapa Hidrolítica
Las sustanciasorgánicas complejas, como son las proteínas, lípidos e hidratos
de carbono, estos compuestos son degradados a moléculas más simples,
comoson los azúcares, ácidos grasos de cadena larga, aminoácidos.Las
Bacterias que intervienen son del géneroClostridium, Staphyloccocus y
Bacteroides. (VerAnexo 1, figura 14). (Alejandro Bautista Buhigas, e-archivo,
2010).
2.2.7.5.2 Etapa Acidogénicao Fermentativa
Los compuestos solubles obtenidos de la etapa anterior setransforman por
medio de las bacteriasdel género Clostridium,Escherichia, Bacillusen productos
intermediosde ácidos orgánicos como son el propionico, butírico y
valérico.(Alejandro Bautista Buhigas, e-archivo, 2010) (Ver Anexo 1,figura 14).
27
2.2.7.5.3 Etapa Acetogénica
Los productos intermedios ya formados son transformados por medio de las
bacterias acetogénicas (Syntrophobacterwolinii, Syntrophomonaswolfei),para
obtener como resultado el ácido acético, hidrógeno y el dióxido de
carbono.(Alejandro Bautista Buhigas, e-archivo, 2010) (Ver Anexo 1,figura 14).
En la etapa acetogénica, también encontramos otro tipo especial de
microorganismos los denominados Homoacetogenico. Este tipo de bacterias
son capaces de crecer heterotróficamente en presencia de azúcares o en
compuestosmono carbonados produciendo como único producto el acetato. Al
contrario de las bacterias acetogénicas, los homoacetogenica no producen
hidrógeno como resultado de su metabolismo sino que lo consumen.(Ortega,
2006).
2.2.7.5.4 Etapa Metanogénica
Corresponde a la etapa final del proceso, donde los compuestos como el ácido
acético, el hidrógeno y el dióxido de carbono, son convertidos en metano (CH4)
y dióxido de carbono (CO2) por medio de dos grupos de microorganismos en
función al sustrato que metabolizan.(Alejandro Bautista Buhigas, e-archivo,
2010).
Primer grupo:las bacterias metano
génicasacetoclásicas(Methanobacterium, Methanosarcina), son las que
degradan el ácido acético.
Segundo grupo: las bacterias metano génicashidrogenófilas
(MethanospirillumMethanosaeta), son las que consumen el Hidrógeno.
(Alejandro Bautista Buhigas, e-archivo, 2010).
28
Cabe mencionar, también que durante la digestión anaerobia una de las
características más importante que tiene es que disminuye el potencial
contaminante de la materia orgánica, la demanda bioquímica de oxígeno (DBO)
y la demanda química de oxigeno (DQO) hasta en un 90%.(Wikipedia).
Normalmente en un biodigestor se cumplen las 4 etapas, pero para que la
fermentación se realice de forma normal es importante contar con la acción y
combinación de bacterias que producen metano y las que no producen metano.
Por lo que el exceso o falta de cualquier grupo de bacterias y su función si es
activa o inactiva, esto provoca que haya un desequilibrioen el proceso de la
fermentación. (VerAnexo 1,figura 19) (Vera, PDF, 1996).
2.2.7.5.4.1 Microorganismos que producen Metano
Estos son los más importantes debido a que los microbios que participan en la
fermentación son los responsables en la producción de biogás (ver Anexo 2,
tabla 5).
2.2.7.5.4.2 Microorganismos que no Producen Metano
Son una gama de microorganismos que convierten la materia orgánica en
compuestos de moléculas más sencillos a más pequeñas, participando
numerosos microorganismos anaerobios y facultativos. (Vera, PDF, 1996) (Ver
Anexo 2, tabla 6).
Los microrganismos que no producen metano se clasifican en 3 grupos:
29
Bacterias: Podemos encontrar un sin número de bacterias no productoras de
metano en la que de acuerdo a su base fisiológico las bacterias que no
producen metano se clasifican en siete grupos las que descomponen la
celulosa, semi celulosa, proteínas, grasas y las que producen hidrógeno.(Vera,
PDF, 1996).
Mohos: Los organismos participan en el proceso de digestión, del cual
obtendrían los nutrientes para reproducirse. (Vera, PDF, 1996).
Protozoos: Los organismos que podrían participar en el proceso son los
plasmodium, flagelados y amebas. (Vera, PDF, 1996).
‘’En la digestión anaerobia la mayoría de las bacterias son no metanogénicas y
tienen una gran importancia en el desarrollo del proceso anaeróbico, ya que las
bacterias productoras de biogás no pueden aprovechar directamente los
compuestos orgánicos a menos que estos hayan sido degradados y convertidos
a compuestos más sencillos y de bajo peso molecular, gracias a la acción de las
bacterias no metano génicas’’. (Vera, PDF, 1996).
2.2.8Factores a considerar en el proceso de formación de Metano
Existen muchos factores que van a influir en la fermentaciónmetanogénica
como son:
2.2.8.1 Material de carga para la fermentación
Se refiere cuando se introduce la materia orgánica o desechos al biodigestor
para su degradación, por ello para que la fermentación se dé correctamente,
los microorganismos metanogénicos necesitan de nutrientes para producir
biogás, por eso es necesario contar con una gran cantidad de material a cargar
para que el proceso de la digestión no se interrumpa.(Vera, PDF, 1996).
30
2.2.8.2 Relación Carbono/Nitrógeno (C/N)
Los organismos consumen estos elementos de la materia orgánica en
determinadas proporciones. Por ello la medida de la relación C/N se considera
aceptable cuando los valores están entre 20:30. (Vera, PDF, 1996).
2.2.8.3 La Temperatura y Tiempo de Retención
Es uno de los puntos importantes en el proceso de la digestión, ya que aquí la
temperatura determina el tiempo de retención en la digestión y degradación de
la materia orgánica dentro del biodigestor, la degradación se incrementa con
los aumentos de temperatura de trabajo y además crece la producción de
biogás. Puesto que la digestión es un proceso tan lento, a veces es necesario
aplicar calor para así acelerar las reacciones bioquímicas que ocurren en el
digestor.(Alejandro Bautista Buhigas, e-archivo.uc3m.es, 2010).
La mayoría de los digestores funcionan a temperaturas mesofílica, es decir,
entre 12 y 35°C,pero también pueden funcionar a temperaturas termofílica, es
decir, entre 37-65°C, por ello como la digestión termofílica es muy sensible a
los cambios de temperatura esto hace que su permanencia en los tanques sea
menor por lo que no sería conveniente la aplicación de esta temperatura. Por
ello es preferible la temperatura mesofílica. (Alejandro Bautista Buhigas, e-
archivo.uc3m.es, 2010).
‘’ Aun cuando la digestión de la materia orgánica se esté dando a menor
temperatura se sigue produciendo biogás, pero de manera más lenta. A
temperaturas inferiores a 5ºC se puede decir que las bacterias quedan ‘dormidas’
y ya no producen biogás. Por ello es necesario estimar un tiempo de retención
según la temperatura a la que se trabaje. El tiempo de retención es la duración del
proceso de digestión anaerobia, es el tiempo que requieren las bacterias para
digerir el lodo y producir biogás. Este tiempo, por tanto, dependerá de la
temperatura de la región donde se vaya a instalar el biodigestor’’.
(Alejandro Bautista Buhigas, e-archivo.uc3m.es, 2010).
31
‘’Así, a menores temperaturas se requiere un mayor tiempo de retención que será
necesario para que las bacterias que tendrán menor actividad, tengan tiempo de
digerir el lodo y de producir biogás’’. (Alejandro Bautista Buhigas, e-
archivo.uc3m.es, 2010).
2.2.8.4 Valor del PH
Es otro de los factores que hay que tener en cuenta, el pH representa el grado
de acidez que presenta el biodigestor; por ello en el proceso de la digestión
metanogénica el pH óptimo para su proceso debe estar entre los 6,6 y 7,6 que
es el rango adecuado para que 1) haya producción de gas y 2) para que el
reactor opere adecuadamente. Para que el proceso se desarrolle
satisfactoriamente, el PH no debe estar por debajo de 6 ni por encima de 8 ya
que se corre el riesgo de que el proceso de fermentación se inhiba o se
detenga. (Ortega, 2006).
El valor del pH en el digestor, no solo determina la producción de biogás, sino
también su composición. Por ello si el valor del PH se encuentra por debajo de
6, esto me indica que el biogás generado es muy pobre en metano y por tanto
tiene menor cualidad energética. (Ortega, 2006).
2.2.8.5 Tóxicos, Promotores e Inhibidores de la fermentación
2.2.8.5.1 Ácidos volátiles
La concentración de los ácidos volátiles (Ac acético, Butírico, Propiónico,
Succínico), producto de la fermentación, tiene una gran importancia en el
proceso de la digestión, ya que puede llegar a acidificar el lodo o la materia
orgánica provocando que haya un fallo del
proceso.(Alejandro Bautista Buhigas, e-archivo.uc3m.es, 2010).
32
El aumento de la concentración de los ácidos volátiles puede ser producido por
una sobrecarga de alimentación, o por la inhibición de las metanobacterias. Por
ende el efecto que va a tener es que una gran concentración de estos
elementos, puede provocar la disminución del pH y, en consecuencia la
inhibición de las bacterias formadoras de metano.(Alejandro Bautista Buhigas,
e-archivo.uc3m.es, 2010).
2.2.8.5.2 Promotores e Inhibidores
Los promotores, no son más que materias que provocan la degradación de la
materia orgánica y así el aumento de producción de gas. Entre los promotores
tenemoslas enzimas, sales inorgánicas, úrea (utilizada para acelerar la
producción de metano) y el Carbonato de Calcio (utiliza en la generación de
gas para así aumentar el contenido de metano en el gas.
(Alejandro Bautista Buhigas, e-archivo.uc3m.es, 2010).
Los inhibidores que llegan a afectar el proceso de la digestión y que se
encuentran en cantidades elevadas son el nitrógenoyamoníaco, sales
minerales como son los iones metálicos y algunas sustancias orgánicas como
los detergentes ydesinfectantes.(Alejandro Bautista Buhigas, e-
archivo.uc3m.es, 2010)(VerAnexo 2, Tabla 7).
2.2.9Productos del proceso de la Digestión Anaerobia
Como mencionamos anteriormente, los productos finales que se obtienen de la
digestión anaerobia son:
33
2.2.9.1 Producción de Biogás
El biogás es una mezcla de gases que se obtiene de la descomposición de la
materia orgánica, el biogás es el producto de la accion de ciertas bacterias, en
especial las bacterias metanogénicas.(Alejandro Bautista Buhigas, e-
archivo.uc3m.es, 2010).
2.2.9.1.1 Composición del Biogás(ver Anexo 2,tabla 8)
2.2.9.1.2 Uso del Biogás
El biogás se lo utiliza como combustible para equipos como cocinas,
calefacción, lámparas.(Alejandro Bautista Buhigas, e-archivo.uc3m.es, 2010).
2.2.9.2 Bioabono
Durante el proceso de fermentación de la materia orgánica se produce un
residuo orgánico, este residuoa su vez presenta buenas propiedades
fertilizantes (fertilizantes orgánicos ricos en nitrógeno, fósforo y potasio)que son
llamados bioabonos. Estos bioabonos en si están compuestos por un8.5% de
materia orgánica, 2.6% de nitrógeno, 1.5% de fósforo y 1.0% de potasio. Son
excelentes como abono para plantas e incluso para la
agricultura(Alejandro Bautista Buhigas, e-archivo.uc3m.es, 2010).
2.2.10TIPOS DE BIODIGESTORES
2.2.10.1 Biodigestor de domo flotante (India)
Este biodigestor consiste en un tambor, originalmente hecho de acero pero
después reemplazado por fibra de vidrio reforzado en plástico (FRP) para
superar el problema de corrosión. Normalmente se construye la pared del
34
Reactor y fondo de ladrillo, aunque a veces se usa refuerzo en hormigón. En
este tipo de biodigestor comúnmente se alimentan a través de una tubería
deentrada terminando su proceso con la salida del lodo del digestor, este
biodigestor tiene una vida útil de 15 años. (VerAnexo 1, figura
15)(Alejandro Bautista Buhigas, e-archivo.uc3m.es, 2010).
2.2.10.2 Biodigestor de domo fijo (Chino)
Consiste en una cámara de gas construida generalmente por diferentes tipos
de materiales entre los cuales están: ladrillos, piedra u hormigón. Presenta una
cúpula, donde la superficie interior es sellada y la tubería de entrada es
normalmente recta.Posee un tapón en la parte de arriba del digestor para que
cuando sea el momento de la inspección del mismo, este sea más fácil su
limpieza. Este tipo de biodigestor tiene como ventaja que tiene una vida útil
aproximadamente de 20 años. (VerAnexo 1, figura 16)
(Alejandro Bautista Buhigas, e-archivo.uc3m.es, 2010).
2.2.10.3 Biodigestor Salchicha (Taiwán)
Este tipo de biodigestor eran hechos al principio de nylon y neopreno, pero por
ser muy relativamente costoso, estos materiales fueron reemplazados por
polietileno (lamina de plástico que se usan en los invernaderos), ya que son
menos costosos por lo que son utilizados más en zonas rurales. (Ver Anexo
1,figura 17) (Alejandro Bautista Buhigas, e-archivo.uc3m.es, 2010).
2.2.10.4 BiodigestoresPrefabricados
Estos biodigestores dependiendo de la casa fabricante son hechos de
polietileno o de poliuretano, teniendo un costo de vida útil mayor a 20 años.(Ver
Anexo 1,figura 18).
35
2.3 Fundamentación Legal
De acuerdo a las leyes establecidas en la Constitución del Ecuador del 2008 en
los capítulos con susrespectivos artículos 14, 30,66 establecen lo siguiente:
Capítulo segundo
Derechos del buen vivir
Sección segunda
Ambiente sano
´´Art. 14.- Se reconoce el derecho de la población a vivir en un
ambiente Sano y ecológicamente equilibrado, que garantice la
sostenibilidad y el Buen vivir, Sumakkawsay¨(Ecuador, 2008).
Sección sexta
Hábitat y vivienda
´´Art. 30.- Las personas tienen derecho a un hábitat seguro y
saludable, y a Una vivienda adecuada y digna, con independencia
de su situación social y Económica.¨(Ecuador, 2008).
Capítulo sexto
Derechos de libertad
´´Art. 66.- Se reconoce y garantizará a las personas:
27. El derecho a vivir en un ambiente sano, ecológicamente
equilibrado, Libre de contaminación y en armonía con la
naturaleza.¨(Ecuador, 2008).
36
CAPITULO III
Metodología
Diseño de la investigación
3.1 Métodos de investigación
Cuantitativo:“es aquel que recoge y analiza datos cuantitativos sobre
variables. Se hacen registros narrativos de los fenómenos que son estudiados
mediante técnicas como la observación, la entrevista o la encuesta”. (Loor).
Se aplicó este método para poder determinar cuáles son las causas principales
del problema,luego buscar una solución y poder remediar la contaminación.
Inductivo:“es un procedimiento analítico-sintético que intenta ordenar la
observación tratando de extraer conclusiones de carácter universal desde la
acumulación de datos particulares y registro de hechos” (Francis Bacon 1561-
1626).
Este método ayudará, ya que a partir de los datos obtenidos, que nos brinda la
observación, deducimos que tanto los desechos, basura y las aguas servidas
que son desechadas a los pozos sépticos, así como son botadas al río, estero
y suelo, al no tener ningún tratamiento, provocan una contaminaciónno solo al
medio ambiente, sino también a los habitantes.
37
Deductivo:“el método deductivo es aquel que parte de los datos generales
aceptados como valederos, para deducir por medio del razonamiento lógico,
varias suposiciones, es decir; parte de verdades previamente establecidas
como principios generales, para luego aplicarlo a casos individuales y
comprobar así su validez”.(Rivas, 2008)
Este método nos ayudará a realizar la posible propuesta para mitigar la
contaminación causada por las aguas residuales domésticas. De esta manera
trataremos los desechos de la materia orgánica y sus aguas, para que no sean
un desperdicio sino un beneficio, lo que permitiría su reutilización como abono
y riego en algunos sectores.
38
3.2 Procedimiento de la investigación
CAPÍTULO I
El Problema
Planteamiento del Problema
Formulación del problema
Justificación
Objetivos
CAPÍTULO II
Marco Teórico
Antecedentes
CAPÍTULO III
Metodología
Diseño de la investigación
Método de investigación
Cuantitativo
Inductivo
Deductivo
Instrumentos de Investigación
Observación
Encuesta
Cuestionario
Población y muestra
Análisis e interpretación de resultados
Encuestas realizadas y tabulaciones
39
CAPÍTULO IV
La Propuesta
Conclusiones
Recomendaciones
40
3.3 Instrumentos de investigación
Observación: “consiste en observar atentamente el fenómeno, hecho o caso,
tomar información a través de los sentidos y registrarla para un posterior
análisis”.(erp.uladech.edu.pe).
A través de este método podemos determinar cualitativamente las condiciones
de los pozos que presentan malos olores a causa de las aguas residuales y
conocer el destino de esos desechos posiblemente no tratados. En el caso de
que no hubiera su respectivo tratamiento buscar una alternativa para su
solución
Encuesta:“método que recoge información, consiste en interrogar a los
miembros de una muestra, sobre la base de un cuestionario” (Del libro:
Diccionario de Marketing, de Cultural S.A., Edición 1999, Pág. 113).
Se va a utilizar este método para obtener información del problema de cómo
las aguas residuales domésticas está afectando a la población.
Cuestionario:“Consiste en un conjunto de preguntas formuladas en base a
una o más variables a medir, donde se utiliza un formulario de preguntas”.
(nacional), 2008).
En el cuestionario se van a formular varias preguntas para tener más
información sobre el tema.
41
Entrevista:consiste en una conversación entre elentrevistado y el investigador
con el fin de obtener información de parte del entrevistado.(Jaime E Grados).
La entrevista se la realizo al Técnico Ricardo Álava que es el asesor
correspondiente a la fabricación de los biodigestores, se ejecutó la debida
entrevista contestándome así todo lo que engloba a los denominados
biodigestores que están desglosados en el capítulo iv correspondiente a la
propuesta.
3.3.1 Población y Muestra
Población:“es el conjunto de todos los individuos (objetos, personas, eventos,
etc.) en los que se desea estudiar el fenómeno. Éstos deben reunir las
características de lo que es objeto de estudio” (Latorre, Rincón y Arnal, 2003).
Este instrumento se utilizó ya que al saber la cantidad de casas que hay en el
Buijo correspondiente a 422 casas donde ya conociendo este valor, entonces
se emplea la formula correspondiente para obtener la muestra.
Muestra:“La muestra en el proceso cualitativo es un grupo de personas,
eventos, sucesos, comunidades, etc., sobre el cual se habrán de recolectar los
datos, sin que necesariamente sea representativo del universo o población que
se estudia”.(eumed.net)(Hernándezetal 2008, p.562).
42
Este instrumento se utilizó ya que al conocer que son 422 casas y al
empleando la formula correspondiente obtuvimos un valor de 206 casas
realizando así las debidas encuestas.
Tabulación de las Encuestas
Nuestra población corresponde a 422 casas, mediante los cálculos obtenidos el
resultado de mi muestra será de 206.
Fórmula para obtener el Tamaño de mi muestra
𝑛 =N
(N − 1)𝐸2 + 1
N= Tamaño de la población
n= Tamaño de la muestra
E= error Equivale a 0,05
𝑛 =422
(422 − 1)(0.05)2 + 1
𝑛 =422
(421)(0.05)2 + 1
𝑛 =422
2.05
𝑛 = 205.8
𝑛 = 206
43
3.4 Análisis e interpretación de resultados
Grafico 1.Cantidad de personas que habitan por casa.
Fuente: Datos de encuesta Elaborado por: Geovanna Ruiz
ANÁLISIS
De acuerdo a las 206 muestras realizadas, se demostró que el69% de las
casas tienen menos de 6 personas, en cambio el 5%, demuestra que tienen
más de 10 personas, es decir,que viven entre 2 y 3 familias en una misma
casa. Esto significa que el porcentaje mayor va a producir máscantidad de
agua servida así sea que tenga menos personas a diferencia del resto de
porcentaje que, aunque hay mayor cantidad de gente en una casa va a
producir menos cantidad de agua.
0%
69%
26%
5%
Menor de 6
De 6 a 10
De mayor a 10
44
Grafico 2. Cantidad de casas que saben de aguas servidas.
Fuente: Datos de encuestas Elaborado por: Geovanna Ruiz
ANÁLISIS
De acuerdo a las encuestas realizadas, se obtuvieron124 afirmaciones
correspondientes al 60%, respondiendo que sí sabían sobre las aguas
servidas; peroal preguntarles que son las aguas servidas, algunos indicaron
que las aguas lluvias son las aguas servidas porque se mezclan. En cambio,
las 82 personas restantes correspondiente al 40%, no sabían que eran las
aguas servidas.
0%
60%
40%
Sí
No
45
Grafico 3.Sitios donde descargan las Aguas Servidas.
Fuente: Datos de encuestas Elaborado por: Geovanna Ruiz
ANÁLISIS
Según los datos obtenidos de las encuestas,el 65% de las casas cuentan con
pozo séptico, siendo este elsitio donde más van a desfogar las aguas
servidas,a diferencia de otras casas que el único lugar que tienen para liberar
sus aguas son el suelo, ocupando el segundo lugar; el rio, tercer lugar y, por
último, el estero en cuarto lugar. Esto significa que las aguas que salen de las
casas al no tener alcantarillado y ningún sitio donde las lleve y trate las aguas
servidas, como por ejemplo una piscina de oxidación o laguna, hace que la
gente opte por desfogar sus aguas a los únicos lugares que se encuentran
cerca de sus casas como ya se mencionó antes. Por ello los habitantes no se
dan cuenta el alto grado de contaminación que están provocando.
0%
Río11%
Suelo18%
Pozo Septico65%
Estero6%
46
Grafico 4.Presencia de insectos en el sector.
Fuente: Datos de encuestas Elaborado por: Geovanna Ruiz
ANÁLISIS
El 66%, corresponde a las personas encuestadas indicando que no han
observado ningún tipo de insecto; en cambio, el 34% de las personas
síobservaron insectos tanto en el suelo como en el pozo séptico.Esto significa
que la presencia de estos insectos, vectores, puede transmitir enfermedades
afectando no solo a los animales, sino también a los seres humanos.
0%
34%
66%
0%
Sí No
47
Grafico 5.Frecuencia con que se perciben los malos olores.
Fuente: Datos de encuestas Elaborado por: Geovanna Ruiz
ANÁLISIS
El 43% de las casas encuestadas respondieron, que rara vez percibían los
malos olores debido a que no estaban tan cerca del sitio de descarga; el 27%
casi siempre percibían los olores debido a que los pozos no se limpiaban y,
también porque viven cerca del estero;17% respondió que siempre percibían
los malos olores debido a que las descargas estaban en el suelo y, por último
el 13% contestó que nunca percibían los malos olores, ya que de alguna
manera limpiaban los pozos sépticos con agua con detergente, cloro y
crinolina. Esto significa que si estas aguas servidas no son limpiadas
correctamente y si no son llevadas algún sitio donde puedan ser tratadas y si
continúan en el mismo lugar durante un largo tiempo, hace que los
habitantessigan percibiendo los malos olores haciendo que sea molestoso y
perjudicial para ellos.
0%
13%
43%
27%
17%
Nunca Rara vez Casi siempre Siempre
48
Grafico 6
Cantidad de personas que han Presenciado alguna Enfermedadtópica a causa
de las aguas servidas.
Fuente: Datos de encuestas Elaborado por: Geovanna Ruiz
ANÁLISIS
De acuerdo a las casas encuestadas, el 94% contestaron que las aguas
servidas no les provocaron ninguna enfermedad; a diferencia del 6% que sí les
provocaron alguna enfermedad como es en las zonas de la piel en lugares
como pies y piernas.
0%
6%
94%
Sí
No
49
Grafico 7.Cantidad de casas que se les ha desbordado el Pozo Séptico.
Fuente: Datos de encuestas Elaborado por: Geovanna Ruiz
ANÁLISIS
De acuerdo a las 134 casas (65% que contienen pozo séptico), como se
observó en la gráfica 3. En base a esto analizamos que en el gráfico 7,
presenta un 70% de pozos no desbordados; esto no indica que no haya
contaminación debido a que el porcentaje restante equivale al 20 % de casas
que contienen pozos y que se desbordan más. Los hogares que no contienen
este instrumentocorresponden al 35% dando un total del 55% de
contaminación.
0%
30%
70%
0%
Sí
No
50
Grafico 8
Total de personas que saben si las aguas servidas afectan al ambiente.
Fuente: Datos de encuestas Elaborado por: Geovanna Ruiz
ANÁLISIS
De acuerdo a los datos obtenidos de las encuestas, el 43% piensan que las
aguas servidas no afectan al medio ambiente, debido a que no está en
contacto directo con el aire ni con los animales; además hay personas que
desconocen que es el medio ambiente. En cambio el 57%, sí piensan que
estas aguas afectan al medio ambiente.
0%
57%
43%
Sí
No
51
Grafico 9.
Total de personas que desean contar con algún sistema de tratamiento.
Fuente: Datos de encuestas Elaborado por: Geovanna Ruiz
ANÁLISIS
De acuerdo a las encuestas realizadas, el 70% de las casas sí quieren contar
con algún sistema de tratamiento; en cambió el 30% restante no quiere. Los
que contestaron afirmativamente lo hicieron porque vieron un beneficio para
ellos y sus hijos. A diferencia de las personas que respondieron con un “NO”,
su razón es la falta de recursos económicos, porque han escuchado que son
muy caros. Esto significa que se busca otra forma de poder tratar las aguas
servidas y en algún punto mejorar su calidad de vida y al mismo tiempo no
seguir contaminando.
Como conclusión de estos datosestadísticos, decimos que lamentablemente la
población no cuenta con ningún tipo de tratamiento, por lo que al no tener
ningún sistema que trate las aguas servidas,esto ocasiona que haya no solo
contaminación, sino también personas perjudicadas. Por ello en el capítulo IV
queremos proponer un sistema que trate las aguas servidas, que sean de bajo
costo y que no contaminen.
0%
70%
30%
Sí
No
52
CAPITULO IV
4.1 Desarrollo de la propuesta
Introducción
Laszonas rurales hoy en día, así como años atrás, siguen padeciendo de la
falta de sistemas sanitarios, por ello estas zonas por ser de bajos recursos
económicos, cuentan con tan solo pozos sépticos o letrinasque no son más que
huecos que se construyen para que allí desfoguen las aguas servidas,teniendo
en cuenta que estosolo sirvede almacenamiento y no de tratamiento. En
cambioel biodigestor es un sistema que no solo va a tratar las aguas servidas,
sino que también,al final del tratamiento el agua se la puede utilizar como riego
para el césped y plantas e incluso el lodo que se produce y sale del biodigestor
se lo puede utilizar como abono tanto en las plantas como en la agricultura.
Otra cosa muy importante que hay que tener presente, que elpozo séptico se
puede agrietar y por ello puede contaminar, a diferencia del biodigestor que es
un sistema totalmente herméticopor lo que no contamina.
BIODIGESTOR COMO TRATAMIENTO DE AGUAS SERVIDAS
Objetivo:
Proponer los biodigestores como un sistema de tratamiento para reducir
la contaminación de las aguas residuales domésticas.
Materiales:
Biodigestor
Aguas Servidas
53
BIODIGESTOR ROTOPLAS AUTOLIMPIABLE
La entrevista realizada al técnico Ricardo Álava Vélez mencionó que los
biodigestores son tanques cerrados que van a tratar las aguas servidas. Estos
tanques son negros, están hechos deplásticos de alta tecnología (polietileno)
con una duración de más de 25 añosson económicos, sustentables, higiénicos
y seguros con una garantía de 5 años. El biodigestor rotoplas sustituye de
alguna manera los sistemas tradicionales como las fosas sépticas de concreto,
letrinas; los cuales son focos de contaminación al saturarse y agrietarse las
paredes y emanan malos olores. Se los usa en zonas rurales o en zonas donde
no hay sistemas de red pública de desagüe o alcantarillado. Recién tienen 4
años de implementarse en el Ecuador por lo que el gobierno,de acuerdo a
convenios realizados con los fabricantes ya lo ha estado implementando en
otros sitios como en el Eugenio Espejo, Miduvi, Colegios, otros.
Este tipo de biodigestor, si bien es un sistema que se lo utiliza mucho más en
zonas rurales,también se los puede implementar o usar en zonas residenciales,
ya que son eco-amigables por lo que no contaminan. Hay que mencionar otra
cosa importante que no solo en el Ecuador lo utilizan, sino también en otros
países, como son: Cuba, Perú, Colombia y China
Componentes de un biodigestor:(ver Anexo 3, figura 19)
1. Tubo de entrada de agua.
2. Filtro biológico de aros PET.
3. Tubo de salida de agua tratada.
4. Válvula para extracción de lodo.
5. Tapón de desobstrucción y tubo por donde pasa los lodos.
6. Tapa Hermético.
54
Proceso de Instalación(ver Anexo 3)
Fuente: (ECUAIMCO S.A, 2014)
Proceso
1) El transporte depende del volumen del biodigestor y de las condiciones
del terreno puede transportarse manual o mecánicamente.
2) Lo más recomendable es ubicarlo en un área libre fuera de la vivienda
como por ejemplo en el patio, cerca de la lavandería. No se recomienda
ubicarlo en estacionamientos, terrenos pantanosos.
3) Luego se realiza la prueba de expansión, es una prueba que lo realiza
un ingeniero para ver el tipo de suelo que hay en el lugar. Lo primero
que se hace es:
Muela un poco de tierra en el lugar de la excavación y coloque en un
frasco transparente hasta alcanzar una altura de 3cm.
Agregue agua al vaso o frasco que contiene la tierra hasta casi llenarlo y
mezcle.
Deje reposar una hora.
Mida la altura que alcanzo la tierra y compare con la tabla de potencias
de expansión.
Ya con el resultado se sabe el tipo de suelo que tiene.
Transporte
Ubicación
Prueba de expansión
Excavación colocación
Habilitacion de Tuberias
estabilizacion de la parte
conica
Nivelación y
conexiones
LLenado de agua
Compactar
Agregar pets
Capa de piedra
Conexión de la valvula de
lodos
Caja de registro de
lodos
Campo de infiltracion
55
4) La excavación depende del tamaño del biodigestor y de la profundidad
de la tubería de llegada desde la vivienda. Se recomienda colocar el
biodigestor cerca de la vivienda para no profundizar su colocación y
facilitar el acceso a la válvula de extracción de lodos. En el caso de
terrenos estables se debe excavar un orificiocuyo diámetro sea solo
0.20m. a 0.30m. mayor que el diámetro del biodigestor y en terrenos
inestables debe de darse un ángulo de excavación adecuado y
estabilizar las paredes con agua. El diámetro de excavación debe ser
mayor al del biodigestor en 0.80m. a 1.00m. Para que pueda trabajarse
con el pisón compactador.
5) Para la colocación del biodigestor, primero debe verificarse que la
profundidad de excavación sea la correcta, una vez esto se coloca una
laja o plantilla de cemento de 5 cm de espesor en el fondo, donde el
biodigestor que tiene en la parte de abajo una forma cónica desciende
hasta el hueco donde quedara centrada y tener un espacio libre de
alrededor de 20 cm.
6) Las tuberías se deberán cortar y medir la distancia para su respectiva
unión del biodigestor con las tuberías de la vivienda.
7) La estabilización de la parte cónica se lopuede realizaragregando la
misma tierra del terreno o rellenando todo con arena alrededor del
biodigestor.
8) La nivelación se lo realiza horizontalmente y una vez nivelado se efectúa
las conexiones.
9) El agua de llenado debe ser libre de sólidos y no necesariamente agua
potable, se la llena hasta una altura por debajo de la válvula de lodos.
56
10) Se compacta con arena y agua y en terrenos que no son estables se lo
realiza con la ayuda del pistón compactado.
11) Luego se agrega cuidadosamente los aros de Pets al biofiltro y en
seguida la capa de piedra que debe estar completamente limpias y se la
agrega para que los aros que son pequeños no sean arrastrados por el
agua.
12) Se realizan las conexiones de la válvula de lodo, ensamblando primero
la tubería de entrada y salida sellándolas con pegamento y luego
ensamblar la válvula a la tubería sellándola con pegamento.
13) La caja de registro se la construye con materiales como cemento y
ladrillos, no tiene fondo para que al salir los lodos el agua se infiltre al
terreno.
14) Finalmente se construyen los campos de infiltración en el mismo
terreno, ya que estees el proceso final de la instalación. Estos campos
pueden ser: zanjas de infiltración y pozo de absorción o percolación.
(Ver figura 34 y 35).
Proceso de funcionamiento(ver Anexo 3, figura 19)
Fuente: (ECUAIMCO S.A, 2014)
Ingreso del agua servida
Descomposición de la materia
organicaSube
Pasa al BiofiltroSalida del agua
tratada Campo de Infiltración
57
Proceso
1) El agua y los desechos ingresan por el tubo de entrada y va hasta el fondo
donde las bacterias inician el trabajo de descomposición.
2) Luego, sube y pasa el filtro donde la materia orgánica que asciende es
atrapada por las bacterias fijadas a los anillos de plástico del filtro.
3) Ya tratada, sale por el tubo de salida, las grasas suben por la superficie,
donde las bacterias la descompone volviéndose gas, líquido o lodo pesado que
cae al fondo. Entonces el agua tratada pasa a un campo de infiltración para
completar el proceso.
4) Abrimos la válvulay el lodo digerido alojado en el fondo sale auna caja
registro, donde los lodos permanecen allí por seis meses y una vez ya seco
puede usarse como abono para las plantas
Limpieza de la Válvula y del tubo de extracción de lodos(ver Anexo 3,
figura 36 y 37).
Materiales:
Guantes desechables.
Varilla metálica para desatoro. (En caso de obstrucción por algún objeto)
Varilla para agitación, puede ser de madera o plástico, esta será
desechable. La longitud de la varilla será la misma que la altura del
biodigestor instalado.
La limpieza se lo realiza de manera manual y consiste en la apertura de la
válvula dondesalen los lodos que se encuentran en el fondo.En el caso de que
se obstruya el tubo de limpieza se debe introducir una varilla de madera o
58
Plástico que por agitación logra que los lodos se mezclen mejor y disminuya su
densidad logrando que fluyan con más facilidad.
Se aconseja que la extracción de los lodos se lo realice cada 6 a 12 meses.
Capacidades de los Biodigestores
En el mercado podemos encontrar biodigestores con distintas capacidades,
pero debemos mencionar que en el Ecuadorse fabrican solo biodigestores con
capacidades de 600 y 1300 litros, en cambio los biodigestores de 3000 y 7000
litrosson importados desde Perú.
Fuente:(ECUAIMCO S.A, 2014).
Comparación de costo entre el Pozo Séptico y el Biodigestor
Tabla 9 Costo de Pozo Séptico VS Biodigestor
Pozo Séptico Biodigestor
$600 $400 Fuente: (ECUAIMCO S.A, 2014).
59
Ventajas del Biodigestor
Son autolimpiables: no necesitan bombas de extracción por lo que al
solo abrir la válvula extrae los lodos, eliminando el costo de
mantenimiento.
Practico de instalar: prefabricado, por lo que requiere un menor volumen
de excavación.
100% hermético y resistente.
Garantía de 5 años contra cualquier defecto de fabricación.
Tiene una vida útil mayor a 25 años.
Beneficios del Biodigestor
Son de bajo costo.
Reduce los problemas de contaminación de las aguas por las excretas.
Se puede reutilizar el agua para riego: al salir del biodigestor este pasa
por unos canaletes o tubos con pequeños agujeros donde el agua pasa
a las plantas.
Puede utilizar los lodos como abono para las plantas.
No utilizan Energía por lo que son eco amigables.
No produce olores.
60
Conclusiones
Una vez realizado el respectivo estudio podemos concluir que:
Las aguas residuales domésticas son un problema que está afectando al
medio ambiente y al ser humano; esto se evidenció al realizar las
encuestasenel pueblo de Buijo, quetiene una contaminación debido a
que cierto porcentaje de personas descargan sus aguas servidas al río,
suelo y estero; y, el otro porcentaje de personas se debía a que los
pozos sépticos no tienen ningún tratamiento por ello si no se busca una
solución desde ahora y se deja pasar los añospuede que esto se haga
más grave.
El Biodigestor a diferencia de un pozo séptico es que estos son
máseconómicos, ya que un pozo séptico llega a costar unos $600 en
cambio el Biodigestor cuesta $400. Otra de sus características que lo
diferencia del pozo séptico es que no sufren desbordamientos, no
contaminan y su costo de limpieza es nulo.
Recomendaciones
Como recomendación es que sería bueno implementar el Biodigestor porque
estaríamos no solo ayudando a la población, sino tambiénal medio ambiente
en el sentido que los habitantes teniendo algún sistema que trate sus aguas
servidas ya no tendrían que descargar sus aguas al río y suelo. Logrando así,
una menor contaminación y mejor calidad de vida de la gente.
61
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http://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/5909/08Mjkm08de18.pdf?seq
uence=8
70
Anexos
71
Anexo 1 Figuras
Figura 1. Composición del agua residual doméstica.
Fuente: (collazos, 2008)
Figura 2. Clasificación de sólidos en las aguas residuales domésticas
Fuente: (collazos, 2008)
72
Figura 3 Digestión Anaerobia
Fuente: (UNAD)
Figura 4Componentes de un Biodigestor
Fuente: (unasam.edu.pe)
Fuente: (unasam.edu.pe)
Figura 5. A) Campana fija (rojo), B) Campana
flotante (azul), C) plástico de PVC
73
Figura 6. Cámara Cilíndrica
(Vera, PDF, 1996)
Figura 7. Cámara Esférica
(Vera, PDF, 1996)
Figura 8.CámaraOvalada
(Vera, PDF, 1996)
74
Figura 9. Cámara Rectangular
(Vera, PDF, 1996)
Figura 10. Cámara Cuadrada
(Vera, PDF, 1996)
75
Figura 11. Superficiales
Fuente: (Contreras)
Figura 12. Semienterrados
Fuente: (aerogeneradores-energia-eolica.blogspot)
76
Figura 13. Enterrados
Figura 14. Etapas del proceso de la digestión anaerobia
Fuente: (Sanz)
77
Figura 15.Biodigestor Hindú
Fuente: (Alejandro Bautista Buhigas, e-archivo.uc3m.es, 2010)
Figura 16.Biodigestor Chino
Fuente: (Red Multiservicios regionales)
78
Figura 17.Biodigestor Salchicha (Taiwán)
Fuente: (Red Multiservicios regionales)
Figuras 18. Biodigestor Prefabricado
Fuente: (Cecías)
Fuente:(queretaroc. anunciosya.com)
79
Anexo 2 Tablas
Tabla 1. Composición del agua residual doméstica.
Fuente: (Noyola, 2010)
Tabla 2. Descarga diaria de agua residual
Fuente: (bvsde.paho.org)
80
Tabla 3. Organismos patógenos causantes de enfermedades
Fuente: (repositorio.utn.edu.ec)
Tabla 4. Reacciones químicas en la digestión Anaerobia
Fuente:(Rodriguez)
Tabla 5. Bacterias Metano génicas
Fuente: (Redalyc.org, 2005)
81
Tabla 6. Bacterias no Metano génicas
Fuente: (Redalyc.org, 2005)
Tabla 7. Inhibidores comunes
Fuente: (Alejandro Bautista Buhigas, e-archivo.uc3m.es, 2010)
82
Tabla 8. Composición del Biogás
Compuesto Porcentaje
Metano 60-70%
Gas carbónico 30-40%
Hidrogeno 1,0%
Monóxido de Carbono 0,1%
Nitrógeno 0,5%
Oxigeno 0,1%
Ácido Sulfúrico 0,1%
Fuente: (Alejandro Bautista Buhigas, e-archivo.uc3m.es, 2010)
83
Anexo 3:Figuras y Fotos de la Propuesta
Componentes y Funcionamiento
Figura 19. Componente y Funcionamiento
Fuente: (ECUAIMCO S.A, 2014)
Proceso de Instalación
Figura 20. Transporte
Fuente:(ECUAIMCO S.A, 2014)
84
Figura 21. Ubicación
Fuente:(ECUAIMCO S.A, 2014)
Figura 22. Prueba de Expansión
Fuente: (Rotoplas)
85
Figuras 23. Excavación
Fuente:(ECUAIMCO S.A, 2014)Fuente: (ECUAIMCO S.A, 2014)
Fuente:(ECUAIMCO S.A, 2014) Fuente: (ECUAIMCO S.A, 2014)
Figura 24. Colocación
Fuente:(ECUAIMCO S.A, 2014)
86
Figuras 25.Habilitación de Tuberías
Fuente:(ECUAIMCO S.A, 2014)Fuente: (ECUAIMCO S.A, 2014)
Figura 26.Estabilización de la parte Cónica
Fuente:(ECUAIMCO S.A, 2014)
Figuras 27. Nivelación y Conexiones
Fuente: (ECUAIMCO S.A, 2014) Fuente:(ECUAIMCO S.A, 2014)
87
Figura 28. Llenado de Agua
Fuente: (ECUAIMCO S.A, 2014)
Figura 29. Compactar
Fuente:(ECUAIMCO S.A, 2014)
Figura 30. Anillos de Pets Figura 31. Capa de Piedra
Fuente: (ECUAIMCO S.A, 2014) Fuente:(ECUAIMCO S.A, 2014)
88
Figuras 32. Conexión de las Válvulas
Fuente:(ECUAIMCO S.A, 2014)
Figura 33. Caja de Registro
Fuente:(ECUAIMCO S.A, 2014)
89
Campos de Infiltración
Figura 34. Zanja de Infiltración
Fuente: (ECUAIMCO S.A, 2014)
Figura 35. Pozo de Absorción
Fuente:(ECUAIMCO S.A, 2014)
90
Limpieza de la Válvula y del tubo de extracción de lodos
Figura 36.Apertura de la Válvula
Fuente:(ECUAIMCO S.A, 2014)
Figura 37.Obstrucciónde lodos
Fuente: (ECUAIMCO S.A, 2014)
91
Fotos de la Propuesta (Biodigestor)
Fuente:(López, 2014) Fuente: (López, 2014)
92
Anexo 4:Realización de Encuesta
Fuente:(López, 2014) Fuente: (López, 2014)
Fuente:(López, 2014) Fuente: (López, 2014)
93
Anexo 5: Evidencia de contaminación (basura, agua servida)
Fuente:(López, 2014) Fuente: (López, 2014)
Sitio de ubicación de Pozo Séptico
Fuente:(López, 2014) Fuente: (López, 2014)
94
Anexo 6: Documentos
6.1 Costo debiodigestores en el Mercado
95
6.2 Guía de instalación y mantenimiento del Biodigestor
Fuente: (Rotoplas) Fuente: (Rotoplas)
Fuente: (Rotoplas) Fuente: (Rotoplas)
96
6.3 Capacidades del Biodigestor en el mercado
Fuente: (Rotoplas)
Fuente: (Rotoplas)
97
Anexo 7. Formato de Encuesta
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
Leer y contestar detenidamente cada pregunta
1. ¿Indique el número de personas viven en casa?
a. Menor de 6 ____ b. de 6 a 10 ____ c. mayor de 10____
2. ¿Sabe que son las Aguas Servidas?
Sí____ No____
3. Las aguas que provienen de su vivienda a que sitio se dirigen:
Río ____ Suelo ____ Pozo Séptico ____ Estero____
4. ¿Ha observado la presencia de insectos, donde se descargan sus aguas
servidas?
Sí ____ No ____
98
5. ¿Con qué frecuencia usted hapercibido malos olores en el punto de
descargue?
Nunca ____ Rara vez ____ Casi siempre ____ Siempre ____
6. ¿Ha presentado alguna enfermedad a causa de las aguas servidas?
Sí ____ No ____
7. ¿Se ha desbordado alguna vez su pozo séptico?
Sí ____ No ____
8. ¿Cree que las aguas servidas afectan al medio ambiente?
Sí ____ No ____
9. ¿Desearía contar con un sistema de tratamiento para sus aguas
servidas?
Sí ____ No ____
99
Anexo 8. Formato de entrevista
Como parte de la realización del proyecto a cerca de los “BIODIGESTORES
ROTOPLAS’’se procedió a realizar la entrevista para poder así obtener la
información sobre mi propuesta efectuada en el edificio la “LLAVE’’.
Entrevistado: Técnico. Ricardo Álava Vélez.
Entrevistador: Geovanna Ruiz López (autora).
Preguntas de la Entrevista # 1
1. ¿Qué es el Biodigestor? 2. ¿Cómo funciona el biodigestor? 3. ¿Cómoestá compuesto el biodigestor? 4. ¿Con que materiales se fabrican los biodigestores? 5. ¿Qué capacidad tiene el biodigestor? 6. ¿Cada cuánto tiempo y cómo se realiza el mantenimiento del
biodigestor? 7. ¿Qué costo tiene el biodigestor? 8. ¿A quiénes beneficia el biodigestor? 9. ¿Cuáles son los beneficios de usar el biodigestor? 10. ¿A parte del Ecuador, qué otros países lo utilizan?
100
8.1 Desarrollo de las Preguntas
Entrevista #1
1. ¿Qué es el Biodigestor? Es un sistema que sustituye al pozo séptico y que trata las aguas servidas.
2. ¿Cómo funciona el biodigestor?
Primero lo que hace es que ingresa el agua servida al biodigestor, luego
comienza el proceso de la descomposición de la materia orgánica por la
presencia de las bacterias anaerobias, sube al tubo dos y pasa por los
aros PET y esa agua ya tratada sale por el tubo 3 para su reutilización.
3. ¿Cómo está compuesto el biodigestor? El Biodigestor está compuesto de tubos, piedras, aros PET, válvulas.
4. ¿Con qué materiales se fabrican los biodigestores?
Generalmente dependiendo de la casa fabricante nuestros biodigestores son hechos de polietileno de alta tecnología pero también podemos encontrar otros biodigestores fabricados de poliuretano.
5. ¿Qué capacidad tiene el biodigestor? Se encuentran de diversas capacidades como son de 300 y 600 litros que son fabricados aquí en el Ecuador, mientras los de 1,300 y 7000 litros son importados desde Perú.
6. ¿Cómo se realiza el mantenimiento del biodigestor y cada cuánto tiempo? El mantenimiento se lo realiza introduciendo un palo de madera o de plástico en el tubo # 4 y esto se da debido a que hay alguna cosa que bloquea el tubo y por ende no pueda seguir saliendo el lodo, pero esta obstrucción se da de vez en cuando, de acuerdo al tiempo de uso que se le da al biodigestor.
101
Cada 12-18 meses es el tiempo que se recomienda realizar el
mantenimiento del biodigestor.
7. ¿Qué costo tiene el biodigestor? El costo del biodigestor varia ya que como mencionamos antes el biodigestor tiene diversas capacidades, pero si hablamos de un biodigestor para una casa está en $400.
8. ¿A quiénes beneficia el biodigestor? Este sistema beneficia a zonas rurales, ecosistema (medio ambiente) y las personas.
9. ¿Cuáles son los beneficios de usar el biodigestor?
o Son de bajo costo.
o Reduce los problemas de contaminación de las aguas por las
excretas.
o Se puede reutilizar el agua para riego: al salir del biodigestor este
pasa por unos canaletes o tubos con pequeños agujeros donde
el agua pasa a las plantas.
o Puede utilizar los lodos como abono para las plantas.
o No utilizan Energía por lo que son eco amigables.
o No produce olores.
o No contaminan al medio ambiente.
10. ¿A parte del Ecuador, qué otros países lo utilizan? Tenemos países como Colombia, Cuba, México, Perú, China, Brasil y Costa rica.
102
Glosario
INEC: Instituto Nacional de Estadística y Censo
Proliferación: es el crecimiento, multiplicación o reproducción de algo
IDRC:International Development Research Centre
EPA: Environmental Protection Agency
Calor Específico: es la cantidad de calor que se necesita para elevar la
temperatura un grado Celsio.
PVC: Poli cloruro de Vinilo.
PU: Poliuretano.
PET: Tereftalato de Polietileno.
Nitrificación: es el proceso biológico a través del cual las bacterias
transforman el amonio en nitrato.
Des nitrificación: es la transformación biológica del nitrato en gas nitrógeno,
óxido nítrico y óxido nitroso.
Autótrofas:son aquellos que se alimentan obteniendo del ambiente las
sustancias y elementos necesarios para producir en su interior su propio
alimento.
Biodiversidad: es la amplia variedad de seres vivos, ecosistemas y diferencias
genéticas dentro de cada especie que hay sobre la tierra.
103
Heterótrofas: son aquellos organismos que no son capaces de producir su
alimento dentro de su organismo si no que deben consumir elementos de la
naturaleza ya constituidos como alimentos, ya sintetizados por otros
organismos.
Microorganismos Facultativos: son aquellas bacterias que pueden crecer y
metabolizarse tanto en presencia como ausencia de oxígeno.
Temperatura Mesofílica: es la temperatura óptima de crecimiento del
microorganismo entre 15 y 35 °C.
Temperatura Termófila: es aquella temperatura en la cual el organismo puede
soportar temperaturas sumamente altas.
Zanjas de Infiltración:Son excavaciones largas y angostas, de profundidad de
1 a 3 metros, las cuales deben estar cubiertas de una malla geotextil y rellenas
con suelo poroso.
