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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y
AMBIENTAL
CARRERA DE INGENIERÍA AMBIENTAL
“DISEÑO DE JARDÍN DEPURADOR PILOTO PARA TRATAMIENTO DE
AGUAS RESIDUALES EN LA HOSTERÍA GARCETA-SOL”
TRABAJO DE TITULACIÓN, MODALIDAD PROYECTO DE PROPUESTA
TECNOLÓGICA PARA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERA
AMBIENTAL
AUTOR: GEOVANNA GABRIELA LOVATO ENCARNACIÓN
TUTOR: ING. MANUEL EDUARDO ESPÍN MAYORGA
QUITO
2018
ii
iii
iv
v
DEDICATORIA
Dedico este trabajo de tesis con mucho amor a mis padres Ángel y Dolores, quienes son
el pilar fundamental en mi vida, sus consejos y apoyo incondicional me ha permitido
cumplir cada uno de mis objetivos y seguir adelante, por ellos y gracias a ellos soy quien
soy.
A mi hermano Sebastián que siempre estuvo dispuesto a brindarme una palabra de aliento
e impulsándome a luchar por mis sueños, sin importar cuantos obstáculos se me
presenten, demostrándome que con perseverancia y constancia se puede lograr lo que uno
se proponga.
A la persona con el corazón más hermoso que he conocido, mi abuelita Amelia quien
siempre creyó en mí y supo que lo lograría.
Finalmente a mis tíos y primos quienes de una u otra manera me ayudaron a llevar a cabo
este proyecto que hoy es una realidad.
vi
AGRADECIMIENTOS
Mi más sincero agradecimiento primero a Dios, el motor principal de mi vida.
A la Universidad Central del Ecuador y la Facultad de Ingeniería en Geología, Minas,
Petróleos y Ambiental por darme la oportunidad de realizar mis estudios y obtener un
título académico.
Al Ing. Eduardo Espín, mi tutor de titulación, por su tiempo y dedicación que me brindó
compartiendo conmigo sus conocimientos y supo guiarme en este proceso de titulación
para culminarlo de la mejor manera.
A los doctores de laboratorio LABFIGEMPA por su paciencia y enseñanzas, en especial
al Dr. Maldonado quien desde el inicio de la carrera fue un gran apoyo en mi aprendizaje.
A mis padres por la ayuda incondicional que me dieron en todo el proceso, pese a las
limitaciones en las que nos encontrábamos, nunca me faltó su apoyo en todos los aspectos.
A los dueños de la Hostería Garceta Sol por darme la confianza y oportunidad de
implementar mi proyecto en sus instalaciones.
A mi familia por su ayuda en la implementación del proyecto.
vii
CONTENIDO
pág.
LISTA DE ANEXOS ........................................................................................................x
LISTA DE FIGURAS ..................................................................................................... xi
RESUMEN ......................................................................................................................xv
ABSTRACT .................................................................................................................. xvi
CAPÍTULO I .....................................................................................................................1
1.1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 1
1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .......................................................... 3
1.3. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA .............................................................. 3
1.4. OBJETIVOS ...................................................................................................... 5
1.4.1. Objetivo General......................................................................................... 5
1.4.2. Objetivos Específicos ................................................................................. 5
1.5. DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO .................................................... 5
1.5.1. UBICACIÓN .............................................................................................. 5
1.5.2. DESCRIPCIÓN DE PROCESOS .............................................................. 6
1.5.3. MEDIO FÍSICO ......................................................................................... 7
a. Clima .............................................................................................................. 7
b. Geología ......................................................................................................... 8
c. Suelo ............................................................................................................... 8
d. Hidrología..................................................................................................... 10
1.5.4. MEDIO BIÓTICO .................................................................................... 11
viii
a. Flora y Fauna ................................................................................................ 11
1.5.5. MEDIO ANTRÓPICO ............................................................................. 12
a. Población ...................................................................................................... 12
b. Servicios básicos .......................................................................................... 13
c. Actividad Productiva .................................................................................... 15
d. Actividades Turísticas .................................................................................. 15
CAPÍTULO II ..................................................................................................................17
2.1. MARCO TEORICO ........................................................................................ 17
2.1.1. Aguas Residuales ...................................................................................... 17
2.1.2. Composición de las aguas residuales ....................................................... 17
2.1.3. Tratamientos aplicables a aguas residuales .............................................. 18
a. Pretratamiento: ............................................................................................. 18
b. Tratamiento primario.................................................................................... 18
c. Tratamiento secundario ................................................................................ 19
d. Tratamiento terciario .................................................................................... 19
2.1.4. Humedales ................................................................................................ 19
a. Humedales Naturales.................................................................................... 19
b. Humedal Artificial........................................................................................ 20
2.1.5. Jardín Depurador ...................................................................................... 24
2.1.6. Macrófitas en Jardines depuradores ......................................................... 25
2.1.7. Operación y mantenimiento ..................................................................... 26
2.1.8. Ventajas y Desventajas ............................................................................. 27
a. Humedal de flujo superficial ........................................................................ 27
b. Humedales de flujo sub-superficial .............................................................. 28
CAPÍTULO III ................................................................................................................29
3.1. METODOLOGÍA ............................................................................................ 29
ix
3.1.1. MUESTREO ............................................................................................. 30
a. Toma de muestras......................................................................................... 30
b. Almacenamiento y conservación de las muestras ........................................ 31
c. Transporte de la muestra .............................................................................. 32
3.1.2. CARACTERIZACIÓN DE MUESTRAS ................................................ 32
3.1.3. RECOPILACIÓN DE DATOS ................................................................ 33
a. Caracterización de las aguas residuales ....................................................... 33
b. Determinación de caudal de ingreso al sistema de tratamiento ................... 36
c. Caracterización de la fosa séptica ................................................................ 40
3.2. DISEÑO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA
RESIDUAL ................................................................................................................. 44
3.2.1. POBLACIÓN DE DISEÑO ..................................................................... 44
3.2.2. DIMENSIONAMIENTO DE LA TRAMPA DE GRASA ...................... 44
3.2.3. DISEÑO DEL JARDÍN DEPURADOR PILOTO ................................... 46
a. Consideraciones para la construcción .......................................................... 52
3.3. ANÁLISIS DE RESULTADOS AGUA POST
TRATAMIENTO ........................................................................................................ 58
3.3.1. Resultado de los análisis en Laboratorio .................................................. 58
3.3.2. Análisis y discusión de Resultados ........................................................... 61
CAPÍTULO IV ................................................................................................................64
4.1. COSTOS DE IMPLEMENTACIÓN ............................................................... 64
CAPÍTULO V .................................................................................................................66
5.1. CONCLUSIONES ........................................................................................... 66
5.2. RECOMENDACIONES .................................................................................. 67
ANEXOS .........................................................................................................................73
x
LISTA DE ANEXOS
pág.
ANEXO A. VALOR PROMEDIO DE LOS PARÁMETROS DE
CALIDAD DE AGUA ................................................................................................... 74
ANEXO B. VALOR PROMEDIO DEL CAUDAL DE DISEÑO
TOTAL Y DE LA COCINA Y LAVANDERÍA ........................................................... 82
ANEXO C. PLANO DE LA FOSA SÉPTICA ............................................................. 84
ANEXO D. CÁLCULOS PARA EL DISEÑO DE UN JARDÍN
DEPURADOR ................................................................................................................ 85
ANEXO E. DISEÑOS ................................................................................................... 88
ANEXO F. RESUMEN FOTOGRÁFICO .................................................................... 91
xi
LISTA DE FIGURAS
pág.
Figura 1. Mapa de la ubicación geográfica de la Hostería Garceta Sol .......................... 6
Figura 2. Mapa de uso de suelo del Catón San Miguel de los Bancos-
Parroquia Mindo ............................................................................................................. 10
Figura 3. Hidrología del Cantón San Miguel de los Bancos ......................................... 11
Figura 4. Rama de actividades productivas en la Parroquia de Mindo ......................... 15
Figura 5. Esquema de Humedal Artificial de Flujo superficial ..................................... 21
Figura 6. Esquema de Humedal Artificial de Flujo sub-superficial
horizontal ........................................................................................................................ 23
Figura 7. Esquema de Humedal Artificial de Flujo sub-superficial vertical ................. 24
Figura 8. Mantenimiento del Jardín depurador ............................................................. 26
Figura 9. Sistema de tratamiento de aguas residuales GARCETA SOL ....................... 29
Figura 10. Metodología usada en el diseño e implementación del sistema
de tratamiento ................................................................................................................. 30
Figura 11. Herramientas para medir espesor de lodos (a) y de natas (b). ..................... 43
Figura 12. Ingreso del agua residual al jardín depurador .............................................. 53
Figura 13. Caja de revisión a la salida del sistema ........................................................ 53
Figura 14. Tamaño del sustrato ..................................................................................... 54
Figura 15. Capas que conforman el jardín depurador ................................................... 54
Figura 16. Impermeabilización del jardín depurador .................................................... 57
Figura 17. Remoción de carga contaminante antes y después del jardín ...................... 62
Figura 18. Comportamiento de pH antes y después del tratamiento ............................. 63
xii
Figura 19. Valor promedio de pH presente en el agua residual que ingresa
al jardín depurador .......................................................................................................... 74
Figura 20. Valor promedio de Oxígeno disuelto presente en el agua
residual que ingresa al jardín depurador ......................................................................... 75
Figura 21. Valor promedio de SST presentes en el agua residual que
ingresa al jardín depurador ............................................................................................. 76
Figura 22. Valor promedio de ST presentes en el agua residual que
ingresa al jardín depurador ............................................................................................. 77
Figura 23. Valor promedio de DQO presente en el agua residual que
ingresa al jardín depurador ............................................................................................. 78
Figura 24. Valor promedio de DBO5 presente en el agua residual que
ingresa al jardín depurador ............................................................................................. 79
Figura 25. Valor promedio de Coliformes Fecales presentes en el agua
residual que ingresa al jardín depurador ......................................................................... 80
Figura 26. Valor promedio de Coliformes Totales presentes en el agua
residual que ingresa al jardín depurador ......................................................................... 81
Figura 27. Valor promedio del caudal de diseño para el jardín depurador ................... 82
Figura 28. Valor promedio del caudal generado en la lavandería y cocina
para el diseño de la trampa de grasa ............................................................................... 83
xiii
LISTA DE TABLAS
pág.
Tabla 1. Áreas pertenecientes a la Hostería Garceta Sol ................................................. 6
Tabla 2. Descripción de variables climáticas de la Parroquia de Mindo
(INEC, Ministerio del Ambiente 2000-2008, GAD Pichincha 2012 citado en
PDOT Parroquia Mindo, 2012) ........................................................................................ 7
Tabla 3. Depósitos superficiales de la Parroquia de Mindo (PDOT Parroquia
de Mindo, 2012) ............................................................................................................... 8
Tabla 4. Análisis de Cobertura y uso de suelo (Instituto Espacial Ecuatoriano
– IEE, 2013) ...................................................................................................................... 9
Tabla 5. Población de la Parroquia de Mindo (INEC 2010) ......................................... 12
Tabla 6. Cobertura de agua potable Mindo (INEC, 2010) ............................................ 13
Tabla 7. Cobertura de electricidad Mindo (INEC, 2010) .............................................. 14
Tabla 8. Cobertura de saneamiento Mindo (INEC, 2010) ............................................. 14
Tabla 9. Actividades Turísticas de la Parroquia de Mindo (PDOT Parroquia
de Mindo, 2012) ............................................................................................................. 16
Tabla 10. Caudales de agua residual típicos (Metcalf & Eddy, 2012) .......................... 17
Tabla 11. Valores típicos de parámetros medidos en aguas residuales (Salas,
2007; citando en Pidre, 2010) ......................................................................................... 18
Tabla 12. Ventajas y desventajas de humedales de flujo superficial
(Espinosa, 2014) ............................................................................................................. 27
Tabla 13. Ventajas y desventajas de humedales de flujo sub-superficial
(Espinosa, 2014) ............................................................................................................. 28
Tabla 14. Técnicas generales para la conservación de muestras (NTE
INEN 2169, 1998) .......................................................................................................... 31
xiv
Tabla 15. Parámetros físico – químico analizados (Standard Methods for
Examination of Water and Wastewater, 2012) ............................................................... 32
Tabla 16. Caracterización de los efluentes generados en la Hostería Garceta
Sol (LAB FIGEMPA, 2017) ........................................................................................... 33
Tabla 17. Tabulación de datos por el método A ............................................................ 34
Tabla 18. Comparación de los parámetros medidos con la Tabla 9-
TULSMA (ANEXO 1, TULSMA, 2015) ....................................................................... 35
Tabla 19. Criterios de calidad de aguas para fines recreativos mediante
contacto primario (ANEXO 1, TULSMA, 2015) ........................................................... 35
Tabla 20. Caudal calculado por método volumétrico .................................................... 38
Tabla 21. Cálculo promedio de caudal por método B ................................................... 39
Tabla 22. Caudal medido de la lavandería y cocina ...................................................... 39
Tabla 23. Calculo del caudal promedio de la lavandería y cocina por el
método B ........................................................................................................................ 40
Tabla 24. Levantamiento de información de la fosa séptica ......................................... 42
Tabla 25. Parámetros de diseño de la trampa de grasa .................................................. 45
Tabla 26. Características típicas del medio de humedales de flujo
subsuperficial (EPA, 2000)............................................................................................. 49
Tabla 27. Parámetros de diseño iniciales ....................................................................... 51
Tabla 28. Parámetros de diseño para el jardín depurador .............................................. 52
Tabla 29. Análisis de calidad de agua al ingreso y salida del jardín
depurador (LAB FIGEMPA, 2017) ................................................................................ 58
Tabla 30. Comparación de resultados, Punto 2 con la normativa ambiental ................. 59
Tabla 31. Eficiencia del Jardín depurador – 31/10/2017 ............................................... 59
Tabla 32. Eficiencia del Jardín depurador – 01/11/2017 ............................................... 60
Tabla 33. Eficiencia del Jardín depurador – 08/11/2017 ............................................... 60
Tabla 34. Eficiencia del Jardín depurador ..................................................................... 60
Tabla 35. Costo de implementación del sistema ........................................................... 64
xv
TEMA. “Diseño de jardín depurador piloto para tratamiento de aguas residuales en la
hostería Garceta-Sol”
Autor: Geovanna Gabriela Lovato Encarnación
Tutor: Manuel Eduardo Espín Mayorga
RESUMEN
El sector hotelero, es una actividad económica con grandes beneficios, pero también
consecuencias negativas que afectan directamente al ambiente, a causa de las diferentes
actividades que se realizan, alterando la calidad de los componentes del ambiente,
principalmente el agua a consecuencia de descargas líquidas producidas y direccionadas
a fuentes hídricas o sistemas de alcantarillado sin ningún tipo de tratamiento previo,
causando el deterioro de los mismos.
En este sentido se diseñó y construyó un jardín depurador considerando los parámetros
de diseño establecidos por la U.S. EPA (1993), con tres tipos de macrófitas para dar
tratamiento al agua residual generada en la Hostería Garceta Sol (Parroquia de Mindo) y
posteriormente descargarla en el “Río Nambillo”, bajo los límites permisibles
establecidos en la normativa ambiental ecuatoriana.
El análisis de la calidad de agua posterior al sistema de tratamiento demostró que dentro
del periodo de estudio de seis semanas desde su implementación, la calidad de agua ha
mejorado reduciendo en un 55,85% la carga de DQO, 52,68% la carga de DBO5, 28,70%
en Sólidos Suspendidos y 21,18% en Sólidos Totales, demostrando la eficiencia del
sistema.
PALABRAS CLAVE: JARDÍN DEPURADOR / AGUAS RESIDUALES /
MACRÓFITAS / SECTOR HOTELERO
xvi
TITLE: “Design of a pilot purification garden for wastewater treatment at the Garceta-
Sol hotel”
Author: Geovanna Gabriela Lovato Encarnación
Tutor: Manuel Eduardo Espín Mayorga
ABSTRACT
The hotel sector is an economic activity with great benefits, but also generates negative
consequences that directly affect the environment, from the different activities that is
carried out within them, altering the quality of the components of the environment, such
as water as a result of liquid discharges produced and directed to water sources or sewage
systems without any previous treatment, causing the deterioration thereof.
In this sense, a wastewater garden was designed and built considering the design
parameters established by the U.S. EPA (1993), with three types of macrophytes to treat
the wastewater generated at the Garceta Sol Hotel (Mindo City) and later discharge it into
the "Nambillo River", under the permissible limits established in the Ecuadorian
environmental regulations.
The water quality analysis after the treatment system showed that within the study period
of six weeks since its implementation, the water quality has improved reducing the load
of COD by 55.85%, the load by 52.68% of BOD5, 28.70% in Suspended Solids and
21.18% in Total Solids, demonstrating the efficiency of the system.
KEY WORDS: WASTEWATER GARDENS / WASTEWATER / MACROPHYTES /
HOTEL SECTOR
1
CAPÍTULO I
1.1. INTRODUCCIÓN
El agua es uno de los elementos vitales dentro de la vida de los seres vivos e indispensable
para el desarrollo de sus tareas diarias, sin embargo las diversas actividades productivas
generan efluentes con carga contaminante que altera la calidad de los cuerpos hídricos
receptores.
Toda comunidad genera residuos tanto sólidos como líquidos. La fracción líquida de los
mismos, aguas residuales, es esencialmente el agua de que se desprende la comunidad una
vez ha sido contaminada durante los diferentes usos para los cuales ha sido empleada.
(Metcalf & Eddy, 1995: 1)
Mindo, una parroquia ubicada a 70 Km de la ciudad de Quito, al noroccidente de la
provincia de Pichincha, ha basado su economía en el Sector Turístico, debido al gran
potencial que posee en cuanto a recursos naturales que atrae a turistas tanto nacionales
como extranjeros.
Es por esto que la gente que habita el lugar se ha visto en la necesidad de construir sitios
de alojamiento para la gente que llega a la parroquia sin tener en cuenta que ello genera
procesos de degradación del territorio natural que posee, así mismo el hecho de utilizar
maquinaria y otros recursos necesarios para esta implementación han puesto en riesgo los
recursos faunísticos y forestales tan importantes que habitan Mindo. (PDOT Parroquia de
Mindo, 2012: 65).
El acceso de turistas y la inmigración interna ha aumentado paulatinamente en los últimos
años convirtiéndose en la principal causa del crecimiento poblacional en la parroquia,
factor influyente en la cada vez mayor generación de aguas residuales.
Según el PDOT Parroquial de Mindo (2012), la eliminación de agua residual durante el
periodo entre 2001 y 2010 ha aumentado de 174 viviendas (37,26%) a 329 viviendas
(41,18%) en conexión a red pública de alcantarillado, sin embargo existe un 54% de la
población que cuenta con mecanismos de eliminación poco idóneos (pozos y letrinas) y
un sector más crítico que representa al 5% carece de mecanismos de eliminación o
descarga directamente a los cuerpos hídricos cercanos.
2
Pese a que en su mayoría la población de Mindo cuenta con sistemas de alcantarillado
que elimina las aguas residuales, producto de actividades generalmente domésticas, existe
parte de la población que requiere de atención, ya que al realizar descargas directamente
a ríos y quebradas concluye en problemas tanto de salud a los moradores como al
ambiente. “Los avances tecnológicos en materia medioambiental son capaces de cubrir
cualquier alternativa, pero en la mayoría de los casos, los costes que deben satisfacer los
múltiples procesos del tratamiento total, pueden ser privativos” (Gopal, 1999; Kivaisi,
2001; citado en Molleda, 2011: 17)
La aplicación de tratamientos de agua residual a partir de tecnologías blandas o
tratamientos no convencionales según Molleda (2011: 17) se viene desarrollando en todo
el mundo desde hace décadas, y concretamente los jardines depuradores son opciones
cada vez más aceptadas debido a sus grandes ventajas derivadas de sus bajos costes de
explotación y mantenimiento, eficiencia en el tratamiento, inexistencia de ruidos, estética
y acoplo con el paisaje.
Según Blanco (2014: 5) los humedales artificiales o jardines depuradores son ecosistemas
que imitan a los humedales naturales para que mediante procesos físicos, químicos y
biológicos que ocurren de forma natural ayuden en la depuración pasiva del agua residual.
A diferencia de los tratamientos convencionales empleados en el sector turístico, según
Javier Mena et. al (2008: 4-5), los jardines depuradores presentan ventajas como la
proporción de un tratamiento eficaz en la eliminación de aguas residuales en un amplio
espectro de contaminantes (materia orgánica, microorganismos patógenos, metales
pesados, entre otras) con costes de inversión, operación y mantenimiento bajos,
permitiendo que el agua una vez depurada se pueda reutilizar, por ejemplo en el riego de
sembríos, además tiene la característica de no generar residuos, como los fangos,
garantizando el uso de este sistema frente a los sistemas tradicionales.
El presente estudio se enfocó en tratar el agua residual doméstica generada en la Hostería
Garceta Sol, ubicada en la Parroquia de Mindo, a partir de procesos biológicos, de tal
manera que no altere el entorno y concepto del lugar, para lo cual se diseñó un jardín
depurador, utilizando distintos tipos de plantas nativas del sector (bambú, heliconias
psittacorum y papiros), permitiendo la descarga de las aguas tratadas al río Nambillo bajo
los límites de descarga permisibles a un cuerpo de agua dulce, Tabla 9, Anexo 1, del
Texto Unificado de Legislación Secundaria del Ministerio del Medio Ambiente
(TULSMA).
3
1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El sector turístico, concretamente el sector hotelero, es una actividad económica que así
como genera beneficios en la creación de plazas de empleo también trae consigo
consecuencias negativas que afectan directamente al ambiente.
A partir de las diferentes actividades que se realizan dentro de los hoteles, se producen
distintos contaminantes que afectan a los componentes del ambiente como por ejemplo
los detergentes de baja calidad (alto contenido de fósforo y nitrógeno), grasas y aceites,
presentes en el agua residual. Estas aguas son descargadas directamente a los ríos o
enviado a un sistema de alcantarillado y posteriormente trasladas a una planta de
tratamiento de aguas residuales convencional que incluyen grandes depósitos de
hormigón, donde se lleva a cabo una sedimentación o aireación, operación de filtros
percoladores, cloración, cribado y ocasionalmente algunas otras operaciones como lo
menciona Ramalho, R. (2003: 2) en su libro Tratamiento de aguas Residuales.
La Hostería Garceta Sol, cuenta con un sistema de tratamiento conocido como fosa
séptica que únicamente trata las aguas procedentes de los servicios higiénicos para
posteriormente ser descargados en el Río Nambillo. El proceso que reciben las aguas
residuales generadas por el servicio de restaurante y lavandería con que cuenta la hostería
es diferente ya que no posee ningún tipo de tratamiento previo a la descarga en el mismo
río, provocado la alteración de la calidad del mismo y un impacto visual, debido a la
concentración de grasas en la orilla, motivo que impide que los visitantes puedan disfrutar
en su totalidad de este río.
1.3. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA
Ecuador es un país privilegiado y considerado megabiodiverso por la variedad y riqueza
natural que posee, convirtiéndose en un pequeño paraíso. Uno de los recursos
mayoritarios dentro del país, es el recurso hídrico, por lo que se ha convertido en una
prioridad nacional que busca el mejor aprovechamiento y conservación del mismo.
El agua se ha considerado como un elemento vital para el ser humano por los múltiples
usos y beneficios que se obtiene, usándolo en actividades de desarrollo urbano, en el
sector productivo, industrial, entre otros. Sin embargo, al generar irresponsablemente
4
descargas a efluentes sin ningún tipo de tratamiento, los cuerpos de agua se ven alterados,
provocando la muerte de la diversidad marina e imposibilitando su uso.
Metcalf & Eddy (1995: 1) mencionan que la acumulación o estancamiento de agua
residual, da paso a la disposición de la materia orgánica contenida generando malos olores
y la presencia de microorganismos patógenos, causantes de enfermedades a la salud.
En la actualidad, siendo un tema de interés global en el que estamos inmersos, se ha ido
generando conciencia sobre las posibles consecuencias de los riesgos que se pueden
producir en caso de continuar con el ritmo de vida que se está llevando, surgiendo la
necesidad de buscar alternativas viables para dar solución al problema.
Cisneros (2010, 56) destaca que hoy en día, gracias al adelanto tecnológico, existe una
gran variedad de tratamientos de agua residual, de tal manera que se regule la integridad
química, física y biológica del agua, sin embargo para llevar a cabo este tipo de
tecnologías se requiere de equipos que consumen energía, generan residuos que requieren
de un nuevo tratamiento o se necesita de mano de obra semi-calificada para su operación.
“Mindo, considerada una zona sensible por su alto valor paisajístico y áreas protegidas,
basa su sistema económico-productivo en el aprovechamiento de los recursos naturales,
tales como ríos, cascadas, flora y fauna, a través de actividades turísticas” (PDOT
Parroquia de Mindo, 2012: 50).
Dicha actividad, provoca que por desconocimiento, falta de interés o falta de
infraestructura que facilite la eliminación de los efluentes generados, se los descargue
directamente al río sin ningún tipo de tratamiento previo ocasionando la alteración de la
calidad de los mismos o en un mejor escenario, se vierte directamente a un sistema de
alcantarillado municipal aumentando los costos de operación - mantenimiento y
reduciendo el tiempo de vida útil del mismo. Frente a este problema en el presente
proyecto se propone diseñar e implementar un sistema de tratamiento de aguas residuales
domésticas, sustentable con el ambiente en la Hostería Garceta Sol, ubicada en la
Parroquia de Mindo.
El tratamiento es biológico, conocido como jardín depurador, considerado como una
alternativa eficiente dado el bajo costo de implementación y mantenimiento, además de
los múltiples beneficios que ofrece, entre ellos y unos de los más relevantes al tratarse de
un área sensible, es que no produce ningún tipo de impacto visual que desentone con el
concepto del lugar y no genera residuos.
5
1.4. OBJETIVOS
1.4.1. Objetivo General
Diseñar un jardín depurador piloto para el tratamiento de aguas residuales
domésticas generadas en la Hostería Garceta Sol.
1.4.2. Objetivos Específicos
• Realizar la caracterización física, química y biológica de los efluentes de
agua residual doméstica considerando los parámetros que exige la
legislación ambiental vigente y constatar su cumplimiento
• Diseñar el jardín depurador empleando diferentes tipos de plantas
macrófitas
• Determinar el grado de remoción de carga contaminante y el cumplimiento
de parámetros de calidad de agua a la salida del jardín depurador
• Establecer el costo de inversión para la construcción del jardín depurador
piloto
1.5. DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO
1.5.1. UBICACIÓN
La parroquia Mindo se encuentra ubicada a 70 Km de la ciudad de Quito, al noroccidente
de la provincia de Pichincha, emplazada en un gran valle subtropical. Se coloca a 17 km.
en línea recta desde el cráter del Guagua Pichincha. (PDOT Parroquia de Mindo, 2012:
29)
La Parroquia de Mindo limita al norte con las Parroquias Gualea y Nanegalito del DMQ; al sur
con la Parroquia de Lloa, al este con la Parroquia de Nono del DMQ y al oeste con la Parroquia
de San Miguel de los Bancos.
La Hostería Garceta – Sol, se ubica en la vía Cunucu Río Nambillo, Parroquia de Mindo,
Ecuador.
6
Figura 1. Mapa de la ubicación geográfica de la Hostería Garceta Sol
1.5.2. DESCRIPCIÓN DE PROCESOS
La hostería Garceta Sol, se compone de las siguientes áreas, mostradas en la Tabla 1:
Tabla 1. Áreas pertenecientes a la Hostería Garceta Sol
N° Áreas Tipo de efluente
1 Cocina Efluentes líquidos que requiere de tratamiento
1 Comedor Sin efluentes
3 Áreas Recreativas (juegos y canchas) Sin efluentes
1 Área de camping Sin efluentes
9 Habitaciones Sin efluentes
9 Servicios higiénicos en cada habitación Efluentes líquidos que requiere de tratamiento
2 Servicios Higiénicos exteriores a la
hostería Efluentes líquidos que requiere de tratamiento
1 Bodega Sin efluentes
1 Lavandería Efluentes líquidos que requiere de tratamiento
1 Parqueadero Sin efluentes
1 Piscina natural Sin efluentes
3 Piscinas para pesca deportiva Efluentes líquidos que no requiere de tratamiento
7
1.5.3. MEDIO FÍSICO
a. Clima
De acuerdo al Plan del Desarrollo y Ordenamiento Territorial (2012: 30) de la Parroquia de
Mindo, posee un clima cálido húmedo que es el que predomina en el sector, con un registro de
humedad atmosférica de 91% a 94%, y temperaturas que varían desde 16°C como temperatura
mínima hasta 26,8°C la máxima.
La descripción de variables ligadas al clima de la Parroquia de Mindo se presenta en la
Tabla 2, a continuación:
Tabla 2. Descripción de variables climáticas de la Parroquia de Mindo (INEC,
Ministerio del Ambiente 2000-2008, GAD Pichincha 2012 citado en PDOT Parroquia
Mindo, 2012)
Variable Descripción
Precipitación La parroquia se encuentra dentro de una zona de precipitación que va desde
los 1800mm. hasta los 3300 mm. Hacia el occidente de la parroquia se
encuentra la zona donde mayor cantidad de precipitaciones se presentan en
un rango de 2700-3100 mm anuales, mientras que hacia la zona donde se
ubica el Bosque protector Nambillo-Mindo las precipitaciones disminuyen
y oscilan entre 2500-1800 mm. al año
Temperatura El comportamiento de la variable va desde los 10°C hasta los 21°C, con un
predominio de temperaturas entre 17 y 20°C en toda la parroquia.
Piso
climático
La parroquia por su gradiente altitudinal se ubica dentro de tres piso
climáticos: Ecuatorial Meso Térmico Húmedo, (Bosque protector
Nambillo-Mindo), Ecuatorial Meso Térmico Muy Húmedo y hacia el
occidente Sub tropical Meso Térmico Muy Húmedo.
Humedad Parroquia con un alto régimen de humedad, el promedio mensual es de
88,5%. La humedad máxima se produce en los meses de febrero, mayo y
junio con 90%, y la humedad relativa mínima ocurre en el mes de
noviembre con 85,0% (INAMHI, 1995-2000)
Déficit
hídrico
Extensión del territorio con un déficit hídrico bajo con un rango de 0-10,
se debe tomar en cuenta la mediana de precipitación, la evapotranspiración
potencial-etp, y la capacidad máxima
de retención del agua en el suelo
8
b. Geología
En la Parroquia de Mindo se encuentran depósitos superficiales, como los que se
describen en la Tabla 3, que se muestra a continuación:
Tabla 3. Depósitos superficiales de la Parroquia de Mindo (PDOT Parroquia de Mindo,
2012)
Depósito Definición
Depósitos aluviales Son depósitos cuaternarios compuestos generalmente
de arcillas, limos y arenas acarreados por cuerpos
aluviales.
Depósitos coluviales Depósitos compuestos principalmente de gravas, arenas
y en menor proporción por limos; producto de los
materiales que han sido removidos por efecto de la
gravedad y luego han sido depositados al pie de los
relieves
Depósitos coluvio aluviales Depósitos formados por la acción de la deposición de
materiales aluviales por corrientes fluviales sumados a
los aportes gravitacionales laterales de los relieves que
los rodean
c. Suelo
Cobertura del suelo
Tomando en cuenta las distintas clases de suelo presentes en el sector y sus características,
la Parroquia de Mindo constituye actividades que le atribuye usos al suelo dentro de los
cuales se tiene agrícola, pecuario y forestal que ocupa 3372,12 ha, cobertura vegetal con
23771,89 ha y otras áreas compuestas por la infraestructura antrópica con 153,91 ha. La
Tabla 4 muestra el análisis de cobertura y uso de suelo.
9
Tabla 4. Análisis de Cobertura y uso de suelo (Instituto Espacial Ecuatoriano – IEE,
2013)
Uso de suelo Cobertura Uso ha %
Agrícola pecuario
forestal
Granadilla
Agropecuario 102,20 0,37
Maíz
Pitahaya
Plátano
Misceláneas frutales
Misceláneo
indiferenciado
Pasto cultivado Pecuario 3211,19 11,72
Aliso, Caña guadua o
bambú
Protección o
producción 42,09 0,15
Piscícola Acuícola 3,63 0,01
Avícola Avícola 13,01 0,05
Cobertura Vegetal
natural
Vegetación herbácea
húmeda muy alterada Conservación y
protección 23771,89 86,75 Bosque húmedo
Matorral húmedo muy
alterado
Otras áreas
Cantera Infraestructura
antrópica 153,91 0,56 Centro poblado
Complejo recreacional
Área erosionada Tierras
improductivas 1,48 0,01
Rio doble Agua 104,01 0,38
Tomando en cuenta el PDOT de la Parroquia (2012) el 87% de la superficie de la
Parroquia usa adecuadamente el suelo según las características y propiedades que
presenta, en un 8,5% del suelo es subutilizado, es decir no se aprovecha al máximo la
capacidad que soporta el suelo minimizando la eficiencia económica productiva, el 3,64%
es sobreutilizado, excediendo la capacidad que permite el mismo.
En la Figura 2 que se muestra a continuación, se observa el mapa de uso de suelo del
Cantón San Miguel de los Bancos.
10
Figura 2. Mapa de uso de suelo del Catón San Miguel de los Bancos- Parroquia Mindo
d. Hidrología
De acuerdo al PDOT de la Parroquia de Mindo (2012: 53) se encuentra ubicada dentro de
la cuenca hidrográfica del río Esmeraldas, mismo que se conforma a su vez por la
subcuenca del río Guayllabamba y el río Blanco, y por 8 microcuencas adicionales
pertenecientes a los ríos Alambi, Pachijal, Chalguayacu Chico, Virginia, Verde, Mindo,
Nambillo y Drenajes menores.
Principalmente en la parte occidental de la parroquia, los causes se están viendo afectados
en su calidad debido a las descargas liquidas generadas en actividades agropecuarias
(ganado vacuno) que descargan a los ríos sin ningún tipo de tratamiento previo, tal como
lo menciona SENAGUA (2012; citado en PDOT Mindo, 2012: 53).
Conforme a la información de SENAGUA citada en Custode (2016), el río Mindo posee
un caudal medio de 3595 m3/s, del cual 14,92 m3/s se ha autorizado su uso y
aprovechamiento distribuidos en: riego (8,5 m3/s), agua potable (6 m3/s) y termal (0,42
m3/s). La Figura 3, muestra la hidrología del cantón San Miguel de los Bancos.
11
Figura 3. Hidrología del Cantón San Miguel de los Bancos
1.5.4. MEDIO BIÓTICO
a. Flora y Fauna
En base a lo establecido en el PDOT de Mindo (2012), la parroquia cuanta con 4
ecosistemas de bosques conocidos como:
• Bosques siempreverde montano bajo de Cordillera Occidental de los Andes
(11864.1 ha),
• Bosque siempreverde montano de Cordillera Occidental de los Andes (7310.8 ha)
• Bosque siempreverde piemontano de Cordillera Occidental de los Andes (3086
ha)
• Bosque siempreverde montano alto de Cordillera Occidental de los Andes (573.9
ha),
Este último, cubre áreas importantes dentro del cantón, como son el Cañón del Río Blanco
y el bosque protector Mindo – Nambillo. (PDOT Parroquia de Mindo, 2012: 55)
Mindo – Nambillo, exponente de conservación de fauna y flora, se compone por más de
400 especies de aves, según Tarsicio (2002; citado en Llerena, 2012:122) destaca el Gallo
12
de la Peña, de color rojo brillante, que constituye sus nidos en las empinadas paredes
verticales de los cañones selváticos.
Aquí igualmente se encuentra gran cantidad de plantas medicinales, así como epífitas,
aproximadamente 300 clases orquídeas y árboles de gran altura como el de caucho,
canela, así como variedades endémicas como la tangara. (Tarsicio, 2002; citando en
Llerena, 2012 :122)
Según Cevallos, G. (2015), dentro de la flora de la parroquia también se destaca la
presencia de malva, ají de monte, chilca, olivo, ortiga, helechos, además de frutas como:
caña de azúcar, bananos, café, cacao, yuca, maracuyá y guayabas.
1.5.5. MEDIO ANTRÓPICO
a. Población
En el territorio de la Parroquia Rural de Mindo habitan 3842 personas, de los cuales el
48,18% son mujeres el 51,82% son hombres, según el último censo de Población y
Vivienda (2010). En la Tabla 5 se muestra la población existente en la Parroquia de Mindo
distribuido por grupo de edad.
Tabla 5. Población de la Parroquia de Mindo (INEC 2010)
Grupo de edad
2010
Hombres Mujeres % Total
De 80 a 99 años 35 18 1,38 53
De 60 a 79 años 130 115 6,38 245
De 40 a 59 años 339 271 15,88 610
De 20 a 39 años 654 585 32,25 1239
Menos de 19 años 833 862 44,12 1695
Total 1991 1851 100,00 3842
13
b. Servicios básicos
La cabecera parroquial de Mindo o la zona de consolidación es donde el mayor número
de viviendas cuenta con todos los servicios básicos, es decir entre el 66 y el 78% del total
de la viviendas (PDOT Parroquia de Mindo, 2012: 146).
Agua Potable
Para la Parroquia de Mindo, según el Censo Realizado por el INEC (2010) la principal
fuente de abastecimiento de agua potable es la red púbica con un 58,07%, valor que refleja
la ineficiencia dotación ya que es un servicio que debería abastecer al total de la
población, seguido con un 37,80% se abastece a través de rio, vertientes, acequias o
canales. Es mínima la población (0,88%) que obtiene el recurso por medio de la
recolección del agua lluvia/albarrada. En la Tabla 6 se muestra como se realiza la
cobertura de agua potable en la Parroquia:
Tabla 6. Cobertura de agua potable Mindo (INEC, 2010)
Procedencia principal del agua recibida Casos %
De red pública 464 58,07
De pozo 25 3,13
De río, vertiente, acequia o canal 302 37,80
De carro repartidor 1 0,13
Otros (agua lluvia/albarrada) 7 0,88
Total 799 100
El PDOT de la Parroquia de Mindo (2012:149) muestra la preocupación por la
insuficiente dotación de agua por red pública a todo el sector, muestra de ello es el bajo
incremento porcentual de dos por ciento en la cobertura de este servicio entre los años
2001 y 2010.
Electricidad
Según datos del Consejo Nacional de Electricidad CONELEC (2011; citado en PDOT de
la Parroquia Mindo, 2012), la producción de energía a nivel nacional proviene de energías
renovables en un 52,27% y el 41,80% de no renovables, siendo la importación de este
servicio de 5,93%.
14
En la Tabla 7 se muestra el porcentaje de la población total abastecida con este servicio:
Tabla 7. Cobertura de electricidad Mindo (INEC, 2010)
Servicio de Electricidad Casos %
Si 765 95,74
No 34 4,26
Total 799 100,00
Saneamiento
En base a datos proporcionados por el Censo realizado en el 2010 citado en el PDOT de
la Parroquia de Mindo, el 41,18% de la población está conectado a red pública de
alcantarillado, seguido por el 39,17% que se encuentra conectado a un pozo ciego, tan
solo el 0,88% posee letrinas.
Tabla 8. Cobertura de saneamiento Mindo (INEC, 2010)
Servicio higiénico o escusado Casos %
Conectado a red pública de alcantarillado 329 41,18
Conectado a pozo séptico 111 13,89
Conectado a un pozo ciego 313 39,17
Con descarga directa al mar, rio, lago o
quebrada 9 1,13
Letrina 7 0,88
No tiene 30 3,75
Otro - -
Total 799 100,00
Tomando en consideración la Tabla 8 muestra que el 1,13% de la población realiza
descargas liquidas directas en los cuerpos de agua aledaña, tal como se menciona en el
PDOT (2012: 156) pese a ser un valor casi insignificante hablando estadísticamente, en
el ámbito ambiental puede llegar a convertirse en un foco de contaminación del río,
causando problemas en la vida acuática que posee y la calidad para realizar actividades
recreacionales (actual uso).
15
c. Actividad Productiva
La población en su mayoría se dedica a actividades como la agricultura, ganadería,
silvicultura y pesca, representando un 27, 5%, sin embargo y dada la variedad de paisajes,
flora y fauna con que cuenta la Parroquia, los pobladores en un 17,4% se dedica al
aprovechamiento de estos recursos a través del turismos, y con esto el servicio de
alojamiento y comidas, según el censo INEC 2010, además la variedad de poblaciones
étnicas que componen la Parroquia constituyen un aporte extra en este sector gracias a
que su pensamiento, costumbres, y demás temas de convivencia generan una enseñanza
y atractivo turístico para quienes los visitan.
La población ocupada según la rama de actividades se presenta en la Figura 4, expresada
a continuación:
Figura 4. Rama de actividades productivas en la Parroquia de Mindo
Fuente: INEC, 2010
d. Actividades Turísticas
Mindo es una Parroquia conocida por la diversidad de atractivos ecoturísticos, como
lo menciona el PDOT de la Parroquia de Mindo (2012: 129), el clima, los hermosos
paisajes, variedad de flora y fauna, y cuerpos hídricos son factores que hacen de este
sitio, uno de los lugares preferidos por turistas nacionales y extranjeros para visitar.
0% 5% 10% 15% 20% 25% 30%
Agricultura, ganadería, silvicultura y pescaExplotación de minas y canteras
Industrias manufacturerasDistribución de agua, alcantarillado y gestión de desechos
ConstrucciónComercio al por mayor y menor
Transporte y almacenamientoActividades de alojamiento y servicio de comidas
Información y comunicaciónActividades financieras y de seguros
Actividades inmobiliariasActividades profesionales, científicas y técnicas
Actividades de servicios administrativos y de apoyoAdministración pública y defensa
EnseñanzaActividades de la atención de la salud humana
Artes, entretenimiento y recreaciónOtras actividades de servicio
Actividades de los hogares como empleadoresNo declarados
Trabajador nuevo
Actividad Productiva
16
En la Tabla 9 se enlista los atractivos turísticos que caracterizan a Mindo.
Tabla 9. Actividades Turísticas de la Parroquia de Mindo (PDOT Parroquia de Mindo,
2012)
No. Nombre del atractivo Tipo Subtipo
1 Bosque protector Mindo
- Nambillo
Sistema de áreas
protegidas Bosque protector
2 Cascada del rio Nambillo Ríos Cascadas cataratas o saltos
3 Río Canchupi Ríos Arroyos
4 Río Cinto Ríos Rápidos o raudales
5 Río Mindo Ríos Rápidos o raudales
6 Río Nambillo Ríos Rápidos o raudales
7 Río Saloya Ríos Rápidos o raudales
8 Río Blanco Ríos Rápidos o raudales
Los atractivos mencionados tienen la característica de ofrecer servicio hotelero,
alimentación y actividades recreacionales que brindan una estadía acogedora y placentera
a quien los visita.
17
CAPÍTULO II
2.1. MARCO TEORICO
2.1.1. Aguas Residuales
Las aguas residuales municipales y las aguas residuales industriales, contienen materia
orgánica fácilmente biodegradable, químicos orgánicos e inorgánicos, sustancias tóxicas
y agentes que causan enfermedades los cuales son frecuentemente descargados en
ambientes acuáticos tales como océanos, ríos, lagos, humedales, sin ningún tipo de
tratamiento. Esta práctica irregular tiene como consecuencia la contaminación del agua
que luego no es útil para el consumo humano, riego, producción de peces o recreo.
(Molleda, 2011: 27)
Según Pidre (2010: 31), estas aguas emanadas directamente a cuerpos de agua son el
principal foco de contaminación de éste elemento fomentando la propagación de virus,
bacterias y otros agentes patógenos para el ser humano.
El caudal característico de aguas residuales procedentes de actividades hoteleras, se
presenta en la tabla 10:
Tabla 10. Caudales de agua residual típicos (Metcalf & Eddy, 2012)
Fuente Unidad
Caudal (m3/unidad*día)
Intervalo Valor típico
Hotel
Cliente 150 – 210 180
Empleado 25 - 50 40
Restaurante Comida 8 - 15 10
2.1.2. Composición de las aguas residuales
Valores típicos que constituyen aguas residuales urbanas, se describen en la tabla a
continuación:
18
Tabla 11. Valores típicos de parámetros medidos en aguas residuales (Salas, 2007;
citando en Pidre, 2010)
Parámetro Rango habitual
Sólidos Suspendidos (mg/l) 300 – 500
Demanda Biológica de Oxígeno (DBO5) (mg/l) 400 – 600
Demanda Química de Oxígeno (DQO) (mg/l) 800 – 1200
Nitrógeno (mg N/l) 50 – 100
Fósforo (mg P/l) 10 – 20
Grasas (mg/l) 50 – 100
Coliformes Totales (UFC/100 ml) 107 - 108
2.1.3. Tratamientos aplicables a aguas residuales
Los contaminantes en suspensión, coloidales y disueltos sean orgánicos e inorgánicos en
las aguas residuales, pueden ser separados físicamente, transformarse por medios
biológicos o someterse a transformaciones químicas, en general los contaminantes se
eliminan en orden de dificultad creciente. (Henry & Heinke, 1996; citado en Barbecho,
2008: 21)
El proceso de limpieza de aguas residuales se clasifica en cuatro grupos:
a. Pretratamiento:
El proceso de realiza a partir de procesos físicos y/o mecánicos colocados de tal manera
que permita la retención y remoción de elementos contaminantes presentes en el agua a
tratar. Las cribas, rejillas y desarenadores son los más conocidos y utilizados en este
grupo.
b. Tratamiento primario
Según Valencia (2013: 35) este tipo de tratamientos “tiene la función de preparar el agua
a tratar limpiándola de todas aquellas partículas que por sus dimensiones pueden llegar a
alterar los demás procesos consecuentes”, por lo general remueve alrededor del 60% de
solidos suspendidos y entre el 30 a 40% de DBO.
19
Las operaciones unitarias más conocidas son los sedimentadores, tanque imhoff, tanques
de flotación, entre otros.
c. Tratamiento secundario
Los tratamientos secundarios se encargan de la reducción de la contaminación orgánica,
la coagulación y la eliminación de solidos coloidales que son no decantables, como lo
menciona Valencia (2013: 43). La mayoría de estos tratamientos utilizan
microorganismos que actúan sobre la materia orgánica presente en el agua residual que
se va a tratar.
Los tratamientos más conocidos dentro de este grupo son las lagunas de estabilización,
tratamiento con lodos activados, sistemas biológicos rotativos de contacto, entre otros.
d. Tratamiento terciario
El tratamiento terciario es un proceso químico – físico empleado en la separar la materia
residual de los efluentes de procesos de tratamiento biológico especialmente fosfatos y
nitratos a fin de mejorar la calidad de efluente tratado, e incluso poderlo reutilizar.
Los tratamientos más conocidos de este grupo son: Intercambio Iónico, adsorción,
microfiltración y ultrafiltración, osmosis inversa, membranas cerámicas, oxidación
avanzada, entre otros.
2.1.4. Humedales
Este tipo de tratamientos con la capacidad de depurar el agua residual con un tratamiento
previo, se caracterizan por ser: naturales y artificiales.
a. Humedales Naturales
Según Molleda (2011: 20) un humedal natural es un área de transición entre un ecosistema
acuático y terrestre, que tiene una alta tasa de actividad biológica.
“Los humedales son áreas que se encuentran saturadas por aguas superficiales o
subterráneas con una frecuencia y duración que permitan mantener saturado el terreno”
20
(Espinosa, 2014: 29). Se caracterizan por tener profundidades menores a 60cm, compuestos
por plantas emergentes, que son las que proporcionan superficies para formar películas
bacterianas, permite además la transferencia de oxígeno y controla el crecimiento de algas por la
limitada penetración de luz, así lo expresa Espinoza (2014: 29).
b. Humedal Artificial
Los humedales artificiales son ecosistemas que imitan a los humedales naturales con el
objeto de utilizar los procesos físicos, químicos y biológicos que ocurren de forma natural
para la depuración pasiva del agua residual. Generalmente los humedales artificiales
están constituidos por canales de profundidad inferior a 1 m excavados en el terreno,
impermeabilizados y rellenos total o parcialmente de material filtrante en el que son
plantados macrófitos acuáticos, especies vegetales propias de zonas húmedas o
encharcadas. Una ligera pendiente permite el flujo del agua residual a través del lecho,
que actúa como un reactor en el que tienen lugar los procesos de depuración. (Blanco,
2014: 5)
“La eliminación de los contaminantes se lleva a cabo a través de una compleja variedad
de procesos biológicos, físicos y químicos, entre los que se incluyen transformaciones
bacterianas, adsorción, precipitación, absorción y sedimentación” (Molleda, 2011: 21).
Para este tipo de tratamiento las plantas juegan un papel importante en la depuración del
agua residual dada por la asimilación de los contaminantes directamente de sus tejidos,
además sus rizomas proporcionan superficies para el crecimiento bacteriano y permiten
la filtración de los sólidos. Este proceso requiere de la trasferencia de oxígeno que
proporcionan las plantas hacia las raíces o zona radicular, como lo explica Molleda
(20011: 21)
Los principales actores que intervienen en un humedal artificial, según lo establece Pidre
(2010) son:
• El sustrato: sirve de soporte a la vegetación, permitiendo la fijación de la
población microbiana que va a participar en los procesos de eliminación de
contaminantes.
• Las macrófitas: contribuyen con la oxigenación del sustrato, por lo general propia
del sector.
• El agua residual: sustancia que atraviesa e sistema para ser tratada.
21
Según Blanco (2014: 6) a causa de la versatilidad demostrada por los humedales se los
ha implementado en depuración de drenaje ácido de minas, agua residual de origen
industrial, agua residual de origen animal, lixiviados de vertederos, entre otros.
Clasificación:
Los humedales artificiales se clasifican de acuerdo a la forma de circulación del agua que
va a ser tratada, conociendo dos tipos:
➢ Humedal artificial de flujo superficial
También conocidos como Humedales de Flujo libre, se caracterizan por ser sistemas que
se encuentran inundados y exponen la superficie del agua a la atmósfera.
Según Espinoza (2014: 32) la vegetación en este sistema está parcialmente sumergida en
el agua, con profundidad entre 0,1 a 0,45 m., como se observa en la Figura 5, siendo las
éneas, carrizos, juncias y juncos las especies más usadas para los humedales de flujo libre.
La alimentación del humedal se la realiza de forma continua tratando el agua durante la
circulación del mismo a través de los tallos y raíces de la vegetación emergente, en
algunos casos, el agua se pierde completamente por evapotranspiración y percolación en
el humedal. La Figura 5 refleja el esquema típico de un humedal de flujo superficial.
Figura 5. Esquema de Humedal Artificial de Flujo superficial
Fuente: Blanco, 2014
22
“Los Humedales Artificiales de Flujo Superficial suelen ser instalaciones de varias
hectáreas, que principalmente tratan efluentes procedentes de tratamientos secundarios, y
que también se emplean para crear y restaurar ecosistemas acuáticos”. (Pidre, 2010: 62)
➢ Humedal artificial de flujo sub-superficial
Los humedales artificiales de flujo subsuperficial son tratamientos de agua residual
construidos en forma de lecho o canal que contiene un medio apropiado, que requiere de
un pretratamiento para su funcionamiento, como lo explica el folleto de la Agencia de
Protección Ambiental (EPA, 2000:1)
Espinoza (2014: 36) asegura que los humedales artificiales son tratamientos que consisten
en la apelación de capas por lo general de grava, arena o tierra de profundidades entre
0,45 m a 1m, y el uso de macrófitas acuáticas, las más utilizadas son la caña común o
carrizos; es importante la adición de una membrana impermeable que impida las
filtraciones.
La eficiencia del sistema se basa en la remoción de la Demanda Biológica de Oxígeno
(DBO) y Sólidos Suspendidos Totales (SST), sin embargo son poco eficientes en la
remoción de nutrientes, en promedio de remoción han conseguido: 91% SST, 89% DBO,
33% en nitrógeno total y 32% fosforo total, según lo establece el mismo autor (2014: 17).
• Humedal artificial de flujo sub-superficial horizontal
Los humedales de flujo sub-superficial horizontal se alimentan de forma continua de tal
manera que siempre permanezcan inundados, el agua atraviesa un sustrato filtrante de
gravilla-grava, de unos 0,3 a 0,6 m de espesor de forma horizontal, en el que se fija la
vegetación. (Vymazal, 2003; citado en Pidre, 2010: 63). La salida del humedal se
compone por una tubería flexible que permite controlar el nivel de estancamiento de agua,
manteniéndose aproximadamente 5 cm por debajo de la superficie, evitando que el agua
sea visible, según explica Pidre (2010: 63).
El mismo autor menciona que los humedales sub superficial de fuljo horizontal operan
con tiempos de retención hidráulica de varios días y con cargas entre 4 y 6 g
DBO5/m2.día. (Pidre, 2010: 64), obteniendo efluentes que presentan mayor o menor
ausencia de oxígeno y potencial redox más o menos negativo según la carga orgánica que
23
se le aplique y la profundidad de la lámina de agua. (García, 2004; citado en Pidre, 2010:
64).
Uno de las potenciales desventajas de este sistema es el fenómeno de colmatación del
medio, logrando en consecuencia la disminución de la eficiencia y la vida útil del sistema.
La figura 6, muestra un esquema típico de un humedal artificial de Flujo sub-superficial
horizontal.
Figura 6. Esquema de Humedal Artificial de Flujo sub-superficial horizontal
Fuente: Blanco, 2014
• Humedal artificial de flujo sub-superficial vertical
Este tipo de humedales presenta una alimentación de forma intermitente, por lo que se
requiere de sifones de descarga controlada. Las aguas circulan verticalmente a través de
un sustrato filtrante de arena-gravilla, de aproximadamente 1 m de espesor, en el que se
fija la vegetación. En el fondo de los humedales una red de drenaje permite la recogida de
los efluentes depurados. A esta red de drenaje se conectan un conjunto de chimeneas, que
sobresalen de la capa de áridos, al objeto de incrementar la oxigenación del sustrato
filtrante. Opera con tiempos de retención hidráulica tan sólo de unas horas, y con cargas
superficiales orgánicas superiores a las que se emplean en los Horizontales, entre los 20
y 40 g DBO5/m2.día. (Pidre, 2010: 65)
Según Pidre (2010: 65) aun que la reducción de SST y DBO5 es bastante eficiente en los
humedales de flujo vertical, la reducción de fósforo no resulta efectivo, motivo por el cual
24
se ha incursionado en investigación con mayor énfasis en este aspecto consiguiendo
sistemas de flujo vertical con recirculación y reducción química de fósforo, demostrando
al finalizar ser muy eficientes manteniendo concentraciones de fósforo bajas en el
efluente.
La figura 7, muestra un esquema típico de un humedal de flujo sub-superficial vertical:
Figura 7. Esquema de Humedal Artificial de Flujo sub-superficial vertical
Fuente: Blanco, 2014
2.1.5. Jardín Depurador
Los jardines depuradores de aguas residuales (Wastewater Gardens, WWG) pertenecen a
la familia de humedales artificiales / construidos, que simulando las condiciones de los
humedales naturales, logrando de esta manera tratar el agua residual de una forma natural
a través de los procesos químicos y biológicos que se generan.
“A diferencia de muchos humedales naturales, los jardines WWG pertenecen a la familia
de diseños a flujo subterráneo, que significa que en ningún momento, las aguas residuales
están en contacto con el aire, así previniendo el mal olor, la cría de mosquitos o el contacto
humano accidental” (Cattin, F. 2002:4).
La ecotecnología de Wastewater Gardens fue inspirada por la experiencia en la
instalación del módulo de prueba Biosfera 2 (Allen, 1991, Alling y Nelson, 1994). Allí el
autor principal, Dr. Mark Nelson, miembro de la tripulación de ocho personas para su
primer experimento de cierre de dos años, fue responsable de la operación e investigación
del sistema de humedales construido que trataba y reciclaba todos los efluentes de las
personas, talleres, laboratorios y animales domésticos. Este sistema, que era canal
25
parcialmente abierto con plantas flotantes de humedales y también incluía áreas de suelo
con vegetación de humedal emergente (enraizada), fue diseñado en consulta con
Wolverton, un investigador de la NASA y pionero de EE.UU. de tales sistemas (Wolverton,
1987). (Nelson et al., 2008: 2)
Este tipo de tratamientos de acuerdo con el Dr. Nelson (2008: 2) “no solo funciona como
tratamiento depurador de aguas residuales, además proporciona un hábitat para especies
animales como insectos beneficiosos, mariquitas y ranas; y en el caso del follaje
resultante, fue cosechado y entregado como alimento a cabras, cerdos, pollos, dando
buenos resultados”.
Los jardines depuradores, trabajan con tratamientos previos, que eliminen partículas
sólidas que puedan llegar a saturar el sistema impidiendo el paso de las aguas residuales,
entre los más conocidos son las fosas séptica, trampas de grasas, entre otras; permitiendo
aumentar la efectividad del tratamiento.
2.1.6. Macrófitas en Jardines depuradores
El tipo de macrófitas que se elija para llevar a cabo el sistema debe cumplir con ciertas
características que permitan la eficiencia en el mismo, tal como lo menciona Miklas
Scholz (2011) en Green Energy and Technology:
• Adaptabilidad ecológica;
• Tolerancia de las condiciones locales en términos de clima, plagas y
enfermedades;
• Tolerancia de los contaminantes;
• Resiliencia a condiciones hipertróficas congestionadas;
• Propagación rápida, establecimiento rápido, extensión y crecimiento;
• Alta capacidad de eliminación de contaminantes; y
• Asimilación directa o mejora indirecta de nitrificación, desnitrificación y otros
procesos microbianos.
Se ha demostrado la mejora de la calidad del agua con respecto a las variables clave de
la calidad del agua, incluyendo DBO, DQO y SS total. Sin embargo, se ha realizado
relativamente poco trabajo sobre la capacidad de eliminación de bacterias entéricas de
los sistemas de macrófitos. (Scholz, 2011: 10)
26
2.1.7. Operación y mantenimiento
La operación y mantenimiento de los humedales debe practicarse de forma rutinaria en el
que incluya el control hidráulico y de las profundidades del agua, la limpieza de las
estructuras de entrada y salida, control de la vegetación, como lo estipula la EPA (2000).
Algunas de las recomendaciones que establece la EPA (2000) para lograr la eficiencia en
el tratamiento del agua a tratar, se enlistan a continuación:
• La profundidad del agua en el humedal puede requerir ajuste periódico según
sea la estación o en respuesta al aumento a largo plazo de la resistencia por la
acumulación de detritos en los poros del medio.
• El mantenimiento de la vegetación también puede incluir el manejo de la vida
silvestre dependiendo del tipo de vegetación seleccionada para el sistema y la
posición del agua. Se recomienda realizar la poda de las macrófitas cuando
estas alcancen por lo menos 3 m de altura, mediante una hoja de sierra o una
navaja de mano. El objetivo es que la planta mantenga su crecimiento normal.
• Se requiere un monitoreo rutinario de la calidad del agua en todos los
humedales flujo sub-superficial para contrastar que la descarga se está
realizando de acuerdo a la normativa vigente en el país.
• Establecer un cronograma de mantenimiento en base a las necesidades del
sistema.
Es importante llevar un registro de la realización de la operación y mantenimiento para
que esto se realice de forma periódica y ordenada.
Figura 8. Mantenimiento del Jardín depurador
Fuente: Von Münch, 2009
27
2.1.8. Ventajas y Desventajas
a. Humedal de flujo superficial
La Tabla 12, enumera las ventajas y desventajas que presenta la implementación y
operación de los humedales de flujo superficial:
Tabla 12. Ventajas y desventajas de humedales de flujo superficial (Espinosa, 2014)
Ventajas Desventajas
Proporcionan tratamiento en forma efectiva y
pasiva. Además minimizan la necesidad de
equipos mecánicos, electricidad y monitoreo
por parte de personal especializado.
Las necesidades de terreno de estos
humedales pueden ser grandes,
especialmente si se requiere la remoción de
nitrógeno.
Pueden ser menos costosos de construir,
operar y mantener, que los procesos
mecánicos de tratamiento.
El fósforo, los metales y algunos compuestos
orgánicos persistentes que son removidos,
permanecen en el sistema ligados al
sedimento y por ello se acumulan con el
tiempo.
La operación a nivel de tratamiento
secundario es posible durante todo el año con
excepción de los climas fríos. La operación a
nivel de tratamiento terciario avanzado es
posible durante todo el año en climas cálidos
o semicálidos.
En climas fríos las bajas temperaturas
durante el invierno reducen la tasa de
remoción de DBO y de las reacciones
biológicas responsables por la nitrificación y
desnitrificación.
Proporcionan la incorporación de hábitat de
vida silvestre y oportunidades para la
recreación pública
La mayoría del agua contenida en los
humedales de flujo libre es esencialmente
anóxica, limitando el potencial de
nitrificación rápida del amoníaco
No producen bio-sólidos ni lodos residuales
que requieran tratamiento subsiguiente y
disposición
Los mosquitos y otros insectos vectores de
enfermedades pueden ser un problema.
La remoción de DBO, SST, DQO, metales y
compuestos orgánicos refractarios de las
aguas residuales domésticas puede ser muy
efectiva con un tiempo razonable de
retención.
28
b. Humedales de flujo sub-superficial
La Tabla 13, detalla las ventajas y desventajas que presenta la implementación y
operación de los humedales de flujo sub-superficial:
Tabla 13. Ventajas y desventajas de humedales de flujo sub-superficial (Espinosa,
2014)
Ventajas Desventajas
Proporcionan tratamiento efectivo en forma
pasiva y minimizan la necesidad de equipos
mecánicos, electricidad y monitoreo por
parte del personal especializado.
El fosforo, los metales y algunos compuestos
orgánicos persistentes que son removidos
permanecen en el sistema ligados al
sedimento y por ello se acumulan con el
tiempo.
Pueden ser menos costosos de construir,
operar y mantener, que los procesos
mecánicos de tratamiento.
Un humedal de flujo sub-superficial requiere
un área extensa en comparación con los
sistemas mecánicos convencionales de
tratamiento.
Proporciona una mayor protección térmica
que los humedales de flujo libre
La mayoría del agua contenido en los
humedales de flujo sub-superficial es
esencialmente anóxica, limitado el potencia
de nitrificación rápida del amoniaco.
No produce bio-sólidos ni lodos residuales
que requieran tratamiento subsiguiente y
disposición
En climas fríos las bajas temperaturas
durante el invierno reduce la taca de
remoción de DBO NH3 y NO3-
La remoción de DBO, SST, DQO, metales y
compuestos orgánicos refractarios de las
aguas residuales domésticas pueden ser
efectivas con un tiempo razonable de
retención, La remoción de nitrógeno y
fosforo a bajos niveles pueden ser también
efectiva con un tiempo significativamente
mayor.
Los humedales de flujo sub-superficial no
pueden ser diseñados para lograr una
remoción completa de compuestos orgánicos,
SST, nitrógeno o bacterias Coliformes. Los
ciclos ecológicos en estos humedales
producen concentraciones naturales de esos
compuestos.
No presenta problemas de malos olores, ni
vectores (mosquitos)
A pesar de que los humedales de flujo sub-
superficial requieran de menor área que los
de flujo superficial, requieren mayor
inversión.
29
CAPÍTULO III
3.1. METODOLOGÍA
El diseño e implementación del sistema de tratamiento del agua residual procedente de la
hostería Garceta Sol, consta de tres etapas, levantamiento de información, diseño y la
implementación.
La primera etapa inició con el muestreo para caracterizar las aguas residuales previo al
tratamiento, mismas que fueron transportadas y llevadas al laboratorio LABFIGEMPA
para el respectivo análisis y comparación de resultados con la normativa ambiental
correspondiente. Dentro del levantamiento de información también se incluyó la
determinación de los caudales de ingreso al sistema de tratamiento, importantes para el
diseño.
La segunda etapa, requirió del análisis bibliográfico con las disposiciones técnicas para
el diseño del sistema que consta inicialmente de una fosa séptica y una trampa de grasas
como tratamiento primario, para posteriormente pasar al tratamiento secundario que se
compone por el jardín depurador, tal como se puede observar en la Figura 9.
Figura 9. Sistema de tratamiento de aguas residuales “GARCETA SOL”
30
Como fase final, de acuerdo a las especificaciones del diseño se construyó el sistema de
tratamiento y el respectivo análisis del agua residual ya depurada.
La Figura 10 muestra el esquema de las etapas que se llevaron a cabo para la ejecución
del proyecto.
Figura 10. Metodología usada en el diseño e implementación del sistema de tratamiento
3.1.1. MUESTREO
La caracterización de las aguas residuales provenientes de la Hostería Garceta Sol, se
realizó mediante un muestreo compuesto durante 5 días, entre las 9h00 y 17h00, bajo las
estipulaciones de la Norma Técnica ecuatoriana INEN 2169:98 para la preparación y
llenado de recipientes, así como la identificación, refrigeración y transporte de las
muestras.
a. Toma de muestras
El volumen de muestra recogida debe ser suficiente para los análisis requeridos, y para
cualquier repetición del análisis (NTE 2176-1, 2013).
31
• En la toma de muestras fue indispensable lavar los recipientes con agua y
detergente previo a su uso con el fin de evitar la contaminación de la muestra, y
una vez in situ se enjaguó 3 veces el recipiente con el agua residual a ser
muestreada.
• Se registró la localización del punto de muestreo con GPS
• Identificó las muestras
b. Almacenamiento y conservación de las muestras
La norma NTE 2169 (1998) señala que, las aguas residuales, son susceptibles a cambios
en diferente grado como resultado de las reacciones físicas, químicas o biológicas, las
cuales tienen lugar desde el momento del muestreo y durante el análisis, a esto se debe la
importancia de tomar precauciones antes y durante el transporte, además del tiempo en el
cual las muestras son conservadas en el laboratorio antes de realizar los respectivos
análisis. En base a este criterio se tomaron en cuenta las técnicas de conservación para
los parámetros necesarios en el presente estudio, mencionados en la Tabla 14:
Tabla 14. Técnicas generales para la conservación de muestras (NTE INEN 2169,
1998)
Parámetro Tipo de
recipiente Técnica de conservación
Tiempo máximo de
conservación
recomendado para el
análisis
DBO5 Plástico o Vidrio Refrigerar entre 2°C y 5°C,
guardar en la obscuridad 24 horas
DQO Plástico o Vidrio Refrigerar entre 2°C y 5°C,
guardar en la obscuridad 5 días
Oxígeno Plástico o Vidrio Análisis en el sitio ---
pH Plástico o Vidrio Transportar a temperatura
más baja que la inicial 6 horas
Sólidos en suspensión
y sedimentables Plástico o Vidrio --- 24 horas
Sólidos totales Plástico o Vidrio Refrigerar entre 2°C y 5°C 24 horas
Coliformes fecales y
totales Recipiente estéril Refrigerar entre 2°C y 5°C 8 horas
32
c. Transporte de la muestra
• Los recipientes que contienen las muestras deben ser protegidos y sellados de
manera que no se derrame o altere durante el transporte.
• Las muestras a ser trasportadas deben contar con suficiente hielo hasta llegar al
laboratorio, donde se analizaron.
• Durante la transportación, las muestras deben guardarse en ambiente fresco y
protegidas de la luz; de ser posible cada muestra debe colocarse en un recipiente
individual impermeable.
3.1.2. CARACTERIZACIÓN DE MUESTRAS
La caracterización de las muestras tomadas se realizó en el laboratorio LAB FIGEMPA
de la Universidad Central del Ecuador, en el cual se analizó los parámetros descritos en
la Tabla 15, basados en los lineamientos establecidos en Standard Methods for
Examination of Water and Wastewater, 2012.
Tabla 15. Parámetros físico – químico analizados (Standard Methods for Examination
of Water and Wastewater, 2012)
PARÁMETROS FÍSICO – QUÍMICO
Parámetro Método
Solidos Totales (ST) 2540-B
Sólidos Suspendidos (SST) 2540-C
Demanda Biológica de Oxígeno (DBO5) 5210-B
Demanda Química de Oxígeno (DQO) 5220-D
Oxígeno disuelto (OD) 4500-O
Potencial de Hidrógeno (pH) 4500 H+
Para la determinación de los parámetros microbiológicos: Coliformes fecales y totales se
empleó el Método 3M PETRIFILMTM (placas 3MTM PetrifilmTM para recuento de E. coli
y Coliformes (EC).
33
3.1.3. RECOPILACIÓN DE DATOS
a. Caracterización de las aguas residuales
Los resultados obtenidos en la caracterización de las aguas residuales provenientes de la
Hostería Garceta Sol, se muestran en la Tabla 16:
Tabla 16. Caracterización de los efluentes generados en la Hostería Garceta Sol (LAB
FIGEMPA, 2017)
Parámetros Unidades Sábado
07-Jul-2017
Domingo
08-Jul-2017
Lunes
09-Jul-2017
Martes
10-Jul-2017
Miércoles
11-Jul-2017
pH - 7,1 7,26 7,46 6,62 7,42
Oxígeno Disuelto mg/L 2,1 1,7 2,9 3,9 5,1
Sólidos
Suspendidos mg/L 79 114 68 28 84
Sólidos Totales mg/L 558 542 3370 170 350
DQO mg/L 279 344 159 50 243
DBO5 mg/L 209,3 258 119,2 38 182,3
Coliformes
Fecales UFC/ml 190000 230000 135000 110000 165000
Enterobacterias
(rojas) UFC/ml 520000 300000 455000 345000 260000
Coliformes
Totales UFC/ml 710000 530000 590000 455000 425000
El promedio de los datos obtenidos en cada parámetro analizado, se realizó mediante el
Método A, dispuesto por Romero, 1999; empleado para un número de datos menor de 20,
cuyo procedimiento de describe a continuación:
• Se tabulan los datos en tres columnas.
• En la primera columna se coloca el número de orden de cada dato (m), o número
de posición dentro de la serie ascendente de los datos, comenzando por el número
1.
• En la segunda columna se ordenan los datos, en orden ascendente de magnitud.
34
• En la columna tres se calculan la frecuencia, probabilidad o porcentaje de
ocurrencia del dato correspondiente, por la siguiente fórmula (1):
𝑓 = (𝑚 − 0,5)100
𝑛 (1)
Fuente: Romero, 1999
Donde:
f = frecuencia, probabilidad o porcentaje de ocurrencia
m= número de orden de cada dato
n = número total de datos
• Sobre papel logarítmico se grafica el valor del dato observado contra la frecuencia
probabilidad y se hace una regresión lineal de los datos (recta de Henry) mediante
ajuste por mínimos cuadrados. Si los datos son ajustables a una recta, con una
buena correlación, la distribución es normal, y se pueden aplicar los parámetros
estadísticos de dicha distribución; caso contrario se graficará sobre papel log
normal de probabilidad, indicando que la distribución no es normal sino sesgada
y que el promedio estadístico se corresponde con el promedio geométrico de los
datos (Romero, 1999: 114).
En la Tabla 17, se muestran los resultados promedio obtenidos en cada parámetro, bajo
la metodología descrita:
Tabla 17. Tabulación de datos por el método A
m pH
Oxígeno
disuelto
Sólidos
Suspendidos
Sólidos
Totales DQO DBO5
Coliformes
Fecales
Coliformes
Totales F
- mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L UFC/ml UFC/ml
1 6,6 1,7 28 170 50 38 110000 425000 10
2 7,1 2,1 68 350 159 119,2 135000 455000 30
3 7,2 2,9 79 542 243 182,3 165000 530000 50
4 7,4 3,9 84 558 279 209,3 190000 590000 70
5 7,5 5,1 114 3370 344 258 230000 710000 90
En el ANEXO A se presentan las gráficas de los valores promedios obtenidos en papel
logarítmico de probabilidad.
35
Comparando los resultados obtenidos con la normativa ambiental ecuatoriana, ANEXO
1 del Texto Unificado de Legislación Secundaria del Ministerio del Ambiente, Tabla 9,
se comprobó que algunos de los parámetros analizados se encuentran fuera de los límites
permisibles de descarga a un cuerpo de agua dulce, como se muestra en la Tabla 18:
Tabla 18. Comparación de los parámetros medidos con la Tabla 9-TULSMA (ANEXO
1, TULSMA, 2015)
Parámetro Unidad Promedio Límite máximo
permisible Evidencia
pH - 7,2 6 – 9 Cumple
Sólidos
Suspendidos mg/L 79 130 Cumple
Sólidos Totales mg/L 542 1600 Cumple
DQO mg/L 243 200 No cumple
DBO5 mg/L 182,3 100 No cumple
Coliformes
fecales UFC/ml 165000
2000 NMP/100
ml No cumple
Es necesario comparar los parámetros de calidad del río, debido al uso recreativo que se
le da, en la Tabla 19 se verifica el cumplimiento de parámetros de calidad de acuerdo a
los límites permisibles establecidos en el ANEXO 1 del Texto Unificado de Legislación
Secundaria del Ministerio del Ambiente, Tabla 6, Criterios de calidad de Aguas para fines
recreativos mediante contacto primario.
Tabla 19. Criterios de calidad de aguas para fines recreativos mediante contacto
primario (ANEXO 1, TULSMA, 2015)
Parámetro Unidad Promedio Límite máximo
permisible Evidencia
Oxígeno
Disuelto mg/L 2,9
% de saturación
>80 No cumple
Coliformes
fecales UFC/ml 165000
200 NMP/100
ml No cumple
Coliformes
Totales UFC/ml 530000
2000 NMP/100
ml No cumple
36
Tomando como referencia los datos obtenidos en campo, se estima la carga contaminante
presente en el agua residual a ser tratada, a partir de la ecuación (2), mensionada en la
Norma Técnica para el Control de descargas líquidas de sectores productivos: Resolución
N° 0002-DMQ (2008):
𝐶𝐶 = [(2∗𝐷𝐵𝑂5+𝐷𝑄𝑂
3) + 𝑆𝑆𝑇] ∗ 𝑄 (2)
Fuente: Resolución N° 0002-DMQ, 2008
Donde:
CC = Carga Contaminante [kg/h]
DBO5 = Demanda Biológica de Oxígeno [kg/L]
DQO = Demanda Química de Oxígeno [kg/L]
SST = Solidos Suspendidos Totales [kg/L]
Q = Caudal [L/h]
𝐶𝐶 = [(2 ∗ 182,25[
𝑚𝑔𝐿 ] + 243[
𝑚𝑔𝐿 ]
3) + 79[
𝑚𝑔
𝐿]] ∗ 0,93[
𝑚3
𝑑í𝑎]
𝐶𝐶 = [(2 ∗ 0,00018[
𝑘𝑔𝐿 ] + 0,00024[
𝑚𝑔𝐿 ]
3) + 0,000079[
𝑚𝑔
𝐿]] ∗ 38,75[
𝐿
ℎ]
𝐶𝐶 = 0,0109 [kg/h]
b. Determinación de caudal de ingreso al sistema de tratamiento
La determinación del caudal que ingresa al sistema de tratamiento de aguas residuales se
realizó a partir del método volumétrico, a la salida del efluente proveniente del pozo
séptico y la tubería de salida de la cocina y lavandería en la Hostería Garceta Sol. “El
37
método volumétrico consiste en dividir el volumen de agua recogido en un recipiente por
el tiempo que demoró en llenarse” (Romero, 1999; citado en Ortiz & Quishpe, 2015: 34).
La medición se realizó en un horario de 9h00 a 17h00 (cada hora) durante un periodo de
5 días, tomando en cuenta los días con mayor y menor afluencia de clientes.
El procedimiento consistió en:
• Ubicar los puntos de muestreo
• Llenar el recipiente de agua residual en los puntos elegidos hasta completar 2
Litros.
• Tomar el tiempo de llenado con ayuda del cronómetro
• Repetir el proceso durante el tiempo establecido para llevar a cabo el muestreo
• El caudal se calculó utilizando la siguiente fórmula (3):
𝑄 =𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 (𝑚3)
𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 (𝑑í𝑎) (3)
Fuente: Romero, 1999
Los datos se obtuvieron en unidades de litro (L) en el caso de volumen y minutos y
segundos en el caso de tiempo, para realizar los cálculos respectivos de transformaron en
m3 y días respectivamente, como se muestra en el ejemplo a continuación:
Volumen: 2L = 0,002 m3
Tiempo: 14minutos 0segundos = 0,0097 días
𝑄 =0,002 𝑚3
0,0097 𝑑í𝑎𝑠
𝑄 = 0,2057 𝑚3
𝑑í𝑎𝑠
Los datos mostrados en la Tabla 20, son el resultado de la suma de los caudales obtenidos
en cada punto de muestreo (punto 1. Lavandería y cocina; punto 2. Fosa séptica)
38
empleados en el diseño del jardín depurador, de ésta manera se permitió el cálculo del
caudal de diseño para la trampa de grasa y el levantamiento de información de la fosa.
Tabla 20. Caudal calculado por método volumétrico
CAUDAL (m3/día)
Hora Sábado Domingo Lunes Martes Miércoles
9h00 0,2087 0,153 0,266 0,845 2,476
10h00 0,1024 0,928 5,154 0,267 0,581
11h00 0,8553 1,331 6,210 0,247 0,291
12h00 0,7998 3,418 0,268 1,042 6,180
13h00 6,9891 2,078 0,351 0,894 0,245
14h00 6,4253 1,621 0,417 0,420 4,121
15h00 0,6537 1,753 3,890 0,816 6,917
16h00 6,1858 2,065 3,631 0,293 0,292
17h00 0,2035 0,160 2,165 0,211 0,243
La metodología de análisis empleada en la determinación del caudal promedio que
ingresa al sistema de tratamiento se fundamentó en el Método B, dispuesto por Romero,
1999; empleado para un número de datos mayor de 20, para el que se procedió de la
siguiente manera:
• Se clasificó los datos en clases, agrupadas por incrementos iguales.
• En la segunda columna se contó el número de datos dentro de cada clase.
• La tercera columna se compone por los valores acumulados de la segunda
columna (m).
• La columna 4 se calculó la frecuencia, probabilidad o porcentaje de ocurrencia
del dato correspondiente, por la fórmula (4):
𝑓 =100𝑚
𝑛 + 1 (4)
Fuente: Romero, 1999
Donde:
f = frecuencia
m= valor acumulado
n = número total de datos
39
• La última columna se compuso por el promedio aritmético de los valores
contenidos en cada clase.
• Sobre el papel logarítmico se grafica en la ordenada el valor promedio aritmético
de los datos de cada clase y, en la abscisa, la frecuencia calculada en la columna
4.
La Tabla 21, muestra el cálculo promedio del caudal de diseño por el método B
Tabla 21. Cálculo promedio de caudal por método B
Clase Valores
de Q m
Probabilidad Q promedio
f=(100*m)/(n+1)
0,102 1,161 27 27 58,70 0,446
1,162 2,221 4 31 67,39 1,854
2,222 3,280 2 33 71,74 2,592
3,281 4,340 4 37 80,43 3,765
4,341 5,400 2 39 84,78 4,750
5,401 6,459 4 43 93,48 6,250
6,460 7,519 2 45 97,83 6,953
Para el caso de la medición de solo el caudal procedente de la lavandería y cocina se
manejó bajo el mismo procedimiento anterior, obteniendo los resultados mostrados en la
Tabla 22:
Tabla 22. Caudal medido de la lavandería y cocina
CAUDAL (m3/día)
Hora Sábado Domingo Lunes Martes Miércoles
9h00 0,2057 0,150 0,208 0,843 2,469
10h00 0,0984 0,924 5,082 0,262 0,576
11h00 0,7230 1,035 6,171 0,240 0,288
12h00 0,5838 3,388 0,192 1,035 6,171
13h00 6,9120 2,033 0,240 0,886 0,240
14h00 6,4000 1,571 0,351 0,411 4,114
15h00 0,6472 1,728 3,840 0,807 6,912
16h00 6,1714 2,033 3,600 0,288 0,288
17h00 0,2005 0,152 2,133 0,207 0,239
40
El cálculo del caudal promedio de diseño procedente de la lavandería y cocina se muestra
en la Tabla 23, a continuación:
Tabla 23. Calculo del caudal promedio de la lavandería y cocina por el método B
Clase Valores
de Q M
Probabilidad
f=(100*m)/(n+1) Q promedio
0,098 1,154 28 28 60,87 0,418
1,155 2,210 5 33 71,74 1,900
2,211 3,267 1 34 73,91 2,469
3,268 4,323 4 38 82,61 3,736
4,324 5,380 1 39 84,78 5,082
5,381 6,436 4 43 93,48 6,229
6,437 7,493 2 45 97,83 6,912
El ANEXO B presenta las gráficas correspondientes al valor promedio obtenido en papel
logarítmico para el cálculo del caudal de diseño total y de la lavandería y cocina,
obteniendo 0,93 m3/día para el primer caso y 0,91 m3/día en el segundo caso.
c. Caracterización de la fosa séptica
Los tanques sépticos, según explica Romero (1999) se caracterizan porque en él se
realizan los procesos de sedimentación y digestión dentro del mismo tanque; y su
implementación se justifica por la capacidad de eliminar sólidos suspendidos y material
flotante, almacenar lodos y material flotante y realizar el tratamiento anaerobio de los
lodos sedimentados.
La remoción de DBO en un tanque séptico puede ser del 30 al 50%, de grasas y aceites un
70 a 80%, de fosforo un 15% y de un 50 a 70% de SS, para aguas residuales domésticas
típicas. La experiencia ha demostrado que para obtener una sedimentación efectiva y un
periodo de desenlode apropiado, el tiempo de retención del tanque debe ser de uno a tres
días. (Romero, 1999: 688-689).
Según Gonzales, A. (s.f.) dentro del tanque séptico se definen cuatro capas o zonas
conocidas como: la zona de almacenamiento, donde se acumulan los sólidos o lodos, la
zona de sedimentación o clarificación, la zona donde se encuentran las grasas o natas y
espacio libre apropiado para gases producidos por el proceso de descomposición de la
materia.
41
Tomando en cuenta la bibliografía de Romero para la localización de los tanques sépticos
(1999: 1066), se evidencia que en la hostería se cumple con los lineamientos establecidos
quedando ubicado a: 14 m distante de la construcción (hostería), 108 m distante del punto
de abastecimiento de agua y 55.28 m del cuerpo de agua más cercano (Río Nambillo).
Especificaciones técnicas:
Romero (1999) recomienda especificaciones técnicas para la construcción y el buen
funcionamiento de las fosas sépticas que incluyen las siguientes:
• El tanque debe ser completamente hermético, de material no corrosivo (concreto,
metal recubierto, arcilla vitrificada, ladrillo duro cocido).
• El relleno alrededor del tanque debe hacerse en capas delgadas bien apisonadas.
• El tanque debe tener acceso adecuado para mantenimiento y limpieza, y las
unidades de entrada y de salida deben ser fácilmente accesibles. Se recomienda
bocas de inspección de tamaño mayores a los 50 cm.
• La batea del tubo de entrada debe estar por lo menos 7,5 cm por encima del nivel
del agua en el tanque, con el propósito de permitir los levantamientos transitorios
del nivel del agua durante las descargas al tanque.
• La unidad de salida debe penetrar lo suficiente dentro del líquido en el tanque
séptico para equilibrar el volumen de almacenamiento de lodo y no perder
capacidad del tanque. La experiencia indica que la unidad de salida debe
extenderse hasta una distancia, por debajo del nivel del agua, igual al 40% de la
profundidad del agua, y por encima hasta aproximadamente 2,5cm desde la tapa
del tanque. La separación entre la unidad de salida y el muro del tanque es de 15
a 20 cm.
• El tanque séptico debe limpiarse cuando la capa de natas se extiende a menos de
7,5 cm desde el borde inferior de la pantalla o unidad de salida, o cuando el manto
de lodos tiene un espesor mayor del 40% de la profundidad del líquido en el
tanque.
Además Gonzales, A. (s.f.) en su trabajo de investigación propone las siguientes
directrices:
• La fosa séptica debe tener un tiempo de retención mayor de 24 horas.
• El funcionamiento debe ser de manera continua y por gravedad.
42
• Pueden ser construidos de forma circular o rectangular.
• Las proporciones largo/ancho de las fosas rectangulares pueden ser de 1:2 o 1:3
Levantamiento de información de la fosa séptica y determinación de su estado
La fosa séptica es un tipo de tratamiento que ya había sido instalado dentro de la Hostería
Garceta Sol, como una manera de tratar las aguas residuales generadas. Por lo que se
procedió a hacer el levantamiento de información de la misma y la determinación del
estado actual en el que se encuentra, debido a la falta de planos o información sobre la
misma, obteniendo los datos presentados en la Tabla 24:
Tabla 24. Levantamiento de información de la fosa séptica
Parámetro Unidad Medida
Ancho m 1,67
Largo m 1,76
Profundidad m 1,80
Área m2 2,94
Volumen m3 5,29
Tiempo de retención Horas 24
Espesor de la pared m 0,13
Nivel de agua m 1,50
N° de cámaras Unidades 1
Espesor de natas cm 3
Espesor de lodos cm 23
Material de construcción - Hormigón
Para la determinación de la cantidad de caudal que descarga el tanque séptico, se empleó
el método volumétrico, descrito en el apartado 3.1.3.2, dando como resultado 0,02 m3/día.
El espesor de lodos y de natas son dos indicadores que se tomaron en cuenta para
determinar el estado de la fosa séptica, empleando la metodología propuesta por
Gonzales, A. (s.f.) en su trabajo Serie Autodidáctica de medición de la calidad del agua,
Segunda parte, que consiste en lo siguiente:
43
Espesor de lodos
• El procedimiento realizado consistió en introducir por el tubo “T” de descarga,
un palo o pértiga de 2,5 m forrada un extremo con trapos blancos, cubierto
1m. de longitud. Es importante considerar que el palo no entre en contacto con
natas y espuma.
• Después de 5 minutos se retiró la pértiga lentamente.
• Se observó la marca dejada por el lodo, el espesor se identifica por el color
más oscuro en el trapo.
• Si el espesor es igual o mayor que un tercio de la profundidad del líquido, la
fosa debe limpiarse.
Espesor de natas
• Para medir el espesor de natas y la distancia entre el nivel de salida del tubo
“T” y el fondo de la nata se usó una pértiga de 2 m, la cual tiene en un extremo
una paleta de 15 cm x 15 cm unida con una bisagra.
• La pértiga con paleta horizontal se sumergió lentamente en el líquido a través
de la capa de nata hasta sentir el fondo de las mismas.
• Se marcó el nivel inferior de natas sobre el palo, tomando como referencia el
nivel de tapa de registro.
La Figura 11. Muestra las herramientas utilizadas para medir el espesor de los lodos y de
las natas.
Figura 11. Herramientas para medir espesor de lodos (a) y de natas (b).
Fuente: Gonzales, A. (s.f.)
44
El plano de la fosa séptica se puede observar en el ANEXO C, además el ANEXO F
contiene el registro fotográfico referente a la fosa séptica y el levantamiento de
información.
3.2. DISEÑO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL
3.2.1. POBLACIÓN DE DISEÑO
Garceta Sol, es una hostería diseñada para hospedar a 12 personas dentro de sus
instalaciones, sin embargo cuenta con áreas verdes diseñadas para que turistas nacionales
e internacionales puedan instalar sus carpas y disfrutar de los atractivos con que cuenta la
hostería.
El servicio de restaurante que posee, permite que pese a que los visitantes no se alojen
dentro de la hostería, puedan disfrutar de las actividades propuestas y servirse platos
tradicionales que se prepara.
Los días de mayor afluencia de visitantes se concentran en fines de semana y feriados.
3.2.2. DIMENSIONAMIENTO DE LA TRAMPA DE GRASA
Las trampas de grasas según Solís, J. (2014) “están diseñadas para evitar la obstrucción
de las tuberías y en este caso, la saturación del jardín depurador, sistema de tratamiento
de aguas residuales posterior”.
De acuerdo al mismo autor (2014: 59) las trampas son depósitos diseñados para retener
grasas y aceites, de tal manera que por flotación ascienda y permanezca en el espejo de
agua hasta que se realice la limpieza correspondiente.
Para el diseño de la trampa de grasa se consideró las especificaciones técnicas
establecidos por la Organización Panamericana de la Salud (OPS), el Centro
Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS) y la Unidad de
Apoyo Técnico para el Saneamiento Básico de Área Rural (UNATSABAR) (2003),
mismas que se describen a continuación:
• Las trampas de grasa deberán ubicarse próximas a los aparatos sanitarios que
descarguen desechos grasosos, y por ningún motivo deberán ingresar aguas
residuales provenientes de los servicios higiénicos.
45
• Las trampas de grasa deberán proyectarse de modo que sean fácilmente accesibles
para su limpieza y eliminación o extracción de las grasas acumuladas. La relación
largo: ancho del área superficial de la trampa de grasa deberá estar comprendido
entre 2:1 a 3:2.
• El ingreso a la trampa de grasa se hará por medio de codo de 90º y un diámetro
mínimo de 75 mm. La salida será por medio de una tee con un diámetro mínimo
de 75 mm.
• La diferencia de nivel entre la tubería de ingreso y de salida deberá de ser no
menor a 0,05 m.
• La parte inferior de la tubería de salida deberá estar no menos de 0,075 m ni más
de 0,15 m del fondo.
Romero (1999) recomienda que las trampas de grasas se diseñen normalmente con
tiempos de retención de 15 a 30 minutos y un tamaño mínimo de 2,8 m3.
Deben operarse y limpiarse regularmente para revenir el escape de cantidades apreciables
de grasas y la generación de malos olores. Generalmente la limpieza debe hacerse cada vez
que se alcance el 75% de la capacidad de retención de grasa como mínimo. (Romero, 1999:
1066).
En la Tabla 25 se muestra los parámetros de diseño de la trampa de grasa.
Tabla 25. Parámetros de diseño de la trampa de grasa
Parámetro Unidad Medida
Ancho m 0,70
Largo m 0,70
Profundidad m 0,50
Ancho útil m 0,60
Largo útil m 0,60
Profundidad útil m 0,40
Área útil m2 0,24
Volumen útil m3 0,144
Diámetro de la tubería de entrada pulg 3
Diámetro de la tubería de salida pulg 3
Tiempo de retención Horas 3,8
Espesor de la pared m 0,10
Material de construcción - Hormigón
46
El caudal considerado para el diseño de la trampa de grasa es de 0,91 m3/día (ANEXO B)
y el diseño de la trampa se encuentra ilustrado en el ANEXO E.
3.2.3. DISEÑO DEL JARDÍN DEPURADOR PILOTO
El diseño del Jardín depurador se realizó bajo los parámetros establecidos en la Guía para
el Diseño y Construcción de un humedal construido con Flujos Subsuperficiales dirigido
por la U.S. EPA (1993).
Los requisitos y parámetros que describe la guía, se citan a continuación:
• Determinar las condiciones existentes (DBO, TSS del afluente, temperatura
promedio de las aguas residuales en el invierno, promedio del flujo diario del
afluente).
• Determinar la calidad deseada del efluente (DBO y TSS)
• Seleccionar la profundidad del lecho ( sugerencia de un máximo de 2 pies [0.62
m] de la estructura del filtro), tipo de estructura y tamaño (usar una roca dura e
insoluble de 2-5 pulg de diámetro)
• Seleccionar un valor para los espacios vacíos dentro de la estructura de la roca
n = 0,35 si se usan plantas
n = 0,45 si no se usan plantas
• Una proporción inicial de largo – ancho del SFCW debe ser seleccionado
basándose en el área calculada para alcanzar la reducción deseada de DBO. Se
sugiere que inicialmente se seleccione una proporción de largo ancho 2:1. La
proporción final global del largo –ancho dependerá de los factores hidráulicos.
El dimensionamiento del jardín depurador se compone de dos etapas: la primera el diseño
biológico y la segunda el diseño hidráulico.
Lasino, et. al. (2015: 94) explica que estos sistemas se consideran como reactores
biológicos de flujo a pistón con cinética de degradación de materia orgánica de primer
orden, lo que se resume en la ecuación que se muestra a continuación (5):
𝑑𝐶
𝑑𝑡= −𝐾𝑇𝐶 (5)
Fuente: López y Borzacconi, 2009
47
Donde:
C = Concentración del contaminante (mg/L)
kT = Constante cinética (días-1)
Integrando la ecuación (4) entre la concentración inicial del contaminante en t = 0 y la
concentración final para un t = t (tiempo de retención hidráulico) se obtiene la siguiente
ecuación (6):
𝐶𝑒
𝐶𝑜= 𝑒(−𝑘𝑇𝑡) (6)
Fuente: García & Corzo, 2008
Donde:
Ce = Concentración final de DBO (mg/L)
Co = Concentración inicial de DBO (mg/L)
kT = Constante cinética (días-1)
t = tiempo de retención (días)
El tiempo de retención hidráulico “t” se calcula a través de la ecuación siguiente (7),
partiendo de que t=V/Q:
𝑡 =𝑛ℎ𝐴𝑠
𝑄 (7)
Fuente: U.S. EPA, 1993
Donde:
t = tiempo de retención (días)
n = porosidad (%)
h = profundidad del jardín depurador (m)
As = área de superficie del SFCW (m2)
Q = caudal de entrada (m3/día)
El área superficial del jardín depurador (8), se obtienen mediante el despeje de “t” en la
ecuación (6) para igualarla con la ecuación (7), quedando expresada la siguiente ecuación:
48
𝐴𝑠 =𝑄[ln (
𝐶𝑜
𝐶𝑒)]
𝑘𝑇ℎ𝑛 (8)
Fuente: U.S. EPA, 1993
Donde:
As = área de superficie del jardín (m2)
Q = caudal de entrada (m3/día)
Ce = Concentración final de DBO (mg/L)
Co = Concentración inicial de DBO (mg/L)
n = porosidad de la estructura del filtro (%)
h = profundidad del jardín depurador (m)
kT = Constante cinética (días-1)
Para el cálculo de la constante cinética “se asume el valor reportado por Reed para
humedales subsuperficiales que es 1,104 días-1” a 20°C (Hernández, et. al., 2012: 151).
La constante cinética se calcula mediante la siguiente ecuación (9), tomando en cuenta
temperatura del agua residual medida de 14°C:
𝑘𝑇 = 𝑘20(1,06(𝑇−20) (9)
Fuente: U.S. EPA, 1993
Donde:
kT = Constante cinética a temperatura T = 14 °C (días-1)
k20= Constante cinética corregida a T = 20°C
T = Temperatura del agua que ingresa al sistema (°C)
En la segunda etapa interviene el diseño hidráulico, Rabat (2016: 48) establece que los
jardines depuradores (humedales de flujo subsuperficial) se basan en la Ley de Darcy,
que describe el movimiento de flujo en un medio poroso, mediante la siguiente ecuación
(10):
𝑄 = 𝑘𝑠 ∗ 𝐴𝑐 ∗ 𝑠 (10)
Fuente: U.S. EPA, 1993
49
Donde:
Q = caudal de entrada (m3/día)
ks = Conductividad hidráulica de una unidad de área de la estructura (m3/m2/d)
Ac = Área trasversal del jardín depurador (m2)
s = Gradiente Hidráulico de la superficie del agua en el sistema (m/m)
Según la investigación realizada por Lara (1999), esta ley no se aplica estrictamente a los
humedales de flujo subsuperficial (jardines depuradores) dadas las limitaciones físicas
que presenta, al asumir por ejemplo condiciones de flujo laminar, sin embargo el flujo
turbulento puede darse al considerar gravas muy gruesas cuando el diseño presenta un
gradiente hidráulico muy elevado, así mismo asume flujos constantes y uniformes, que
en la realidad puede variar por condiciones como la precipitación, evaporación y
filtración, además de la existencia de cortocircuitos en el flujo a causa de una porosidad
desigual o mala construcción, pese a estas limitaciones el autor (Lara, 1999) asegura que
esta ley da aproximaciones razonables a las condiciones hidráulicas en el jardín
depurador.
La conductividad hidráulica se obtiene a partir del tipo de medio, tamaño efectivo y
porosidad empleada en el tratamiento, determinando 914,1 m3/m2/d para este proyecto
como se puede observar en la Tabla 26 propuesta en el manual de la EPA, 2000.
Tabla 26. Características típicas del medio de humedales de flujo subsuperficial
(EPA, 2000)
Tipo de medio
Tamaño
efectivo
D10 (mm)*
Porosidad, n
(%)
Conductividad
hidráulica, ks
(pie3/pie2/d)*
Arena gruesa 2 28 a 32 300 a 3000
Arena con
grava 8 30 a 35 1600 a 16000
Grava fina 16 35 a 38 3000 a 32000
Grava mediana 32 36 a 40 32000 a 160000
Roca triturada 128 38 a 45 16x104 a
82x104
*pie3/pie2/d x 0,3047 = m3/m2/d
50
Para la obtención del gradiente hidráulico se emplea la siguiente ecuación (11):
𝑠 =𝑚ℎ
𝐿 (11)
Fuente: Lara, 1999
Donde:
s = gradiente hidráulico (m/m)
m = pendiente, recomendado 1%
h = profundidad (m)
L = largo del jardín depurador (m)
El área transversal del jardín depurador, se calcula a través de la ecuación (12):
𝐴𝑐 = 𝑊 ∗ ℎ (12)
Fuente: U.S. EPA, 1993
Donde:
Ac = área transversal del jardín (m2)
h = profundidad (m)
W = ancho del jardín depurador (m)
El largo se obtiene calculándolo a través de la ecuación (13):
𝐿 =𝐴𝑠
𝑊 (13)
Fuente: U.S. EPA, 1993
Donde:
As = área de superficie del jardín (m2)
W = ancho del jardín depurador (m)
El ancho del jardín depurador se consigue a partir de la sustitución de las ecuaciones (11),
(12) y (13) en la ecuación de la ley de Darcy (10), quedando expresa la ecuación (14),
misma que permite el cálculo del ancho compatible con el gradiente hidráulico calculado:
51
𝑊 =1
ℎ(
𝑄𝐴𝑠
𝑚𝑘𝑠)
0,5
(14)
Fuente: Lara, 1999
Donde:
W = ancho del jardín depurador (m)
Q = caudal de entrada (m3/día)
As = área de superficie del SFCW (m2)
h = profundidad del jardín depurador (m)
m = pendiente, recomendado 1%
ks = conductividad hidráulica (m3/m2/d)
Si al reemplazar los datos calculados en la ecuación (10), “el caudal de entrada no es igual
o excede el flujo de diseño, la proporción largo-ancho se debe ajustar para disminuir la
longitud mientras se aumenta el ancho para mantener el área superficial”. (U.S. EPA,
1993: 11)
Los datos presentados en la Tabla 27. son datos obtenidos en campo y recomendaciones
establecidas en la literatura, empleados en el dimensionamiento del jardín depurador.
Tabla 27. Parámetros de diseño iniciales
Parámetro Expresado
como Unidad Valor
Caudal Q m3/día 0,937
DBO afluente C0 mg/L 182,25
DBO efluente Ce mg/L 100
Porosidad de la estructura de filtro n % 35
Temperatura a la salida del agua residual T °C 14
Profundidad del jardín depurador h m 0,5
Pendiente m % 1
52
La Tabla 28 expresa los parámetros utilizados en el diseño del jardín depurador, cuyos
cálculos se encuentran desarrollos en el ANEXO D y los planos del mismo en el ANEXO
E.
Tabla 28. Parámetros de diseño para el jardín depurador
Parámetro Expresado como Unidad Valor
Caudal Q m3/día 0,937
Porosidad n % 35
Profundidad h M 0,50
Largo L M 3,174
Ancho W M 1,305
Área Superficial As m2 4,142
Constante cinética kT dia-1 0,778
Tiempo de retención t Días 0,771
Conductividad hidráulica ks m3/m2/d 914,1
Gradiente hidráulico s m/m 0,0016
Área Transversal Ac m2 0,653
a. Consideraciones para la construcción
Estructura de entrada y salida
El ingreso del agua residual generada en los servicios higiénicos, lavandería y cocina se
lo realiza a través de tubería PVC de 3”, garantizando el ingreso uniforme al sistema de
53
tratamiento gracias al sistema ramal de tres entradas bajo el que fue construido, tal como
se observa en la Figura 12:
Figura 12. Ingreso del agua residual al jardín depurador
El sistema de salida se lo realiza a partir de una tubería PVC de 3” terminada en forma
de “L”, misma que llega a una caja de revisión donde se puede controlar el nivel de agua
dentro de la celda como se puede observar en la Figura 13. Esta debe estar ubicada en un
lugar de fácil acceso y limpieza.
Figura 13. Caja de revisión a la salida del sistema
Fuente: García & Corzo, 2008
Tipo de sustrato
El tipo de sustrato que se empleó en el jardín depurador es grava (rocas del río) en
diferentes tamaños apilados por capas, de tal manera que proporcione la porosidad de
35% como recomienda la U.S. EPA.
54
La adición del sustrato se distribuyó en tres capas siendo la capa inferior de 10 cm con
grava de diámetro entre 100 y 60 mm, la capa intermedia de 30 cm con grava de diámetro
entre 60 mm y 30 mm y la capa superior de 10 cm está compuesta por grava de diámetro
menor a 30 mm., tal como se observan en las Figuras 14 y 15 a continuación:
Figura 14. Tamaño del sustrato
Figura 15. Capas que conforman el jardín depurador
La zona de entrada está constituida por dos elementos: un sistema de vertido y una franja
de material granular de gran tamaño (>100 mm de diámetro) situada ya propiamente
dentro de la celda. Estos elementos tienen como objetivo que el agua se reparta
uniformemente en la cabecera de cada celda (García & Corzo, 2008: 68).
En esta franja se evitó la siembra de macrófitas, y de igual manera se procedió en la zona
de salida del jardín a diferencia de que consta solo del material granular de gran tamaño
situado al final de la celda como lo explican García & Corzo (2008: 70).
55
Macrófitas utilizadas
Una de las principales características de los jardines es su cualidad de ser muy vistosos y
llamativos con plantas que atraen. Esta misma idea y por tratarse de un jardín depurador
se busca que además de tratar el agua a través de los procesos que se llevan a cabo
internamente, mantenga el equilibrio y la estética del lugar en el que está implementado.
Mindo al ser un sitio de alto atractivo turístico por sus paisajes naturales, es necesario
implementar tecnologías amigables con el ambiente que no generen ningún tipo de
impacto al medio.
Razón por la cual, en la selección de las macrófitas se tomó en cuenta criterios
mencionados en el Manual de Humedales Artificiales (2008) emitidos por la ONU-
HABITAT, como:
• Utilización de especies de macrófitos locales predominantes
• Penetración profunda de las raíces
• Rizomas fuertes y raíces fibrosas en gran cantidad
• Considerable biomasa o densidad de tallo para lograr la máxima transferencia de
agua
• Asimilación de nutrientes
• Área superficial máxima para poblaciones microbianas
• Soporte de una amplia rizosfera.
• Estética
Para la plantación en el jardín se seleccionó tres tipos de macrófitas que cumplan con
las características mencionadas:
❖ El Bambú: Pertenece a la familia de las plantas herbáceas conocidas como
gramíneas, su principal característica son sus tallos de forma cilíndrica y hueca
con hojas angostas y envainadoras.
Características:
▪ Los costos de reproducción y cuidados son menores.
56
▪ La velocidad de crecimiento es mayor al resto de especies
tradicionalmente utilizadas.
▪ Son perennes, ya que a partir de un mismo rizoma se pueden
reproducir varios tallos o culmos durante decenas de años.
(Hidalgo & Romero, 2007: 42)
▪ Crece tanto a la sombra como a la luz y con temperaturas que van
de los 15 a los 32°C. (Romero & Miguez, 2011: 7)
▪ Tiene alta tolerancia y su mantenimiento es mínimo (Romero &
Miguez, 2011: 3)
❖ Papiro: Su nombre científico es Cyperus Papyrus. Los papiros son plantas
que presentan ciertas características que le permiten un buen desempeño como
macrófita enraizada, al ser perenne, posee grandes rizomas, y espigas
cilíndricas, tolera pH entre 6 y 8, entre otras; además de su capacidad para
soportar altos niveles de insolación y su adaptabilidad a suelos arenosos
altamente húmedos (Pérez, et. al., 2013 citado en Ramírez & Rodríguez, 2016:
41).
Las investigaciones en el ámbito de la botánica muestran que la parte aérea
del Cyperus papyrus tiene capacidad para acumular nutrientes. Por el hecho
de tener metabolismo C4, esta macrófita presenta alta producción de
biomasa, cerca de 6 kg.m-2.año-1, y una capacidad de fitoextracción de
nutrientes (MBURU et al., 2015 citado en Sánchez et al., 2015: 2).
❖ Heliconia psittacorum: Kress, Betancur & Echeverry (2004) señalan que las
heliconias pertenecen al orden botánico de los Zingiberales, nativas de
Centro, Sur América y algunas islas del Pacifico Sur.
Crecen a través de tallos subterráneos (rizomas) que envían brotes (vástagos)
a la superficie, estos vástagos pueden ser solitarios o agregados, lo cual
caracteriza la capacidad de colonización de cada especie. (Kress, Betancur
& Echeverry, 2004:27). Su verdadero tallo está constituido por un vigoroso
rizomaprovisto de yemas vegetativas y abundantes, largas y fuertes raíces
fibrosa. (Jerez, 2007: 29-35).
57
Plantas glabras, normalmente de un metro alto, raramente de hasta 2 metros.
Hojas a menudo numerosas, estrechamente oblongas, de aproximadamente
30 cm. largo y 9 cm. de ancho, o a menudo estrechas o largas, abruptamente
acuminadas, redondeadas o subcordadas en la normalmente base oblicua,
delgadas, color verde brillante (Sosof, Alvarado & Sánchez, 2006: 30)
Peña, E. et al. (2013: 470) en su estudio demostraron que las H. psittacorum
son tolerantes a un amplio espectro de condiciones ambientales,
convirtiéndolas en especies atractivas para el uso en sistemas naturales como
los humedales construidos subsuperficiales (HC) para el tratamiento de aguas
residuales.
Es muy común cuando se plantea un proyecto de humedales que los promotores muestren
una cierta desconfianza sobre el éxito del crecimiento de los vegetales plantados. No
obstante, estas plantas si tienen agua, luz y nutrientes crecen muy rápido y dan muy buenos
resultados. (García & Corzo, 2008: 73).
Impermeabilización
Para la construcción del jardín depurador se utilizó geomembrana con el fin de evitar
posible filtraciones al suelo donde se ubicó el sistema, tal como se ve en la Figura 16:
Figura 16. Impermeabilización del jardín depurador
58
3.3. ANÁLISIS DE RESULTADOS AGUA POST TRATAMIENTO
3.3.1. Resultado de los análisis en Laboratorio
Los parámetros de calidad de agua que se tomaron en cuenta para el análisis de las
muestras tomadas posterior al tratamiento, son los mismos empleados en el análisis
inicial, descritos en el apartado 3.1.3.
En el análisis se consideró dos puntos de muestreo: el primer punto, en la entrada del
jardín depurador y el segundo punto, en la descarga de la caja de revisión posterior al
jardín depurador, por cada punto de muestreo se tomó una muestra diaria por tres días.
La Tabla 29 muestra los resultados obtenidos en cada punto de muestreo durante los tres
días.
Tabla 29. Análisis de calidad de agua al ingreso y salida del jardín depurador (LAB
FIGEMPA, 2017)
Parámetros
Un
idad
es
Entrada al Jardín
depurador
Salida del jardín
depurador
Mart
es
31 –
Oct
-2
017
Mié
rcole
s
1 –
No
v -
201
7
Mié
rcole
s
8 –
No
v –
20
17
Mart
es
31 –
Oct
-2
017
Mié
rcole
s
1 –
No
v -
201
7
Mié
rcole
s
8 –
No
v –
20
17
pH - 6,79 6,66 6,71 6,76 6,60 6,35
Sólido Suspendido mg/L 24 36 32 18 14 56
Sólidos Totales mg/L 196 204 332 158 136 296
DQO mg/L 92,1 105,4 231.2 24,2 22,1 197
DBO5 mg/L 64,47 73,78 161,7 18,15 16,58 147,7
Coliformes Fecales UFC/
ml - - - 45000 335000 20000
Coliformes Totales UFC/
ml - - - 590000 650000 770000
59
En la Tabla 30 se presenta el promedio obtenido en el análisis de los parámetros
analizados posterior al tratamiento y su cumplimiento con la normativa ambiental.
Tabla 30. Comparación de resultados, Punto 2 con la normativa ambiental
Parámetro Unidades
Punto 2. Salida del
Jardín depurador
(promedio)
Límite permisible –
TULSMA, Anexo 1 Evidencia
pH - 6,57
Tab
la 9
6 – 9 Cumple
Sólido
Suspendido mg/L 29,33 130 Cumple
Sólidos
Totales mg/L 216 1600 Cumple
DQO mg/L 81,10 200 Cumple
DBO5 mg/L 60,81 100 Cumple
Coliformes
Fecales UFC/ml 177500
Tab
la 6
200 NMP/100
ml
No
Cumple
Coliformes
Totales UFC/ml 710000
2000
NMP/100 ml
No
cumple
La Tabla 31, 32 y 33 muestran la eficiencia del jardín depurador en los parámetros de
calidad de agua analizados, por día:
Tabla 31. Eficiencia del Jardín depurador – 31/10/2017
Martes 31 – Oct -2017
Parámetro Promedio de
ingreso (So)
Promedio de
salida (S)
Eficiencia (%)
𝑆𝑜 − 𝑆
𝑆𝑜∗ 100
Sólido Suspendido 24,00 18,00 25,00
Sólidos Totales 196,00 158,00 19,38
DQO 92,10 24,20 73,72
DBO5 64,47 18,15 71,84
60
Tabla 32. Eficiencia del Jardín depurador – 01/11/2017
Miércoles 01 – Nov – 2017
Parámetro Promedio de
ingreso (So)
Promedio de
salida (S)
Eficiencia (%)
𝑆𝑜 − 𝑆
𝑆𝑜∗ 100
Sólido Suspendido 36,00 14,00 61,11
Sólidos Totales 204,00 136,00 33,33
DQO 105,40 22,10 79,03
DBO5 73,78 16,58 77,53
Tabla 33. Eficiencia del Jardín depurador – 08/11/2017
Miércoles 08 – Nov – 2017
Parámetro
Promedio de
ingreso (So)
Promedio de
salida (S)
Eficiencia (%)
𝑆𝑜 − 𝑆
𝑆𝑜∗ 100
Sólido Suspendido 32,00 56,00 0,00
Sólidos Totales 332,00 296,00 10,84
DQO 231,2 197,00 14,79
DBO5 161,7 147,7 8,67
La eficiencia total del jardín depurador, se evidencia en la Tabla 34, a continuación:
Tabla 34. Eficiencia del Jardín depurador
Parámetro Eficiencia (%)
𝑆𝑜 − 𝑆
𝑆𝑜∗ 100
Sólido Suspendido 28,70
Sólidos Totales 21,18
DQO 55,85
DBO5 52,68
61
3.3.2. Análisis y discusión de Resultados
Mindo, al ser considerada una zona sensible por la variedad de recursos naturales requiere
de medidas preventivas que contribuyan a preservarlos, para ello en la Hostería Garceta
Sol, se implementó un sistema de tratamiento que consta de una trampa de grasa por la
presencia del restaurante y una fosa séptica para tratar las aguas generadas en los servicios
higiénicos del lugar (previo a la implementación del sistema la fosa ya existía); ambos
como tratamientos primarios y de esta manera eliminar sólidos grandes que puede alterar
el siguiente proceso, compuesto por un jardín depurador, tratamiento secundario
sustentable con el ambiente de bajo costo de implementación, operación y
mantenimiento.
Tomando como base a la comparación realizada de los datos obtenidos en campo con la
normativa para descarga de agua a un cuerpo de agua dulce, TULSMA Tabla 9, se verificó
que inicialmente los parámetros DQO, DBO5, Coliformes fecales y totales no cumplen
con los límites permisibles propuesto por la normativa como se percibe en las Tablas 18
y 19, estos resultados son congruentes con la realidad (previo al tratamiento) debido a que
en un inicio las aguas residuales procedentes de la cocina y lavandería no recibían ningún
tipo de tratamiento, descargándose directamente al rio Nambillo (ver anexo 9), siendo
parte del 1,13% de la población que descarga sus aguas directamente a ríos, lagos o
quebradas, como se mencionadas en el PDOT de la Parroquia de Mindo.
Sin embargo los análisis realizados posterior al tratamiento demuestran que existió un
cambio en la calidad del agua, generando un 55,85% de eficiencia en la disminución de
DQO, valor similar en el parámetro de DBO5 teniendo una eficiencia de 52,68%, 28,70%
de disminución en sólidos suspendidos, 21,18% en Sólidos Totales, así se evidencia en la
Tabla 34. En el caso de parámetros como Coliformes totales y fecales los resultados
obtenidos no fueron favorables al no existir un descenso en los resultados comparados
con los iniciales, impidiendo que se cumpla con los límites permisibles del total de
parámetros estudiados.
Tomando en cuenta al autor Espinoza (2014:17), la eficiencia en los humedales de flujo
subsuperficial radica en la remoción de DBO5 y SST principalmente, demostrando en su
trabajo al cabo de tres meses de monitoria una remoción de 66% y 44% respectivamente
y dos meses después los análisis practicados demostraron 80% y 90% de eficiencia en el
mismo orden de parámetros; resultados parecidos son los que demuestra Mena (2014: 89)
62
en su estudio de maestría generando una eficiencia de 93,89% de remoción en DBO5,
84,98% de remoción en DQO y 40% de remoción de SST en un periodo de cinco meses
de estudio, lo que evidencia que pese al poco tiempo que lleva implementado el jardín
depurador está generando resultados positivos al tratamiento de agua residual que se
descarga en la hostería.
En la figura 17 se ilustra los promedios de DBO5, la DQO y SST iniciales (sin tratamiento)
y finales (posterior al tratamiento), en la cual se aprecia la notable remoción existente:
Figura 17. Remoción de carga contaminante antes y después del jardín
Un detalle que se pudo observar en las tablas 31, 32 y 33, es que el pH, parámetro
importante dentro del proceso de tratamiento biológico, inicio con un valor neutro de 7,2,
mismo que al cabo de las seis semanas de implementado el sistema descendió a 6,57; pese
a que este valor permanece dentro de los límites permisibles del TULSMA, Hernández,
et. al. (2015: 52) explica que es consecuencia de las actividades domésticas a lo largo del
tiempo de investigación, y a los diferentes procesos que llevan a cabo los
microorganismos, tras el estudio realizado en sus humedales de prueba que presentaron
el mismo comportamiento. Para el caso de la hostería, los lavabos presentes en la cocina
contaban con rejillas de orificio muy grande, permitiendo el paso de los residuos de
alimentos hacia el siguiente punto del tratamiento (trampa de grasa), almacenándose en
este lugar ocasionando la descomposición de los mismos, generando fuertes olores y
atrayendo a hormigas rojas, la Ing. Stephanie Aguirre en el “Programa General de
Mantenimiento para conservar en buen estado la trampa de grasa” menciona es necesario
182,3
243
7960,81
81,1
29,33
0
50
100
150
200
250
300
DBO5 (mg/L) DQO (mg/L) SST (mg/L)
mg/L
Remoción de carga contaminante
Sin tratamiento Con tratamiento
63
el paso únicamente del efluente líquido para que cumpla eficazmente su función, ya que
el paso y la acumulación de residuos de comida en la trampa producen ácidos que
carcomen los componentes internos y el tanque, reduciendo la vida útil del mismo. En la
Figura 18 se muestra el comportamiento del pH antes y después del tratamiento.
Figura 18. Comportamiento de pH antes y después del tratamiento
En parámetros como Coliformes totales y fecales, la eficiencia del sistema no se logró, la
explicación que Seoánez (1999, citado en Mena, 2014: 115) menciona en su trabajo es
que dado que las raíces aún no han alcanzado el desarrollo total debido a las pocas
semanas de implementación que lleva, no se permite la formación de microorganismos
que se alimenten de patógenos y por ende disminuyan el valor de este parámetro.
En los resultados mostrados en la Tabla 29, es notable, la diferencia de los resultados
obtenidos en los días martes 31 de octubre y miércoles 01 de noviembre (2017) en
relación con los presentados el día miércoles 08 de noviembre del mismo año; esto se
debe a la limpieza que recibió la trampa de grasas días previos al muestreo, cosa contraria
a los resultados elevados del siguiente miércoles, debido a que la muestra analizada se
tomó posterior al periodo de cuatro días de feriado, en el cual existió gran afluencia de
visitantes, incrementando el uso de instalaciones de la hostería (baños, duchas, cocina).
Demostrando que el sistema de tratamiento únicamente será eficiente si existe de por
medio un control y limpieza continua a los diferentes componentes del tratamiento, para
esto es muy importante llevar un registro de limpieza y mantenimiento que evidencie y
contar con la preocupación e importancia que se le dé por parte de los dueños de la
hostería.
6,75
6,57
6,45
6,5
6,55
6,6
6,65
6,7
6,75
6,8
antes después
pH
64
CAPÍTULO IV
4.1. COSTOS DE IMPLEMENTACIÓN
Tabla 35. Costo de implementación del sistema
Rubro Unidad Cantidad
Precio
unitario
$
Costo
$
Construcción del jardín
Excavación del área para instalación
del sistema m3 2,6 11,49 30,00
Construcción del talud m3 0,6 13,25 7,95
Material impermeabilizante m2 10 13,00 130,00
Grava en diferentes tamaños m3 2,6 44,17 115,33
Tubería PVC (3 pulg) M 6 6,60 39,60
Codos PVC 90° (3 pulg) U 4 2,37 9,48
Reducción de 4 pulg a 3 pulg U 1 2,50 2,50
Tapón PVC 75 mm U 2 1,25 2,50
Tapón PVC 110 mm U 1 1,85 1,85
Tee PVC desagüe 75mm U 4 3,25 13,00
Pega tubos PVC 125cc U 1 2,66 2,66
Rejilla de desagüe 110mm U 2 1,82 3,64
Macrófita: Heliconia psittacorum U 3 5,00 15,00
Macrófita: papiro U 4 4,00 16,00
Macrófita: bambú U 5 3,75 18,75
Trampa de grasas
plástico de construcción m2 2 1.30 2,60
65
Codos PVC 90° (3 pulg) U 5 2.37 11,85
Tubería PVC (3 pulg) U 1 6.60 6,60
Tabla de encofrado U 2 2.70 5,40
Cemento U 1 8.25 8,25
Varilla U 1 5.50 5,50
Clavos lb 1/2 0.25 0,25
Arena carretillas 2 1.80 3,60
Malla plástica azul 1/16” m 1 2,71 2,71
Caja de revisión de 30 x 30 x 60 cm
Tubería PVC (3 pulg) U 1 6,60 6,60
plástico de construcción m2 2 1,30 2,60
Codos PVC 90° (3 pulg) U 1 2,37 2,37
Tabla de encofrado U 2 2,70 5,40
Cemento U 1 8,25 8,25
Arena carretillas 1 1,80 1,80
Laboratorio
Placas petrifilm (25 placas) caja 1 59,95 59,95
Viales: (0-1500) ppm (25 tubos) caja 1 52,00 52,00
Transporte
Gasolina gal 80 1,48 118,40
Mano de obra
Maestros albañiles día 4 30,00 120
Total $ 832,39
66
CAPÍTULO V
5.1. CONCLUSIONES
• En base a la visita técnica realizada se evidenció que el agua residual generada en
la Hostería Garceta – Sol, descarga sus efluentes procedentes de la cocina y
lavandería directamente al río Nambillo, generando la acumulación de aceites y
grasas en la orilla del mismo.
• La eficiencia del tratamiento se garantiza con la instalación previa de un pozo
séptico que retenga los sólidos generados en los servicios higiénicos del hotel y
una trampa de grasa para tratar los efluentes producidos en la lavandería y cocina,
de tal manera que el sistema no se sature y cumpla la función de depurar el agua
residual.
• Se diseñó y construyó un jardín depurador de 3,17 m de largo, 1,30 m de ancho y
0,5 m de profundidad, empleando la metodología propuesta por la U.S. EPA para
tratar un caudal de 0,937 m3/día, generados en la hostería.
• Los papiros, heliconia psittacorum y bambú fueron las especies calificadas en base
a sus características como idóneas para el diseño e implementación del jardín
depurador y contribuir en mejorar la calidad del agua residual generada en la
hostería previo a la descarga en el río Nambillo.
• El análisis de la calidad de agua posterior al sistema de tratamiento demostró que
dentro del periodo de estudio de seis semana desde su implementación, ha
mejorado la calidad de agua reduciendo en un 55,85% la carga de DQO; 52,68%
la carga de DBO5; 28,70% en carga de sólidos suspendidos y 21,18% en Sólidos
Totales, para el caso de los parámetros Coliformes totales y fecales no se
evidenció remoción.
• El costo total de la implementación del jardín depurador fue de $832,39,
constituyéndose como una tecnología de bajo costo y alta eficiencia, que se integra
al paisaje sin causar ningún tipo de impacto, por lo que resulta conveniente su uso
en ecosistemas de gran diversidad de fauna y flora, como el caso de la Parroquia
de Mindo.
67
• El buen funcionamiento del sistema radica en un adecuado mantenimiento y
limpieza de cada una de las partes que conforman el tratamiento, aumentando la
vida útil y la eficiencia.
5.2. RECOMENDACIONES
• Implementar en la Hostería Garceta Sol un plan de monitoreo y seguimiento que
evidencie la ejecución de inspecciones periódicas, limpieza y mantenimiento de
cada uno de los componentes del sistema de tratamiento para garantizar su óptimo
funcionamiento y extender el tiempo de vida útil, así mismo descargar de un
efluente de calidad bajo los parámetros establecidos en la normativa ambiental
ecuatoriana.
• Construir una nueva fosa séptica, de acuerdo a las recomendaciones establecida
por la normativa correspondiente de tal manera que cumpla eficientemente y
realizar limpiezas continuas cada dos años, con el fin de verificar el buen estado
de la estructura.
• Motivar y comprometer a los dueños y personal que conforma la Hostería Garceta
Sol con el cumplimiento del plan de monitoreo y seguimiento para que no exista
obstrucciones o daños en el sistema tratamiento a causa de falta de mantenimiento
y limpieza, perdiendo así la eficiencia del mismo.
• Capacitar al personal que conforma la hostería para que pueda realizar un
adecuado mantenimiento y limpieza del sistema.
68
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día 1 de diciembre de 2017]
73
ANEXOS
74
ANEXO A.VALOR PROMEDIO DE LOS PARÁMETROS DE CALIDAD DE AGUA
Figura 19. Valor promedio de pH presente en el agua residual que ingresa al jardín depurador
Fuente: Visita de campo, julio 2017
75
Figura 20. Valor promedio de Oxígeno disuelto presente en el agua residual que ingresa al jardín depurador
Fuente: Visita de campo, julio 2017
76
Figura 21. Valor promedio de SST presentes en el agua residual que ingresa al jardín depurador
Fuente: Visita de campo, julio 2017
77
Figura 22. Valor promedio de ST presentes en el agua residual que ingresa al jardín depurador
Fuente: Visita de campo, julio 2017
78
Figura 23. Valor promedio de DQO presente en el agua residual que ingresa al jardín depurador
Fuente: Visita de campo, julio 2017
79
Figura 24. Valor promedio de DBO5 presente en el agua residual que ingresa al jardín depurador
Fuente: Visita de campo, julio 2017
80
Figura 25. Valor promedio de Coliformes Fecales presentes en el agua residual que ingresa al jardín depurador
Fuente: Visita de campo, julio 2017
81
Figura 26. Valor promedio de Coliformes Totales presentes en el agua residual que ingresa al jardín depurador
Fuente: Visita de campo, julio 2017
82
ANEXO B. VALOR PROMEDIO DEL CAUDAL DE DISEÑO TOTAL Y DE LA COCINA Y LAVANDERÍA
Figura 27. Valor promedio del caudal de diseño para el jardín depurador
Fuente: Visita de campo, julio 2017
83
Figura 28. Valor promedio del caudal generado en la lavandería y cocina para el diseño de la trampa de grasa
Fuente: Visita de campo, julio 2017
84
ANEXO C. PLANO DE LA FOSA SÉPTICA
84
85
ANEXO D. CÁLCULOS PARA EL DISEÑO DE UN JARDÍN DEPURADOR
DISEÑO BIOLÓGICO
• Constante cinética:
𝑘𝑇 = 𝑘20(𝜃(𝑇−20)
𝑘𝑇 = 1,104(1,06(14−20)
𝑘𝑇 = 0,7783 [𝑑í𝑎 −1]
• Área superficial del humedal:
𝐴𝑠 =𝑄[ln (
𝐶𝑜
𝐶𝑒)]
𝑘𝑇ℎ𝑛
𝐴𝑠 =
0,94[𝑚3
𝑑í𝑎][ln (
182,25[𝑚𝑔
𝐿 ]
100 [𝑚𝑔
𝐿 ])]
0,7783[𝑑í𝑎−1] ∗ 0,5[𝑚] ∗ 0,35
𝐴𝑠 = 4,1274 [𝑚2]
• Tiempo de retención:
𝑡 =𝑛ℎ𝐴𝑠
𝑄
𝑡 =0,35 ∗ 0,50[𝑚] ∗ 4,1274[𝑚2]
0,94[𝑚3
𝑑í𝑎]
𝑡 = 0,7712 [𝑑í𝑎𝑠]
86
DISEÑO HIDRÁULICO
• Ancho del jardín depurador:
𝑊 =1
ℎ(
𝑄𝐴𝑠
𝑚𝑘𝑠)0.5
𝑊 =1
0,5[𝑚](0,94[
𝑚3
𝑑í𝑎] ∗ 4,1274[𝑚2]
0,01 ∗ 914,1[
𝑚3
𝑚2
𝑑í𝑎]
)0.5
𝑊 = 1,305 [𝑚]
• Largo del jardín depurador:
𝐿 =𝐴𝑠
𝑊
𝐿 =4,1274[𝑚2]
1,305[𝑚]
𝐿 = 3,173 [𝑚]
• Gradiente hidráulico:
𝑠 =𝑚ℎ
𝐿
𝑠 =0,01 ∗ 0,5[𝑚]
3,173[𝑚]
𝑠 = 0,0015 [𝑚
𝑚]
87
• Área Transversal del Humedal
𝐴𝑐 = 𝑊 ∗ ℎ
𝐴𝑐 = 1,305 [𝑚] ∗ 0,5[𝑚]
𝐴𝑐 = 0,653 [𝑚2]
88
ANEXO E. DISEÑOS
88
89
89
90
90
91
ANEXO F. RESUMEN FOTOGRÁFICO
LEVANTAMIENTO DE INFORMACIÓN
Hostería Garceta Sol
92
Punto 1. Descarga de la lavandería y
cocina
Punto 2. Descarga de la fosa séptica
Muestreo (método volumétrico) punto 1 Muestreo (método volumétrico) punto 2
Canal de circulación del agua residual hacia el Río Nambillo
Evidencia de aceite a orillas del río Nambillo almacenado en las raices y entre las
rocas
93
ANÁLISIS DEL AGUA RESIDUAL EN EL LABORATORIO
Muestras etiquetadas iniciales Muestras despues del tratamiento
INSTRUMENTOS UTILIZADOS
Material de vidrio y pera Frascos Winkler Placas petrifilm 3M
EQUIPOS EMPLEADOS
Termoreactor Espectrofotómetro
94
Incubador microbiológico Estufa Eléctrica (0 a 220 °C)
pHmetro Medidor de Oxígeno Disuelto
Espectofotómetro DR 2000 Balanza digital Incubadora DBO
95
LEVANTAMIENTO DE INFORMACIÓN FOSA SÉPTICA
Fosa séptica
Medición de lodos Medición de nata
CONSTRUCCIÓN DE TRAMPA DE GRASAS
96
CONSTRUCCIÓN DEL JARDÍN
Excavación en el terreno Instalación del sistema de tuberías del
jardín
Impermeabilización del jardín Recolección del sustrato en río Nambillo
Relleno del sistema con el sustrato
97
Construcción de la caja de revisión posterior al tratamiento
Heliconia psittacorum Bambú Papiro
Selección de macrofitas
Siembra e las macrofitas
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Crecimiento de macrofitas alrededor del
sistema (oreja de ratón)
Toma de muestra despues del
tratamiento
Jardín depurador implementado
Jardín depurador al cabo del término del estudio
