Estabilización con EM™ de lodos sépticos que provienen

UNIVERSIDAD EARTH
ESTABILIZACIÓN DE LOS LODOS SÉPTICOS QUE PROVIENEN DE UNA
COMUNIDAD PEQUEÑA CON MICROORGANISMOS EFICACES (EM)
Brenda Nadhiesda Reyes Mendoza
Trabajo de Graduación presentado como requisito parcial para optar al título
de Ingeniera Agrónoma con el grado de Licenciatura
Guácimo, Costa Rica
Diciembre, 2004
Trabajo de Graduación presentado como requisito parcial para optar al título de
Ingeniera Agrónoma con el grado de Licenciatura
Profesor Asesor
Jane Yeomans, Ph.D.
Profesor Asesor
Ing. Carlos Hernández H. Ph.D.
Profesor Asesor
Shuichi Okumoto, Ph.D.
Decano
Daniel Sherrard, Ph.D.
Candidata
Brenda Nadhiesda Reyes M.
Diciembre, 2004
ii
DEDICATORIA
Dedico esta investigación al ser más preciado que tengo, mi padre
Francisco Reyes, él por ser la persona quien siempre me ha guiado y apoyado en
la vida. Quien confió en mí y brindo todo su apoyo para culminar mis estudios.
A mi madre Clariza Mendoza, que tengo en mi corazón siempre, donde
quiera que estés.
A mis hermanos; Jimmy, Alvaro y Venicio por ser fuente de inspiración en
todo lo que hago, por que gracias a ellos pienso en superarme; los adoro.
A mi abuelita Concepción sin ella no hubiera crecido.
A mi país Nicaragua porque gracias a él, pienso en mejorarlo y me motivo
en pensar que con un pequeño cambio puedo hacer mucho. Mi país al quien amo
y respeto.
En Fin a todos y cada uno de ustedes que siempre están con migo
mostrándome lo largo que puedo llegar y lo grande que puedo ser.
Brenda
iii
AGRADECIMIENTO
Este trabajo no podría ser culminado sin la ayuda incondicional de la
Profesora Jane Yeomans, ella a quien siempre acudí, le agradezco profundamente
todo el apoyo brindado.
A Dios, quien me guía día a día.
A Juan Mairena quien siempre estuvo dispuesto a ayudar sin importar si era
de día o de noche, su aptitud hacia el trabajo era siempre el mismo.
Orlando por ser quien estuvo dispuesto a ayudar, sus consejos fueron
fundamentales en este trabajo.
A mis amigos que siempre estaban dispuestos a darme fuerzas para que
continuara.
A mis compañeros parte fundamental en el desarrollo de cada trabajo.
Al personal del Laboratorio de suelos y Aguas.
A NORAD, por darme los recursos económicos necesarios para realizar
estudios en la Universidad EARTH.
A la Universidad EARTH, por tener las puertas abiertas a personas que
como yo necesitan de grandes cambios para superarse.
Brenda
iv
RESUMEN
El sistema de manejo de excretas más común en Costa Rica se basa en la
descarga del residuo a tanques sépticos. El material acumulado, el lodo séptico,
contiene biosólidos y patógenos que pueden influenciar negativamente al
ambiente y al humano, si estos son utilizados de manera inadecuada. Este
proyecto basa sus objetivos en la utilización de Microorganismos Eficaces (EM)
para la estabilización de los lodos sépticos que provienen de un tanque séptico,
del comedor de la Universidad EARTH. Se realizó el estudio en dos etapas. En la
primera etapa, se incubaron anaerobicamente muestras del lodo séptico con cinco
concentraciones de EM activado (0%, 2,5%, 5%, 7,5% y 10%, v/v), para hacer las
mediciones de diferentes parámetros cada tres días por 15 días, siendo tres
repeticiones. En la segunda etapa, se eligieron tres tratamientos de la etapa uno
(0%, 2,5% y 5%, v/v EM activado) utilizando 6 repeticiones para hacer las
mediciones de diferentes parámetros cada 3 días por 15 días.
En los resultados de ambos experimentos del proyecto se observó la
diferencia positiva por parte de los tratamientos con EM, en relación con el
tratamiento sin EM, observándose en los parámetros de pH, olor, turbidez, sólidos
totales, DBO5, DQO, Coliformes, nitrógeno total y nitrógeno en forma de amonio.
El tratamiento sin EM mostraba un olor fuerte característico de material fecal en el
transcurso del tiempo, muy por el contrario para los tratamientos con EM que
mostraron un olor característico a fermentación. Con el EM fue posible eliminar las
bacterias coliformes en los lodos. También, se observó una reducción de DBO5,
DQO y sólidos totales. En los tratamientos con EM, después de tres días, la
cantidad de DBO5 fue menor del límite permisible <300 mg L-1. Sin embargo, no se
logró el límite máximo permisible de DQO (<1 000 mg L-1) ni de sólidos totales
(<2 000 mg L-1) para descargar esta agua residual en el ambiente durante los 15
días de este experimento. Los resultados demuestran la eficiencia de EM para que
estos lodos estabilizados puedan ser reutilizados como fuentes de nutrientes en
agricultura.
v
Palabras claves: Lodos sépticos, biosólidos crudos, Microorganismos Eficaces
(EM), estabilización, DBO5, DQO, sólidos totales, patógenos, coliformes.
Reyes, B. 2004. Estabilización de los Lodos Sépticos que Provienen de una
Comunidad Pequeña con Microorganismos Eficaces. Proyecto de
Graduación. Guácimo, Costa Rica, EARTH. 55 p.
vi
ABSTRACT
In Costa Rica, the most common system for management of sewage is the
septic tank. The material that accumulates, the septage, contains biosolids and
pathogens that can have a negative effect on the environment if it is not managed
correctly. The objective of this project was to use Effective Microorganisms (EM) to
stabilize septage from the cafeteria’s septic tank at EARTH University. The study
was carried out in two stages. In the first, triplicate samples of septage were
incubated anaerobically with five concentrations of activated EM (0%, 2.5%, 5%,
7.5%, and 10%, v/v), and samples were analyzed for various parameters every
three days for 15 days. In the second phase, six replications of three treatments
from phase one (0%, 2.5%, and 5%, v/v activated EM) were incubated
anaerobically samples were analyzed for various parameters every three days for
15 days.
In both experiments a positive effect of EM at all concentrations, as
compared to the treatment without EM was observed in the analyses of samples
for pH, odor, turbidity, total solids, DBO5, DQO, Coliforms, total nitrogen and
ammonium-nitrogen. Without EM, the septage had the characteristic fecal odor
throughout the entire incubation. The samples from the EM treatments had a
characteristic odor of fermentation. With the EM treatments it was possible to
eliminate the coliforms from the samples. As well, a reduction in DBO5, DQO, and
total solids was observed. After three days, in the samples treated with EM, the
level of DBO5 was lower than the permissible level of <300 mg L-1. However, after
15 days of anaerobic incubation, the levels of DQO and total solids were still in
excess of those permissible by law for discharging the water into the environment
(<1 000 mg L-1 and <2 000 mg L-1, respectively). The results showed that EM is
effective for stabilizing septage, so that it can be used as a source of nutrients in
agriculture.
Key words: Septage, biosolids, Effective Microorganisms (EM), stabilization,
DBO5, DQO, total solids, pathogens, coliforms.
vii
TABLA DE CONTENIDO
Página
DEDICATORIA................................................................................................................ III
AGRADECIMIENTO ....................................................................................................... IV
RESUMEN ......................................................................................................................... V
ABSTRACT .....................................................................................................................VII
TABLA DE CONTENIDO..............................................................................................VIII
LISTA DE CUADROS....................................................................................................... X
LISTA DE FIGURAS........................................................................................................ XI
LISTA DE ANEXOS........................................................................................................XII
1
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 1
2
OBJETIVOS ................................................................................................................. 3
2.1
2.2
3
GENERAL ................................................................................................................. 3
ESPECIFICOS ............................................................................................................ 3
REVISIÓN DE LITERATURA .................................................................................. 4
3.1
AGUAS RESIDUALES ................................................................................................ 4
3.2
LOS LODOS SÉPTICOS ............................................................................................... 5
3.2.1
Características físicas .................................................................................... 6
3.2.2
Características químicas ................................................................................ 7
3.2.3
Características biológicas.............................................................................. 8
3.3
MÉTODOS DE DESCONTAMINACIÓN DE LOS LODOS .................................................. 9
3.3.1
Tratamiento biológico .................................................................................. 11
3.3.2
Tratamiento físico......................................................................................... 12
3.3.3
Tratamiento químico .................................................................................... 12
3.4
MICROORGANISMOS EFICACES (EM) .................................................................... 12
3.4.1
EM y su efecto en las aguas residuales ........................................................ 13
4
MATERIALES Y MÉTODOS.................................................................................. 15
4.1
UBICACIÓN ............................................................................................................ 15
4.2
ETAPA 1................................................................................................................. 15
4.2.1
Análisis de muestras ..................................................................................... 16
4.3
ETAPA 2................................................................................................................. 17
4.3.1
Metodología de variables biológicas ........................................................... 18
4.3.2
Metodología de análisis de variables físicas................................................ 18
4.3.3
Metodología de análisis de variables químicas ........................................... 19
4.3.4
Análisis de resultados................................................................................... 20
5
RESULTADOS Y DISCUSIÓN ................................................................................ 21
5.1
ETAPA 1................................................................................................................. 21
viii
5.2
ETAPA 2................................................................................................................. 28
6
CONCLUSIONES ...................................................................................................... 41
7
RECOMENDACIONES ............................................................................................ 42
8
BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................ 43
9
ANEXOS ..................................................................................................................... 46
ix
LISTA DE CUADROS
Cuadro
Página
Cuadro 1. Parámetros que se analizan en aguas residuales ..................................5
Cuadro 2. Límites máximos permisibles para el vertido de aguas residuales
al alcantarillado sanitario. .....................................................................10
Cuadro 3. Limites permisibles para el reuso de aguas residuales. .......................11
Cuadro 4. Número de unidades que forman colonias de coliformes en los
tratamientos con diferentes concentraciones de EM. ...........................22
Cuadro 5. Número de unidades que forman colonias de E. coli en los
tratamientos con diferentes concentraciones de EM. ...........................23
Cuadro 6. Olor en los tratamientos con diferentes concentraciones de EM. .........24
Cuadro 7. Turbidez en los tratamientos con diferentes concentraciones
de EM. ..................................................................................................26
Cuadro 8. Concentración de los sólidos sedimentales en los tratamientos
con diferentes concentraciones de EM.................................................28
Cuadro 9. Concentración de los coliformes en los tratamientos con
diferentes concentraciones de EM. ......................................................29
Cuadro 10. Olor en los tratamientos con diferentes concentraciones de EM........30
Cuadro 11. Turbidez en los tratamientos con diferentes concentraciones
de EM. ................................................................................................31
Cuadro 12. Concentración de los sólidos sedimentales en los tratamientos
con diferentes concentraciones de EM. ..............................................33
x
LISTA DE FIGURAS
Figura
Página
Figura 1. Botellas con los lodos sépticos. .............................................................18
Figura 2. Color de los lodos sépticos después de dos semanas...........................25
Figura 3. Concentración del pH en los tratamientos con diferentes
concentraciones de EM..........................................................................27
Figura 4. Concentración del pH en los tratamientos con diferentes
concentraciones de EM..........................................................................32
Figura 5. Concentración de los sólidos totales en los tratamientos con
diferentes concentraciones de EM. ........................................................34
Figura 6. Concentración de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO5)
en los tratamientos con diferentes concentraciones de EM. ..................35
Figura 7. Concentración de la demanda química de oxígeno (DQO) en los
tratamientos con diferentes concentraciones de EM..............................36
Figura 8. Porcentaje de nitrógeno total en los tratamientos con diferentes
concentraciones de EM..........................................................................38
Figura 9. Concentración de nitrógeno en forma de amonio en los
tratamientos con diferentes concentraciones de EM..............................39
xi
LISTA DE ANEXOS
Anexo
Página
Anexo 1. Concentración del pH en los tratamientos con diferentes
concentraciones de EM (Etapa I). ..........................................................47
Anexo 2. Concentración del pH en los tratamientos con diferentes
concentraciones de EM (Etapa II). .........................................................47
Anexo 3. Temperatura en los tratamientos con diferentes concentraciones
de EM (Etapa II). ....................................................................................48
Anexo 4. Concentración de los sólidos totales en los tratamientos con
diferentes concentraciones de EM (Etapa II). ........................................49
Anexo 5. Porcentaje de reducción de sólidos totales en los tratamientos
con diferentes concentraciones de EM (Etapa II)...................................49
Anexo 6. Concentración de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) en
los tratamientos con diferentes concentraciones de EM (Etapa II). .......50
Anexo 7. Porcentaje de reducción de la demanda bioquímica de oxígeno
(DBO5) en los tratamientos con diferentes concentraciones de
EM (Etapa II). .........................................................................................50
Anexo 8. Concentración de la demanda química de oxígeno (DQO) en los
tratamientos con diferentes concentraciones de EM (Etapa II). .............51
Anexo 9. Porcentaje de reducción de la demanda química de oxígeno
(DQO) en los tratamientos con diferentes concentraciones de EM
(Etapa II). ...............................................................................................51
Anexo 10. Porcentaje de nitrógeno total en los tratamientos con diferentes
concentraciones de EM (Etapa II). .......................................................52
Anexo 11. Concentración de nitrógeno en forma de amonio en los
tratamientos con diferentes concentraciones de EM (Etapa II). ...........52
Anexo 12. Análisis de varianza de la variable: pH (Etapa II).................................53
Anexo 13. Análisis Duncan de la variable: pH (Etapa II). ......................................53
Anexo 14. Análisis de varianza de la variable: Sólidos totales (Etapa II). .............53
Anexo 15. Análisis Duncan de la variable: Sólidos totales (Etapa II). ...................53
Anexo 16. Análisis de varianza de la variable: DBO5 (Etapa II). ...........................54
Anexo 17. Análisis Duncan de la variable: DBO5 (Etapa II)...................................54
Anexo 18. Análisis de varianza de la variable: DQO (Etapa II). ............................54
xii
Anexo 19. Análisis Duncan de la variable: DQO (Etapa II)....................................54
Anexo 20. Análisis de varianza de la variable: Nitrógeno en forma de
amonio (Etapa II). .................................................................................55
Anexo 21. Análisis Duncan de la variable: Nitrógeno en forma de amonio
(Etapa II)...............................................................................................55
xiii
1
INTRODUCCIÓN
La problemática global del manejo de los lodos sépticos es preocupante,
dado a que la mayor parte no son debidamente tratados, son depositados
directamente a cuerpos de agua o se acumulan en tanques sépticos, para luego
ser liberados tanto a fuentes acuíferas como a tierras baldías. Estos lodos sin
ningún proceso de estabilización, dado a su mal olor, alto contenido de
organismos patógenos, materia orgánica y minerales, incurren en un gran impacto
para el medio ambiente, generando un desequilibrio que conllevaría a la
generación de enfermedades tanto en animales como en el humano.
Por ello, uno de los mayores problemas en el manejo de desechos, es el
manejo de lodos sépticos, los cuales constituyen al aumento de la crisis ambiental
en que se encuentran nuestros países. En Costa Rica solamente un 4% de los
lodos sépticos son tratados. Por tal razón y considerando el derecho constitucional
de la salud y un ambiente ecológicamente equilibrado, es que la sala
constitucional emitió una orden al MINSA y a la municipalidad de San José en la
que exigió el tratamiento de los lodos sépticos antes de descargarlos en cualquier
ecosistema (Villegas, 2002).
Hay una gran variedad de métodos para la descontaminación de aguas, de
las cuales tenemos la utilización de microorganismos siendo esta la de mayor
importancia, debido a que estos no generan subproductos contaminantes y
además son eficientes (López, 1981). Un buen ejemplo es el sistema a partir de
lodos activados, el cual se basa en el trabajo de las bacterias, para degradar los
desechos existentes en el agua (García, 2001).
Se han realizado investigaciones en el campo del manejo de lodos sépticos.
Una de ellas fue la realizada por Fioravanti y Vega (2003), donde en su
investigación, se demostró que el EM (Microorganismos Eficaces) funciona como
una buena herramienta para la estabilización de los lodos sépticos. La
estabilización de los lodos sépticos se llevo a cabo mediante la reducción del
contenido inicial de microorganismos patógenos, disminución del potencial de
1
putrefacción y generación de olores, los cuales se evaluaran en las variables
analizadas. Ellos realizaron la investigación a un plazo de cuatro semanas,
haciendo los respectivos análisis en las semanas 2 y 4. Sin embargo, no se
determinó que pasó realmente a medida que transcurría el tiempo, es decir no se
determinó el tiempo exacto en que se da la estabilización. Por ello, se plantea la
siguiente investigación en busca del tiempo necesario, así como también la dosis
adecuada de EM para garantizar la eficiencia del proceso de estabilización de los
lodos sépticos, reduciendo en su totalidad las cantidades de unidades que forman
colonias de Coliformes, bajando las cantidades de Sólidos, Demanda Bioquímica
de Oxigeno, Demanda Química de Oxigeno y otros; para posteriormente utilizarlos
como abono.
2
2
2.1
OBJETIVOS
GENERAL
Determinar las propiedades físicas, químicas y biológicas de los lodos
sépticos que provienen de una comunidad pequeña después de la estabilización
anaeróbica con Microorganismos Eficaces (EM).
2.2
ESPECIFICOS
Determinar las características físicas, químicas y biológicas de los lodos
provenientes de uno de los tanques sépticos de la Universidad EARTH.
Estabilizar los lodos sépticos con diferentes concentraciones de EM.
Evaluar el comportamiento de los lodos tratados a través del tiempo.
Determinar las características físicas, químicas y biológicas de los lodos
después de la estabilización con EM.
3
3
REVISIÓN DE LITERATURA
El desbalance entre el recurso hídrico y el crecimiento explosivo de las
grandes ciudades ha obligado a priorizar el uso de aguas superficiales para
abastecimiento público y generación de energía eléctrica. Como lógica
consecuencia, la actividad agrícola ubicada en la periferia de las ciudades se ha
visto seriamente afectada y ha optado por el uso de aguas residuales como única
alternativa de supervivencia. Esto se refleja en la existencia de más de 400 000 ha
agrícolas irrigadas con estas aguas en forma directa, la mayoría sin tratamiento
previo. El uso de aguas residuales para el riego de cultivos de consumo humano
incrementa los factores de riesgo para la salud de la población. Las situaciones
endémicas de diarreas, parasitismo, fiebre tifoidea y salmonellosis que imperan en
nuestro continente no son más que el reflejo de esta crítica situación, a la que vino
a sumarse el cólera (Moscoso y León, 1994).
3.1
AGUAS RESIDUALES
Las aguas residuales son aquellas que han recibido algún uso, y se le han
incorporado agentes contaminantes disminuyéndole su calidad (MINSA, 1997).
Además, generalmente se componen de 99,9% agua, 0,1% sólidos de los cuales
el 70% es orgánico (proteínas, carbohidratos, grasas, etc) y 30% inorgánico
(metales, sales y gravas, etc) (EMBRAPA, 2000).
Dichas aguas se dividen en residuales de tipo ordinario y especial. Las de
tipo ordinario son las que provienen de inodoros, duchas, lavaderos, lavado de
ropa, fregaderos; y las especiales las de uso industrial. Según Pérez y Espigares
(1999), las de tipo ordinario contienen heces, orinas, microorganismos y restos de
productos de limpieza. En Costa Rica, las aguas residuales ordinarias las dirigen a
tanques sépticos, donde empieza la decantación de sólidos y la formación de los
lodos sépticos.
4
3.2
LOS LODOS SÉPTICOS
Los lodos sépticos, que se acumulan en tanques sépticos, son de un
material sumamente concentrado y variable. Estos tienen contenidos orgánicos y
de sólidos, los que normalmente están disueltos, en suspensión y flotación, que
usualmente no pasan de los 1 000 ppm del total (Seoanez, 1999). Las
concentraciones de amoníaco en los lodos sépticos son habitualmente 10 o más
veces mayores a los de las aguas residuales municipales (Montangero y Strauss,
2000).
Para Spellman (1997), los lodos sépticos es el producto obtenido de la
primera decantación de las aguas residuales en los tanques sépticos. Este
producto está formado por agua y sólidos sedimentables. En la década de los 90s
se le dio otro término a esos lodos, con el fin de tener una percepción más positiva
por parte de las personas, y de esta manera se empezó a llamar biosólidos
(Evanylo, 1999). En el Cuadro 1 se puede observar alguna de las características
fundamentales a conocer de los lodos sépticos, siendo estás parámetros
cuantificables.
Cuadro 1. Parámetros que se analizan en aguas residuales
Físicas
Químicas
Biológicas
Temperatura
Olor
Color
pH
Materia orgánica
Demanda Bioquímica de Oxígeno
(DBO5)
Demanda Química de Oxigeno
(DQO)
Grasas y Aceites
Amoníaco
Metales pesados
Nutrientes
Hongos
Bacterias
Virus
Sólidos totales
Sólidos sedimentables
Sólidos suspendidos
Turbidez
Fuente: Bautista (2003).
5
Protozoarios
3.2.1 Características físicas
Según Seoanez (1999) las características físicas son adquiridas en su
mayor parte, por el contenido total de sólidos, en sus diferentes variantes, de
materiales flotantes, sustancias coloidales, y productos disueltos.
Color: El color varía entre gris y pardo pero estos pueden pasar a negros
debido a procesos anaeróbicos descontrolados (Pérez y Espigares, 1999).
Olor: El olor es desagradable ya que este material contiene altos contenidos
de productos pútridos (Gamrasni, 1985). De igual forma durante el proceso de
biodegradación se producen gas sulfhídrico, amonio, aminas y diaminas; dichos
compuestos son los principales responsables de los olores desagradables
(EMBRAPA, 2000).
Temperatura: Hasta el momento no se ha definido ninguna temperatura
adecuada de estos lodos ya que ésta puede variar con el clima del lugar. La
medición de temperatura es importante puesto que con ella se define que tipo de
microorganismos dominen, según su rango de tolerancia térmica (Pérez y
Espigares, 1999).
Turbidez: Este parámetro muestra la cantidad de materia en suspensión
que contienen los cuerpos líquidos y afectan la cantidad de luz en el medio
acuático (Pérez y Espigares, 1999). La turbidez en los biosólidos es pronunciada o
muy alta.
Sólidos suspendidos: Los sólidos suspendidos son las partículas con un
tamaño superior a 1 µm de diámetro y la cantidad presente en los lodos sépticos
es de 120 mg L-1 aproximadamente (Ugarte et al., 2001).
Sólidos sedimentables: Son la fracción de sólidos suspendidos que se
decantan en el fondo de un cilindro de altura específica durante una hora (Pérez y
Espigares, 1999). El contenido de sólidos sedimentables de los biosólidos es de
aproximadamente 0,2 mg L-1 a los 10 minutos y 2,2 mg L-1 a las dos horas (Ugarte
et al., 2001).
6
Sólidos totales: Son la porción de materia sólida que contienen los lodos
sépticos.
3.2.2 Características químicas
Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5): El DBO5 es un índice de
contaminación
del
agua
que
representa
el
contenido
de
substancias
bioquímicamente degradables en el agua. En este análisis, se mide la cantidad de
oxígeno que necesitan las bacterias para oxidar la materia orgánica; generalmente
se mide en miligramos por litros. La DBO5 de los biosólidos crudos es muy alta,
varía entre 600 y 35 000 mg L-1 (Montangero y Strauss, 2000).
Demanda Química de Oxígeno (DQO): El DQO es la medida de la
capacidad de consumo de oxígeno de la materia orgánica biodegradable y no
biodegradable presente en el agua o aguas residuales. Se expresa como la
cantidad de oxígeno consumida por un oxidante químico en una prueba
específica. Debido al consumo de oxígeno por compuestos orgánicos muy
complejos y difíciles a degradar, y por la materia orgánica no biodegradable, en la
oxidación, este parámetro siempre va a ser mayor que la DBO5 (Pérez y
Espigares, 1999). En el caso de los biosólidos, la DQO varía entre 1 700 y
45 000 mg L-1 (Ugarte et al., 2001).
Potencial Hidrógeno (pH): Es una característica determinante de los
biosólidos crudos, debido a que afecta la actividad biológica de las aguas (la
sobrevivencia de microorganismos patógenos), la solubilidad de sustancias, el
grado de corrosividad del material y el grado de toxicidad de algunas sustancias y
metales pesados (CWMI, 2003). Los biosólidos crudos suelen tener un pH próximo
al neutro; aunque de acuerdo a CWMI (2003) el pH puede variar entre 4 y 12,
dependiendo del origen del material (Pérez y Espigares, 1999).
Materia orgánica: La materia orgánica, es uno de los residuos
fundamentales en los lodos sépticos y los organismos anaeróbicos en general
consiguen su energía a partir de la oxidación de los complejos que forma la
materia orgánica (Seoanez, 1999).
7
Nitrógeno: La urea, el amoníaco y las proteínas constituyen las principales
fuentes de nitrógeno en los biosólidos crudos. La urea y las proteínas son
fácilmente degradables por las bacterias que las transforman en amonio y a partir
de éste producen nitritos y nitratos (Pérez y Espigares, 1999). El contenido de
nitrógeno total de este material en peso seco es de 2-7% (King, 1986).
Fósforo: Este nutriente compone entre un 0,2-4% del material seco. El
fósforo está presente principalmente en forma inorgánica en este tipo de material
(King, 1986).
Potasio: El porcentaje de este nutriente en los biosólidos es bajo, varía de
O,2 a 2,5% (Gamrasni, 1985; King,1986; Chicón, 2000). Su baja presencia se
debe a la solubilidad de este elemento, por lo que se mueve con las aguas
residuales, quedando muy poco en los lodos.
Metales pesados: Son elementos traza que a determinados niveles pueden
ser de carácter tóxico para el suelo y para los seres humanos. Generalmente
están presentes en los biosólidos debido al uso doméstico de ciertas sustancias
de limpieza, vertidos clandestinos industriales, talleres y pequeñas industrias
urbanas (Chicón, 2000). Entre los metales pesados que pueden causar problemas
de toxicidad en la agricultura están el cobre, níquel y zinc; mientras que cualquier
exceso de metal pesado puede causar problemas de salud a los humanos (King,
1986).
3.2.3 Características biológicas
En los biosólidos crudos se pueden encontrar un sin número de
microorganismos, muchos de ellos patógenos, los cuales mantienen la actividad
biológica, produciendo fermentaciones, descomposición y degradación de la
materia orgánica e inorgánica (Seoanez, 1999). Los organismos encontrados
pueden ser vegetales o animales, entre los que tenemos (Seoanez, 1999):
Vegetales: Espermatofitos, Micofitos, Euglenofitos, Ficofitos, Bacteriofitos y
Virus.
8
Animales: Cordados, Metazoarios triblásticos, Protozoarios, Rizópodos,
Flagelados, Ciliados.
Mohos: Estos son hongos que se implantan en la materia orgánica en
descomposición; los más importantes son: Mucor, Oidium, Aspergillus y
Penicillium.
Bacterias: Las bacterias son organismos unicelulares móviles o inmóviles
de formas diversas, de tamaño y modo de vida diferente. Las bacterias son las
que se encuentran en mayor número y provocan enfermedades. El grupo de
bacterias coliformes es el indicador más utilizado para determinar contaminación
biológica en las aguas y lodos, debido a que este grupo es el más persistente en
el ambiente (Seoanez, 1999). Si hay alta cantidad de coliformes, es muy probable
que existan otros patógenos como los del género Salmonella; por lo tanto, de su
ausencia o reducida presencia se puede inferir que la calidad biológica del lodo o
agua es buena (Spellman, 2002).
Protozoarios: En esta podemos encontrar los rizópodos (Amoebas),
flagelados y ciliados (Paramecium, Colpidium, Vorticela) (Seoanez, 1999). El agua
es un excelente medio para su desarrollo.
Virus: Son de efecto nocivo, como agente productores de enfermedades.
En un gramo de heces se puede encontrar hasta 109 partículas de virus
infecciosas. Los virus más comunes en los lodos sépticos son: poliovirus,
coxsackievirus (causante de meningitis y miocarditis), echovirus (meningitis y
enteritis), reovirus (enteritis), adenovirus (enfermedades respiratorias), rotavirus
(diarrea), infecciones hepáticas (ictericia) y otros (Seoanez, 1999).
3.3
MÉTODOS DE DESCONTAMINACIÓN DE LOS LODOS
En la mayoría de los casos, los lodos fecales (LF) son descargados o
usados sin tratar en la agricultura, lo que conduce a enormes riesgos para la
salud, a una degradación estática y olfativa de los asentamientos y a una
contaminación de las aguas (Moscoso y León, 1994). En muchas ciudades, los
vertederos y campos abiertos de defecación se encuentran cerca de zonas
9
formales o informales de ingresos bajos, donde presentan un riesgo para la salud
de este segmento de la población en continuo aumento. Un gran riesgo existe
especialmente para los niños, visto que pueden entrar en contacto con las
excretas dispuestas de manera incontrolada.
El MINSA (1997) explica que en pro de la salud pública existes limites
permisibles para el vertido de aguas residuales (Cuadro 2). Los parámetros son
tomados en consideración dependiendo de la influencia que esta pueda tener, en
las aguas de alcantarillado y por ende de las personas.
Cuadro 2. Límites máximos permisibles para el vertido de aguas residuales
al alcantarillado sanitario.
Parámetro
Límite Máximo
300 mg L-1
DBO5,20
1 000 mg L-1
DQO
500 mg L-1
Sólidos suspendidos
1 500 mg L-1
Sólidos disueltos
1 mg L-1
Sólidos sedimentables
100 mg L-1
Grasas/aceites
Potencial hidrógeno
6a9
Temperatura
T < 40°C
Fuente: MINSA (1997).
En Costa Rica existes limites de los parámetros de DBO y coliformes
fecales, para el vertido de las aguas residuales a cualquier cuerpo de agua. Los
límites permisibles dependen del reuso en el que se estará empleando el agua a
re-usar (Cuadro 3).
10
Cuadro 3. Limites permisibles para el reuso de aguas residuales.
Tipo de Reuso
Parámetros
DBO5,20
(mg L-1)
Coliformes fecales
(UFC)
Urbano
≤ 40
< 100
Riego con acceso restringido
---
< 1 000
Reuso agrícola en cultivos de alimentos
que no se procesan comercialmente
---
<100
Reuso agrícola en cultivos de alimentos
que se procesan comercialmente
---
< 1 000
Reuso agrícola en cultivos no
alimenticios
---
< 1 000
Reuso recreativo
≤ 40
≤ 1 000
Reuso paisajístico
≤ 40
---
Reuso en construcción
---
≤ 100
Fuente: MINSA (1997).
Los lodos tiene diferentes métodos de descontaminación: físicos, químicos,
y biológicos. Estos métodos en muchos casos se complementan y en la mayoría
de los casos se utilizan para: reducción de la Demanda Química de Oxígeno
(DQO)/Demanda Biológica Del Oxígeno (DBO5), retiro de la grasa y del aceite,
retiro de los minerales, retiro de los pesticidas, decoloración, desecación del lodo,
nitrificación y desnitrificación (Tchobanoglous y Burton, 1991b).
3.3.1 Tratamiento biológico
Es básicamente la utilización de microorganismos que, al alimentarse de los
contaminantes, causan la destrucción de éstos y la producción de dióxido de
carbono (CO2) y agua (Bautista, 2003). En los tratamientos biológicos hay que
tener en cuenta el tipo de microorganismo, el pH, la temperatura, y el aporte de
oxigeno, ya que el fundamento de las técnicas biológicas consiste en una
11
aireación, y trata de la utilización de filtros biológicos, de lagunas de aireación o de
lodos activados. En aquellos procesos de tratamientos de aguas en la que existe
alcalinidad es necesario aplicar un medio ácido (Bautista, 2003).
3.3.2 Tratamiento físico
En este tipo de tratamiento se utiliza medios mecánicos, para separar
sólidos en suspensión. También permiten la separación de determinadas
sustancias, como pueden ser los aceites y grasas presente en el medio acuoso,
mediante un separador de placas (Bautista, 2003). La filtración permite la
retención y separación del agua de partículas y materiales (Bautista, 2003).
3.3.3 Tratamiento químico
Este tratamiento se basa en la utilización de reactivos químicos, ácidos o
básicos, en función de la composición del lodo, con el fin de mejorar o acelerar los
tratamientos físicos (Bautista, 2003). Los principales inconvenientes son los
elevados costos y el manejo técnico que requiere, para evitar riesgos.
3.4
MICROORGANISMOS EFICACES (EM)
La tecnología EM, la cual se refiere a “Microorganismos Eficaces”, provoca
cambios significativos en diversas áreas, como la agricultura, medio ambiente y
medicina. El nombre se acuñé a un gran número de microorganismos
responsables del proceso regenerativo; las bacterias fotosintéticas, levaduras,
bacterias de ácidos lácticos y hongos son solo algunos de los microorganismos
anaeróbicos pertenecientes al grupo EM (Higa 1993).
El EM es un producto creado hace 34 años (1970) por el japonés Dr. Teruo
Higa, miembro de la facultad de la Universidad Ryukyus. Dicha tecnología es
usada en 51 países alrededor del mundo entre los cuales se encuentran Estados
Unidos, Tailandia, Europa, Brasil y Japón. El producto EM es utilizado en la
producción agrícola, acuicultura, lecherías, y manejo industrial de aguas
residuales (Higa, 1993).
12
La base fundamental del EM esta cimentado en dos tipos de
microorganismos, los cimógenos y los sintetizantes. La materia orgánica se reduce
a un estado soluble por la descomposición citogénica y las bacterias sintetizantes
lo consumen rápidamente produciendo antioxidantes Estos microorganismos en
reposo se produce la autólisis que trae consigo que las bacterias desaparezcan
(Higa 1993). Los microorganismos presentes en el EM se autodestruyen y se
consumen entre si.
3.4.1 EM y su efecto en las aguas residuales
El sistema de manejo de aguas residuales con la utilización de EM, es una
forma de obtener un nivel deseable de pureza del agua con la utilización de
microorganismos efectivos, para descomponer la materia orgánica de las aguas
residuales. El EM es utilizado en fosas sépticas para tratar aguas domesticas,
retretes, cocinas y lavaderos (Higa, 1993).
Dentro de los múltiples efectos de los microorganismos efectivos en los
sistemas de tratamientos de desechos líquidos y sólidos se pueden mencionar los
siguientes (Higa 1993):
•
Decremento del DBO, SST, y SDT del agua residual
•
Incremento en la eficiencia y estabilidad de digestores aeróbicos y anaeróbicos
•
Prevención del crecimiento y desarrollo de microbios patógenos como E. coli
•
Reciclaje del agua residual
•
Rápida degradación de materias de desecho orgánico provenientes de formas
solubles de plantas y animales
•
Fácil conversión de desechos orgánicos a fertilizantes orgánicos
Existen experiencias realizadas en años anteriores en la Universidad
EARTH, en donde se logró comprobar el uso positivo del EM en la estabilización y
producción de los lodos. Para el caso se cuenta con la Tesis de Fioravnti y Vega
(2003), y de Bravo y Moreno (2003). La tesis de Fioravanti y Vega (2003), se baso
en la estabilización de los lodos sépticos provenientes del tanque séptico ubicado
13
cerca del comedor en donde llegan los lodos de algunas residencias estudiantiles,
del comedor, baño y Laboratorio de Suelos y Aguas. Los resultados que se
obtuvieron dieron señas positivas para el EM, disminuyendo algunos parámetros
que se evaluaron, dando consigo una mejor apreciación de los lodos.
En la tesis de Bravo y Moreno (2003), la experiencia fue basada en la
utilización del EM para la activación de lodos, los cuales fueron utilizados en el
sistema de tratamientos de aguas en el Laboratorio de Procesamiento de
Alimentos de la Universidad (tanque de aireación y sedimentación del sistema).
Los resultados obtenidos de DBO5, pH, nitratos, fosfatos y sólidos suspendidos, en
los diferentes equipos del sistema ratificaron que la técnica de descontaminación
era efectiva.
14
4
4.1
MATERIALES Y MÉTODOS
UBICACIÓN
El proyecto se llevó a cabo en el laboratorio de suelos y aguas de la
Universidad EARTH, ubicada en la zona Atlántica de Costa Rica, en el cantón de
Guácimo, provincia de Limón entre los 32 y 107 msnm. Cuenta con una
precipitación media anual de 3 200 mm, humedad relativa de 90,25% y una
temperatura media anual aproximadamente es de 28,2oC, para los primeros 9
meses del 2004 (Rodríguez, 2004).
El proyecto es realizado en dos etapas, con el objetivo de evaluar y
determinar la mejor dosificación de Microorganismos Eficaces (EM), para la
estabilización de los lodos sépticos. Los lodos evaluados son los provenientes del
tanque séptico que recibe las aguas residuales del comedor, oficinas del comedor,
la cocina, bodega y los edificios residenciales Surá y Gavilán. Estos lodos fueron
extraídos directamente del tanque y depositados en las botellas de muestreo, con
sus respectivas cantidades.
4.2
ETAPA 1
La primera etapa es una etapa de aproximación con la cual se pretendió
determinar cuales de los tratamientos evaluados son más eficientes. En esta etapa
se realizarán 5 tratamientos con tres (3) repeticiones cada uno. Los tratamientos
fueron realizados de manera anaeróbica y representaron las variables a evaluar
con diferentes concentraciones de EM activado al 0%, 2,5%, 5%, 7,5% y 10%
(v/v). El EM activado esta elaborado con una mezcla de EM, melaza, y agua a una
relación 1:1:8 respectivamente, y luego de una fermentación anaeróbica se utilizó
en los tratamientos.
La cantidad de lodos totales utilizados fue de 525 L repartidos de la
siguiente manera: 105 botellas ámbar de 1 L y 105 botellas plásticas de 1,5 L. Las
botellas se incubaron selladas, esto con el propósito de crear un ambiente
anaeróbico, para que se un proceso fermentativo. Las muestras fueron incubadas
15
en el Laboratorio de Suelos y Aguas, en un área cerrada con plástico negro,
evitando así la entrada de luz al sistema. El plástico pudo ejercer un ambiente de
calor en el sistema, sin embargo como era bajo techo en un ambiente cerrado la
acción de éste pudo ser mínima con respecto a la temperatura.
Esta etapa duró 15 días, donde se realizaron muestreo destructivo cada
tres días. Las variables a evaluar por cada muestra fueron las que se
consideraban más críticas tales como: presencia de coliformes, olor, color,
turbidez, pH y sólidos sedimentables. Para el análisis de estas variables se
recurrió a las siguientes metodologías.
4.2.1 Análisis de muestras
4.2.1.1 Coliformes y Escherichia coli
Estos parámetros fueron evaluados mediante el uso de paletas Hy-Labs
para la determinación de ausencia o presencia. Estas paletas fueron adquiridas en
el laboratorio de Microbiología de Alimentos e Industrial Suplilab. S.A., ubicado en
San José, San Francisco de Dos Ríos, de la iglesia católica, 500 m al sur y 25 m
oeste.
4.2.1.2 Olor
La medición de olor fue evaluada subjetivamente. La metodología utilizada
para determinar este parámetro en cada una de las muestras fue por un proceso
numérico de grado de apreciación organoléptico (Faña 1999). Para efectuar la
prueba se tomó una muestra en un beaker de 40 mL, se agitó durante 5 segundos,
para luego olerlo por un segundo. La intensidad del olor fue expresada por un
número entre cero y cinco, siguiendo la siguiente clasificación: (0) ninguno, (1)
muy ligero, (2) ligero, (3) distintivo, (4) marcado, (5) muy marcado. Si el olor
percibido es distintivo del olor a séptico o materia fecal, se multiplicara el número
por 2.
4.2.1.3 Color
Este parámetro fue evaluado subjetivamente. A la vez, se tomaron fotos
para comparar efectivamente la diferencia de color entre los tratamientos.
16
4.2.1.4 Turbidez
Para la medición de turbidez se prescindió del uso de turbidímetros, pero
también puede evaluar este parámetro subjetivamente. En la metodología descrita
por Faña (1999), se analiza el nivel de turbidez a través del sentido de la vista,
clasificándolo en cuatro grados de apreciación organoléptica: (1) inapreciable, (5)
ligera, (10) pronunciada, (20) muy alta.
4.2.1.5 pH
Se usó el pH-metro directamente en los lodos sin dilución (Clesceri et al.,
1999).
4.2.1.6 Sólidos sedimentables
Los sólidos sedimentables fueron analizados mediante gravimetría con el
uso del cono de Imhoff (Tchobanoglous y Burton, 1991a).
Se utilizó el método de muestras destructivas, por lo que, a medida que se
realizaron los respectivos análisis en el tiempo correspondiente, se desecharon.
Sin embargo los recipientes utilizados en la primera etapa fueron reutilizados en la
segunda.
4.3
ETAPA 2
En la segunda etapa del proyecto se utilizó 227,5 L de lodos, extraídos del
mismo tanque séptico de la primera etapa. En esta etapa se realizarán tres (3)
tratamientos con seis (6) repeticiones cada uno. Los tratamientos fueron
realizados de manera anaeróbica y representaron las variables a evaluar con
diferentes concentraciones de EM activado al 0%, 2,5% y 5% (v/v). La cantidad de
lodos totales utilizados fue de 525 L repartidos de la siguiente manera: 91 botellas
ámbar de 1 L y 91 botellas plásticas de 1,5 L (Figura 1). La incubación de las
botellas se dio de igual forma que la primera etapa. Esta etapa duró 15 días,
donde se realizaron muestreo destructivo cada tres días. Las variables a evaluar
por cada muestra fueron la presencia de coliformes, olor, color, turbidez, pH,
temperatura, sólidos sedimentables, sólidos totales, demanda bioquímica de
oxígeno, demanda química de oxígeno, nitrógeno total y nitrógeno en forma de
17
amonio. Para el análisis de estas variables se recurrió a las siguientes
metodologías.
Figura 1. Botellas con los lodos sépticos.
4.3.1 Metodología de variables biológicas
4.3.1.1 Coliformes
Este parámetro fue evaluado mediante el uso de paletas Hy-Labs para la
determinación de ausencia o presencia. Estas paletas fueron adquiridas en el
laboratorio de Microbiología de Alimentos e Industrial Suplilab. S.A., ubicado en
San José, San Francisco de Dos Ríos, de la iglesia católica, 500 m al sur y 25 m
oeste.
4.3.2 Metodología de análisis de variables físicas
4.3.2.1 Olor
La medición de olor es evaluada subjetivamente. La metodología utilizada
para determinar este parámetro en cada una de las muestras fue por un proceso
numérico de grado de apreciación organoléptico (Faña 1999), como está explicado
en Etapa 1.
4.3.2.2 Color
Este parámetro fue evaluado subjetivamente. A la vez, se tomaron fotos
para comparar efectivamente la diferencia de color entre los tratamientos.
18
4.3.2.3 Turbidez
También este parámetro puede evaluar subjetivamente (Faña, 1999), como
se explicado en Etapa 1.
4.3.2.4 pH
Se usó el pH-metro directamente en los lodos sin dilución (Clesceri et al.,
1999).
4.3.2.5 Temperatura
Fue realizado con la utilización del termómetro de mercurio (Clesceri et al.,
1999).
4.3.2.6 Sólidos sedimentables
Los sólidos sedimentables fueron analizados mediante gravimetría con el
uso del cono de Imhoff (Tchobanoglous y Burton, 1991).
4.3.2.7 Sólidos Totales
Este parámetro fue realizado por el método gravimetrito, donde se tomó 1L
de lodo y se puso a 45 oC hasta que pasará de líquido a sólido (Clesceri et al.,
1999).
4.3.3 Metodología de análisis de variables químicas
4.3.3.1 Demanda bioquímica de oxígeno
La determinación de la DBO se basa en las determinaciones de oxígeno
disuelto (OD) a diferentes intervalos de tiempo. Consecuentemente la exactitud de
los resultados se ve afectada grandemente por el cuidado al efectuar el análisis.
Normalmente el período utilizado para la medida es de cinco días y se denomina
DBO5. Representa aproximadamente el 68% de la oxidación completa
(Tchobanoglous y Burton, 1991).
4.3.3.2 Demanda química de oxígeno
Se mide el equivalente de oxígeno en la materia orgánica que se puede
oxidar usando un agente oxidante fuerte en un medio ácido. Dicromato de potasio
19
es excelente para la prueba, con temperatura elevada y en la presencia de un
catalizador (Tchobanoglous y Burton, 1991).
4.3.3.3 Nitrógeno total
Este parámetro fue analizado bajo el método de Kjeldahl en donde hace
una digestión y luego después de añadir un base, se titula con un ácido mineral,
estandardizado (Clesceri et al., 1999).
4.3.3.4 Nitrógeno en forma de amonio
En una reacción de amonio, hipoclorito y fenol, catalizado con nitroprusido
de sodio, se forma un compuesto, indofenol, de color azul intenso. Posteriormente,
se hace la lectura con un espectrofotómetro (Clesceri et al., 1999).
4.3.4 Análisis de resultados
Los resultados fueron analizados mediante la utilización de programas
estadísticos: SAS y Duncan; haciendo comparaciones entre los tratamientos para
las diferentes variables.
20
5
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El objetivo del presente estudio fue la determinación de las propiedades
físicas, químicas y biológicas de los lodos sépticos que provienen de una
comunidad
pequeña
después
de
la
estabilización
anaeróbica
con
Microorganismos Eficaces (EM). La estabilización de los lodos sépticos se llevo a
cabo mediante la reducción del contenido inicial de microorganismos patógenos,
disminución del potencial de putrefacción y generación de olores, los cuales se
evaluaron en las variables analizadas. Para lograr el objetivo del estudio, se tenía
que estabilizar primero los lodos sépticos con diferentes concentraciones de EM
para establecer la dosificación más efectiva de este producto por dicha
estabilización (Etapa I). Con esta información, se montó el segundo experimento
(Etapa II) en donde se evaluó el comportamiento de los lodos tratados con EM, a
través del tiempo, con el fin de determinar las propiedades físicas, químicas y
biológicas de estos lodos después de la estabilización.
5.1
ETAPA 1
En la primera etapa se evaluó cinco concentraciones de EM activado, 0%,
2,5%, 5%, 7,5% y 10% (v/v), para la estabilización de lodos sépticos que proviene
del tanque séptico ubicado cerca del comedor de la universidad. Por cada muestra
se evaluó las variables críticas en el transcurso de la estabilización: presencia de
coliformes, olor, color, turbidez, pH y sólidos sedimentables.
Con un aumentó en la dosificación de EM, disminuyó el tiempo necesario
para eliminar las bacterias coliformes en los lodos (Cuadro 4). El tratamiento que
mayor respondió a menor tiempo fue el de 10% EM, ya que al sexto día redujo en
totalidad las cantidades. Sin embargo, la tendencia entre los tratamientos con EM
fue similar; en cambio para el tratamiento al 0% de EM no se redujo las cantidades
de UFC de coliformes. El conjunto de estos microorganismos es el indicador más
utilizado para determinar contaminación biológica en las aguas y lodos, debido a
que este grupo es el más persistente en el ambiente (Spellman, 2002). Si hay alta
cantidad de coliformes, es muy probable que existan otros patógenos como los del
21
género Salmonella; y de su ausencia o reducida presencia indica que la calidad
biológica del lodo o agua se mejoró (Spellman, 2002). Los resultados fueron
similares para los análisis de coliformes fecales (Cuadro 5) sin embargo, la
eliminación de estos patógenos fue en menos tiempo y con concentraciones más
bajas de EM, que las coliformes (Cuadro 4). También, el número de UFC de
coliformes fecales fue menor que del número de UFC de coliformes.
Cuadro 4. Número de unidades que forman colonias de coliformes en los
tratamientos con diferentes concentraciones de EM.
Concentración de EM (v/v)
Tiempo
días
0%
2,5%
5%
7,5%
10%
----------------------------- Coliformes (UFC)† -----------------------------
3
400
4 000
4 000
667
4 000
6
400
7 000
400
67
0
9
4 000
100
400
367
67
12
67
0
0
0
0
15
700
33
33
0
0
† UFC: Unidades que forman colonias.
Aunque parece que a veces hubo un aumento en el número de UFC en las
muestras (Cuadros 4 y 5), esto se debe a la metodología usada para el muestreo.
En el sistema de muestras destructivas, en lugar de incubar una muestra entera y
tomar sub-muestras de esta para los análisis, inicialmente se divida la muestra
entera en las sub-muestras para la incubación. Por cada muestreo, se usaron submuestras destructivamente para los análisis. Para el siguiente tiempo de
muestreo, se usaron otras sub-muestras. De dicha manera, en cada muestreo se
disminuía la cantidad de sub-muestras. La ventaja de este sistema de muestreo
22
para un experimento de fermentación es que cada sub-muestra está en una
condición anaeróbica hasta el tiempo para el muestreo. La desventaja es la
variabilidad en los resultados, particularmente en los análisis de parámetros
biológicos.
Cuadro 5. Número de unidades que forman colonias de E. coli en los
tratamientos con diferentes concentraciones de EM.
Concentración de EM (v/v)
Tiempo
días
0%
2,5%
5%
7,5%
10%
-------------------------------- E. coli (UFC)† -------------------------------
3
0
400
100
33
67
6
3 700
400
100
367
33
9
400
33
33
0
0
12
0
67
33
33
0
15
0
0
0
0
0
† UFC: Unidades que forman colonias.
Otro parámetro muy importante, aunque muy subjetivo, en la evaluación de
la estabilización de los lodos sépticos es el olor. Por la putrefacción que se da en
los estanques, el olor es uno de los parámetros que no permite verter estos
biosólidos en áreas de influencia humana. En el Cuadro 6 se muestran las
variaciones que existieron en cuanto a la evolución de los olores generados por
los biosólidos de los tratamientos con las diferentes dosificaciones de EM. Se
observa que para el tratamiento al 0% el olor es “muy fuerte” y distintivo del olor a
séptico o materia fecal. Esto se mantuvo en el transcurso de todo el experimento.
En cambio para los tratamientos con EM la disminución de los olores fue reducido
en el transcurso del tiempo del experimento lo que indica que estos entraron en un
23
proceso de fermentación, apreciándose en la reducción del olor (Cuadro 6).
Particularmente para los tratamientos de 7,5% y 10% de EM, el olor es distintivo y
ligero para el noveno y doceavo día.
Cuadro 6. Olor en los tratamientos con diferentes concentraciones de EM.
Concentración de EM (v/v)
Tiempo
días
0%
2,5%
5%
7,5%
10%
------------------------------------ Olor † -----------------------------------
3
10
8
8
6
6
6
10
10
8
6
6
9
10
10
8
3
3
12
10
3
3
2
2
15
8
3
3
2
2
† (0) ninguno, (1) muy ligero, (2) ligero, (3) distintivo, (4) marcado, (5) muy
marcado. Si el olor percibido es distintivo del olor a séptico o materia fecal, se
multiplicara el número por 2.
En la Figura 2 se puede observar que el color después de dos semanas
varió de un color oscuro opaco a un amarillo intenso. Estos colores se mantienen y
cambian únicamente de tonalidades a más brillantes, durante el transcurso del
experimento. Al hacer el análisis de un experimento, el color brillante se debe a la
acción de las bacterias ácidos lácticas y levaduras (Wood et al., 2002).
24
Figura 2. Color de los lodos sépticos después de dos semanas.
La turbidez muestra la cantidad de materia en suspensión y en los
biosólidos pude ser pronunciada o muy alta (Pérez y Espigares, 1999). Esto fue el
resultado en este experimento (Cuadro 7). La turbidez fue más intensa en el
tratamiento 0%, en el cual no hubo reducción de este parámetro durante el paso
del tiempo. Para los tratamientos con EM la turbidez disminuyó a una clasificación
“muy alta”, aún no se logró bajar la turbidez completamente en el transcurso del
tiempo de este experimento incluso con el tratamiento de EM al 10% siendo éste
el más alto (Cuadro 7).
25
Cuadro 7. Turbidez en los tratamientos con diferentes concentraciones de
EM.
Concentración de EM (v/v)
Tiempo
días
0%
2,5%
5%
7,5%
10%
---------------------------------- Turbidez † ---------------------------------
3
20
20
20
10
20
6
20
20
20
10
10
9
20
10
20
10
10
12
20
10
10
10
10
15
20
10
10
10
10
† (1) inapreciable, (5) ligera, (10) pronunciada, (20) muy alta.
Con el uso de EM la reacción que se lleva a cabo es de fermentación
anaeróbica, debido a los microorganismos que se encuentran en él (Higa, 1993).
Esto se puede corroborar en la Figura 3, que nos muestra la diferencia de pH
entre los tratamientos. Para el tratamiento sin EM hubo una reducción de pH, pero
sin gran influencia como en los otros tratamientos. Después de 12 días se logró el
pH que indica la fermentación. En contrasté con los tratamientos con EM, hubo
una reducción rápida en el pH, debido a este proceso fermentativo. Lo interesante
fue que no hubo una diferencia significativa entre las diferentes dosificaciones de
EM. También, igual que en el tratamiento sin EM, se observó una baja en el pH
después de 12 días. Esto se puede manifestar debido a la producción de otra
clase de ácidos en el proceso de fermentación.
26
EM
0%
2.5%
5%
7.5%
10%
5.6
5.4
5.2
5.0
pH
4.8
4.6
4.4
4.2
4.0
3.8
2
4
6
8
10
12
14
16
Tiempo (días)
Figura 3. Concentración del pH en los tratamientos con diferentes
concentraciones de EM.
Se observa que en el Cuadro 8 que las cantidades de sólidos
sedimentables en todos los tratamientos son variables. Según Ugarte et al. (2001)
el contenido de sólidos sedimentables de los biosólidos es de 0,2 mg L-1 a los 10
minutos y 2,2 mg L-1 a las dos horas. Se puede apreciar que algunas de las
muestras de este tanque séptico tenían mucho más de estos sólidos. En el
transcurso del experimento, con los tratamientos de EM particularmente de 7,5% y
10%, lograron bajar la cantidad de sólidos sedimentables al límite máximo
permisible de estos sólidos, 1 mL L-1, que exige la Ley de Costa Rica (MINSA,
1997).
27
Cuadro 8. Concentración de los sólidos sedimentales en los tratamientos
con diferentes concentraciones de EM.
Concentración de EM (v/v)
Tiempo
días
5.2
0%
2,5%
5%
7,5%
10%
-------------------- Sólidos sedimentales (mL L-1) ---------------------
3
35
<1
1
2
20
6
38
<1
<1
<1
3
9
1
<1
<1
<1
<1
12
16
1
2
<1
<1
15
19
7
1
<1
<1
ETAPA 2
En la segunda etapa del proyecto se realizarán tres tratamientos con las
concentraciones más bajas de EM del experimento en Etapa I: 0%, 2,5% y 5%.
Dichas muestras se eligieron descartándose a las que tenían dosificaciones de
7,5% y 10% de EM activado, debido a que la eficiencia de las últimas era igual a
las que tenían menores cantidades. Las variables a evaluar por cada muestra
fueron los que evaluaron en la primera etapa: la presencia de coliformes, olor,
color, turbidez, pH y sólidos sedimentables. Adicionalmente se analizaron las
muestras para los siguientes parámetros: temperatura, sólidos totales, demanda
bioquímica de oxígeno (DBO5), demanda química de oxígeno (DQO), nitrógeno
total y nitrógeno en forma de amonio (NH4-N).
En esta etapa, los resultados de los análisis para la presencia de
coliformes, olor, color, turbidez, pH y sólidos sedimentables fueron muy similares
de los resultados obtenidos en Etapa I. En los análisis de coliformes y su reacción
respecto al EM, ésta se redujo significativamente (Cuadro 9) y para el tratamiento
con 5% de EM la reducción total se dio a partir del día 3.
28
Cuadro 9. Concentración de los coliformes en los tratamientos con
diferentes concentraciones de EM.
Concentración de EM (v/v)
Tiempo
días
0%
2,5%
5%
----------------------- Coliformes (UFC)† ------------------------
0
100 000
100 000
100 000
3
100 000
1 000
0
6
10 000
100
0
9
10 000
0
0
12
1 000
0
0
15
100
0
0
† UFC: Unidades que forman colonias.
De acuerdo con Montangero (2000) la eliminación e inactivación de los
patógenos excretados es de primera importancia a fin de reducir los riesgos para
la salud pública en zonas urbanas con densa población y en sitios con demanda
de biosólidos provenientes de efluentes tratados. De acuerdo con los resultados
del presente estudio, se puede eliminar este riesgo con 2,5% de EM en nueve
días. De igual forma se puede observar que el tratamiento al 0% EM, no redujo
satisfactoriamente las unidades de coniformes. Lo mismo se aprecia en la Etapa I
(Cuadro 4) siendo esto uno de los factores que hacen ineficiente su uso en
actividades agrícolas.
El olor es una de las características subjetivas de este análisis, sin embargo
el resultado es totalmente importante como indicador de un buen tratamiento de
los biosólidos. Los resultados demostraron que en el transcurso del experimento la
reducción de los olores no fue totalmente (Cuadro 10). Para el tratamiento sin EM
(0%) el olor se redujo de un nivel 10 (muy marcado y distintivo del olor a séptico o
materia fecal) hasta un nivel seis, todavía con el olor séptico. Los tratamientos con
29
EM se redujo hasta un nivel cinco (2,5% EM) y tres (5% EM). En el tratamiento de
5% EM, el olor era marcado a fermentación y no se sentía el olor a material fecal,
característico de los otros tratamientos (Cuadro 10).
Cuadro 10. Olor en los tratamientos con diferentes concentraciones de EM.
Concentración de EM (v/v)
Tiempo
días
0%
2,5%
5%
------------------------- Olor † -------------------------
0
10
10
10
3
10
10
8
6
5
8
4
9
9
4
4
12
7
6
3
15
6
4
3
† (0) ninguno, (1) muy ligero, (2) ligero, (3) distintivo, (4) marcado, (5) muy
marcado. Si el olor percibido es distintivo del olor a séptico o materia fecal, se
multiplicara el número por 2.
La turbidez es otro de los factores subjetivos del experimento: estos fueron
evaluados dependiendo de la cantidad de materia en suspensión de las muestras.
En el día cero (o) para todos los tratamientos la turbidez era muy alta, con
partículas de sólidos (Cuadro 11). Para el día seis (6) los tratamientos con EM
habían reducido la turbidez. Para el tratamiento con 2,5% de EM la reducción llegó
a nivel 10 que indica que la turbidez es pronunciada y se mantuvo en el transcurso
de los días. La reducción fue mayor para el tratamiento con 5% de EM, llegando a
un nivel de cinco (5) lo cual indica que la turbidez es ligera, o sea que es
observable, pero muy ligera. Como observó en la primera etapa, se puede
apreciar que la reducción en la turbidez no fue totalmente.
30
Cuadro 11. Turbidez en los tratamientos con diferentes concentraciones de
EM.
Concentración de EM (v/v)
Tiempo
días
0%
2,5%
5%
------------------------ Turbidez † ------------------------
0
20
20
20
3
20
20
20
6
20
10
5
9
20
10
5
12
20
10
5
15
20
10
5
† (1) inapreciable, (5) ligera, (10) pronunciada, (20) muy alta.
Un pH ácido es una indicación del proceso de fermentación. Igual que en la
Etapa I de este estudio hubo variaciones significativas en el pH (Anexos 12 y 13),
que indican que hubo diferenciaciones en el transcurso de los días y entre los
tratamientos. El pH en las muestras se bajo durante el transcurso del tiempo del
experimento (Figura 4). En esta etapa el pH inicial fue 5,2 en contraste con la
primera que tiene un pH inicial > 5,4. Por esta razón, particularmente con la dosis
de 5% EM, el pH después de tres días fue más baja también. A diferente del
primer experimento, el pH empezó a subir después de nueve días. En el proceso
de la fermentación, los cambios en pH se deben a compuestos producidos de los
substratos de dicho proceso. Normalmente los productos son ácidos, por lo tanto,
el pH se baja. Sin embargo, dependiendo de los substratos y las poblaciones de
microorganismos presentes, se puede producir compuestos que afectan en el pH
también (Pelczar y Chan, 1988).
31
5.4
EM
0%
2.5%
5%
5.2
5.0
pH
4.8
4.6
4.4
4.2
4.0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Tiempo (días)
Figura 4. Concentración del pH en los tratamientos con diferentes
concentraciones de EM.
Según el MINSA de Costa Rica (1997) cualquier agua residual que sea
vertida en fuentes de agua, tiene que tener un contenido de sólidos sedimentables
de no más de 1 mL L-1. En base a esto se pude decir que los lodos sépticos en
este experimento, sin EM como con EM, necesitan de un tratamiento adicional, ya
que el límite permisible no fue alcanzado (Cuadro 12). Se puede apreciar que la
cantidad de sólidos es variable en los diferentes tratamientos; para el tratamiento
sin EM la cantidad de sólidos sedimentables al paso de 15 días fue de 11 mL L-1, y
para el tratamiento con EM al 5% la cantidad de sólidos fue de 30 mL L-1
(Cuadro 12). Sin embargo no se encontró diferencia significativa entre los
tratamientos.
32
Cuadro 12. Concentración de los sólidos sedimentales en los tratamientos
con diferentes concentraciones de EM.
Concentración de EM (v/v)
Tiempo
días
0%
2,5%
5%
-------------- Sólidos sedimentales (mL L-1) --------------
0
4
4
4
3
147
160
123
6
83
52
47
9
170
41
73
12
15
6
124
15
11
123
30
Las muestras fueron incubadas a temperatura ambiente en el laboratorio. El
proceso de fermentación no tuvo un efecto en la temperatura. La temperatura
promedio de cada tratamiento fue 29°C (Anexo 3). La temperatura promedio entre
el día para los meses del experimento fue 28,2°C (Rodríguez, 2004).
Las diferencias entre los tratamientos con EM y el sin EM para el análisis
de sólidos totales fueron significativas (Anexo 14), siendo para los tratamientos
con EM no significativas entre si y de estos con el tratamiento al 0% EM diferentes
(Anexo 15). En la Figura 5 se puede observar la diferencia entre la cantidad de
sólidos totales del control (tratamiento sin EM) y los tratamientos con EM (2,5% y
5%). Para el tratamiento sin EM, los cambios entre los días fueron variables, con
una tendencia de una reducción en la cantidad total. En cambio al día tres (3) los
tratamientos con EM tuvieron una reducción en la cantidad de sólidos, el
porcentaje de reducción para el tratamiento que contenía 2,5% EM fue de un
80,77% y para el tratamiento con 5% EM fue un 85,4% (Anexo 5), siendo para el
control (0% EM) un 33,67% de reducción al día 3. De igual forma se puede
33
observar que el mayor porcentaje de reducción se dio en el día 3, ya que para los
demás días el porcentaje fue mínimo (Anexo 5). Sin embargo, no se alcanzó el
límite máximo permisible para descargar esta agua en el ambiente, <2 000 mg L-1
(MINSA, 1997).
35
EM
0%
2.5%
5%
-1
Sólidos totales (x 1000 mg L )
30
25
20
15
10
Límite máximo
permisible
5
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Tiempo (días)
Figura 5. Concentración de los sólidos totales en los tratamientos con
diferentes concentraciones de EM.
La DBO5 es un índice de contaminación del agua que representa el
contenido de substancias bioquímicamente degradables en el agua. Se puede
apreciar que este parámetro fue muy alto en los lodos sépticos del experimento,
> 800 mg L-1 (Figura 6). Según Montangero y Strauss (2000) la DBO5 de los
biosólidos crudos siempre es muy alta y varía entre 600 y 35 000 mg L-1.
En el transcurso del tiempo, la cantidad de DBO5 en los tratamientos fue
mayor en el control (0% EM) que en los otros tratamientos que tenían una
reducción significativa en la demanda en el tercer día (Figura 6). Esto indica que la
34
cantidad de materia orgánica presente en los tratamientos con EM fue disminuida
por la actividad de los microorganismos del EM. Higa (1993) indica que la materia
orgánica se reduce a un estado soluble por la descomposición citogénica,
provocada por los microorganismos citogenicos. Los resultados presentados en la
Figura 5 corroboran este dato observándose que la cantidad de sólidos totales
disminuyeron en los tratamientos con EM (2,5% y 5%).
1000
EM
0%
2.5%
5%
-1
DBO5 (mg L )
800
600
Límite máximo
permisible
400
200
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Tiempo (días)
Figura 6. Concentración de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) en los
tratamientos con diferentes concentraciones de EM.
En el Anexo 16, se observa que hubo una diferencia significativa entre los
tratamientos con EM y sin EM, siendo este último diferente a los tratamientos al
2,5% y 5 % de EM, que no obtuvieron diferencias significativas entre ambos
(Anexo 17). Al mismo tiempo se puede apreciar que el nivel de DBO5 fue menos
que el límite máximo permisible para descargar esta agua en el ambiente,
<300 mg L-1 (MINSA, 1997). El porcentaje de reducción (Anexo 7) para el
tratamiento 2,5% EM fue de 74,2% al día tres, y de 90% para el tratamiento con
35
5%. En cambio para el tratamiento 0% EM el porcentaje de reducción de la DBO5
fue bajo en un 6,2%. De igual forma se observa que para el tratamiento 2,5% la
reducción de la DBO5 se mantiene dando mayor seguridad en la reducción
(Anexo 7).
Otro parámetro que es utilizada como un indicador de los compuestos
orgánicos en el agua residual es la DQO. En contraste con la DBO5, la DQO es un
índice de contaminación del agua que representa no solamente el contenido de
substancias bioquímicamente degradables en el agua pero también el contenido
de compuestos orgánicos muy complejos y difíciles a degradar y la materia
orgánica no biodegradable. Por esta razón, este parámetro siempre va a ser
mayor que la DBO5 (Pérez y Espigares, 1999).
40
EM
0%
2.5%
5%
-1
DQO (mg L x1000)
30
20
10
Límite máximo
permisible
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Tiempo (días)
Figura 7. Concentración de la demanda química de oxígeno (DQO) en los
tratamientos con diferentes concentraciones de EM.
36
En la Figura 7, se puede observar que el nivel de DQO inicial es alrededor
de 25 000 mg L-1, debido a la alta cantidad de natas o espuma y líquido con natas
en los lodos, compuestos por grasas y otros materiales orgánicos. Según Ugarte
et al. (2001) la DQO de los biosólidos varía entre 1 700 y 45 000 mg L-1. Con el
tratamiento al 0% de EM, la DQO varía mucho en el transcurso del experimento y
después de 15 días todavía fue más que 25 000 mg L-1 (Figura 7). Para los
tratamientos con EM la DQO disminuyó significativamente y después de tres días
bajó menos de 10 000 mg L-1. Era aparente una alta cantidad de grasas en estas
muestras, un orgánico muy difícil a degradar. Por esta razón, no se puede lograr el
límite máximo permisible de DQO para descargar esta agua residual en el
ambiente, <1 000 mg L-1 (MINSA, 1997). Al igual que la DBO5, el DQO presenta
diferencias significativas entre los tratamientos con EM y el sin EM (Anexo 18),
pero no entre los tratamientos 2,5% y 5% EM (Anexo 19).
El porcentaje de reducción de la DQO fue mayor en el tratamiento con 5%
EM. Para el tratamiento con 2,5% EM, el porcentaje de reducción de la DQO fue
de 70,24% (Anexo 9). Se puede observar que el porcentaje de reducción mayor se
dio para el día 3, y las reducciones posteriores fueron bajas.
En el transcurso de los días del experimento, observó un incremento en la
cantidad de nitrógeno total en las muestras. Para todos los tratamientos, sin EM
como, con EM, existió mucha variabilidad en la concentración del nitrógeno total
(Figura 8). Se puede explicar este fenómeno debido a la variabilidad en la cantidad
de grasas en las muestras. Las grasas contienen una alta cantidad de carbono
que diluye la concentración de nitrógeno. Para tener menos variabilidad de este
parámetro debe separar las natas antes de analizar las muestras.
37
2.4
EM
0%
2.5%
5%
2.2
Nitrogeno total (%)
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Tiempo (días)
Figura 8. Porcentaje de nitrógeno total en los tratamientos con diferentes
concentraciones de EM.
De acuerdo con Bettiol y Camargo (2000), el proceso fermentativo ocasiona
una pérdida de nitrógeno inorgánico, debido al consumo del mismo por parte de
los microorganismos que ejercen funciones como respiración. Esto se puede
apreciar en el tratamiento con 5% de EM (Figura 9). El tratamiento con 2,5% de
EM, empezó con mineralización de nitrógeno orgánico, y después de tres días,
obtenía inmovilización de amonio. En el tratamiento sin EM, la mineralización de
amonio duro nueve días antes de tener inmovilización que puede ser una
indicación de fermentación (Figura 9). En el mismo día empezó a bajar la cantidad
de DBO5 y DQO con este tratamiento (Figuras 6 y 7, respectivamente).
38
700
EM
0%
2.5%
5%
600
-1
NH4 -N (mg L )
500
400
300
200
100
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Tiempo (días)
Figura 9. Concentración de nitrógeno en forma de amonio en los
tratamientos con diferentes concentraciones de EM.
El incremento en la concentración de amonio indica la presencia de materia
orgánica no muy complejo en los lodos que los microorganismos puedan
descomponer rápido con producción de CO2 y este nitrógeno inorgánico. En los
tratamientos con EM existía una competencia entre los microorganismos
autóctonos de los lodos y los exógenos del EM. Con 5% EM tenía más
inmovilización por los exógenos que mineralización por los autóctonos. Después
de nueve días, obtenía otro incremento en la concentración amonio (Figura 9), el
mismo tiempo que tenía un incremento en el pH (Figura 4), que puede ser más
descomposición, producto de fermentación (Pelczar y Chan, 1988). Pese a esto la
diferencia significativa existente es entre los tratamientos con EM, y el sin EM, no
entre los tratamientos 2,5% y 5% de EM (Anexos 20 y 21).
39
Las cantidades de nitrógeno en forma de amonio en el tratamiento sin EM
pueden resultar toxicas si aplican este lodo al suelo. En el suelo, el amonio puede
pasar a amoniaco espontáneamente y este en el suelo resulta toxico en unas 500
veces más que el amonio. También puede nitrificar el amonio a nitrato, y en altas
cantidades este nitrato puede lixiviar hasta el agua del nivel freático o puede
causar eutrificación si llega a un cuerpo de agua. Por tal razón no se recomienda
la aplicación de los lodos sépticos con las cantidades de amonio tan altas
(Figura 9). En cambio hasta 9 días en los lodos tratados con EM, las cantidades
de amonio son permisibles para su aplicación en el suelo.
Los resultados de este trabajo con los de la investigación de Fioravanti y
Vega (2003), indican que fueron iguales, ya que la diferencia entre los
tratamientos con EM y sin EM, siendo para el tratamiento con EM la estabilización
positiva. Con el experimento se puede demostrar que la estabilización de los lodos
sépticos se logra a un tiempo corto (tres días) para la mayoría de las variables
analizadas. No pudiéndose observar lo mismo en los resultados de Fioravanti y
Vega (2003), siendo en sus resultados la falta de análisis consecutivos.
40
6
CONCLUSIONES
El uso de EM en este proyecto resultó ser eficiente, por lo que se concluye
que es un excelente estabilizador de biosólidos crudos.
En los tratamientos con EM, las coliformes totales y fecales habían sido
eliminadas totalmente para el día 9 de ambos experimentos.
Durante el transcurso del tiempo de ambos experimentos, en los
tratamientos con EM, el cambio en olor, que había pasado de un olor fecal a un
olor ligero característico de alcoholes, y la reducción en el pH indicaron que había
ocurrido un proceso de fermentación.
Para los tratamientos con EM, la presencia de un color amarillo intenso se
debió a la acción de las bacterias lácticas y levaduras, otra indicación de que
ocurrió un proceso de fermentación.
Una reducción en la turbidez, sólidos totales, DBO5 y DQO, para los
tratamientos con EM, indicó una reducción en la materia orgánica en los lodos
sépticos.
Aunque la reducción de sólidos totales y DQO en los tratamientos con EM
fue significativa, este descenso no llegó a los límites permisibles de estos
parámetros (<1 000 mg L-1 y <2 000 mg L-1, respectivamente).
En los tratamientos con EM, la reducción en la DBO5 fue significativa y
menor de lo permisible, <300 mg L-1, para descargar esas aguas en el ambiente.
En base a los resultados, la concentración más baja de EM y el tiempo
menor para que ocurra una estabilización efectiva de los lodos sépticos, fueron el
tratamiento con 2,5% de EM activado y un tiempo no mayor que 5 días.
41
7
RECOMENDACIONES
La utilización de Microorganismos Eficaces (EM) es adecuada para la
estabilización de lodos sépticos determinándose una dosis y un tiempo de
estabilización. La dosis que se recomienda es de 2,5% (v/v) de EM activado y el
tiempo de estabilización es de 5 días.
Los lodos analizados en estos experimentos fueron del tanque séptico del
comedor de la Universidad y podrían no ser representativos de los lodos que se
pueden encontrar en otros tanques sépticos del campus. Es recomendable hacer
experimentos similares para determinar las características de los lodos sépticos en
otras áreas del campus.
Los análisis para coliformes totales y coliformes fecales fueron de tipo
ausencia-presencia en paletas Hy-Labs. Es recomendable realizar el análisis de
Número Más Probable para coliformes totales, bacterias fecales (Escherichia coli y
Streptococcus faecalis) y patógenos como Salmonella en los lodos sépticos antes
y después de estabilización.
Otros experimentos realizados en otros estudios establecieron que los
lodos sépticos del tanque séptico del comedor no tenían cantidades significativas
de metales pesados. Sin embargo, es recomendable realizar un análisis de
metales pesados en los lodos de los otros tanques sépticos en el campus,
particularmente aquellos que reciben lodos de tipo industrial.
Se recomienda experimentar con la estabilización de los lodos en tanques
grandes para determinar si es posible alcanzar un ambiente anaeróbico y por ende
un estado de fermentación y estabilización de los lodos.
Más estudios son necesarios para determinar los niveles de nutrientes en el
lodo estabilizado y la disponibilidad de dichos nutrientes para la absorción por las
plantas.
42
8
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45
9
ANEXOS
46
Anexo 1. Concentración del pH en los tratamientos con diferentes
concentraciones de EM (Etapa I).
Concentración de EM (v/v)
Tiempo
días
0%
2,5%
5%
7,5%
10%
--------------------------------------- pH --------------------------------------
3
5,39
4,81
4,69
4,59
4,53
6
5,28
4,48
4,50
4,47
4,38
9
5,30
4,39
4,49
4,52
4,46
12
5,28
4,56
4,38
4,42
4,37
15
4,64
4,12
4,00
4,04
4,03
Anexo 2. Concentración del pH en los tratamientos con diferentes
concentraciones de EM (Etapa II).
Concentración de EM (v/v)
Tiempo
días
0%
2,5%
5%
----------------------------------- pH ----------------------------------
0
5,20
5,20
5,20
3
5,11
4,45
4,20
6
4,89
4,41
4,23
9
4,79
4,37
4,17
12
4,93
4,53
4,29
15
4,92
4,49
4,33
47
Anexo 3. Temperatura en los tratamientos con diferentes concentraciones de
EM (Etapa II).
Concentración de EM (v/v)
Tiempo
días
0%
2,5%
5%
-----------‘’’--------- Temperatura (°C) ------‘’’--------------
0
29,0
29,0
29,0
3
29,0
29,0
29,0
6
29,0
29,2
29,0
9
28,7
29,0
29,0
12
28,7
29,0
28,8
15
29,5
29,0
29,5
48
Anexo 4. Concentración de los sólidos totales en los tratamientos con
diferentes concentraciones de EM (Etapa II).
Concentración de EM (v/v)
Tiempo
días
0%
2,5%
5%
-------------- Sólidos totales (x 1 000 mg L-1) --------------
0
30,89
30,89
30,89
3
20,49
5,94
4,51
6
23,32
5,55
4,19
9
18,97
3,80
3,38
12
18,51
4,25
4,38
15
15,04
5,03
3,05
Anexo 5. Porcentaje de reducción de sólidos totales en los tratamientos con
diferentes concentraciones de EM (Etapa II).
Concentración de EM (v/v)
Tiempo
días
0%
2,5%
5%
----------- Reducción de sólidos totales (%) -----------
0
0
0
0
3
33.67
80.77
85.40
6
-13.8
6.56
7.00
9
18.65
31.53
19.33
12
2.42
-11.84
-29.58
15
18.74
-18.35
30.36
49
Anexo 6. Concentración de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) en los
tratamientos con diferentes concentraciones de EM (Etapa II).
Concentración de EM (v/v)
Tiempo
días
0%
2,5%
5%
----------------------- DBO5 (mg L-1) -----------------------
0
838
838
838
3
786
216
84
6
735
101
88
9
892
98
93
12
648
94
96
15
483
85
131
Anexo 7. Porcentaje de reducción de la demanda bioquímica de oxígeno
(DBO5) en los tratamientos con diferentes concentraciones de EM
(Etapa II).
Concentración de EM (v/v)
Tiempo
días
0%
2,5%
5%
---------------- Reducción de DBO5 (%) ----------------
0
0
0
0
3
6,2
74,2
89,98
6
6,48
53,24
-4,76
9
-21,36
2,97
-5,68
12
27,35
4,08
-3,23
15
25,46
9,57
-36,45
50
Anexo 8. Concentración de la demanda química de oxígeno (DQO) en los
tratamientos con diferentes concentraciones de EM (Etapa II).
Concentración de EM (v/v)
Tiempo
días
0%
2,5%
5%
------------------------ DQO (mg L-1) ------------------------
0
24 200
24 200
24 200
3
25 367
7 203
5 616
6
28 617
6 274
5 383
9
33 408
5 983
6 591
12
23 033
6 966
5 683
15
21 825
5 566
4 966
Anexo 9. Porcentaje de reducción de la demanda química de oxígeno (DQO)
en los tratamientos con diferentes concentraciones de EM
(Etapa II).
Concentración de EM (v/v)
Tiempo
días
0%
2,5%
5%
------------------- Reducción DQO (%) --------------------
0
0
0
0
3
-4,82
70,24
76,79
6
-12,81
12,89
4,14
9
-16,74
4,64
-22,44
12
31,05
-16,4
13,78
15
5,24
20,10
12,62
51
Anexo 10. Porcentaje de nitrógeno total en los tratamientos con diferentes
concentraciones de EM (Etapa II).
Concentración de EM (v/v)
Tiempo
días
0%
2,5%
5%
--------------------Nitrógeno total (%) --------------------
0
0,88
0,88
0,88
3
1,72
1,29
1,68
6
1,64
2,04
2,30
9
1,77
1,44
1,75
12
1,38
1,64
1,99
15
1,92
1,35
1,62
Anexo 11. Concentración de nitrógeno en forma de amonio en los
tratamientos con diferentes concentraciones de EM (Etapa II).
Concentración de EM (v/v)
Tiempo
días
0%
2,5%
5%
----------------------- NH4-N (mg L-1) ----------------------
0
118,8
118,8
118,8
3
134,8
253,7
34,4
6
476,0
215,7
92,9
9
598,4
155,0
107,6
12
506,5
184,8
160,3
15
404,2
309,5
319,7
52
Anexo 12. Análisis de varianza de la variable: pH (Etapa II).
Fuente de
Variación
Grados de
libertad
Suma de
Cuadrados
Cuadrado
medio
F
p
Tratamientos 2
7,74740214
3,87370107
464,09
<0,0001
Error
88
0,73452753
0,00834690
Total
90
8,48192967
CV = 2,0%
Anexo 13. Análisis Duncan de la variable: pH (Etapa II).
Agrupaciones
Medias
Muestras
Tratamientos EM
A
4,93516
31
0%
B
4,44833
30
2,5%
C
4,24233
30
5%
Anexo 14. Análisis de varianza de la variable: Sólidos totales (Etapa II).
Fuente de
Variación
Grados de
libertad
Suma de
Cuadrados
Cuadrado
medio
F
Tratamientos 2
4758,761100 2379,380550 76,02
Error
88
2754,288804 31,298736
Total
90
7513,049903
p
<0,0001
CV = 58,3%
Anexo 15. Análisis Duncan de la variable: Sólidos totales (Etapa II).
Agrupaciones
Medias
Muestras
Tratamientos EM
A
19,641
31
0%
B
4,913
30
2,5%
B
3,901
30
5%
53
Anexo 16. Análisis de varianza de la variable: DBO5 (Etapa II).
Fuente de
Variación
Grados de
libertad
Suma de
Cuadrados
Cuadrado
medio
F
p
Tratamientos
2
7227828,17
3613914,08
69,05
<0,0001
Error
88
4605913,16
52339,92
Total
90
11833741,33
CV = 71,3%
Anexo 17. Análisis Duncan de la variable: DBO5 (Etapa II).
Agrupaciones
Medias
Muestras
Tratamientos EM
A
713,03
31
0%
B
118,70
30
2,5%
B
118,05
30
5%
Anexo 18. Análisis de varianza de la variable: DQO (Etapa II).
Fuente de
Variación
Grados de
libertad
Suma de
Cuadrados
Cuadrado
medio
F
p
Tratamientos
2
8499,43372
4249,71686
79,31
<0,0001
Error
88
4715,14167
53,58116
Total
90
13214,57538
CV = 56,5%
Anexo 19. Análisis Duncan de la variable: DQO (Etapa II).
Agrupaciones
Medias
Muestras
Tratamientos EM
A
26 400
31
0%
B
6 397
30
2,5%
B
5 640
30
5%
54
Anexo 20. Análisis de varianza de la variable: Nitrógeno en forma de amonio
(Etapa II).
Fuente de
Variación
Grados de
libertad
Suma de
Cuadrados
Cuadrado
medio
Tratamientos
2
1113599.183 556799.591
Error
88
4084148.058 47490.094
Total
90
5197747.240
F
p
11.72
<0.0001
CV = 84.6%
Anexo 21. Análisis Duncan de la variable: Nitrógeno en forma de amonio
(Etapa II).
Agrupaciones
Medias
Muestras
Tratamientos EM
A
411,29
31
0%
B
223,74
30
2,5%
B
142,96
30
5%
55