La variación del pH de la unidad experimental R2 se presenta en el grafico 12, donde el pH inicial en R2 y el testigo es de 7.8 unidades, luego al segundo día muestran una concentración de 7.4 en el testigo y 7.3 en R2, a partir del tercer día ambos presentan un incremento, pero en R2 a partir del quinto día el pH se mantiene relativamente constate en un promedio de 7.7 hasta el décimo día. No obstante en el testigo el pH incrementó de manera lineal a partir del segundo día, hasta alcanzar 8.5 unidades en el décimo día.
Se sugiere que el pH en R2 mostro este comportamiento por la presencia del nasturtium officinale la que se encargó de la regulación del pH por la remoción de los nutrimentos presentes en el agua. En cambio el testigo el incremento del pH se dio porque la concentración de nitratos también aumento en los 5 últimos días.
6.6 6.8 7.0 7.2 7.4 7.6 7.8 8.0 8.2 8.4 8.6 8.8 un ida des
PH
R2 - pH T - pH4.4.PRUEBAS ESTADÍSTICAS
4.4.1.PRUEBA DE T DE STUDENT
CONCENTRACIÓN INICIAL DE NITRATOS Y FOSFATOS
Hipótesis nula (Ho): El agua residual domestica no tiene una concentración de fosfatos y nitratos mayor a lo establecido en los límites
máximos permisibles y los estándares de calidad ambiental.
Hipótesis alternativa (H1): El agua residual domestica tiene una concentración de fosfatos y nitratos mayor a lo establecido en los límites máximos permisibles y los estándares de calidad ambiental.
Tabla 10: Estadísticas de muestra única para la evaluación inicial de nitratos.
N Media Desviación estándar Media de error estándar
nitratos 2 10,8000 0,14142 0,10000
Tabla 11: Prueba de muestra única para la evaluación inicial de nitratos.
Valor de prueba = 10
t gl Sig. (bilateral) Diferencia de medias
95% de intervalo de confianza de la diferencia
Inferior Superior
En la tabla 11, se expresa los resultados obtenidos de la muestra de T STUDENT realizados en el programa estadístico SPSS, donde P es mayor que el valor del porcentaje de error alfa (0.05), lo que significa que no existe una diferencia significativa entre la hipótesis alternativa y los estándares de calidad para nitratos.
Hipótesis nula (Ho): El agua residual domestica no tiene una concentración de fosfatos y nitratos mayor a lo establecido en los límites
máximos permisibles y los estándares de calidad ambiental.
Hipótesis alternativa (H1): El agua residual domestica tiene una concentración de fosfatos y nitratos mayor a lo establecido en los límites máximos permisibles y los estándares de calidad ambiental.
Tabla 12: Estadísticas de muestra única para la evaluación inicial de fosfatos.
N Media Desviación estándar Media de error estándar
fosfatos 2 24,5500 0,35355 0,25000
Tabla 13: Prueba de muestra única para la evaluación inicial de fosfatos.
Valor de prueba = 30
t Gl Sig. (bilateral)
Diferencia de medias
95% de intervalo de confianza de la diferencia
Inferior Superior
En la tabla 13, se expresa los resultados obtenidos de la muestra de T STUDENT realizados en el programa estadístico SPSS, donde P es menor que el valor del porcentaje de error alfa (0.05), por lo tanto no es aceptada la hipótesis alternativa.
FOSFATOS (PO43-)
Hipótesis nula (Ho): El berro (nasturtium officinale) no es eficiente en la remoción de fosfatos, de aguas residuales domésticas de la
localidad de San Antón.
Hipótesis alternativa (H1): El berro (nasturtium officinale) si es eficiente en la remoción de fosfatos, de aguas residuales domésticas de la localidad de San Antón.
Tabla 14: Estadísticas de muestras emparejadas para fosfatos.
Media N Desviación estándar Media de error estándar Par 1
concentración inicial 24,2000 2 0,84853 0,60000
Tabla 15: Prueba de muestras emparejadas para fosfatos. Diferencias emparejadas t gl Sig. (bilateral) Media Desviación estándar Media de error estándar 95% de intervalo de confianza de la diferencia Inferior Superior Par 1 concentración inicial - concentración final 16,700 0,141 0,100 15,429 17,970 167,000 1 0,004
En la tabla 15, se expresa los resultados obtenidos de la muestra de T STUDENT realizados en el programa estadístico SPSS, donde P es menor que el valor del porcentaje de error alfa (0.05), por lo tanto es aceptada la hipótesis alternativa.
NITRATOS (NO3-)
Hipótesis nula (Ho): El berro (nasturtium officinale) no es eficiente en la remoción de nitratos, de aguas residuales domésticas de la
localidad de San Antón.
Hipótesis alternativa (H1): El berro (nasturtium officinale) si es eficiente en la remoción de nitratos, de aguas residuales domésticas de la localidad de San Antón.
Tabla 16: Estadísticas de muestras emparejadas para nitratos.
Media N Desviación estándar Media de error estándar Par 1 concentración inicial 9,7500 2 0,63640 0,45000
concentración final 8,0000 2 2,68701 1,90000
Tabla 17: Prueba de muestras emparejadas para nitratos.
Diferencias emparejadas t gl Sig. (bilateral) Media Desviación estándar Media de error estándar
95% de intervalo de confianza de la diferencia Inferior Superior Par 1 concentración inicial - concentración final 1,75000 2,05061 1,45000 -16,67400 20,17400 1,207 1 0,040
En la tabla 17, se muestra los resultados obtenidos de la muestra de T STUDENT realizados en el programa estadístico SPSS, donde P es menor que el valor del porcentaje de error alfa (0.05), por lo tanto es aceptada la hipótesis alternativa.
V.DISCUSIÓN
(Luevano Vargas, 2016) demuestra en sus bioensayos de 10 días que la macrófita spirodela polyrhiza es eficiente en un 20% para la remoción de fosfatos, mientras que para nitrógeno amoniacal y nitratos no fueron conclusivos, sin embargo, los resultados conseguidos en la investigación revela que el nasturtium officinale puede remover fosfatos en un periodo menor de 7 días, como se demuestra en las 2 unidades experimentales, mostrado en la Grafico 1 y Grafico 8, logrando disminuir de 23.6 mg/l a 6.8 mg/l en la unidad experimental R1 y en la unidad experimental R2 de 24.7 mg/l a 8.6 mg/l, con una eficiencia total de 69.1% para fosfatos y 18.7% nitratos. No obstante podemos decir que la eficiencia de remoción de fosfatos con nasturtium officinale supera el 20% de (Luevano Vargas, 2016). En los gráficos N° 1, N° 2, N° 7 Y N° 8, se muestran los resultados conseguidos en la remoción de Nitrato y fosfato en las dos unidades experimentales, obteniendo como resultados en la unidad experimental R1 un 71.7% y un 34.4%, en la remoción de fosfato y Nitrato respectivamente la cual contaba con la presencia de 400 g de biomasa de nasturtium officinale, mientras que en la unidad experimental R2 se consiguió un porcentaje de remoción de 66.9% y un 2.9%, respectivamente contando esta con solo 200g de esta macrófita, lo que demuestra que a mayor biomasa de nasturtium officinale presente en el agua mayor será la eficiencia de remoción tal como indica (Luevano Vargas, 2016).
Por otro lado, (Chupan Hilario, 2014), indica que la Pistia stratiotes demanda de mayor esfuerzo para asimilar el Nitrato en comparación del Amonio, debido a que se requiere de más energía solar para asimilar el nitrato, en cotejo con del Amonio, en el bioensayo realizado en las unidades experimentales R1 y R2, igualmente se observó dicho comportamiento, en los gráficos N° 1, N° 2, N° 7 Y N°8, en los cuales se observa que el fosfato es asimilando en más cantidad que el nitrato.
La eficiencia en la remoción de nitratos y fosfatos es mayor cuando la biomasa de
nasturtium officinale en el agua es mayor tal y como lo muestra los gráficos N° 1, N° 2, N° 7 Y N° 8 respectivamente. De igual manera la superficie del agua debe estar completamente cubierta de plantas para una mayor remoción.
El oxígeno disuelto en las aguas residuales domesticas objeto de nuestro estudio mantuvo una relación muy estrecha en la remoción de nitratos y fosfatos, ya que a medida de que las concentraciones de nitratos y fosfatos disminuía la concentración del oxígeno disuelto presentes en el agua aumentaba. Tal como se muestra en los gráficos 1 y 2.
Otra relación que se encontró en el presente estudio fue la del pH con la remoción de nitratos y fosfatos. Por lo que mientras la concentración de nitratos y fosfatos disminuía en las unidades experimentales R1 Y R2, el pH también disminuía. Por otro lado en la unidad experimental utilizada como testigo T1, cuando las concentraciones de nitratos y fosfatos aumentaban, las concentraciones de pH subían, es decir se volvían aguas más alcalinas. En cuanto a la conductividad eléctrica, solidos totales disueltos y temperatura, no mostraron influencia directa en la remoción de nitratos y fosfatos.
VI.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1.CONCLUSIONES
El nasturtium officinale si es eficiente en un 69.1% y 18.7% promedio para la remoción de fosfatos y nitratos respectivamente, por lo cual podemos indicar que esta macrófita es una eficiente opción para la depuración de aguas residuales domésticas.
Las concentraciones de nitratos y fosfatos presentes en las aguas residuales de la localidad de San Antón son muy altas ya que según los estándares de calidad para aguas solo se admite 10mg/l de nitratos y 1mg/l de fosfatos, para vertimiento en cuerpos de agua de clase III destinados para riego.
La máxima remoción de fosfatos en ambas unidades experimentales en promedio, se logró alcanzar al octavo día de la experimentación con un 72.5%.
Nasturtium officinale consiguió una eficiencia 66.94% y 2.94% de fosfatos (PO43)
y nitratos (NO3-), respectivamente en la unidad experimental R1 durante los 10 días de
experimentación. Mientras que en la unidad experimental R2 se consiguió una eficiencia de 71.2% y 34.4 % de fosfatos y nitratos respectivamente. El incremento de biomasa fue escaso, por lo que no se obtuvieron cosechas durante la experimentación.
EXPERIMENTO EN R1:
Nasturtium officinale consiguió una eficiencia 71.2% y 34.4% de fosfatos (PO43-) y
nitratos (NO3-), respectivamente durante 10 días de experimentación. El incremento de
biomasa fue escaso, por lo que no se obtuvieron cosechas durante la experimentación. El rango de la temperatura medida en el agua fue de 16.8 y 14.4ºC, oxígeno disuelto de 1.6 y 2.6 mg/l, conductividad eléctrica de 936 y 1063 µS/cm, y pH de 7.6 y 7.8. En
promedio, el peso final de la biomasa mostro un incremento del 10.5% (tabla 8), el cual estaba compuesto de plantas de nasturtium officinale muertas, vivas y micro algas filamentosas.
EXPERIMENTO EN R2:
Nasturtium officinale consiguió una eficiencia 66.9% y 2.9% de fosfatos (PO43-) y
nitratos (NO3-), respectivamente durante 10 días de experimentación. El incremento de
biomasa fue escaso, por lo que no se obtuvieron cosechas durante la experimentación. Los parámetros físicos se comportaron de la siguiente manera; temperatura del agua con un rango de 16.7 y 13.7°C, oxígeno disuelto de 1.51 a 1.80 mg/L, conductividad eléctrica de 935 a 1077 μs/cm y pH de 7.8 a 7.3., las unidades experimentales mostraron constante desarrollo de microalgas y bacterias, las cuales probablemente perturbaron las propiedades fisicoquímicas del agua. En promedio, el peso final de la biomasa recuperada de nasturtium officinale fue de 12.5% (Tabla 9).
Durante el tiempo de experimentación para remoción de (PO43- y NO3-), nasturtium officinale presentó decoloración de sus frondes y quebranto de raíces, lo cual a su vez originó la merma de plantas. Lo anterior se imputa a un estrés fisiológico originado por el encierro de la planta en las unidades experimentales.
6.2.RECOMENDACIONES:
Ejecutar el mismo experimento con una permanencia por lo menos de 3 meses, ya que el presente estudio solo se experimentó en tiempos de lluvia, esto con la finalidad de evaluar la resistencia del nasturtium officinale en épocas de heladas y lluvias.
Utilizar el nasturtium officinale como opción para la depuración de aguas residuales domesticas en ciudades que se encuentran entre 3500 a 4000 msnm, ya que posee una buena eficiencia de remoción de nitratos y fosfatos estas alturas, a la vez los costos de operación y
mantenimiento serían muy bajos y por ende una alternativa viable para poblaciones con bajos recursos.
Experimentar con otras especies de macrófitas flotantes que crecen en la zona, particularmente las que presentan un mayor sistema radicular para cubrir mayor área superficial como el Jacinto acuático (Eichhornia crassipes) y la lechuga de agua (Pistia stratiotes).
Experimentar con reactores de flujo de entrada y salida, así como recirculación del agua residual para su descontaminación. Con este tipo de reactores se mantiene un flujo contante que evita el calentamiento del agua y además la oxigena.
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VIII. ANEXOS
8.1.PANEL FOTOGRÁFICO
Fotografía 1: ubicación del área de estudio.
Fotografía 2: recolección del nasturtium officinale en el sector de accosiri de la comunidad campesina de cañicuto.
VIVERO
FORESTAL
Fotografía 3: recolección de la muestra (agua residual municipal antes de la llegada a la planta de tratamiento de aguas residuales.
Fotografía 4: medicines in situ de los parámetros físicos iniciales (oxígeno disuelto, temperatura, pH, conductividad eléctrica).
Fotografía 5: instalación de estanques y llenado de las mismas con aguas residuales.
Fotografía 7: tres estanques de polietileno transparente, 2 con nasturtium officinale y 1 de testigo.
Fotografía 9: medición de los parámetros químicos (temperatura, oxígeno disuelto, pH, conductividad eléctrica) en las unidades experimentales.
Fotografía 11: análisis de las muestras para la determinación de nitratos, en el laboratorio de calidad ambiental de la escuela de ingeniería sanitaria y ambiental.
Fotografía 12: análisis de las muestras para la determinación de fosfatos, en el laboratorio de calidad ambiental de la escuela de ingeniería sanitaria y ambiental
80
8.2.MATRIZ DE CONSISTENCIA
PROBLEMA OBJETIVO HIPOTESIS VARIABLES INDICADORES FUENTE DE
VERIFICACION METODO
¿Cuál será la eficiencia del
berro (nasturtium officinale)
para la remoción de nitratos y fosfatos en aguas residuales domesticas - 2017?
Determinar la
eficiencia del berro
(nasturtium officinale) para la remoción de nitratos y fosfatos en aguas residuales domésticas. El berro (nasturtium
officinale) será muy
eficiente en la remoción de fosfatos y nitratos, de aguas residuales domésticas.
IN D EP EN D IEN TE BIOMASA DE BERRO Sepas de macrofitas
utilizadas para la remoción de nitratos y fosfatos en kg.
Resultado de análisis de campo
Medición de masa por
gravedad
¿Cuáles serán las
concentraciones de fosfatos, nitratos y los parámetros las
aguas residuales de la
localidad de San Antón?
Identificar las
concentraciones de
nitratos y fosfatos de las aguas residuales de la localidad de San Antón
El agua residual domestica tiene una concentración de fosfatos y nitratos mayor a lo establecido en los límites máximos permisibles y los
estándares de calidad
81
¿En cuánto tiempo se
alcanzara el punto óptimo de
remoción de nitratos y fosfatos? Acertar el tiempo en el que se alcanzara el punto óptimo de remoción de nitratos y fosfatos. El punto óptimo de remoción de nitratos y fosfatos se alcanzara al día 7 de la experimentación. D EP EN D IEN TE EFICIENCIA DE REMOCIÓN La cantidad de N-NO3- y PO43-, en mg/l, removido en las aguas residuales durante el experimento en
cada tratamiento en
relación a la concentración
inicial del mismo,
expresado en porcentaje (%) Resultado de análisis de laboratorio Resultado de análisis de gabinete.
Medición por método de Beer (espectrofotómetro).
Medición de oxígeno disuelto (multiparámetro).
Medición de pH
(multiparámetro)
Calculo de índice de eficiencia de remoción de contaminantes ¿Cuál será el porcentaje de
remoción de nitratos por
intervención del berro
(nasturtium officinale) en
aguas residuales domesticas?
Determinar el
porcentaje remoción
de nitratos por
intervención del berro (nasturtium
officinale) en aguas
residuales domésticas.
El berro (nasturtium
officinale) obtiene un alto
grado de remoción de
nitratos presentes en el agua residual.
¿Cuál será el porcentaje de remoción de fosfatos por
intervención del berro
(nasturtium officinale) en
aguas residuales domesticas?
Determinar el
porcentaje remoción
de fosfatos por
intervención del berro
(nasturtium
officinale) en aguas
residuales domésticas.