FACULTAD DE CIENCIAS AMBIENTALES CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL “USO DE POLÍMEROS NATURALES Moringa oleifera EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA PARA RIEGO EN UN COMPLEJO DEPORTIVO EN SAN ISIDRO-LIMA” Tesis para optar el título de: INGENIERA AMBIENTAL Presentado por: Bach. Rosa Lady Neyra Sánchez Asesora: Dra. Susan Mery Medina Canzio Lima – Perú 2020 1 2 DEDICATORIA Esta tesis está dedicada a mi madre Denis Sánchez Campos, una mujer bondadosa que me brinda sus consejos en los momentos más difíciles, quien me inculco muchos valores como la puntualidad, el respecto, la responsabilidad y a perseverar en alcanzar mis objetivos. A mi padre Estaly Neyra Saavedra un hombre trabajador, bueno y honrado, que me brinda su apoyo y amor incondicional, me enseñó a esforzarme para cumplir mis metas, la honradez, a valorar a las personas a mi alrededor; mis padres me enseñaron que el estudio es una forma de salir adelante. Además, dedico este trabajo a mis hermanos, quienes, a pesar de estar separados varios años, siempre tengo su cariño. Esta tesis también se la quiero dedicar a mi asesora, una mujer fuerte e inteligente, solidaria, de la cual he aprendido varias cosas y me ha brindado sus consejos, es la persona que me animó a culminar este proyecto. 3 AGRADECIMIENTOS A mis padres, por sus consejos, apoyo incondicional en mi etapa universitaria, y en este proceso de obtención del título profesional. A mis amigos por el apoyo brindado en la ejecución de la presente investigación, por siempre brindarme un consejo y ánimo para culminar mi proyecto. Agradezco al programa de Beca 18 – convocatoria 2013 de Pronabec del Ministerio de Educación del Perú por haberme financiado la carrera de Ingeniería Ambiental en la Universidad Científica Del Sur. Agradezco a CONCYTEC por brindarme el apoyo económico y a la Universidad Nacional Agraria La Molina por permitirme usar el equipo para la realización de mi tesis. A la Dirección General de Investigación, Desarrollo e Innovación de la Universidad Científica Del Sur por haberme proporcionado financiamiento desde el Fondo Semilla 2019- I. Al director de la carrera de Ingeniería ambiental y al equipo de coordinadores por el apoyo en el desarrollo de la tesis, así como al Blgo. Juan Juscamaita Morales por brindarme facilidades en el laboratorio del departamento de biología de la Universidad Nacional Agraria La Molina. A mi asesora por el apoyo constante en la realización de mi proyecto de tesis, por sus consejos y brindarme las pautas necesarias para cumplir con los objetivos planteados en esta investigación. 4 ÍNDICE I. INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 13 II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................. 14 III. MARCO TEÓRICO .............................................................................................. 16 1. Tratamiento de agua .............................................................................................. 16 1.1 Tratamiento preliminar ....................................................................................... 16 1.2 Coagulación – Floculación ................................................................................. 17 1.3 Bioabsorción ...................................................................................................... 20 2. Uso de agua para riego de áreas verdes .................................................................. 24 2.1 Estándares de calidad de agua en Perú ................................................................ 24 2.2 Complejo Deportivo en San Isidro - Lima........................................................... 24 IV. OBJETIVOS/HIPÓTESIS ..................................................................................... 25 3. Objetivos de la investigación ................................................................................. 25 4. Hipótesis ............................................................................................................... 25 V. METODOLOGÍA .................................................................................................... 26 5. Área de estudio...................................................................................................... 26 5.1 Campo deportivo de San Isidro. .......................................................................... 26 5.1 Descripción del canal de riego ............................................................................ 26 6. Técnicas de muestreo y registro de datos ............................................................... 26 5 6.1 Muestreo ............................................................................................................ 27 7. Diseño experimental .............................................................................................. 27 7.1 Obtención de coagulantes ................................................................................... 27 7.2 Evaluación de la eficiencia de coagulación ......................................................... 29 7.3 Prueba de Jarras para la coagulación ................................................................... 30 7.3 Medición de parámetros ..................................................................................... 31 8. Análisis estadístico de datos .................................................................................. 33 VI. RESULTADOS ..................................................................................................... 34 9. Parámetros físico químicos .................................................................................... 34 9.1 Turbiedad ........................................................................................................... 34 9.2 Potencial Hidrógeno (pH) ................................................................................... 40 9.3 Oxígeno disuelto ................................................................................................ 44 9.4 Conductividad .................................................................................................... 48 10. Parámetro Microbiológico.................................................................................. 50 10.1 Coliformes totales ............................................................................................. 50 VII. DISCUSIÓN ......................................................................................................... 52 11. Eficiencia en el tratamiento a través de la disminución de turbidez y carga de coliformes totales ......................................................................................................... 54 6 11.1 La eficiencia de la reducción de la turbidez de la moringa vs. sulfato de aluminio ................................................................................................................................. 54 11.2 La eficiencia de la reducción de la concentración de E. coli de la moringa vs. Sulfato de aluminio .................................................................................................. 55 12. Efectividad entre dos tipos de coagulantes: sulfato de aluminio y el coagulante natural .......................................................................................................................... 56 13. Eficiencia del tratamiento aplicado al agua residual y al agua del canal de riego 61 VIII. CONCLUSIONES ............................................................................................. 62 IX. RECOMENDACIONES ....................................................................................... 63 X. Referencias .............................................................................................................. 64 7 FIGURAS Figura 1. Toma de muestra: Se recolecto las muestras en dos galones de 20 litros, de la laguna después del tratamiento preliminar y lagunas aireadas. ..................................................... 27 Figura 2. Obtención del coagulante natural....................................................................... 28 Figura 3. Preparación de soluciones ................................................................................. 29 Figura 4. Prueba de Jarras: Equipo utilizado en la experimentación en el laboratorio del Departamento de Biología-UNALM ................................................................................ 31 Figura 5. Instrumentos de Medición: Izquierda: Multiparámetro, centro. medidor de oxígeno disuelto y derecha. Turbidímetro. ..................................................................................... 32 Figura 6. Medición de parámetros. Izquierda, medición con el oxímetro, centro, medición del pH y derecha, medición en el turbidímetro. ...................................................................... 32 Figura 7. Frascos de recolección de alícuota para la medición de coliformes totales. ........ 33 Figura 8.Efecto en la turbiedad del agua de PTAR con los coagulantes. ........................... 35 Figura 9. Efectos en la Turbiedad del agua de la PTAR donde T100, T200, T300 son las concentraciones en mg/l usadas con los coagulantes M. oleífera y sulfato de aluminio, s/c (sin coagulante). La línea base de 5NTU de turbidez para uso de agua según la guía técnica de reúso de agua de Lima Metropolitana. ......................................................................... 36 Figura 10. Sedimentación del tratamiento con M. oleifera para agua residual, flóculos formatos por el coagulante natural, a mayor concentración la formación de flóculos y precipitación es más rápida que las demás concentraciones. ............................................. 37 8 Figura 11. Sedimentación del tratamiento con sulfato de aluminio, a una mayor concentración de sulfato de aluminio la sedimentación es mayor y en menor tiempo. ............................. 37 Figura 12. Efecto en la turbiedad del agua del río Surco con los coagulantes .................... 38 Figura 13. Efectos en la Turbiedad del agua del río surco con las concentraciones aplicadas: T100, T200, T300 son las concentraciones en mg/l usadas con los coagulantes M. oleifera y sulfato de aluminio y s/c (sin coagulante). ........................................................................ 39 Figura 14. Sedimentación del tratamiento con M. oleifera para agua de riego. .................. 40 Figura 15. Sedimentación del tratamiento con coagulante sintético en agua de riego. ....... 40 Figura 16. pH del agua de la PTAR al aplicar coagulantes................................................ 42 Figura 17. pH del agua de riego al aplicar coagulantes. .................................................... 42 Figura 18. pH de los tratamientos aplicados en el agua de la PTAR .................................. 44 Figura 19. pH de los tratamientos aplicados en el agua de riego. ...................................... 44 Figura 20. Oxígeno disuelto evaluado en agua de la PTAR después de aplicar los coagulantes, donde los valores mayores 4 son los aceptados por el ECA. ............................................. 46 Figura 21. Oxígeno disuelto en agua de la PTAR después de aplicar los tratamientos, donde los valores mayores de 4 son los aceptados por el ECA. ................................................... 46 Figura 22. Oxígeno disuelto evaluado en agua de riego después de aplicar los coagulantes, donde los valores mayores de 4 son los aceptados por el ECA. ......................................... 47 Figura 23. Oxígeno disuelto en agua de riego después de aplicar los tratamientos, donde los valores mayores de 4 son los aceptados por el ECA. ........................................................ 47 Figura 24. Conductividad del agua de la PTAR con los coagulantes. ................................ 48 Figura 25. Conductividad en el agua de la PTAR después de aplicar los coagulantes........ 49 9 Figura 26. Conductividad del agua de riego después de aplicar los coagulantes. ............... 49 Figura 27. Conductividad del agua de riego después de aplicar los tratamientos. .............. 50 Figura 28. Reducción de coliformes totales en el agua de PTAR ...................................... 51 Figura 29. Reducción de coliformes totales en el agua del río Surco. ................................ 51 TABLAS Tabla 1. Estándares de calidad de agua-categoría 3 .......................................................... 24 Tabla 2. Tratamientos con Moringa oleifera y sulfato de aluminio ................................... 30 Tabla 3. Precio de coagulantes ......................................................................................... 59 Tabla 4. Costo de tratar agua con sulfato de aluminio y M. oleifera .................................. 60 Tabla 5. Reducción de Turbiedad y Coliformes ................................................................ 60 10 RESUMEN Actualmente la falta de tratamiento de agua es uno de los factores de contaminación más relevantes en el Perú, perjudicando la calidad de agua en ríos, lagunas y mar. El incremento de la población en Lima, hace que cada año la demanda de agua potable aumente, así como para el mantenimiento de áreas verdes, por ello es necesario hacer eficiente el tratamiento de agua y buscar formas alternativas para reusar agua residual. La presente investigación está centrada en la evaluación del coagulante natural (M. oleifera) en el tratamiento de agua, así como su capacidad de remoción de turbiedad y coliformes. Para evaluar su eficiencia se comparó con el coagulante sintético (sulfato de aluminio) y se encontraron diferencias significativas con ambos coagulantes, sin embargo, la mayor dosis de M. oleifera fue la que permitió una mayor remoción de turbiedad y reducción de coliformes totales. Este trabajo contribuye a la línea de investigación sobre el uso de coagulantes naturales para el tratamiento de agua. Palabras clave: tratamiento de agua, coagulante natural (Moringa oleifera), sulfato de aluminio, turbiedad, Coliformes totales. 11 ABSTRACT The current shortage of water treatment is one of the most relevant pollution factors in Peru, this affects the quality of rivers, lagoons and the sea. In Lima there is a great population, which requires potable water, as well as for the maintenance of green areas, so it is necessary to treatment water efficient and find alternatives to reuse wastewater. This research is focused on the evaluation of the natural coagulant (Moringa oleifera) in water treatment, as well as its capacity to remove turbidity and coliforms; To evaluate its efficiency it was compared with the synthetic coagulant (aluminum sulfate) and significant differences were found with both coagulants, however, the highest dose of moringa was the one that allowed a greater turbidity removal and reduction of total coliforms. This research contributes to the line of research on the use of natural coagulants for water treatment. Keywords: water treatment, natural coagulant (M. oleifera), aluminum sulfate, turbidity, Total coliforms. 12