Vol. 5 – Núm. 1 / Enero – Junio – 2024
Alternativas de diseño del sistema de tratamiento de aguas
residuales del cantón Jipijapa
Design alternatives for the wastewater treatment system of the Jipijapa
canton
Alternativas de projeto para o sistema de tratamento de águas residuais no
cantão de Jipijapa
Suarez Reyes, Ambar Gisell
Universidad Estatal Del Sur De Manabí
suarez-ambar0405@unesum.edu.ec
https://orcid.org/0009-0009-1982-4724
Cañarte Baque, George Alfredo
Universidad Estatal Del Sur De Manabí
george.canarte@unesum.edu.ec
https://orcid.org/0000-0003-3376-2557
DOI / URL: https://doi.org/10.55813/gaea/ccri/v5/n1/378
Como citar:
Suarez Reyes, A. G., & Cañarte Baque, G. A. (2024). Alternativas de diseño del sistema de
tratamiento de aguas residuales del cantón Jipijapa. Código Científico Revista De
Investigación, 5(1), 170–191.
Recibido: 02/05/2024 Aceptado: 07/06/2024 Publicado: 30/06/2024
Código Científico Revista de Investigación Vol. 5 – Núm. 1 / Enero – Junio – 2024
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Resumen
Una planta de tratamiento de aguas residuales consta de una instalación que permite eliminar
contaminantes de agua residual, que llega a la planta, cuyas fuentes pueden ser actividades
humanas domésticas, industrial y agrícola. El agua que pasa al final del tratamiento es conocida
como efluente, en este sentido, si el efluente posee un tratamiento limitado, este puede llegar a
afectar recursos naturales como el agua. En este contexto, el efluente de la planta de tratamiento
de aguas residuales del cantón Jipijapa, provoca la contaminación del rio Jipijapa, por lo tanto,
este artículo tuvo como objetivo proponer alternativas de diseño del sistema de tratamiento de
aguas residuales del cantón Jipijapa. Mediante la evaluación del diseño, el estado físico y el
tratamiento actual de la planta se determinaron las alternativas de tratamiento, se desarrolló un
análisis estadístico de Las variables de calidad del efluente de la PTAR, se compararon estos
parámetros con la normativa vigente y se determinó el rendimiento de la planta. Se pudo
evidenciar que el proceso actual del tratamiento del agua residual presenta dificultades, debido
al deterioro de la infraestructura por la falta de recursos económicos, esto conlleva a que no se
cumplan con los criterios establecidos de calidad de agua residual según la normativa
ecuatoriana vigente, en ese sentido las alternativas de tratamiento propuestas son emplear
lombrifiltros como parte del tratamiento primario, añadir la fase de coagulación-floculación
aplicando coagulantes naturales como residuos de papa o plátano, debido a que varios autores
manifiestan que son eficientes en la remoción de STS y DBO
5
, además son de fácil acceso y
bajos recursos económicos.
Palabras claves: Análisis de agua, agua residual, contaminación ambiental, tratamiento de
agua.
Abstract
A wastewater treatment plant consists of a facility that removes pollutants from wastewater
that reaches the plant, the sources of which may be domestic, industrial and agricultural human
activities. The water that passes at the end of the treatment is known as effluent, in this sense,
if the effluent has a limited treatment, it can affect natural resources such as water. In this
context, the effluent from the wastewater treatment plant of the Jipijapa canton causes the
contamination of the Jipijapa river; therefore, the objective of this article was to propose design
alternatives for the wastewater treatment system of the Jipijapa canton. Through the evaluation
of the design, physical condition and current treatment of the plant, the treatment alternatives
were determined, a statistical analysis of the quality variables of the WWTP effluent was
developed, these parameters were compared with the current regulations and the performance
of the plant was determined. It became evident that the current wastewater treatment process
presents difficulties, due to the deterioration of the infrastructure due to the lack of economic
resources, which means that the established criteria for wastewater quality according to current
Ecuadorian regulations are not met, In this sense, the treatment alternatives proposed are to use
worm filters as part of the primary treatment, to add the coagulation-flocculation phase by
applying natural coagulants such as potato or banana waste, since several authors state that they
are efficient in the removal of STS and BOD5, and are also easily accessible and inexpensive.
Keywords: Water analysis, wastewater, environmental pollution, water treatment.
Resumo
Uma estação de tratamento de águas residuais consiste numa instalação que remove os
poluentes das águas residuais que chegam à estação, cujas fontes podem ser actividades
humanas domésticas, industriais e agrícolas. A água que passa no final do processo de
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tratamento é conhecida como efluente, neste sentido, se o efluente tiver um tratamento
limitado, pode afetar recursos naturais como a água. Neste contexto, o efluente da estação de
tratamento de águas residuais de Jipijapa causa a poluição do rio Jipijapa, portanto, o objetivo
deste artigo foi propor alternativas de projeto para o sistema de tratamento de águas residuais
de Jipijapa. Através da avaliação da conceção, do estado físico e do tratamento atual da ETAR,
determinaram-se as alternativas de tratamento, desenvolveu-se uma análise estatística das
variáveis de qualidade do efluente da ETAR, compararam-se estes parâmetros com a
regulamentação atual e determinou-se o desempenho da ETAR. Tornou-se evidente que o atual
processo de tratamento de águas residuais apresenta dificuldades, devido à deterioração da
infraestrutura por falta de recursos económicos, o que faz com que não se cumpram os critérios
estabelecidos para a qualidade das águas residuais de acordo com a atual regulamentação
equatoriana, Neste sentido, as alternativas de tratamento propostas são a utilização de filtros de
minhoca como parte do tratamento primário, a adição da fase de coagulação-floculação através
da aplicação de coagulantes naturais, tais como resíduos de batata ou banana, uma vez que
vários autores afirmam que são eficientes na remoção de STS e CBO5, e são também
facilmente acessíveis e baratos.
Palavras-chave: Análise de águas, águas residuais, poluição ambiental, tratamento de águas.
Introducción
La descarga de aguas residuales tratadas de manera insatisfactoria es una fuente común
de contaminación que afecta la salud de los individuos y del entorno (Nguyen et al., 2021). Por
ende, las entidades dedicadas al monitoreo ambiental, realizan un amplio trabajo en el manejo
y control de las plantas de tratamiento de aguas residuales (Osorio R. et al., 2021), puesto que
el tratamiento con aguas residuales proporciona uno de los enfoques más sostenibles para la
conservación del agua, la producción de energía y la productividad agrícola (Silva J., 2023).
En Ecuador, así como en diferentes países, los recursos hídricos en los distintos
ecosistemas, reciben frecuentemente variedad de aguas residuales. En relación al Reporte
Estadístico de Información Ambiental, Económica de Agua y Alcantarillado, elaborado por el
Instituto Nacional de Estadística y Censos (INEC) de Ecuador en el año 2015, el 38,14% del
sector urbano no realizan tratamiento apropiado de sus aguas residuales (Montero et al., 2021).
Esto ha provocado que actualmente la mayor parte de las fuentes hídricas ecuatorianas
se encuentren en situaciones graves de contaminación, uno de los factores son las actividades
antropogénicas. De acuerdo a esto las actividades que provocan mayor contaminación al Río
Jipijapa, son la lavandería, generación y disposición final de desechos sólidos, vertido de
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sustancias líquidas domésticas, agropecuarias o industriales (Arteaga M., 2019). Cabe
mencionar que estos residuos sólidos o líquidos son en su mayoría desechados a las tuberías de
alcantarillado del cantón Jipijapa que desembocan en la planta de tratamiento de agua residual
(PTAR), esto provoca mayor concentración de químicos afectando la calidad de agua que
emerge al rio Jipijapa.
La falta de mantenimiento de equipos, el deterioro de la parte estructural, así como el
abastecimiento de equipos y personal encargado de la PTAR que verifique la calidad de agua,
ha llevado a que el agua residual proveniente de la planta incumpla los límites permitidos de
descarga, y provoque contaminación del río Jipijapa.
Según la investigación realizada por López C. (2019), Moran G. y Guerrero C. (2022)
la PTAR de la ciudad de Jipijapa, presenta falencias en el servicio, debido a la falta de
mantenimiento y deterioro, de igual manera indican que el sistema de tratamiento no permite
el cumplimiento de los parámetros establecidos por la normativa vigente (TULSMA).
Con base a la problemática, el sistema de tratamiento de aguas residuales del cantón
Jipijapa se necesita mejorar su proceso, por lo que es de relevancia el análisis de la situación
actual de la PTAR de Jipijapa y las alternativas para un tratamiento optimo, con la finalidad de
beneficiar al medio ambiente y prevenir enfermedades en las comunidades cercanas, debido a
que el efluente de agua residual desemboca en el rio Jipijapa, y debido a la contaminación
provoca la perdida de flora y fauna.
Conforme a lo expuesto este articulo tiene como objetivo proponer alternativas de
diseño del sistema de tratamiento de aguas residuales del cantón Jipijapa, para mejorar la
calidad de agua que se descarga al río Jipijapa, mediante la evaluación diagnostica del diseño
y del tratamiento actual de la planta, determinación del rendimiento de la planta y la
investigación de las características del agua residual mediante una lista de chequeo.
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Metodología
Instrumentos en la recolección de datos
Para la recolección de datos se emplearon la entrevista: Se elaboro una entrevista dirigía
al técnico encargado de la planta de tratamiento y al responsable del sistema de alcantarillado
y agua potable del cantón Jipijapa. Lista de cotejo: Para el trabajo de campo se elaboró una
lista de cotejo que permita identificar las condiciones físicas de la planta de tratamiento de agua
potable del cantón Jipijapa y además para el contraste de tratamientos de las PTAR de
Portoviejo y Jipijapa. La lista de cotejo fue divida en función de categorías que involucraron el
funcionamiento del proceso de tratamiento de agua residual, calidad del agua residual, diseño,
equipos e infraestructura y personal de la planta de tratamiento.
Se aplicó de igual manera la lista de cotejo para la obtención de datos estadísticos en
relación con el cumplimiento las características físicas, químicas y microbiológicas del agua
residual de descarga al cuerpo de agua dulce del cantón Jipijapa instituido por el acuerdo
ministerial 097 de la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes al recurso agua
anexo 1 TULSMA, y se estableció la siguiente escala de valoración de las opciones de
respuesta.
Tabla 1
Escala de valoración de las alternativas de respuesta
Valoración cualitativa
Valoración cuantitativa
Nada satisfactorio
0
Poco satisfactorio
1
Neutral
2
Satisfactorio
3
Muy satisfactorio
4
Nota: Elaborado por los autores (2024)
Medios electrónicos: Se emplearon de aparatos tecnológicos para la recolección de
datos bibliográficos de manera rigurosa con el uso de fuentes primarias.
En el proceso de la investigación se realizó un diagnóstico de las condiciones actuales
de la PTAR mediante trabajo de campo, con la observación científica aplicando una lista de
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cotejo, para identificar las etapas que presentan falencias se realizó un contraste de información
entre la PTAR del cantón Jipijapa con otras plantas de tratamiento aplicando la entrevista y la
encuesta para obtener estadísticas inferenciales y evaluar las etapas que afectan la calidad del
agua residual que emerge al rio Jipijapa.
Se obtuvieron las estadísticas descriptivas en relación a el cumplimiento las
características físicas, químicas y microbiológicas del efluente de la PTAR del cantón Jipijapa
en comparación con otras plantas de tratamiento y la normativa TULSMA de efluentes de agua
residual por medio de la entrevista y una lista de cotejo realizada al personal encargado de las
plantas de tratamiento. Se estableció una escala de valoración entre 0 y 4 donde el cero
representa la valoración cualitativa más baja y 4 la valoración cualitativa más alta.
El rendimiento del sistema de tratamiento de la planta de agua residual se determinó en
función de categorías que involucraron el funcionamiento del proceso de tratamiento, calidad
del agua residual, diseño, equipos e infraestructura y personal de la planta, dichos parámetros
fueron evaluados mediante una lista de cotejo donde el rendimiento de la planta fue calificado
bajo rangos de porcentaje, siendo estos; entre 0 a 25% nada satisfactorio, de 26 a 45% poco
satisfactorio, de 46 a 65% neutral, de 66-79% satisfactorio y de 80 a 100% muy satisfactorio.
Las alternativas de diseño del sistema de tratamiento de agua residual del cantón
Jipijapa se estableció en base a el diagnóstico realizado y la verificación de fallas en el proceso
de tratamiento, se diseñó el sistema de tratamiento en el software DWSIM. La investigación
realizada se delimito en la PTAR del cantón Jipijapa, la cual se pudo realizar acorde a lo
establecido por el personal encargado de la planta. Finalmente, los análisis estadísticos se
realizaron con la ayuda del Software Infostat.
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Resultados
1.1. Cumplimiento de las características físicas, químicas y microbiológicas del agua
residual según el acuerdo ministerial 097 Norma de calidad ambiental y de descarga de
efluentes al recurso agua.
Figura 2
Valoración del cumplimiento de la normativa vigente del efluente de la PTAR del cantón
Jipijapa
Nota: Datos extraídos de la lista de cotejo realizada al personal de la PTAR del cantón
Jipijapa, (Autores, 2024)
La figura 1 indica los resultados de la lista de cotejo según la valoración establecida,
los parámetros físicos y químicos fueron calificados con valoración 2 esto indica que se
cumplen de manera neutral, mientras que los parámetros microbiológicos fueron calificados
con valoración de 1 es decir que cumplen con la normativa de manera poco satisfactoria, por
ende la calificación en general es neutral, por otra parte en las investigaciones realizadas por
Cárdenas M. et al. (2019), Moran G. y Guerrero Calero (2022), Duran M. y Lino G. (2023), y
Bravo R. (2020), conforme a los parámetros químicos y microbiológicos del agua residual que
emerge al cuerpo de agua dulce presenta un nivel superior al límite permisible de descarga en
la normativa ecuatoriana, estos parámetros son DBO, DQO, y coliformes fecales.
La figura 2 se establecen las concentraciones de DBO
5
y DQO de efluente de las plantas
de tratamiento de agua residual de Crucita, Portoviejo y Jipijapa, donde el agua residual de
descarga del cantón Jipijapa al cuerpo de agua dulce excede el límite máximo permisible
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instituido por la normativa TULSMA, en la DBO
5
por una variación de 23 mg/L y en la DQO
por una variación de 71mg/L, a diferencia de las plantas de tratamiento de Crucita y Portoviejo.
Figura 3
Comparación de las concentraciones de DBO5 y DQO del efluente de las plantas de
tratamiento de agua residual de Crucita, Portoviejo y Jipijapa con la normativa vigente
Nota: Datos obtenidos mediante la información brindada por personal de la PTAR del cantón
Portoviejo, Norma De Calidad Ambiental Y De Descarga De Efluentes: Recurso Agua,
(2015) y resultados de Moran, M. y Guerrero, J. (2022). (Autores, 2024)
En la figura 2 se establecen las concentraciones de DBO5 y DQO de efluente de las plantas de
tratamiento de agua residual de Crucita, Portoviejo y Jipijapa, donde el agua residual de
descarga del cantón Jipijapa al cuerpo de agua dulce excede el límite máximo permisible
instituido por el acuerdo ministerial 097 de la Norma de calidad ambiental y de descarga de
efluentes al recurso agua anexo 1 TULSMA, en la DBO5 por una variación de 23 mg/L y en
la DQO por una variación de 71mg/L, a diferencia de las plantas de tratamiento de Crucita y
Portoviejo.
1.2. Rendimiento del sistema de tratamiento de agua residual del cantón Jipijapa
En la figura 3 se visualiza el porcentaje de rendimiento por categorías del sistema de
tratamiento de agua residual del cantón Jipijapa. La categoría del funcionamiento del proceso
de tratamiento obtuvo un porcentaje de 41,67% encontrándose dentro del rango cualitativo
poco satisfactorio, esto debido a que se determinó que algunas etapas del proceso no se realizan
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de manera eficiente, en ese sentido, los resultados de Cárdenas M. et al., (2019) muestran que
cuando realizaron su muestreo, las operaciones que se adoptaron, para reducir la concentración
de contaminantes, no fueron todas efectivas.
Figura 4
Porcentaje de rendimiento por categorías del sistema de tratamiento de agua residual del
cantón Jipijapa
Nota: Datos extraídos de la lista de cotejo realizada al personal de la PTAR del cantón
Jipijapa. (Autores, 2024)
En cuanto a la categoría del diseño, equipos e infraestructura el porcentaje de
rendimiento fue de 28,57% incluido en el rango también de poco satisfactorio, a causa
principalmente del tiempo de vida útil de la PTAR y al bajo mantenimiento que posee la misma,
así Moran, M. y Guerrero, J. (2022) demostraron también que la infraestructura se encuentra
deteriorada en varias etapas como: el cribado en las rejillas del devaste, en el tratamiento
biológico (reactores y la geomembrana de las lagunas).
Por otra parte, la categoría del personal de la planta alcanzo un porcentaje de 68,18%,
en esta categoría el personal conoce el proceso de tratamiento y se encuentra capacitado, sin
embargo, la planta no cuenta con personal suficiente para llevar a cabo todas las labores que se
realizan, de igual manera la falta de recursos imposibilita el desarrollo efectivo de las
actividades que debe realizar el personal de la PTAR. Finalmente, el porcentaje promedio de
la evaluación de rendimiento del sistema de tratamiento de agua residual del cantón Jipijapa es
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de 46,06% considerándose como Neutral siendo la razón principal el bajo rendimiento en el
diseño, equipos, infraestructura y funcionamiento del proceso de tratamiento.
La figura 4 es un resumen de los datos descriptivos, donde la media del rendimiento
según la valoración establecida del sistema de tratamiento de aguas residuales del cantón
Jipijapa en la categoría del funcionamiento del proceso de tratamiento es 1,60, siendo 3 la
calificación más alta y 0 la calificación más baja obtenida. La categoría de parámetros de
calidad del efluente de agua residual posee una media de 2,083, siendo 3 la calificación más
alta y 1 la calificación más baja obtenida. Referente a la categoría del diseño, equipos e
infraestructura la media fue 1,43, en esta categoría los datos no tuvieron mayores variaciones
respecto a la media. La categoría del personal de la planta obtuvo una media de 2,73, con una
valoración máxima de 4 y mínima de 1.
Figura 5
Diagrama boxplots de la valoración del rendimiento del sistema de tratamiento de agua
residual del cantón Jipijapa
Nota: Datos extraídos de la lista de cotejo realizada al personal de la PTAR del cantón
Jipijapa. (Autores, 2024)
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1.3. Diagnóstico del sistema de tratamiento de agua residual del cantón Jipijapa
Figura 6
Variación de la valoración calidad de efluente de agua residual en relación a factores de
influencia.
Nota: Datos extraídos de la lista de cotejo realizada al personal de la PTAR del cantón Jipijapa.
(Autores, 2024)
La figura 5 muestra gráficos de dispersión de entre el puntaje obtenido en la calidad de
efluente de agua residual en función de la valoración de algunas variables independientes:
tratamiento de grasa (fig 5.1), tratamiento de solidos disueltos (fig 5.2.), tratamiento aerobio
(fig 5.3), en 3 plantas de tratamiento de agua residual distintas; Crucita, Portoviejo y Jipijapa
En la figura 5.1 se observa que, cuando la valoración para el tratamiento de grasa es
muy satisfactoria (punto 1) la calidad de efluente de agua residual es mejor, mientras que si la
valoración para el tratamiento de grasa es nada satisfactorio o no se realiza (punto 3) la calidad
de efluente de agua residual disminuye, se obtuvo un coeficiente de correlación de Pearson con
tendencia positiva de 0,87 considerándose una relación fuerte. La presencia de grasa, aceite y
grasa puede conducir a bloqueos en las líneas de alcantarillado, bombas y operaciones de
plantas de tratamiento (Amir et al., 2023), por otra parte si el contenido de grasa es superior a
50 mg/l en las aguas residuales, afectará negativamente el rendimiento de la PTAR de aguas
residuales (BMF, s. f.),
5.1
5.2.
5.3.
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En el grafico 5.2 se evidencia que mientras mejor sea el tratamiento de solidos disueltos
mejor serán los parámetros de calidad del efluente de agua residual. Adicionalmente se
comprobó por medio del coeficiente de correlación de Pearson que el tratamiento de solidos
disuelto cumple una función importante para disminuir en los parámetros de calidad del
efluente de agua residual, siento este valor 0,87. Pues el tratamiento primario elimina alrededor
del 60 y 70 por ciento de los materiales sólidos suspendidos (Silva J., 2023). Sin embargo, la
PTAR del cantón Jipijapa (punto 3) no se encuentra en las mejores condiciones para la
remoción de sólidos, a diferencia de las plantas de tratamiento de Portoviejo (punto 2) y Crucita
(punto 1).
También, se halló una correlación de 0,50 entre el proceso de floculación-coagulación
en la remoción de solidos disueltos y en los parámetros finales de la calidad de agua residual,
siendo esta variable de influencia media.
Finalmente, el grafico 5.3 y con un coeficiente de correlación positiva fuerte de 0,97,
se considera que el tratamiento aerobio influye significativamente en la calidad de la calidad
de efluente de agua residual, a diferencia si se aplica un tratamiento anaerobio. De igual manera
el tratamiento aerobio influye en los resultados de los análisis microbiológicos cuyo coeficiente
de correlación de Pearson es de 0,96 es decir que mientras mejor se aplique el tratamiento
aerobio mejores serán también los resultados de los análisis microbiológicos.
Por otra parte, los resultados de los análisis microbiológicos se ven influenciados por el
proceso de desinfección llevado a cabo en la PTAR, de acuerdo a la figura 6 se representa la
correlación entre el parámetro de coliformes totales y la etapa de desinfección,
correlacionándose de manera fuerte con un coeficiente igual 1.
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Figura 7
Valoración del cumplimiento de calidad de coliformes totales en función de la valoración de
la etapa de desinfección
Nota: Datos extraídos de la lista de cotejo realizada al personal de la PTAR del cantón
Jipijapa. (Autores, 2024)
Diseño, equipos e infraestructura
Figura 8
Variación de la calidad del efluente de agua residual en función del mantenimiento de
equipos e infraestructura.
Nota: Datos extraídos de la lista de cotejo realizada al personal de la PTAR del cantón Jipijapa.
(Autores, 2024)
El grafico 7 representa que mientras se realice de manera satisfactoria el mantenimiento
de equipos e infraestructura mayor será la calidad del efluente de agua residual, esto comprueba
con una correlación positiva fuerte de 0,76. En este sentido, en la ciudad de Jipijapa la
infraestructura se encuentra en un estado poco satisfactorio debido al tiempo de vida útil de la
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PTAR, además no se brinda un constante mantenimiento a los equipos, lagunas, y reactores de
la PTAR por la escases de financiación, por lo que el resultado de los parámetros de calidad
del agua no son óptimos.
Personal
Figura 9
Variación de la calidad del efluente de agua residual en función del abastecimiento de
personal de la PTAR
Nota: Datos extraídos de la lista de cotejo realizada al personal de la PTAR del cantón Jipijapa.
(Autores, 2024)
Según la figura 8, sí, la PTAR cuenta con el personal suficiente se contribuye a que
exista mejora en la calidad del agua residual, se comprobó que, ambas variables se relacionan
positivamente (r
2
=1). En base a lo determinado en la lista de cotejo, el personal conoce del
funcionamiento de la planta de manera satisfactoria, sin embargo, la PTAR de Jipijapa no
cuenta con personal suficiente para cumplir con todas las actividades que se deben realizan en
una PTAR, por ende, se ve afectada la calidad final del agua.
Consecuentemente, con base a lo diagnosticado se estableció que existen falencias en
el proceso de tratamiento debido a que algunas etapas de tratamiento de agua residual no se
realizan de manera satisfactoria, de igual manera la infraestructura posee una influencia
relevante en el tratamiento del agua, así como el tipo de tratamiento biológico.
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Figura 10
Prueba de hipótesis del rendimiento la PTAR
Nota: Datos extraídos de la lista de cotejo realizada al personal de la PTAR del cantón Jipijapa.
(Autores, 2024)
Se realizo la prueba de hipótesis donde se halló un p-valor de 0,0244 razón por la cual
se rechaza la hipótesis nula, y se acepta la hipótesis alternativa, es decir, el sistema de
tratamiento de aguas residuales del cantón Jipijapa requiere una mejora en su proceso.
1.4. Alternativas de diseño del sistema de tratamiento de agua residual del cantón
Jipijapa
La entrevista realizada al personal encargado de la PTAR, permitió determinar que la
falta de recursos económicos es la principal causa de un proceso ineficiente del tratamiento de
agua residual, debido que no se brinda un constante mantenimiento a los equipos, lagunas, y
reactores de la PTAR, incluyendo la falta de recursos y material de para realizar los análisis
físicos, químicos y microbiológicos del efluente y afluente de la PTAR. Para las falencias
presentadas en el diseño del sistema de tratamiento se propone el siguiente proceso (figura 9).
El sistema de tratamiento propuesto consta de un tratamiento preliminar cuyas etapas
son cribado, desarenado y desengrasado, esta última etapa no ha sido implementada
actualmente, para el tratamiento secundario se propone emplear un proceso de coagulación-
floculación, incluyendo la sedimentación en la misma etapa, una etapa de filtrado empleando
filtros ya sea de filtros biológicos, como los filtros base de materiales orgánico o biofiltros,
filtración en bloques de suelo, dichas alternativas han logrado porcentajes de remoción altos
esto según las investigaciones de Estrada et al., (2022) con el uso de las semillas de Moringa
oleífera, Coox et al., (2022) con el empleo de mucilago de cascara de pitahaya y Aloe vera,
Carrasquero et al., (2017) con la utilización de residuos de papa y plátano, Cáceres et al., (2021)
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con la aplicación de Lombrifiltro, o Ivankovich, (2021) con el uso de filtros en bloques de
suelo.
Figura 11
Diagrama de proceso de la alternativa del diseño de sistema de tratamiento de agua residual
del canton Jipijapa
Nota: (Autores, 2024)
Para el tratamiento secundario, se propone sustituir el tratamiento biológico
convencional por un tratamiento integrado anaerobio-aerobio, esto permitirá mejorar la calidad
del efluente. En este proceso se propone también implementar una corriente de recirculación
de lodos activos para mejorar la producción de bacterias degradadoras de la materia orgánica,
tal y como se muestra en la figura 10.
La desinfección es también uno de los procesos indispensables en el tratamiento de agua
residual. Se indagó que existe presencia de bacterias coliformes fecales en el agua residual,
esto indica un proceso de desinfección insuficiente, tal y como se indicó en los resultados de
diagnóstico de la planta. Por lo que el parámetro de coliformes fecales y totales se encuentra
fuera de la normativa. Estos valores podrían estar en correspondencia con los altos valores
presentados por DBO y DQO, debido a que las altas concentraciones de materia orgánica,
beneficia al desarrollo de bacterias y hongos. (Martínez et al., 2019). En ese sentido se propone
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mejorar la etapa de desinfección aplicando además de la desinfección por UV, la desinfección
por cloración, utilizando este recurso de manera conmensurable.
Discusión
Con base al análisis realizado a partir de la lista de cotejo se pudo determinar que el
efluente de agua residual no cumple en su totalidad con los límites de descarga a un cuerpo de
agua dulce, estos resultados se consideran un riesgo para la salud de quienes pertenecen a la
localidad (Duran M. & Lino G., 2023), de igual manera lo respaldan Cárdenas M. et al. (2019),
Moran G. y Guerrero Calero, (2022) .
A partir del diagnóstico realizado, se pudo identificar las etapas que presentan falencias
en el proceso de tratamiento, considerando aquello se propone añadir una etapa para la
eliminación de grasas, el tratamiento de solidos disueltos (floculación-coagulación),
contemplando la mejor dosis del coagulante a utilizar, ya que asignar una dosis optima no solo
permite el ahorro de coagulante a utilizar, sino que además mejora la floculación y atenúa la
formación de complejos tóxicos (Salas C., 2003).
La elección del coagulante juega un papel importante para la optimización del proceso,
este articulo propone que se emplee coagulantes naturales que reducen los parámetros
mencionados en porcentajes variados, por lo tanto, son una alternativa para sustituir
parcialmente al sulfato de aluminio, en caso de ausencia de este coagulante químico y en vista
de que el cumplimiento de las normalizaciones ambientales no debe generar necesariamente
costos adicionales, se debe optimizar y emplear de manera eficiente el uso de coagulantes. En
ese sentido existen algunas alternativas de coagulantes a utilizar como, las semillas de Moringa
oleífera (Estrada et al., 2022) , mucilago de cascara de pitahaya y Aloe vera (Coox et al., 2022),
sin embargo algunos de los coagulantes naturales resultan ser más costosos que los coagulantes
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químicos por lo que se recomienda emplear los residuos de papa, plátano (Carrasquero et al.,
2017).
De igual manera se plantea una etapa de filtrado como parte del tratamiento primario
para disminuir la concentración de solidos disueltos. El empleo de Eisenia foetida, Eichornia
crassipes, luego del tratamiento preliminar, es una alternativa para la reducción de solidos
suspendidos y DBO
5
, el uso de este tipo de lombrices según Cáceres et al. (2021) ha presentado
una eficiencia del 94.48% para solidos suspendidos totales y de 98.41% de DBO
5,
otras
alternativas es la utilización de filtración en bloques de suelo, este tipo de filtración con
antracita revelaron una eficiencia próxima al 90%, para la reducción de DBO, DQO y SST
(Ivankovich, 2021), o bien emplear filtros convencionales y eficientes como los filtros de
carbón activado, filtros de arcilla, o filtros de membrana.
Para el tratamiento secundario, es de conocimiento que la PTAR del cantón Jipijapa
emplea lagunas de estabilización, según Kalmakhanova et al. (2023) las lagunas de
estabilización siguen siendo una práctica común de tratamiento de aguas residuales debido a
su costo y simplicidad; sin embargo, son un uso ineficiente de un recurso valioso y
probablemente conducen a la contaminación de las aguas subterráneas locales.
Para las aguas residuales con sedimentos orgánicos de concentraciones bajas a medias
(DQO <1000 ppm) y para aguas residuales cuya biodegradación es compleja, tal como las
aguas residuales domesticas usualmente se aplica el tratamiento aerobio (Vinueza et al., 2021),
esto influye en los resultados obtenidos del tratamiento, en ese contexto Liu et al. ( 2020)
concluyo que el reactor aerobio fue más eficaz que el reactor anaerobio para la eliminación de
trazas de contaminantes orgánicos investigadas. Con base a lo expuesto se propone sustituir el
tratamiento biológico convencional por un tratamiento integrado anaerobio-aerobio, esto
permitirá mejorar la calidad del efluente, debido a que pese a el tratamiento aerobio resulta más
efectivo que el anaerobio según los resultados obtenidos y como lo manifiesta también (Liu
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et al., 2020), existen más beneficios al emplear un sistema combinado, ya que es una tecnología
eficaz, robusta, flexible y altamente sostenible desde una perspectiva técnica, económica y
medioambiental para el tratamiento descentralizado de aguas residuales, especialmente para
países en desarrollo con recursos e infraestructura limitado, con rrequisitos limitados de
espacio, la baja inversión y la óptima eliminación de DQO (Fernández del Castillo et al., 2022;
Goli et al., 2019; Chan et al., 2009), además se logra mejor calidad de agua entorno a SST,
DBO
2
y DQO (Haydar et al., 2014).
La etapa de desinfección aplicando la desinfección por UV y la desinfección por
cloración, tiene ventajas en la concentración final de coliformes fecales. En este contexto,
varios autores manifiestan que la combinación de la desinfección por UV y cloración resulta
ser más eficiente al inactivar y eliminar especies bacterianas, que los tratamientos individuales
de desinfección (Wang et al., 2021; Shekhawat et al., 2021). Otro estudio demostró que la
UV/Cl retiró eficazmente las bacterias del conteo de placas heterotróficas y fluoróforos
orgánicos aromáticos en muestras de agua recuperadas (Chen et al., 2022). De acuerdo a ello,
los resultados experimentales de Lu et al. (2022) mostraron que el efecto de inactivación de los
rayos UV seguido del hipoclorito de sodio fue más significativo que el de la desinfección
simultánea de los rayos UV y la desinfección con hipoclorito de sodio.
Conclusión
De acuerdo a los resultados de este artículo las alternativas de diseño del sistema de
tratamiento de aguas residuales del cantón Jipijapa se proponen en función del diagnóstico
realizado y la comparación de procesos con otras plantas de tratamientos, donde existe una
correlación alta entre los parámetros de calidad del efluente de agua residual y variables de
tratamiento de grasa, etapa de tratamiento de solidos solubles, tratamiento secundario y etapa
de desinfección, por ello se propone implementar un tratamiento de grasas, etapa de floculación
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coagulación, filtración como tratamiento primario, la combinación de tratamiento biológico
aerobio-anaerobio que ha demostrado ser más efectivo que los tratamientos individuales y una
desinfección simultanea de UV y cloración, con el propósito de reducir los sólidos solubles,
DBO, DQO y coliformes que son las variables que se hallan fuera del límite máximo permisible
por la normativa vigente, según los resultados de la lista de chequeo, conforme a ello el
rendimiento de la planta se hallan dentro del rango de poco satisfactorio según la valoración
establecida en este articulo obteniendo un porcentaje promedio de rendimiento de 46,06%,
cuyo problema radico principalmente en la categoría de diseño, infraestructura y equipos con
un rendimiento de 28,57%, posteriormente debido a la categoría del funcionamiento del
proceso de tratamiento con porcentaje de rendimiento de 41,67%, cabe mencionar que esta
categoría esta influenciada por el tiempo de vida útil de la PTAR.
Referencias bibliográficas
Amir, A. A., Roddick, F., Maniam, S., Gao, L., & Pramanik, B. K. (2023). Component analysis
of fat, oil and grease in wastewater: Challenges and opportunities. Analytical Methods,
15(39), 5112-5128. https://doi.org/10.1039/D3AY01222K
Arteaga M., G. G. (2019). Las actividades antropogénicas y la calidad del agua del río Jipijapa
Manabí Ecuador [bachelorThesis, Escuela Superior Politecnica agropecuaria de
Manabí]. http://repositorio.espam.edu.ec/handle/42000/990
BMF. (s. f.). Why are grease traps important for sewage treatment plants? Butler
Manufacturing Services. Recuperado 18 de abril de 2024, de
https://butlerms.com/faqs/why-are-grease-traps-important-for-sewage-treatment-
plants
Bravo R., S. (2020). Contaminación Rio Jipijapa. Prezi.
https://prezi.com/p/s_lvineieki1/contaminacion-rio-jipijapa/
Cáceres, D., Calisaya, G., & Bedoya, E. (2021). Eficiencia de Eisenia foetida, Eichornia
crassipes e hipoclorito de calcio en la depuración de aguas residuales domésticas en
Moquegua, Perú. 1(20). http://dx.doi.org/10.21704/rea.v20i1.1692
Cardenas M., R. C., Lino, M., Briones, V., & Osejos, M. (2019). Water quality of the
wastewater treatment plant of the city of Jipijapa, Ecuador. Revista Bases de La
Ciencia, 4(3), Article 3. https://doi.org/10.33936/rev_bas_de_la_ciencia.v4i3.1838
Carrasquero, S. J., Flores, S. M., Perche, E. D. F., Ferrer, P. M. P., Leal, J. C. M., & Montiel,
A. R. D. (2017). Efectividad de coagulantes obtenidos de residuos de papa (Sonalum
tuberosum) y plátano (Musa paradisiaca) en la clarificación de aguas. Revista Facultad
de Ciencias Básicas, 13(2), Article 2. https://doi.org/10.18359/rfcb.1941
Código Científico Revista de Investigación Vol. 5 – Núm. 1 / Enero – Junio – 2024
190
Chan, Y., Chong, M., Law, C., & Hassell, D. G. (2009). A Review on Anaerobic–Aerobic
Treatment of Industrial and Municipal Wastewater. Chemical Engineering Journal,
155, 1-18. https://doi.org/10.1016/j.cej.2009.06.041
Chen, X., Chen, Z., Liu, H., Huang, N., Mao, Y., Cao, K., Shi, Q., Lu, Y., & Hu, H.-Y. (2022).
Synergistic effects of UV and chlorine in bacterial inactivation for sustainable water
reclamation and reuse. Science of The Total Environment, 845, 157320.
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.157320
Coox, N. N. C., Briones, G. A. B., & Mosquera, A. C. (2022). Evaluación de la eficacia de
coagulantes sintéticos y naturales en el tratamiento de aguas residuales generadas en la
producción de harina de pescado. Publicaciones en Ciencias y Tecnología, 16(2),
Article 2. https://doi.org/10.5281/zenodo.6993155
Duran M., B., & Lino G., M. (2023). Fitorremediación con Eichhornia crassipes en aguas
residuales del cantón Jipijapa, Ecuador (América Latina). https://www.ambiente-
sustentabilidad.org/index.php/revista/article/view/221
Estrada, J., Rodriguez, A. L., & Paramo, J. (2022). Evaluación de uso de coagulantes naturales
en planta de tratamiento de aguas municipales de los pueblos del rincón, Guanajuato.
18, 21-28.
Fernández del Castillo, A., Garibay, M. V., Senés-Guerrero, C., Orozco-Nunnelly, D. A., de
Anda, J., & Gradilla-Hernández, M. S. (2022). A review of the sustainability of
anaerobic reactors combined with constructed wetlands for decentralized wastewater
treatment. Journal of Cleaner Production, 371, 133428.
https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.133428
Goli, A., Shamiri, A., Talaiekhozani, A., Sanaye, R., & Azizi, K. (2019). A Review on Different
Aerobic and Anaerobic Treatment Methods in Dairy Industry Wastewater. 7, 113-141.
Haydar, S., Hussain, G., Nadeem, O., Haider, H., Bari, A., & Hayee, A. (2014). Performance
Evaluation of Anaerobic-Aerobic Treatment for the Wastewater of Potato Processing
Industry: A Case Study of a Local Chips Factory. Pakistan Journal of Engineering and
Applied Sciences, 14, 27-37.
Ivankovich, A. Q. (2021). Uso de la filtración en bloques de suelo como tratamiento secundario
de aguas residuales ordinarias. Agua, Saneamiento & Ambiente, 16(2), Article 2.
https://doi.org/10.36829/08ASA.v16i2.1327
Kalmakhanova, M. S., Diaz de Tuesta, J. L., Malakar, A., Gomes, H. T., & Snow, D. D. (2023).
Wastewater Treatment in Central Asia: Treatment Alternatives for Safe Water Reuse.
Sustainability, 15(20), Article 20. https://doi.org/10.3390/su152014949
Liu, W., Song, X., Huda, N., Xie, M., Li, G., & Luo, W. (2020). Comparison between aerobic
and anaerobic membrane bioreactors for trace organic contaminant removal in
wastewater treatment. Environmental Technology & Innovation, 17, 100564.
https://doi.org/10.1016/j.eti.2019.100564
Lopez C., D. A. L. (2019). Evaluación al proceso técnico, operativo y ambiental de la planta
de tratamiento de aguas residuales de la ciudad de Jipijapa. [Universidad Estatal del
Sur de Manabí]. https://repositorio.unesum.edu.ec/bitstream/53000/1877/1/UNESUM-
ECU-ING.MEDIO-2019-09.pdf
Lu, H., Wang, X., Li, X., & Zhang, X. (2022). Study on the Disinfection Efficiency of the
Combined Process of Ultraviolet and Sodium Hypochlorite on the Secondary Effluent
of the Sewage Treatment Plant. Processes, 10(8), Article 8.
https://doi.org/10.3390/pr10081622
Código Científico Revista de Investigación Vol. 5 – Núm. 1 / Enero – Junio – 2024
191
Martínez, R. C., Lino, M., Briones, V., & Osejos, M. (2019). Water quality of the wastewater
treatment plant of the city of Jipijapa, Ecuador: Calidad del agua de la planta de
tratamiento de aguas residuales de la ciudad de Jipijapa, Ecuador. Revista Bases de La
Ciencia, 4(3), Article 3. https://doi.org/10.33936/rev_bas_de_la_ciencia.v4i3.1838
Montero, S. A. O., Aldás, G. W. N., Arboleda, A. G. L., & Torres, A. X. F. (2021). La
depuración de aguas residuales. Estudios de soluciones para el municipio de Ambato.
Ecuador. ConcienciaDigital, 4(3), Article 3.
https://doi.org/10.33262/concienciadigital.v4i3.1803
Moran G., M., & Guerrero Calero, J. (2022). Evaluación de la planta de tratamiento de aguas
residuales del cantón Jipijapa, Manabí. MQRInvestigar, 6, 925-943.
https://doi.org/10.56048/MQR20225.6.4.2022.925-943
Moran G, M. R. M., & Guerrero C, J. M. G. (2022). Evaluación de la planta de tratamiento de
aguas residuales del cantón Jipijapa, Manabí. MQRInvestigar, 6(4), Article 4.
https://doi.org/10.56048/MQR20225.6.4.2022.925-943
Nguyen, T. K. L., Ngo, H. H., Guo, W., Nghiem, L. D., Qian, G., Liu, Q., Liu, J., Chen, Z.,
Bui, X. T., & Mainali, B. (2021). Assessing the environmental impacts and greenhouse
gas emissions from the common municipal wastewater treatment systems. Science of
The Total Environment, 801, 149676. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.149676
Norma De Calidad Ambiental Y De Descarga De Efluentes: Recurso Agua, Pub. L. No. 387,
21 (2015). https://faolex.fao.org/docs/pdf/ecu155128.pdf
Osorio R., M. A., Carrillo B., W. E., Negrete C., J. H., Loor Lalvay, X. A., & Riera
Guachichullca, E. J. (2021). La calidad de las aguas residuales domésticas. Polo del
Conocimiento: Revista científico - profesional, 6(3), 228-245.
Salas Colotta, G. (2003). TRATAMIENTO FÍSICO-QUÍMICO DE AGUAS RESIDUALES DE
LA INDUSTRIA TEXTIL.
Shekhawat, S. S., Kulshreshtha, N. M., Vivekanand, V., & Gupta, A. B. (2021). Impact of
combined chlorine and UV technology on the bacterial diversity, antibiotic resistance
genes and disinfection by-products in treated sewage. Bioresource Technology, 339,
125615. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.125615
Silva J. (2023). Wastewater Treatment and Reuse for Sustainable Water Resources
Management: A Systematic Literature Review. Sustainability, 15(14), Article 14.
https://doi.org/10.3390/su151410940
Vinueza, X. R. C., Cárdenas, G. O. Z., Ayala, J. C. L., & García, I. A. R. (2021). Tratamiento
biológico de aguas residuales como un proyecto de emprendimiento comunitario del
Tejar Balbanera. Domino de las Ciencias, 7(4), Article 4.
https://doi.org/10.23857/dc.v7i4.2200
Wang, L., Ye, C., Guo, L., Chen, C., Kong, X., Chen, Y., Shu, L., Wang, P., Yu, X., & Fang,
J. (2021). Assessment of the UV/Chlorine Process in the Disinfection of Pseudomonas
aeruginosa: Efficiency and Mechanism. Environmental Science & Technology, 55(13),
9221-9230. https://doi.org/10.1021/acs.est.1c00645.
