FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL

PLAN DE TESIS

DE “DISEÑO EXPERIMENTAL DE HUMEDALES ARTIFICIALES PARA EL

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS EN BASE
LENTEJAS DE AGUAS AREQUIPA 2018”

PRESENTADO POR EL BACHILLER:

CARLOS GONZALO IMATA YMATA

PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE

INGENIERO AMBIENTAL

AREQUIPA - PERÚ
2018
INTRODUCCION
Los cuerpos acuáticos artificiales y naturales son altamente predispuestos a recibir
contaminadas con o sin tratamiento previo, lo cual origina el deterioro en la calidad del agua y
trayendo como consecuencia la perdida de la biota acuática y su potencial como fuente de
almacenamiento de agua para diversas actividades humanas.
Ante este deterioro ambiental, es necesario el desarrollo de distintas acciones con el fin de
prevenir y controlar su contaminación. Una elección es el empleo del cuerpo de agua de manera
general, que incluye tanto acciones de biomanipulación (in situ), como del control de la calidad
de agua que recibe (ex situ). En este sentido, los sistemas de tratamiento de aguas residuales,
comúnmente empleados son los humedales artificiales lodos activados
Un humedal artificial (HA) es una ecotecnología que tiene diferentes procesos de
biotransformación y mineralización, el cual permitirá reducir la concentración de carbono,
nitrógeno y fósforo, por debajo de lo establecido por la normatividad vigente. Los principales
componentes de un HA son el componente vegetal, representado por plantas vasculares
terrestres y/o acuáticas, los microorganismos y el material de empaque o medio de soporte
constituido por agregados pétreos. Los HA fundamentan su funcionamiento en la actividad
bioquímica de los microorganismos; el aporte de oxígeno proveniente del componente
vegetal en interacción con el material de empaque, el cual funciona como soporte tanto para los
microorganismos como para el componente vegetal, además de funcionar como material
filtrante. En conjunto, estos elementos, eliminan materiales disueltos y suspendidos en el agua
residual y biodegradan los materiales orgánicos hasta mineralizarlos. Su diseño permite
mantener e incrementar la estética del paisaje y proporcionan condiciones para el desarrollo y la
preservación de vida silvestre, ya que proveen de un hábitat para diversos tipos de
organismos.
1. Planteamiento del problema

El agua es un recurso natural que forma parte de la evolución de cada país, es el

compuesto químico mas abundante del mundo y es vital para el desarrollo de la
vida humana, su reserva es paulatinamente menor debido a su contaminación
por diversos medios, lo que ocasiona un desequilibrio ambiental económico y
social.
Se distingue que el agua esta contaminada cuando se ven modificadas sus
características químicas, físicas, biológicas o su composición por lo que pierde
sus propiedades para el consumo humano o utilización de actividades
domésticas, industriales o agrícolas.
Trayendo como consecuencia la incrementación de enfermedades y deterioro
irreversible al medio ambiente, la tecnología de humedales artificiales esta
determinada como un complejo ecosistema de substratos saturados, vegetación y
agua cuyo objetivo es la remoción de contaminantes del agua residual por medio
de mecanismo de depuración que actúan en los humedales como son la
remoción de solidos suspendidos por filtración y sedimentación; biodegradación
de la materia orgánica por microorganismos anaeróbicos y aeróbicos;
erradicación de microorganismos patógenos por sedimentación, filtración,
precipitación de los hidróxidos, sulfuros.
Esta tecnología de humedales artificiales se da para ayudar en la extensión
regional en los últimos años ha estado definido por un incremento de la
población asociadas con las diferentes tipos de actividades: urbano, comercial,
agrícola, industrial contaminando directamente los cuerpos de agua del rio.

HABLAR DE LA LENTEJA DE AGUA

1.1 Formulación del problema

1.1.1 problema principal

¿Cómo realizar el de Diseño experimental de humedales artificiales
para el tratamiento de aguas residuales domesticas en base lentejas de
aguas Arequipa 2018?

1.1.2 Problema especifico

¿Es posible caracterizar el agua residual domestica?

¿Como obtener la lenteja de agua para la depuración de agua
residual?
¿Como diseñar un humedal artificial para la depuración de agua
residual?
1.2 Antecedentes de la investigación

Ruben lapa inga. INVESTIFACION TITULADA : "PROPUESTA DE

DISEÑO DE HUMEDAL ARTIFICIAL PARA EL TRATAMIENTO DE
AGUAS RESIDUALES CON FINES DE RIEGO EN LA CIUDAD
UNIVERSITARIA- UNSCH- 2014" AFIRMA:
“Las tecnologías de tratamiento de aguas son un conjunto de operaciones
unitarias de tipo físico, químico o biológico, cuya finalidad es la eliminación
o reducción de la contaminación. Los tratamientos de aguas son muy
variados según el tipo de contaminación. La aplicación de la cantidad de
procesos y operaciones depende del agua que se va a tratar y de la calidad
del agua que se quiera obtener, de los usos a que se destinará o la
normatividad a cumplir en un caso específico. La Universidad Nacional de
San Cristóbal de Huamanga fundada como segunda universidad del Perú,
tiene acceso limitado de recurso hídrico para riego en sus áreas verdes y se
utiliza el agua para regar parte del campus. Por lo tanto esta propuesta tuvo
como objetivo, diseñar un humedal artificial como sistema de tratamiento de
las aguas residuales con fines de riego en la ciudad universitaria - UNSCH,
para lo cual se realizó el aforo del caudal de las aguas residuales mediante la
medición directa en el colector buzón No 24, en el AA.HH de Pampa
Hermosa, asimismo se llevó a cabo el muestreo de aguas residuales para el
análisis físico-químico y biológico en el laboratorio especializado para la
determinación de los parámetros necesarios los cuales son primordiales para
el diseño del sistema y luego de haber concreto los datos necesarios, se
procedió al diseño del sistema de planta de tratamiento del humedal artificial
de flujo horizontal por el método descrito en este trabajo, tomando en cuenta
las ventajas y desventajas de este método y así como las características del
sitio”

Yelhsin Miguel Gomez Lordan. TITULO: “EVALUACIÓN DE LA

EFICIENCIA DE HUMEDALES ARTIFICIALES VERTICALES
EMPLEANDO Cyperus alternifolius Y Chrysopogon zizanioides PARA EL
TRATAMIENTO DE AGUAS SERVIDAS”
En esta investigación se evaluaron diversos parámetros de las aguas servidas
para ver el comportamiento y la potencialidad fitodepuradora de dos tipos de
plantas, se evaluaron dos humedales artificiales verticales sembrados con
Cyperus alternifolius y Chrysopogon zizanioides. Los humedales estuvieron
ubicados en la planta piloto de tratamiento de aguas servidas de la
Universidad Nacional Agraria La Molina, y fueron evaluados durante los
meses de enero a noviembre del año 2016. Se tomaron muestras en tres
puntos, una a la entrada de los humedales que representa el agua residual
pretratada, las otras dos a la salida de cada humedal representando el agua
residual tratada. Se determinaron parámetros operacionales, entre ellos se
determinó el promedio de la carga orgánica superficial para ambos
humedales registrándose valores de 14.79 y 17 g/m2 .dia para un caudal de
2.45 y 2.88 m3 /día respectivamente. Estos valores se encuentran dentro de
los rangos recomendados por Hoffman (2011). Los parámetros
fisicoquímicos y microbiológicos se evaluaron teniendo como referencia el
“Standar Methods For The Examination of Water and Wastewater”; los
humedales artificiales verticales alcanzaron buenos niveles de remoción con
valores de 98.6 y 96.4% de DBO5, 93 y 90% de DQO, 89.2 y 87.2% en SST
y 4 y 5 unidades logarítmicas/100 ml de coliformes termotolerantes o fecales
para los humedales con Paragüitas y Vetiver en ese orden. Respecto a la
vegetación el Paragüitas y el Vetiver tuvieron una buena adaptación durante
todo el proceso de la investigación dentro de la cual se hizo un corte de
mantenimiento con la cual se pudo evaluar el rendimiento biomásico en peso
seco de ambas plantas obteniendo valores de 31.3 Tn.ha/año para el Cyperus
alternifolius y 31.1 Tn.ha/año para el Chrysopogon zizanioides. Los
humedales no presentaron malos olores, encharcamiento, ni presencia de
vectores sobre su superficie. Estadísticamente se encontró que no existen
diferencias significativas de remoción de materia orgánica y sólidos entre
ambas plantas.

Isael YovaniRodriguez Jurado. TITULO : “Propuesta de diseño del sistema

de saneamiento básico en el caserío de Huayabas – Parcoy – Pataz – La
Libertad, 2017”
RESUMEN Está investigación se desarrolló dentro de la ingeniería sanitaria
y tuvo como objetivo general realizar una propuesta de diseño del sistema de
saneamiento básico en el Caserío de Huayabas, Distrito de Parcoy, Provincia
de Pataz, Departamento de La Libertad. La muestra fue los 205 pobladores
del caserío. La metodología de investigación se identificó como No
Experimental, descriptivo. Los métodos usados fueron las entrevistas,
observación directa y revisión de documentos de proyectos similares. Los
resultados fue construir 41 módulos de Unidades Básicas de Saneamiento y
biodigestor, con un periodo de diseño de 10 años, cada módulo será de 3.30
m2, dotación de agua de 80 l/hab/dia, Instalación de 41 biodigestores de 600
litros y el sistema de infiltración tendrá 2 zanjas de 0,60x0,80x5,50 metros.
El presupuesto es de 634 557,06 S/. y un tiempo de ejecución de 120 días.
Las conclusiones son el diseño de unidades básicas de saneamiento con
biodigestor, se determinó que actualmente no existe un sistema de
saneamiento en el caserío, la red de desagüe contará con 2 líneas: una tubería
de PVC 4” para el inodoro que conecta al biodigestor y la otra línea de
tubería PVC 2” para aguas grises que se acoplará a la salida del biodigestor.
Poseerá tratamiento biológico anaerobio con una eficiencia en remoción de:
DBO 94% (15-80 mg/l), DQO 88% (80-190 mg/l), sólidos sedimentables
98% (0,05-0,3 ml/l) y Ph estabilizado (7,5 – 8,5 UpH). El impacto social en
etapa de operación, perfeccionará en corto plazo la calidad del agua potable
y eliminación de fuentes de contaminación, con reflejos positivo en la salud
de pobladores, también reducción de costos por servicios médicos, reducción
de riesgos de morbilidad y mortalidad.
 1.3 Tipo y nivel de investigación

1.3.1 Nivel de investigación

Los siguientes niveles que se dan son los siguientes:
 Explicativo

1.3.2 Tipo de investigación

El tipo de investigación que se aplica aquí es; Observacional ,

experimental POR Q EXPLICAR

1.4 Justificación e importancia de la investigación

1.4.1 Justificación e importancia

Los humedales artificiales, son una forma de recuperación muy

estable a nivel ecológico con mayor eficiencia aporta conocimientos
nuevos en el campo de recuperación y mitigación local, la cual
decayó a través de los tiempos con un masivo incremento de la
población extranjera y la expansión urbana, al saturar las
instalaciones actuales para el tratamiento de las aguas residuales.
HABLAR DE Q LAS AGUAS AFECTAN A LA SALUD DE
POBLACION

Al ser métodos alternativos (a nivel local) surge curiosidad e

inquietud para explorar métodos mas eficientes y menos agresivos
con el medio natural. Por eso se da la implementación de este método
puede aportar grandes beneficios tanto en el ámbito económico,
natural y social, llegando a ser una forma sustentable de dar
tratamiento de aguas superficiales.
HABALR DE LA SOCIAL
ECONOICO: UNA TEGNOLOGIA BARATA

2. Objetivo de la investigación

2.1 Objetivo general

 Proponer el Diseño experimental de humedales artificiales para el
tratamiento de aguas residuales domesticas en base lentejas de aguas

2.2 Objetivo especifico

 Recolectar lentejas de aguas

 Recolectar aguas contaminadas
 Caracterizar del agua residual domestica tratada
 Diseñar el humedal artificial para la contaminación del agua
3. Hipótesis

DADA LA CONTAMINACION PRODUCIADA POR LAS AGUA RESIDUALES DOMESTICAS, LAS CUALES AFECTAN A LA
SALUD DE LAS PERSONAS Y FAUNA DEL LUGAR, ES POR ELLO Q LOS HUMEDALES ARTIFICILAE CON LENEYETJ
ADE AGUA DEPURAN EL AGUA RSIDUAL PROVENIENTE DE DIFERENTES LUGARES DE LA ZONA.

4. Variables e Indicadores

4.1 Definición Conceptual de las variables

 Variable X(independiente): Utilización de lenteja de agua

 Variable Y(Dependiente): resultados de la depuracion de las aguas residuales.

VARIABLE INDICADOR UNIDADES DIMENSION DE TIPO DE ESCALA DE

INDEPENDIENTE /CATEGORIA VARIABLE VARIABLES MEDICION DE
VARIABLES

Lenteja de agua - Tamaño - Cm - Multidimensional - Objetiva - Cuantitativas

- Temperatura - °C continuas
- Periodo de
vida
VARIABLES INDICADOR CATEGORIA/UNIDADES DIMENSION DE TIPO DE ESCALA DE
DEPENDIENTE VARIABLE VARIABLES MEDICION DE
VARIABLES

Resultados de la - DBO5 mgO2/l - Multidimensional - subjetiva -Cuantitativas

caracterización de - DQO mgO2/l continuas
las aguas - Solidos Turbidez
residuales suspendidos
- pH Adimensional
5. Marco referencial

5.1 marco conceptual

5.1.1 Humedal artificial

Hammer y Bastian, (1989). Afirma: Humedales naturales Los humedales

son medios semi-terrestres con un elevado grado de humedad y una
profusa vegetación, que reúnen ciertas características biológicas, físicas y
químicas, que les confieren un elevado potencial auto-depurador. Los
humedales naturales pueden alcanzar gran complejidad, con un mosaico
de lámina de agua, vegetación sumergida, vegetación flotante, vegetación
emergente y zonas con nivel freático más o menos cercano a la superficie.
Los humedales ocupan el espacio que hay entre los medios húmedos y los
medios, generalmente, secos y de que poseen características de ambos,
por lo que no pueden ser clasificados categóricamente como acuáticos ni
terrestres.

5.1.2 Causas de la contaminación del agua

Gutiérrez et al (2003), afirma: “Causas de la contaminación del agua

Una corriente natural sana como un lago o río posee una capacidad
limitada de auto purificación. Cuando esta capacidad se destruye o se
agota la corriente se contamina. Esta función natural de auto
purificación es llevada a cabo sobre todo por bacterias, hongos y
algas, los cuales a su vez forman parte de cadenas alimentarias
desarrolladas en dicho cuerpo de agua”.

5.1.3 La Eutroficación

Este proceso puede entenderse como la contaminación de un cuerpo

de agua por un fuerte crecimiento orgánico, el cual es estimulado por
nutrientes inorgánicos. Los organismos que predominan en este
proceso son microorganismos fotosintéticos llamados algas, las
cuales utilizan la energía de la luz para sintetizar materias orgánicas
complejas a partir de anhídrido carbónico, agua y algunos otros
materiales, principalmente fósforo y nitrógeno. Las implicaciones de
este proceso se dan en dos vías principalmente:

a. El proceso de fotosíntesis implica la creación de materia orgánica a

partir de materiales inorgánicos, y por tanto, la producción de
cantidades de sustancias orgánicas donde antes existían unas pocas.
Cuando los organismos fotosintéticos mueren sus componentes se
 convierten en nutrientes orgánicos ejerciendo una demanda de
oxígeno sobre la corriente acuática.

b. En ausencia de luz muchos tipos de algas usan el oxígeno para

obtener energía de la descomposición oxidativa de compuestos
orgánicos previamente fotosintetizados. En efecto, almacenan energía
luminosa en forma de energía química para usarla en ausencia de luz,
lo que implica que se genera una secuencia de súper saturación de
una corriente de agua en el día, que podrá causar una seria
desoxigenación durante la noche. En casos extremos, con una
cubierta algácea muy gruesa, puede que la luz no penetre hasta los
estratos inferiores de la cubierta, por lo que, aun de día, las algas en
los niveles inferiores utilizan el oxígeno (Gutiérrez et al, 2003).

5.1.4 descripción de la especie “lenteja de agua”

Arroyave (2004), afirma: la planta puede desarrollarse en un rango

amplio de temperaturas,
que varía entre 5° y 30°C, con un crecimiento óptimo entre los 15° y
18°C. Se adapta bien a cualquier condición de iluminación. Crece
rápidamente en partes calmadas y ricas en nutrientes, con altos
niveles de nitrógeno y fosfatos. Con frecuencia el hierro es un
elemento limitante para su adecuado desarrollo. Pueden, además
tolerar un rango de pH amplio, siendo, el óptimo entre 4,5 y 7,5.
(Arroyave, 2004).

5.2 marco legal

5.2.1 Constitución política del Peru

El numeral 22 del artículo 2º de la constitución política del Perú establece

que toda persona tiene derecho a gozar de un ambiente equilibrado y
adecuado al desarrollo de su vida.

5.2.2 Ley general del ambiente

El artículo 1 del título preliminar de la ley Nº 28611- Ley General del

Ambiente, establece que toda persona tiene derecho irrenunciable a vivir

en un ambiente saludable, equilibrado y adecuado para el pleno desarrollo

de la vida, y el deber de contribuir a una efectiva gestión ambiental y de

proteger el ambiente.
5.3 marco teórico

5.3.1 Agua residual

Metcalf-Eddy (1999) afirma. “denomina aguas residuales a la

combinación de los líquidos y residuos arrastrados por el agua
proveniente de actividades humanas, provenientes de casas, edificios,
fábricas e instituciones, estas llevan en su composición un gran
volumen de agua (99.9%) y que generalmente son vertidos a cursos o
a masas de aguas continentales o marinas”. Estas aguas contaminadas
son vertidos también en ríos y lagos generando muerte en las
especies que se encuentren en dicho lugar.

5.3.1.1 clasificación de las aguas residuales

Espigares (1985), clasifica las aguas residuales en:

 Agua residual doméstica, son las aguas residuales

producidas por el consumo de agua potable: lavado de
platos, duchas, lavatorios, servicios sanitarios y similares.
Su calidad es muy uniforme y conocida y varía un poco
con respecto al nivel socioeconómico y cultural de las
poblaciones.

 Agua residual industrial, son las aguas que ha sido

utilizadas en procesos industriales y que han recibido
subproductos contaminantes como efecto de ese uso. Su
calidad es sumamente variable y prácticamente se
requiere un estudio particular para cada industria.

 Agua residual urbana, las aguas residuales domésticas o la

mezcla de las mismas con aguas residuales industriales
y/o aguas de escorrentía pluvial. Todas ellas
habitualmente se recogen en un sistema colector y son
enviadas a una planta de tratamiento de agua residual.

5.3.1.2 clasificación de las aguas residuales

Seoanez (1995), afirma: “señala que los constituyentes

encontrados en las aguas residuales domésticas pueden ser
clasificados como físicos, químicos y biológicos. De los
constituyentes de agua residual, los sólidos suspendidos, los
compuestos orgánicos biodegradables y los organismos
patógenos son de mayor importancia, y por ello la mayoría de las
instalaciones de manejo de aguas residuales deben ser diseñadas
 para su remoción. La composición de las aguas residuales es muy
variada. Para el caso particular de aguas residuales domesticas se
tienen estudios que permiten determinar los contaminantes
presentes”. Estas aguas están compuestas por solidos totales,
suspendidos, sedimentables, DQO, DBO, Nitritos, Nitratos,
Amoniaco, cloruros, alcalinidad, Grasas-Aceites.

5.3.1.3 Propiedades de las aguas residuales

Seoanez (1995),afirma: “menciona que las propiedades de las

aguas residuales son las siguientes:

 Caudal El volumen del afluente por unidad de tiempo, es

un dato fundamental para diseñar y proyectar un sistema
de tratamiento de aguas residuales tanto domesticas como
industriales. Por lo tanto, existen varios factores que
orientan y condicionan el caudal como son el nivel de
vida de la población, los hábitos de uso de agua, caudal de
agua potable que recibe la población, las pérdidas que
existen tanto en la red de agua potable como en los
colectores de aguas residuales y las variaciones del caudal
a lo largo del día y de noche.

 Propiedades físicas Estas propiedades son adquiridas

según el contenido total de solidos flotantes, sustancias
coloidales y productos disueltos. Entre los cuales se tiene:
los sólidos, el color de los efluentes, la temperatura, olor y
contenido de sales.

 Propiedades químicas Están representadas por la materia

orgánica, nitrógeno orgánico, fosforo, elementos pesados
y trazas, zinc, cobre, níquel y el boro.

 Propiedades biológicas El componente biológico de las

aguas residuales es de fundamental importancia en el
control de enfermedades causadas por organismos
patógenos de origen humano, y por el papel activo de las
bacterias y de otros microorganismos como hongos, algas,
protozoos, virus, plantas y animales dentro de la
descomposición y estabilización de la materia orgánica en
plantas de tratamiento de aguas residuales. Como son: las
bacterias, parásitos, nutrientes orgánicos, organismos
coliformes y los virus.”
5.3.1.4 Parámetros de calidad de las aguas residuales domésticas

La evaluación de parámetros de calidad de agua en general se

realiza mediante una serie de análisis de laboratorio dirigidos a
conocer cualitativa y cuantitativamente, las características físicas,
químicas y biológicas más importantes que pueden afectar, su uso
real y potencial, como el tipo y grado de tratamiento requerido
para un adecuado acondicionamiento. La Asociación Americana
de salud Pública (American Public Health Association, APHA),
La Asociación Americana de Abastecimiento de Agua (American
Water Works Association, AWWA) y la Federación para el
control de la Polución de las aguas (Water pollution Control
Federation, WPCF), han establecido normas internacionales para
la caracterización de la calidad del agua las cuales se encuentran
incluidas en los denominados “Metodos Normales para el
exámen de las Aguas y de las Agua Residuales” (Stándar
Methods For The Examination of Water and Wastewater), de
común adopción por numerosos países en todo el mundo.
(APHA-AWWA-WPCF,1992)

Los métodos físicos-químicos que se usan mas para la

determinación de la calidad de agua fundados en los métodos de
análisis recomendados por el “Standar Methods For The
Examination of Water and Wastewater” ya que son utilizados
comúnmente por diferentes laboratorios de aguas.

 Parámetros físicos

CEPIS (1985) afirma: “Los análisis físicos miden y

registran aquellas características del agua que pueden ser
observadas por los sentidos haciéndola inadecuada para
uso doméstico e industrial. Sin embargo, estas
características tienen menor importancia desde el punto de
vista sanitario, ellas son: Color, olor, sabor, turbiedad,
temperatura, residuos y la conductividad eléctrica”. En las
cuales encontramos ciertas características asociadas en las
aguas residuales como, Amoniaco (NH3) tiene un olor
amoniacal a huevo podrido, entre otros.

 Parámetros químicos

CEPIS (1985), afirma “Los análisis químicos tienen como

objetivo fundamental determinar la concentración de las
sustancias de naturaleza mineral y orgánica que pueden
afectar la calidad del agua, proporcionando información
sobre posible contaminación o mostrando las variaciones
producidas por el tratamiento a que pueden ser
 sometidos”. Estos elementos químicos se clasifican en
orgánicos (DBO, DQO y Carbono orgánico) e inorgánicos
(Nitrógeno, Fosforo, metales y oxígeno disuelto).

 Es necesario ampliar sobre los parámetros DBO y DQO

ya que estos parámetros son la base cuando se requiere
diseñar una planta de tratamiento de aguas residuales.
Según Hernández (1992), una aproximación cuantitativa
de la biodegradabilidad de un efluente va a estar dada por
la relación de la demanda bioquímica de oxígeno a la
demanda química de oxígeno. De este índice se tiene una
referencia acerca de la biodegradabilidad de un efluente
determinado.

 Parámetro microbiológico

CEPIS (1985), afirma: “Los indicadores biológicos más

usados para estos fines son los llamados organismos
coliformes, cuya presencia, además de estar asociada con
posibles riesgos para la salud, es utilizada como indicador
de la eficiencia de tratamiento al cual es sometida el agua.
Se emplean dos métodos: Técnica de los tubos Múltiples
de Fermentación y el Contaje de Colonias”. Estos
parámetros biológicos se clasifican en bacterias
(Coliformes y estreptococos),virus y parásitos
(protozoarios y huevos de helminto).

5.3.2 Tratamiento de aguas residuales domesticas

El objetivo principal del tratamiento de aguas residuales es la

estabilización de la materia orgánica. Por estabilización se entiende
que la materia orgánica sea descompuesta por acción bacteriana hasta
sustancias más simples que ya no se descompondrán, la
estabilización puede realizarse por bacterias aeróbicas y anaeróbicas.
La acción de estas últimas se aprovecha para la estabilización de la
materia orgánica que se ha separado de las aguas por sedimentación y
el proceso se denomina digestión de fangos y lodos. La estabilización
anaeróbica requiere de mucho más tiempo que en el proceso
aeróbico, normalmente la digestión anaeróbica de fangos no se
prolonga hasta la estabilización completa, sino hasta un punto en
donde toda posterior descomposición es tan lenta que no se producen
olores ni otros problemas. La estabilización por las bacterias
aeróbicas no solo es más rápida, sino que se realiza sin la presencia
de olores desagradables. Si el suministro de oxígeno se interrumpe
 este proceso, entonces se producirá una regresión al proceso
anaeróbico con posible aparición de olores. (BRIX, 1994).

5.3.2.1 Niveles de tratamiento de aguas residuales

Considera que los niveles de tratamiento de aguas residuales se

clasifican en:

 Pre tratamiento: Tiene por finalidad la retención y

eliminación de los sólidos de gran volumen por medio del
cribado y la sedimentación, también grasas y aceites por
medio de la flotación. Para cumplir con estos objetivos se
utilizan las siguientes unidades de tratamiento: 1) Cámara
de rejas, 2) Cribas o mallas, 3) Desarenadores, 4)
Desmenuzadores, 5) Desengrasadores.

 Tratamiento primario: Es aquel en el que se logra una

eliminación de una parte de solido suspendidos y flotantes
por medio físicos y químicos si fuesen necesarios. Los
procesos que se dan son: sedimentación de sólidos
suspendidos, floculación de sólidos coloidales con
coagulantes químicos seguida de sedimentación,
precipitación de sólidos disueltos por medio de agentes
químicos. Para desarrollar estos procesos se emplean las
siguientes unidades: 1) Tanques sedimentadores, 2)
Tanques sépticos, 3) Tanques Imhoff, 4) Lagunas de
estabilización de fase anaeróbica.

 Tratamiento secundario: Es aquel en el que se suministran

medios para satisfacer la demanda de oxígeno y vienen en
general precedidos de uno o más tratamientos primarios.
Se utilizan procesos biológicos. Este nivel de tratamiento
se clasifica principalmente en aerobios y anaerobios según
el proceso de degradación de la materia orgánica,
pudiendo existir algunos procesos que agrupen a ambos y
que se desarrollen simultáneamente recibiendo el nombre
de facultativos. Dependiendo al tipo de proceso estos
pueden emplear las siguientes unidades de tratamiento: 1)
Los procesos netamente aerobios son la filtración
biológica y los lodos activados que comprende como
variantes la aireación extendida y las zanjas de oxidación,
2) El proceso anaeróbico, utiliza Reactores Anaeróbicos
de flujo Ascendente, 3) Las lagunas de estabilización
pueden tener variantes, pudiendo clasificarse en aerobias,
anaerobias y facultativas. 4) Los humedales artificiales
también están incluidos en este nivel de tratamiento ya
 que según el tipo de flujo y sustrato presentan medios
anaeróbicos o aeróbicos.

 Tratamiento terciario: Agrupa aquellos utilizados para

reducir la concentración de sustancias orgánicas e
inorgánicas (nutrientes, metales pesados, detergentes u
otras sustancias tóxicas) en el efluente proveniente de un
tratamiento secundario. Dentro este nivel se encuentran
las siguientes unidades: 1) Filtración, 2) Humedales
artificiales, 3) Intercambio iónico, 4) Coagulación
química, 5) Osmosis inversa, 6) Electrodiálisis, 7)
Absorción y radiación gamma.

 Tratamiento avanzado: Se puede incluir un proceso de

desinfección para la eliminación de organismos patógenos
realizando la cloración del efluente de la planta de
tratamiento. Los procesos complementarios agrupan
diversos métodos para el tratamiento de la materia
sedimentada conocida como “lodo”: Digestores, Canchas
de secado e incineradores.
(Crites 2000)

5.3.3 Humedales

La hora (1995), afirma: “Los humedales son complejos mosaicos

compuestos por vegetales, animales y microorganismos
especialmente adaptados a las condiciones ambientales de estos
sistemas. Estos organismos, junto con procesos físicos, químicos y
biológicos son capaces de depurar el agua, eliminando grandes
cantidades de materia y productos contaminantes, por esta razón los
humedales son llamados “los riñones del mundo”. El ser humano ha
tratado de aprovechar la gran capacidad depuradora de los humedales
diseñando instalaciones capaces de reproducir las características de
estos sistemas y aplicándolas al tratamiento de las aguas residuales”.

5.3.3.1 Humedales Artificiales

EPA, (1998). Afirma: “Los sistemas diseñados para imitar las

características y procesos (físicos, químicos y biológicos) de un
humedal natural son comúnmente conocidos como “Humedales
artificiales”. Los humedales construidos son sistemas complejos e
integrados en los que tienen lugar interacciones entre agua,
planta, animales, microorganismos, energía solar, suelo y aire;
con el propósito de mejorar la calidad del agua residual y
promover un mejoramiento ambiental”.

5.3.3.2 Funciones generales de los humedales artificiales

 EPA (1998), afirma: “Los humedales tienen tres funciones
básicas que les confiere un potencial atractivo para el tratamiento
de aguas residuales: (1) Fijan físicamente los contaminantes a la
superficie del suelo y a la materia orgánica, (2) Utilizan y
transforman los elementos por medio de los microorganismos y
(3) Logran niveles de tratamiento consistentes con un bajo
consumo de energía y poco mantenimiento”. El rendimiento
eficiente de estos humedales es muy eficiente llegando a un 80%
de remoción de los contaminantes.

5.3.3.3 Tipos de humedales artificiales

Según Seoanez (1995), afirma: existen dos tipos de humedales

artificiales, que se diferencian según sea el sistema de circulación
de las aguas aplicadas, sin embargo, también influye el tipo de
macrofitas utilizada.

 Humedal superficial de flujo libre (FWS)

EPA (1998), afirma: “Se definen como humedales

Artificiales de flujo libre superficial a aquellos sistemas
en los cuales el agua está expuesta a la atmósfera. Los
humedales artificiales FWS (Free Water Surface)
consisten normalmente de una o más cuencas o canales de
poca profundidad que pueden o no tener un recubrimiento
de fondo para prevenir la percolación al agua freática
susceptible a contaminación y una capa sumergida de
suelo para soportar las raíces de la vegetación macrófita
emergente. Cada sistema tiene estructuras adecuadas de
entrada y descarga para asegurar una distribución
uniforme del agua residual aplicada y su recolección”.

 Humedal de flujo subsuperficial (SSF)

Los SSF (Subsurface Flow) están construidos típicamente

en forma de un lecho o canal que, al igual que el sistema
FWS, puede o no tener una barrera que impida la
percolación del agua hacia el subsuelo, además contiene
un medio apropiado (grava, arena u otro material) que
soporta el crecimiento de las plantas; la vegetación
emergente es la misma que en el sistema de humedal de
flujo libre. El nivel del agua está por debajo de la
superficie del soporte (Figura 6) y fluye únicamente a
través del medio que sirve para el crecimiento de la
película microbiana, que es la responsable en gran parte
 del tratamiento que ocurre, las raíces penetran hasta el
fondo del lecho. (Silva, 2005).

5.3.3.4 Componentes de los humedales artificiales

EPA (1998) afirma: “De manera general la composición de un

humedal es agua, vegetación, medio filtrante y microorganismos,
además de condiciones ambientales como luz solar y temperatura.
Cada sistema tiene estructuras adecuadas de entrada y descarga
para asegurar una distribución uniforme del agua residual
aplicada y su recolección”

 Agua

Rolim (2000) afirma: “Las aguas residuales son las que

provienen del sistema de abastecimiento de agua de una
población. Después de haber sido modificadas por
diversos usos en actividades
domésticas, industriales y comunitarias, son recogidas por
una red de alcantarillado que las conducirá hacia el
humedal, en este caso”. Esta aaguas residuales son
también combinaciones de oficinas, edificios comerciales
e instituciones adjuntando las actividades de agricultura.
 Sustrato

(Lara (1999) afirma: “El medio es responsable directo de

la extracción de algunas sustancias contaminantes
mediante interacciones físicas y químicas.
La principal característica del medio es que debe tener la
permeabilidad suficiente para permitir el paso del agua a
través de él. Esto obliga a utilizar suelos de tipo granular,
principalmente grava seleccionada con un diámetro de 5
mm aproximadamente y con pocos finos”. El lecho
granular esta constituido por altas constituidas por
elevadas cantidades arcilla y limo, se obtiene una mejor
capacidad de absorción y mejor filtración.

 Vegetación

Rodríguez (2003) afirma: “Las plantas presentan varias

propiedades que las hacen ser un componente
indispensable en los humedales construidos. La función
de mayor importancia de las macrófitas en relación con el
proceso de tratamiento de las aguas residuales es el efecto
físico que producen. Las macrófitas estabilizan la
superficie del lecho proporcionando buenas condiciones
para la filtración y, en el caso de los sistemas con flujo
 vertical, previniendo las obstrucciones, además de
proporcionar área superficial para el crecimiento de los
microorganismos adheridos”. Estas macrofita en los
huemdales cumple un rol importante por sus raíces y
rizomas enterrados, estas plantas tienen la habilidad de
transferir oxigeno desde la atmosfera por sus hojas y
tallos hasta el entorno donde se encuentra.

 Microorganismos

Rodríguez (2008) afirma: “Los microorganismos se

encargan de realizar el tratamiento biológico. En la zona
superior del humedal, donde predomina el oxígeno
liberado por las raíces de las plantas y el oxígeno
proveniente de la atmósfera, se desarrollan colonias de
microorganismos aerobios. En el resto del lecho granular
predominarán los microorganismos anaerobios. Los
principales procesos que llevan a cabo los
microorganismos son la degradación de la materia
orgánica, la eliminación de nutrientes y elementos traza y
la desinfección”.

5.3.4 Tratamiento de aguas residuales con humedales artificiales

El tratamiento de aguas residuales es fundamentalmente biológico, la

depuración se manifiesta de manera natural y aplicación de la
actividad metabólica de plantas y bacterias.

5.3.4.1 Mecanismos que intervienen en la remoción de contaminantes en

humedales artificiales

Lara (1999) afirma: “Los sistemas de humedales pueden tratar

con efectividad altos niveles de demanda bioquímica de oxígeno
(DBO), sólidos suspendidos (SS) y nitrógeno, así como niveles
significativos de metales, compuestos orgánicos y patógenos. La
remoción de fósforo es mínima debido a las limitadas
oportunidades de contacto del agua residual con el suelo”.
Estos mecanismos de remoción

 Proceso de remoción biológico

La remoción biológica es quizá el camino más importante

para la remoción de contaminantes en los humedales
artificiales. Extensamente reconocido parala remoción de
contaminantes en los humedales artificiales es la captación de
la planta. Los contaminantes que son también formas de
 nutrientes esenciales para las plantas, tales como nitrato,
amonio y fosfato, son tomados fácilmente por las plantas de
los humedales artificiales. Sin embargo, muchas especies de
plantas de los humedales artificiales son capaces de captar, e
incluso acumular significativamente metales tóxicos, como
cadmio y plomo. La velocidad de remoción de contaminante
por las plantas varía extensamente, dependiendo de la
velocidad de crecimiento de la planta y de la concentración
del contaminante en tejido de planta. Las plantas leñosas, es
decir, árboles y arbustos, proporcionan un almacenamiento a
largo plazo de contaminantes, comparado con las plantas
herbáceas. Sin embargo, la velocidad de captación de la
contaminante unidad de área de tierra es, a menudo, mucho
más alta para las plantas herbáceas, o los macrophytes, tales
como cattail. Las algas pueden también proporcionar una
cantidad significativa de nutrientes captados, pero son más
susceptibles a los efectos tóxicos de metales pesados. El
almacenaje de alimentos en algas es relativamente a corto
plazo, debido al rápido ciclo de rotación (corto ciclo de vida)
de algas. Las bacterias y otros microorganismos en el suelo
también proveen, captan y almacenan nutrientes a corto
plazo, y algunos otros contaminantes. Los descompuestos
microbianos, sobre todo bacterias del suelo, utilizan el
carbono (C) de la materia orgánica como fuente de energía,
convirtiéndola a gases de bióxido de carbono (CO2) o metano
(CH4). Esto proporciona un mecanismo biológico importante
para la remoción de una amplia variedad de compuestos
orgánicos, incluyendo ésos encontrados en aguas residuales
municipales, aguas residuales de procesamiento de
alimentos, plaguicidas y productos de petróleo. La eficiencia y
la velocidad de degradación orgánica de C por los
microorganismos es altamente variable para los diversos tipos
de compuestos orgánicos. El metabolismo microbiano
también produce la remoción de nitrógeno inorgánico, es
decir, nitrato y amonio, en los humedales artificiales.
Bacterias especializadas(pseudomonassp.) transforman
metabólicamente el nitrato en gas nitrógeno (N2), un proceso
conocido como desnitrificación. El N2 se pierde
posteriormente a la atmósfera (Benefield, L.D. and C.W.
Randall, 1980).

 Proceso de remoción químico

El proceso químico más importante de la remoción de suelos

de los humedales artificiales es la absorción, que da lugar a la
retención a corto plazo o a la inmovilización a largo plazo de
varias clases de contaminantes. La absorción es un término
ampliamente definido para la transferencia de los iones
(moléculas con cargas positivas o negativas) a partir de la fase
de la solución (agua) a la fase sólida(suelo). La absorción
describe realmente un grupo de procesos, que incluye
reacciones de adsorción y de precipitación. La adsorción se
refiere a la unión de iones a las partículas del suelo, por
intercambio catiónico o absorción química. El intercambio
catiónico implica la unión física de los cationes (iones
positivamente cargados) a las superficies de las partículas de
la arcilla y de la materia orgánica en el suelo. Esto es una
unión mucho más débil que la unión química, por lo tanto, los
cationes no se inmovilizan permanentemente en el suelo.
Muchos componentes de las aguas residuales y de
escurrimiento existen como cationes, incluyendo el amonio
(NH4+) y la mayoría de trazas de metales, tales como cobre
(Cu+2)La capacidad de los suelos para la retención de
cationes, expresada como capacidad de intercambio catiónico
(CEC), aumenta generalmente con el aumento de contenido
de la arcilla y de la materia orgánica. La absorción química
representa una forma más fuerte y más permanente de
vinculación que el intercambio catiónico. Un número de
metales y de compuestos orgánicos se puede inmovilizar en el
suelo vía la absorción química de las arcillas, y los óxidos de
hierro (Fe) y aluminio( Al), y materia orgánica. El fosfato
también puede unirse con la arcilla y los óxidos de Fe y Ala
través de la absorción química. El fosfato puede también
precipitarse con los óxidos de hierro y aluminio para formar
un nuevo mineral compuesto(fosfatos de Fe y Al), que son
potencialmente muy estables en el suelo, produciendo el
almacenamiento de fósforo a largo plazo. Otra reacción
importante de precipitación que ocurre en los suelos de los
humedales artificiales es la formación de sulfuros de metales.
Tales compuestos son altamente insolubles y representan los
medios eficaces para inmovilizar muchos metales tóxicos en
humedales artificiales. La volatilización, que implica la
difusión de un compuesto disuelto desde el agua en la
atmósfera, es otro mecanismo potencial de la remoción del
contaminante en los humedales artificiales. La volatilización
del amoníaco (NH3) puede dar lugar a la remoción
significativa de nitrógeno, si el pH del agua es alto (mayor que
8,5). Sin embargo, a pH más bajo cerca de 8,5, el nitrógeno
del amoniaco existe casi exclusivamente en forma ionizada
(amonio,NH4 +), que no es volátil. Muchos tipos de
compuestos orgánicos son volátiles, y se pierden fácilmente a
la atmósfera desde los humedales artificiales y de otras aguas
superficiales. Aunque la volatilización puede remover con
eficacia ciertos contaminantes del agua, puede demostrar ser
indeseable en algunos casos, debido al potencial para
 contaminar el aire con los mismos contaminantes. (Benefield,
L.D.& C.W. Randall, 1980).

6. Viabilidad de la investigación

6.1 ECONOMICO
La investigación contara con recursos monetarios propios del investigador, de
manera que, el proyecto no requiere de un financiamiento mayor o ser auspiciado
por alguna entidad.

6.2 OPERATIVA

La operación es viable ya que se cuentan con los materiales disponibles, no hay

problema con las vías de acceso hacia el lugar indicado.

6.3 TECNICA

La metodología para realizar operación son instrumentos de laboratorio y equipos,

usando un adecuado protocolo de investigación.

7. Diseño operacional

7.1 Método de la investigación

El método que se va a realizar en la investigación es científico ya que a partir de los

datos obtenidos se puede investigar las siguientes pautas.

METDOLOGIA:

7.1.1 RECOLECION DE LA LENTEJA DE AGUA

Estas lentejas de aguas se recolectarán de aguas estancadas de los

distritos de Sachaca y Tiabaya.

7.1.2 Recolección de las aguas contaminadas

Estas aguas contaminadas se recolectadas directamente del lugar

contaminada a tratar en la parte de abajo del puente de fierro hacia abajo.

7.1.3 Caracterización del agua residual

7.1.4 Determinación de los parámetros de campo
7.1.5 diseño del humedal artificial
7.1.6 duración del trabajo
7.1.7 calculo de la eficiencia del humedal artificial
7.1.8 caracterización del agua tratada
7.2 universo y muestra

7.2.1 universo y población

la población esta conformada por las aguas residuales domesticas de

estancadas del puente de fierro hacia abajo.

7.2.2 Muestra

la muestra está conformada con una porción de la población que está

conformada por las aguas residuales domesticas estancadas debajo del
puente de fierro.

7.3 Diseño de la investigación

7.3.1 Diseño experimental

El diseño de la investigación es de tipo cuasi experimental ya que se dará

dos observaciones un antes y después de la muestra tomada en campo
donde se dan las siguientes variables.

Grupo experimental: GE O1 X O2
Grupo control: GC - O2
Donde sus significados son los siguientes
• X: indica la variable independiente (acción realizada sobre la población
objeto del estudio); también se le conoce como tratamiento.
• O: se emplea para indicar la medición de la variable dependiente.
• GE: grupo experimental.
• GC : grupo control

7.4 técnicas e instrumentos de recolección de datos

7.4.1 Fuentes de investigación

Se dará de tipo de diseño de investigación de campo.en la

7.4.2 Técnicas de investigación

Se utilizarán los siguientes criterios:

 Observación
 Encuesta
7.4.3 Instrumentos de investigación

Los instrumentos para este trabajo

 Diario de campo
 Cámara fotográfica y video
 cuestionario
 PROBLEMA OBJETIVOS HIPÓTESIS VARIABLES INDICADORES METODOLOGÍA
Problema Principal Objetivo general Hipótesis Variable  Temperatura Tipo de Investigación
¿que se da en el de Proponer Diseño La aplicación de Dependiente: (°C) El tipo de investigación
Diseño experimental de experimental de humedales  Aplicación que se aplica aquí es;
humedales artificiales humedales artificiales artificiales para el  Humedad experimental, explicativa,
para el tratamiento de para el tratamiento de tratamiento de de  Profundidad correlacional Y
aguas residuales aguas residuales aguas artificiales observacional
Humedales  Tipo de
domesticas en base domesticas en base en Arequipa es
lentejas de aguas lentejas de aguas una opción viable. artificiales macrofitas Nivel de investigación
Arequipa 2018?
La viabilidad de  Construcción Exploratorio
Objetivo especifico
los humedales Explicativo
Problema Especifico del hu+medal
artificiales como Variable Aplicativo
Determinar la tratamiento de  Comunidades Diseño de la Investigación
Independiente:
¿Qué tipos de eficiencia del humedal aguas residuales Diseño experimental.
microbianas
tratamiento de aguas artificial puede generar
Método de la investigación
residuales existen variantes en su  Viabilidad de  Disminución
describir el tratamiento uso en las humedales El método que se va a
respecto aguas de DBO Y realizar en la investigación
de la lenteja de agua comunidades artificiales
residuales?
locales. para el DQO es científico ya que a partir
especificar cada paso tratamiento de los datos obtenidos se
¿Qué son las lentejas de  Exactitud
del diseño La aplicación de de aguas puede investigar los
aguas y cómo actúa
experimental a humedales residuales relaciones.
como limpiador de aguas artificiales puede
residuales? realizarlo
generar un menor
gasto en
¿Cómo identificar los mantenimiento y
contaminantes presentes mayor integración
en el agua a tratar? entrópica
Universo y población:
la población esta
conformada por las aguas
residuales domesticas de
estancadas del puente de
fierro hacia abajo.
Muestra:
la muestra está conformada
con una porción de la
población que está
conformada por las aguas
residuales domesticas
estancadas debajo del
puente de fierro.

Diseño de la investigación:

El diseño de la investigación
es de tipo cuasi
experimental ya que se
dará dos observaciones un
antes y después de la
muestra tomada en campo
donde se dan las siguientes
variables.