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Estudio comparativo bajo condiciones controladas de cuatro (04) modelos de filtros caseros para el

tratamiento de agua a nivel familiar

1° Informe de Avance Estudio a escala de laboratorio

Universidad de Boyacá

Facultad de Ciencias e Ingeniería Grupos de investigación: Gestión de Recursos

Hídricos y Gestión Ambiental Junio 30 de 2014

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Equipo de trabajo

Grupos de investigación:

Gestión de Recursos Hídricos

Gestión Ambiental

Investigadores:

Andrea Pérez Vidal (Coordinadora)

Jose Castellanos Rozo

Jaime Díaz Gómez

Olga Lucía Usaquén Perilla

Estudiantes participantes:

Ginna Paola González Rojas (Semillero Clima - Ing. Ambiental)

Lyda Marcela Vargas Pérez (Semillero Clima –Bacteriología)

Jorge Luis Rodríguez Villamil (Semillero Clima –Bacteriología)

Dalila Figueroa (Semillero Clima –Bacteriología)

Luz Helena Agudelo (Semillero Clima –Bacteriología)

Eliana Andrea Fonseca (Práctica profesional – Ing. Ambiental)

Leidy Yohana Rojas Torres (Práctica profesional – Ing. Ambiental)

Karen Lisseth Salamanca Rojas (Auxiliar de investigación)

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RESUMEN EJECUTIVO

A pesar de los avances tecnológicos en los últimos años y los esfuerzos políticos, en la mayoría de países en desarrollo, los problemas de calidad del agua continúan siendo una amenaza para la salud pública. El tratamiento del agua a nivel domiciliar o en el punto de consumo, es una estrategia promovida por diferentes organismos internacionales para el aseguramiento de la calidad del agua para consumo humano. Entidades como Acción Contra el Hambre España (Misión Colombia), Oxfam International y la Universidad de Boyacá, han acordado apoyar la realización del presente estudio orientado hacia la evaluación de cuatro modelos de filtración casera bajo condiciones controladas de laboratorio con el fin de medir su efectividad y durabilidad, de tal manera que los resultados que se obtengan suministren la información científica y social mínima requerida, para formular las recomendaciones sobre la pertinencia de su uso. Este documento contiene el primer informe de avance técnico de los resultados obtenidos a escala de laboratorio en el periodo Enero – Junio de 2014 bajo la dirección de la Universidad de Boyacá. En el aspecto administrativo del proyecto, se resalta la gestión de recursos adicionales realizada por la Universidad de Boyacá durante el año 2013 con entidades como el Banco de la República y Colciencias, lográndose con ésta última institución salir favorecidos en la Convocatoria N° 617 de Semilleros de Investigación. La metodología del estudio a escala de laboratorio se dividió en tres (3) fases: i) Ajuste de sustrato sintético, ii) Seguimiento y operación de los sistemas de filtración y iii) Selección del sistema de filtración más eficiente. Hasta la fecha se ha culminado con éxito la primera fase y se ha avanzado en un 25% de la segunda fase. Como resultados de la primera fase se destaca que se estableció un volumen de 7.5 litros/día a filtrar por cada sistema (WHO, 2003) y se ajustaron las variables de Turbiedad (30 UNT), Sólidos Disueltos Totales -SDT (1500 mg/L) y E.coli (1 x 105 UFC/100 ml) siguiendo algunas recomendaciones reportadas en la literatura (EPA, 1987; Tassinari et al., 2013; Mwabi et al., 2011). Para la segunda fase, se destaca que la puesta en marcha de los sistemas de filtración inició el 26 de Marzo de 2014, desde entonces se ha evaluado la eficiencia de los filtros mediante la medición diaria de variables como Turbiedad, Color, Conductividad y pH, la medición semanal de E.coli y SDT y la medición bimensual de DQO y COT. A lo largo del estudio, la turbiedad del sustrato sintético ha variado con un valor promedio de 32.7 ± 2.81 UNT y se han alcanzado elevadas eficiencias de remoción de turbiedad en los cuatro sistemas de filtración (>97%), garantizando valores en el efluente filtrado inferiores a 2.0 UNT, dando cumplimiento a la reglamentación nacional (Res. 2115/2007 - MPS y MAVDT, 2007). Se destaca que los filtros de membrana y velas cerámicas han garantizado el 100% del tiempo valores de turbiedad menores a 1.0 UNT dando cumplimiento a los estándares internacionales (EPA, 2009); el filtro de Olla Cerámica, aunque ha presentado algunos valores superiores a 1.0 UNT, más del 90% del tiempo han sido inferiores a dicho valor. En general, los valores promedio de turbiedad en el efluente filtrado de cada sistema han sido de 0.23±0.60 UNT para el filtro de membrana, 0.28 ±0.12 UNT para el filtro de 1 vela cerámica, 0.28±0.11 UNT para el filtro de 2 velas cerámicas y 0.74±0.27 UNT para el filtro de Olla Cerámica. Con relación a la reducción de los SDT, en ninguno de los sistemas de filtración se ha logrado remoción de sustancias disueltas y respecto a la eliminación de E.coli, se han

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logrado reducir entre 4 y 5 unidades logarítmicas (99.998% y 100%); en el caso particular de los filtros de velas y olla cerámica, los elevados porcentajes de remoción se deben a la funcionalidad de la plata coloidal como bactericida. Desde el punto de vista operativo y de mantenimiento de los sistemas de filtración, se ha encontrado que es fundamental realizar la limpieza diaria del filtro de membrana dejando la válvula roja abierta durante 30 segundos (ver Figura 2b) como lo indica el manual para garantizar adecuadas eficiencias de eliminación de E.coli. Los filtros de 1 y 2 velas cerámicas requieren que diariamente se limpien las velas realizando una suave frotación con las manos, con el fin de evitar la generación de malos olores por la acumulación de sólidos (materia orgánica y bacterias) en las paredes de la vela. Se destaca que la tasa de filtración de los filtros de 1 vela cerámica es muy baja comparada con los otros sistemas de filtración, y una forma de aumentar el volumen de agua filtrada es garantizando la mayor carga hidráulica posible sobre la vela (altura de agua a filtrar). A manera de síntesis, durante las 12 semanas de operación que llevan los sistemas de filtración se ha encontrado que en términos de las eficiencias de remoción de turbiedad, los filtros de membrana y velas cerámicas presentan un comportamiento similar, a diferencia del filtro de Olla Cerámica que produce efluentes filtrados con niveles de turbiedad ligeramente mayores; finalmente, en términos de la reducción de carga microbiológica los cuatro sistemas han resultado muy eficientes en la eliminación de E.coli.

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1. INTRODUCCIÓN A nivel mundial, la mala calidad del agua continúa siendo una amenaza para la salud humana, cerca de 1000 millones de personas carecen de acceso a agua potable y 2 millones de muertes anuales por enfermedades diarreicas son atribuibles a la falta de agua segura, saneamiento e higiene (WHO, 2011). En los países en desarrollo, la falta de agua o calidad inadecuada ocasiona la muerte anual de aproximadamente 5 millones de personas de las cuales cerca de 1.8 millones mueren por enfermedades diarreicas, siendo el 90% niños menores de cinco años, lo que equivale a la muerte de 4.500 niños/día (Rojas, 2006). En Colombia, 1300 niños mueren anualmente por enfermedades diarreicas causadas por el consumo de agua no segura (MAVDT, 2008a) y solo el 65% de la población cuenta con una eficiente cobertura de agua y saneamiento (MAVDT, 2008b). Aunque en promedio el 78% de la población tiene acceso a agua potable, existen grandes diferencias de cobertura entre la zona urbana y la rural evidenciándose en algunos departamentos problemas de calidad del agua que incrementan el riesgo sanitario (Pérez et al., 2009a) y que se reflejan en el aumento de los índices de riesgo y el incumplimiento de parámetros como E.coli, Coliformes Totales, Cloro residual, Turbiedad y Color (Álvarez, 2008; Contraloría General, 2008). De acuerdo con el Informe de Colombia sobre los Objetivos de Desarrollo del Milenio (DNP et al., 2005), existen enormes inequidades regionales y sociales en el país haciendo que las prioridades entre regiones sean distintas y que las preferencias en materia de calidad ambiental evolucionen a ritmos diferentes. A nivel regional, a pesar de que la cobertura de suministro de agua para consumo en el Departamento de Boyacá tiene un porcentaje aceptable, la calidad de agua consumida por la comunidad sigue siendo una problemática a tener en cuenta. El problema de la calidad del agua en el nivel nacional se acentúa en los municipios menores, zonas rurales, veredas y corregimientos en donde a los déficit históricos se sobreponen la situación de conflicto y por desastres naturales. Como consecuencia, carecen de la infraestructura y requerimientos mínimos para garantizar el suministro con la frecuencia y calidad del agua establecidas en la resolución 2115 del 2007 (MPS y MAVDT, 2007). Existe en el país algunos sistemas o unidades de filtración caseros para el tratamiento y almacenamiento seguro de agua, que permiten a muchas comunidades tratar el agua proveniente de fuentes contaminadas y logran consumirla con una calidad que cumple las normas de la Organización Mundial de la Salud (OMS). Debido a su bajo costo y facilidad de manejo, estas opciones representan una solución inmediata tanto para situaciones de emergencia o desastre como para la provisión de agua a comunidades rurales alejadas y dispersas que, previsiblemente, no podrán disponer en un futuro mediano de sistemas de acueducto con sus plantas de tratamiento de agua convencionales.

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Adicionalmente, los proveedores de estos equipos y tecnologías ofrecen altos rendimientos y calidades excepcionales del agua; pero dentro de un contexto real, pocas de estas tecnologías son aceptadas, asimiladas y aprovechadas al máximo por la población, debido a factores internos y externos que van desde la propias concepciones socioculturales hasta las relacionadas con el mercado local y/o nacional para la adquisición de consumibles y piezas de recambio, para sostener su uso y beneficios. En cuanto a los rendimientos y calidad, son muy fragmentados los datos técnicos y científicos que dan cuenta de su efectividad. Conscientes de esta situación, Acción Contra el Hambre España (Misión Colombia), Oxfam International y la Universidad de Boyacá, han acordado apoyar la realización del presente estudio de investigación que involucra cuatro modelos de filtración (aquellos modelos más conocidos y utilizados en Colombia en situaciones de emergencia), con el fin de medir su efectividad, durabilidad y aceptación social, de tal manera que los resultados que se obtengan suministren la información científica y social mínima requerida, para formular las recomendaciones sobre la pertinencia de su uso, lo que a su vez, se pueda traducir en el mejoramiento de la calidad vida y salud de poblaciones que sean atendidas mediante el empleo de esta técnica. El estudio se orienta hacia la evaluación científica de cuatro sistemas de filtración como alternativa de tratamiento casero y estrategia de aseguramiento de la calidad del agua de consumo humano. Se plantearon dos evaluaciones, una a escala de laboratorio bajo condiciones controladas y otra a escala real en una comunidad ubicada en la periferia del casco urbano del Municipio de Puerto Asís (Departamento de Putumayo). La ejecución de la primera está liderada por la Universidad de Boyacá, por lo que el presente informe de avance da cuenta de los resultados parciales obtenidos para esta etapa del estudio. Finalmente se destaca que además de la financiación por parte de las instituciones Acción Contra el Hambre, Oxfam International y Universidad de Boyacá, en el año 2013 se participó en la Convocatoria N° 617 de Colciencias bajo la cual salió favorecida la Universidad de Boyacá lo que ha permitido incrementar los recursos económicos en $7.000.000 para la financiación del estudio.

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2. ESTADO DEL ARTE Los lineamientos mundiales relacionados con el suministro de agua segura giran en torno a las metas de los Objetivos de Desarrollo del Milenio - ODM, en las cuales se contempla reducir a la mitad, para el año 2015, el porcentaje de personas que carecían al año 1990 de acceso sostenible a agua potable segura y saneamiento básico (Objetivo 7, Meta 10). Sin embargo, a nivel mundial, la mala calidad del agua continúa siendo una amenaza para la salud humana, cerca de 1000 millones de personas carecen de acceso a agua potable y 2 millones de muertes anuales por enfermedades diarreicas son atribuibles a la falta de agua segura, saneamiento e higiene (WHO, 2011). En los países en desarrollo, la falta de agua o calidad inadecuada ocasiona la muerte anual de aproximadamente 5 millones de personas de las cuales cerca de 1.8 millones mueren por enfermedades diarreicas, siendo el 90% niños menores de cinco años, lo que equivale a la muerte diaria de 4.500 niños (Rojas, 2006).El agua es esencial para la vida y todas las personas deben disponer de un suministro satisfactorio, suficiente, inocuo y accesible; el agua potable puede definirse como aquella que cumple con las características de calidad físicas, químicas, microbiológicas, radiológicas y organolépticas establecidas en la reglamentación y que la hacen apta para el consumo humano, no ocasiona ningún riesgo significativo para la salud cuando se consume durante toda la vida y es adecuada para todo uso doméstico habitual, incluida la higiene personal (WHO, 2011; MPS, 2007). En Colombia, aunque en promedio el 78% de la población tiene acceso a agua potable, existen grandes diferencias de cobertura entre la zona urbana y la rural evidenciándose en algunos departamentos problemas de calidad del agua que incrementan el riesgo sanitario (Pérez et al., 2009a). De acuerdo con el Informe de Colombia sobre los Objetivos de Desarrollo del Milenio (DNP et al., 2005), existen enormes inequidades regionales y sociales en el país haciendo que las prioridades entre regiones sean distintas y que las preferencias en materia de calidad ambiental evolucionen a ritmos diferentes. La Figura 1 esquematiza la distribución por departamento de la cobertura de acueducto y la calidad del agua potable en función del índice de riesgo (IRCA) en Colombia (Del Valle, 2012).

Fuente: Del Valle (2012).

Figura 1. Estadísticas de cobertura de acueducto y calidad de agua en Colombia

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El problema de la calidad del agua en el nivel nacional se acentúa en los municipios menores, zonas rurales, veredas y corregimientos en donde a los déficit históricos se sobreponen la situación de conflicto y por desastres naturales. Como consecuencia, carecen de la infraestructura y requerimientos mínimos para garantizar el suministro con la frecuencia y calidad del agua establecidas en la resolución 2115 del 2007 (MPS y MAVDT, 2007). A nivel regional, a pesar de contarse con un 96% de cobertura urbana de acueducto en el Departamento de Boyacá y con la infra-estructura básica para la prestación de los servicios a la comunidad, sólo el 57% de los municipios suministran agua apta para el consumo humano (MAVDT, 2010). En general, se evidencia una clara necesidad de mejorar la calidad del agua para consumo humano en múltiples regiones del país, por lo que la opción de emplear sistemas de tratamiento a nivel domiciliar podría resultar una opción técnica y económicamente viable para diferentes comunidades. A nivel domiciliar existen una serie de tecnologías que facilitan el tratamiento del agua para consumo humano y reducen principalmente el riesgo microbiológico, entre las que se destacan (OPS, 2005):

Hervido de agua: método más común de desinfección de agua a nivel domiciliario. Inactiva las bacterias, virus y parásitos al alcanzar el temperaturas entre 90 a 100ºC en el agua a tratar.

Desinfección solar: solución simple, de bajo costo y ambientalmente sostenible para el tratamiento de agua para consumo humano a nivel doméstico; este método usa la energía solar para destruir los microorganismos patógenos y es ideal para desinfectar pequeñas cantidades de agua con baja turbiedad. Tiene como ventajas su bajo costo de operación y fácil manejo, su aplicación es frecuente en Asia, África y América del Sur en donde aproximadamente 5 millones de habitantes son beneficiarios de la misma (McGuigan et al., 2012).

Cloración doméstica: procedimiento para desinfectar el agua utilizando cloro o algunos de sus derivados, como hipocloritos de calcio o de sodio. Los compuestos que tienen cloro poseen gran poder destructivo sobre los microorganismos presentes en el agua, causantes de enfermedades (López y Schiffer, 2012).

Filtración a nivel domiciliar: consiste en la remoción de partículas suspendidas y coloidales presentes en una suspensión acuosa que escurre a través de un medio poroso; existen diferentes tipos de filtros siendo los más conocidos:

- Filtro lento en arena: usado para tratamiento del agua a nivel individual, garantizando la remoción de la mayoría de bacterias presentes en el agua, siempre y cuando la capa de arena esté cubierta por un flujo constante de agua. Algunos estudios han mostrado la potencialidad de estos sistemas para la reducción del riesgo microbiológico, lográndose eliminación de más del 97% de coliformes fecales y E. coli, además de la turbiedad (Pérez et al., 2009b; Mahmood et., al 2011).

- Filtración por Tela: es efectiva para helmintos y protozoos, remueve medianamente turbiedad, bacterias, sabor, olor y color. Se basa en hacer pasar el agua por la tela doblada y retener todo lo posible por los poros de la misma. Pese a no ser una desinfección efectiva es de uso frecuente con antecedentes históricos, y en conjunto con otros sistemas de filtro logra una buena calidad de agua para consumo. La eficiencia a su vez depende del tejido de la tela y del número de veces que se doble

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la tela. Tiene como ventajas la facilidad de operación y el mínimo costo que genera (CAWST, 2010).

- Filtros Cerámicos o de Olla Cerámica: usan como medio filtrante una vasija cerámica con un material combustible como aserrín, cascarilla de arroz o de café. La arcilla y el material combustible son tamizados en una malla fina y luego mezclados con agua para formar una masa homogénea y se le da forma usando un molde. Cuando la vasija es calcinada en el horno el material combustible se quema dejando una red de poros a través de los cuales podrá fluir el agua. En ocasiones se aplica plata coloidal a la vasija de cerámica o bien es adicionada a la mezcla previamente a su calcinado. La plata coloidal es un agente antibacteriano que ayuda a la remoción de patógenos, a la vez que previene el crecimiento bacteriano en el filtro mismo (CAWST, 2010). Estudios realizados por Bielefeldt et al., (2009), Mwabi et al., (2011), han encontrado que la adición de plata coloidal favorece las eficiencias de eliminación bacteriana que oscilan entre el 99,00 y el 100%. Adicionalmente, estudios realizados por Shafiquzzaman et al., (2010) en Bangladesh han demostrado que este tipo de sistemas de filtros también son efectivos para la remoción de Hierro y la eliminación de las concentraciones de Arsénico presentes en el agua tratada.

- Filtros de Vela de Cerámica: está compuesto por dos baldes de polietileno de alta densidad generalmente de 20 litros cada uno los cuales son colocados uno sobre la tapa del otro, de manera que el balde superior contenga la/s velas filtrantes (OPS, 2005).Las velas de cerámica son moldes cilíndricos huecos que por lo general se fabrican con arcilla local mezclada con un material combustible al igual que la olla cerámica descrita anteriormente. Son efectivos para eliminación de bacterias, protozoos, helmintos, turbiedad, sabor, color y olor y medianamente efectivos para virus y eliminación de químicos disueltos en el agua (CAWST, 2010). Franz (2004) comprobó que este tipo de filtros en campo remueven turbiedad en un rango del 97 al 99% y bacterias en un rango mayor al 99,95%, lo cual también fue verificado por Clasen y Boisson (2006). Con relación a la eliminación de virus, Chaudhuri (1994) y Horman (2004) afirman que es un poco mayor al 90%.

- Filtración por Membrana: La presencia de quistes y oocitos de Cryptosporidium y Giardia, así como otros parásitos en las fuentes de agua, ha iniciado un nuevo campo de aplicación para las membranas en el sector del agua potable. Las membranas son barreras absolutas para aquellos parásitos cuyo tamaño excede el tamaño del poro de la membrana (OPS, 2005). Estos tipos de sistemas han sido certificados por entidades como la WQA y la NSF por lograr una reducción de bacterias superior al 99.99999 %, reducción de virus superior al 99.999 % y reducción de quistes superior al 99.95 % (ING y WARNES, 2006).

En el país algunos sistemas o unidades de filtración caseros han sido promovidos por instituciones como la Organización Panamericana de la Salud (OPS) para el tratamiento y almacenamiento seguro de agua, adicionalmente, por su bajo costo y facilidad de manejo, estas opciones han representado una solución inmediata tanto para situaciones de emergencia o desastre como para la provisión de agua a comunidades rurales alejadas y dispersas que, previsiblemente, no podrán disponer en un futuro mediano de sistemas de abastecimiento y tratamiento de agua (López y Schiffer, 2012).

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El análisis de varias experiencias internacionales (Gerba y Naranjo, 2000; Gerba et al., 2008; Mwabi et al., 2011; Mahmood et al., 2011 y Loo et al., 2012), aunque han mostrado la viabilidad del uso de algunos sistemas de tratamiento casero, el periodo de evaluación de los sistemas no ha sido prolongado, siguiendo en muchos casos lo establecido por la EPA (1987) en el Guide Standard and Protocol forTesting Microbiological Water Purifiers. Considerando el contexto nacional y lo reportado internacionalmente, se evidencia que la identificación de la(s) potencial(es) opción(es) tecnológica(s)de tratamiento domiciliar que brinde mayores beneficios en términos de calidad de agua, parámetros operacionales y de mantenimiento, apropiación social, entre otros, se constituye en una alternativa de solución a los problemas de calidad de agua para consumo humano y sus respectivos impactos en la salud pública de las comunidades, principalmente de los sectores rurales. El presente estudio se orienta hacia la evaluación científica de cuatro modelos de filtración para ser usados como alternativa de tratamiento casero y estrategia de aseguramiento de la calidad del agua para consumo humano; por lo general este tipo de sistemas ha sido usado en situaciones puntuales de emergencia pero que finalmente son usados de forma permanente por las comunidades, sin criterios técnicos para su uso seguro, por lo que el estudio plantea como principal hipótesis que alguno de los cuatro sistemas de filtración brinda mayor seguridad en la calidad del agua y facilidad en la operación y mantenimiento a pesar de su uso prolongado.

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3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

Objetivo general

Evaluar el comportamiento de cuatro sistemas de filtración bajo condiciones controladas de laboratorio con el fin de establecer su uso potencial prolongado para el tratamiento de agua para consumo humano a nivel familiar.

Objetivos específicos:

Operar de forma prolongada cuatro sistemas de filtración casera bajo condiciones controladas de laboratorio

Comparar las eficiencias de remoción de Turbiedad y E.coli obtenidas en los cuatro sistemas de filtración con el fin de establecer el sistema con mayor potencial de aplicación en condiciones reales.

Definir el sistema de filtración casera que ofrece la mejor opción desde el punto de vista técnico, operativo y de mantenimiento para ser usado en comunidades rurales.

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4. METODOLOGÍA El estudio se está realizando en las instalaciones de la Universidad de Boyacá haciendo uso de la infraestructura de los Laboratorios de Análisis Ambiental y Microbiología Ambiental para la medición de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos requeridos para el estudio; adicionalmente, se ha planteado la realización de cuatro (4) muestreos para caracterizar el afluente y efluentes de los filtros en un laboratorio externo con técnicas acreditadas con el fin de corroborar los resultados obtenidos en los laboratorios internos. Se están evaluando cuatro sistemas de filtración casera bajo condiciones controladas de laboratorio durante un periodo de 12 meses y se cuenta con un duplicado para cada sistema de filtración, lo que implica la operación de 8 sistemas de filtración. La Tabla 1 detalla las características de los cuatro sistemas que están siendo evaluados en el estudio y la Figura 2 muestra fotografías del montaje y detalles de los sistemas de filtración.

Tabla 1. Descripción de los cuatros sistemas de filtración caseros

Sistema de filtración

Descripción del material filtrante

Filtro 1 Vasija en arcilla cocida – “filtro de cerámica”, con baño de plata coloidal

Filtro 2 Una bujía cerámica, que integra plata coloidal y carbón activado ,5” por gravedad

Filtro 3 Dos bujías en cerámica, que integra plata coloidal y carbón activado, 5” por gravedad

Filtro 4 De membrana (Lifestraw Familiar)

Para el diseño experimental del estudio se definieron como variables de respuesta: Turbiedad y E.coli y variables de control: pH, temperatura, color, conductividad y SDT. La metodología del estudio se dividió en las siguientes tres (3) fases:

1. Ajuste de sustrato sintético: los sistemas de filtración están siendo operados bajos

condiciones controladas en términos de la cantidad de agua filtrada y calidad del afluente mediante la preparación de un sustrato patrón.

2. Seguimiento y operación de los sistemas de filtración: la puesta en marcha de los sistemas inició el 26 de Marzo del 2014, tiempo a partir del cual se ha realizado el seguimiento del proceso con la medición periódica de variables fisicoquímicas y microbiológicas.

3. Selección del sistema de filtración más eficiente: el análisis estadístico de los datos y con base en los resultados en términos de variables técnicas, operacionales y de mantenimiento se espera seleccionar el sistema más adecuado.

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a) Montaje de los sistemas de filtración

b) Filtros de membrana

c) Filtros de vela(s) cerámica

d) Filtros de Olla cerámica

Figura 2. Fotografías del montaje experimental y detalles de los cuatro sistemas de filtración casera

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4.1 AJUSTE DE SUSTRATO SINTÉTICO Se estableció que el volumen a filtrar sería de 7.5 litros/día para cada sistema de filtración siguiendo lo recomendado por WHO (2006) que sugiere esta cifra como el requerimiento mínimo de agua para el consumo humano y preparación de alimentos teniendo en cuenta las necesidades de las mujeres lactantes. De este modo el volumen total de sustrato sintético que se prepara diariamente para los 8 sistemas de filtración es de 65 litros usando como base agua ultrapura con 0 mg/L de SDT y 0 μS/m de conductividad obtenida con un equipo de purificación de agua marca Cascada™ Pall Corporation. Con relación a la calidad del afluente, se tomó como referencia lo establecido en el protocolo de la EPA (1987) para evaluar sistemas de filtración y el análisis de información bibliográfica sobre estudios similares (Gerba et al., 2008; Mwabi et al., 2011, Mahmood et al., 2011 y Loo et al., 2012), se ajustaron las variables fisicoquímicas y microbiológicas mostradas en la Tabla 2. Tabla 2. Variables fisicoquímicas y microbiológicas ajustadas en el sustrato sintético

Variable Valor Mecanismo de ajuste Referencia

Turbiedad 30 UNT Caolín

EPA (1987); Tassinari et al., (2013); Seung-Woo et al., (2013); Muthurama y Sasikala, (2013); González et al., (2006)

Sólidos Disueltos Totales (SDT)

1500 mg/L Cloruro de Sodio grado comercial EPA (1987)

E.coli 1x105

UFC/100ml

Preparación semanal de solución concentrada de E.coli a partir de la réplica de la cepa ATCC 95922 con el método de siembra por aislamiento y cultivo en caja de Petri con agar selectivo para Coliformes

Mwabi et al., (2011)

4.1.1 Variables fisicoquímicas Para el ajuste de las variables fisicoquímicas (Turbiedad y SDT) se realizaron múltiples ensayos que permitieron construir gráficas de dosis de Caolín y NaCl respectivamente, usando como base 1 litro de Agua Ultrapura y 30 minutos de agitación para logar una dispersión uniforme de la(s) sustancia(s). La Figura 3 ilustra los resultados obtenidos en dichos ensayos preliminares, los cuales sirvieron de base para escalar las dosis requeridas en 65 litros.

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a)

b)

Figura 3. a) Variación de la dosis de Caolín vs Turbiedad. b) Variación de la dosis de NaCl grado

comercial vs SDT y Conductividad.

A partir de los resultados detallados en la Figura 3, se definió que para el volumen diario de 65 litros de sustrato sintético se requiere adicionar 15.6 g de Caolín para ajustar la turbiedad y 102.05 g de NaCl para ajustar los SDT. 4.1.2 Variables microbiológicas: La selección del parámetro de E.coli como variable de respuesta microbiológica del desempeño de los sistemas de filtración, se fundamentó en que es una variable reglamentada por la Resolución 2115 de 2007 (MPS y MAVDT, 2007) y se considera un indicador directo de contaminación fecal reciente (WHO, 2004). El ajuste de esta variable

y = 114.74x + 2.1708R² = 0.9665

0

10

20

30

40

50

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70

80

90

0 0.08 0.16 0.24 0.32 0.4 0.48 0.56 0.64 0.72 0.8

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(U

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)

Peso Caolín(g)

Dosis: 0.24 g Caolín / L

2450

2500

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2700

2750

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0

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1800

1.53 1.54 1.55 1.56 1.57 1.58 1.59 1.6 1.61

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g/L)

Peso de NaCl (g)SDT Conductividad

Dosis: 1.57 gNaCl/L

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en el sustrato sintético se realizó en dos etapas: i) Estandarización de la concentración de E.coli y ii) Preparación del inóculo.

Estandarización de la concentración de E. coli: Se empleó la bacteria Escherichia coli ATCC 95922 liofilizada marca Microbiologics®. La bacteria fue recuperada acorde a la ficha técnica del producto y posteriormente sembrada por aislamiento en Agar Endo e incubada a 37ºC con el fin de confirmar sus características macroscópicas, microscópicas y bioquímicas. Las colonias típicas de E. coli presentes en el agar Endo fueron sembradas en agar nutritivo marca OXOID CM0003 durante 24 horas a 37ºC. La biomasa de la bacteria fue resuspendida con NaCl al 0,85% y ajustada su absorbancia en valores de 0.1, 0.3, 0.6, 0.9, 1.2 y 1.5 a una longitud de onda de 500 nm. Se realizaron diluciones seriadas de los tubos con las diferentes absorbancias obtenidas con el crecimiento de E. coli y se determinó el número de unidades formadoras de colonias (UFC/mL) por recuento en placa en agar nutritivo. Con este procedimiento se logró construir una curva de calibración entre UFC/mL vs Absorbancia como se muestra en la Figura 4 con el objetivo de utilizar la Absorbancia (Densidad Óptica) como medida indirecta de la concentración de UFC/mL (Madigan et al., 2009) y facilitar el proceso inoculación en el sustrato sintético.

Figura 4. Regresión lineal entre absorbancia y UFC/ml para E. coli

Preparación del inóculo

Se tomó una colonia de la bacteria E. coli sembrada en Agar Nutritivo, obtenida en la etapa anterior y se inoculó en un tubo falcón aforado (25 mL) con caldo Brain Heart Infusion (BHI) marca OXOID 02-599, el cual se dejó incubar alrededor de 12 horas a una temperatura de

y = 3.4881x + 17.804R² = 0.9681

17.5

18

18.5

19

19.5

20

20.5

21

21.5

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Lo

g U

FC

/mL

Absorbancia a 500 nm

17

37°C y una velocidad de agitación de 180 r.p.m (cultivo over-night). Pasado el tiempo de incubación, se ajustó la absorbancia del cultivo a 0.1 a una longitud de onda de 500 nm, lo cual correspondió según la curva de calibración a 62 x 106 UFC/mL. Para la inoculación diaria de los 65 litros de sustrato sintético se estableció como dosis una alícuota de 1ml del cultivo over-night de E. coli en caldo BHI con absorbancia de 0.1, lo que permitió obtener una concentración final de E. coli alrededor de 1x105 UFC/100ml en el sustrato, previa filtración, tal como lo describen Mwabi et al., (2011). El cultivo over-night de E. coli se almacena a 4°C durante un periodo máximo de 1 semana, ya que ensayos preliminares indicaron que la bacteria pierde su viabilidad después de dicho tiempo. 4.2 SEGUIMIENTO Y OPERACIÓN DE LOS SISTEMAS DE FILTRACIÓN El seguimiento del desempeño de los sistemas de filtración se está realizando mediante el control y medición de las variables detalladas en la Tabla 3. Cabe destacar que se verificarán los resultados de las mediciones de Turbiedad y E. coli en un laboratorio externo que cuente con la técnica acreditada mediante cuatro (4) muestreos que serán distribuidos a lo largo de los 12 meses de operación de los sistemas.

Tabla 3. Variables de seguimiento de la operación de los sistemas de filtración

Variable Unidades Frecuencia Afluente / efluente

Método*

Tasa de filtración L/hora Semanal Efluente Volumétrico

pH Unidades Diaria Afluente /efluente Electrométrico – 4500-H+B

Temperatura ºC Diaria Afluente /efluente Directo – 2550B

Conductividad μS/m Diaria Afluente /efluente Laboratorio – 2510B

Turbiedad UNT Diaria Afluente /efluente Nefelométrico – 2130B

Color aparente UPC Diaria Afluente /efluente Espectrofotómetría – 2120F

Sólidos Disueltos Totales - SDT

mg/L Semanal Afluente /efluente Diferencia de sólidos totales (2540B) y sólidos suspendidos totales (2540D).

Demanda Química de Agua - DQO

mg/L Quincenal Afluente /efluente Kit Marca HACH - digestión y lectura por espectrofotometría

Carbono Orgánico Total - COT

mg/L Trimestral Afluente /efluente Kit Marca HACH - digestión y lectura por espectrofotometría

E.coli** NMP/100mL Semanal Afluente /efluente Filtración por membrana SM9222B

* APHA et al., (2012). **Variable microbiológica reglamentada en la Resolución 2115 de 2007

Para la medición semanal de E.coli se recolectan 200 ml de agua filtrada por cada sistema de filtración en botellas de vidrio estéril; las muestras del sustrato y efluentes filtrados son analizadas por duplicado y los recuentos para cada una de las muestras se están reportando en términos de los porcentajes de remoción para cada sistema de filtración.

18

4.3 SELECCIÓN DEL SISTEMA DE FILTRACIÓN MÁS EFICIENTE Mediante el análisis integral de los resultados del estudio en términos de variables técnicas, operacionales y de mantenimiento se espera seleccionar el sistema más adecuado. Inicialmente los resultados están siendo analizados con gráficos de dispersión o barras y posteriormente se complementará con el análisis estadístico de los datos haciendo uso de herramientas de estadística descriptiva determinando las medidas de tendencia central, de dispersión y de posición, graficando la distribución de los datos con diagramas de cajas y alambres o boxplot y finalmente. Se realizará un análisis de varianza (ANOVA) para determinar diferencias significativas con base en un modelo completamente al azar dado que se está filtrando el mismo volumen en todos los sistemas lo que garantiza homogeneidad en la unidad experimental. Para el análisis estadístico de los datos se utilizará el software de libre acceso “R-Project”.

19

5. ANÁLISIS RESULTADOS Hasta la fecha se han operado los sistemas de filtración durante un periodo de 12 semanas con registro de datos de monitoreo de 81 días; el presente capítulo describe los resultados parciales obtenidos durante este periodo, haciendo uso principalmente de gráficos de dispersión y barras. Una vez se incremente el número de datos recolectados se procederá al análisis estadístico de los mismos. 5.1 Sustrato sintético A partir de la metodología previamente descrita, se logró estandarizar las características fisicoquímicas y microbiológicas del sustrato sintético, sin embargo, al escalar las dosis de Caolín y NaCl en los 65 litros se observa una leve desviación standard en los parámetros de Turbiedad y SDT como se detalla en la Tabla 4. En el caso particular del Caolín, se recomienda un tiempo de agitación mínimo de 24 horas para garantizar la completa hidratación y disolución de las partículas (Gonzalez et al., 2006; Tassinari et al., 2013; Muthuraman y Sasikala, 2014), sin embargo, debido al elevado volumen de sustrato a preparar (65 litros) diariamente resulta impráctico emplear este tiempo de agitación, por lo que en el estudio se ajustó a 30 minutos. Tabla 4. Variación de las características fisicoquímicas y microbiológicas en el sustrato sintético a lo largo del

periodo de operación de los sistemas de filtración

Variable Unidades Promedio Desviación standard

Mínimo Máximo C.V

pH - 7.17* ± 0.61 5.44 9.91 0.09

Conductividad µs/cm 2540.4 ± 61.24 2428 2794 0.02

Turbiedad UNT 32.7 ± 2.81 25.6 40.4 0.09

Sólidos Disueltos Totales mg/L 1627.3 ± 112 1400 1800 0.07

Color UPC 247.0 ± 62.9 138 435 0.25

DQO mg/L 8.3 ± 9.69 0 28 1.17

COT mg/L 18.9 ± 1.72 16.9 20.1 0.09

E.coli UFC/ml 3.9x105 2.1x105 1.2x105 8.2x105 5.4x101 *Media geométrica C.V: Coeficiente de variación

Con relación a las variables de DQO y COT los resultados presentan una elevada variabilidad debido probablemente al tipo de técnica empleada, por lo que será necesario verificar los resultados de la técnica mediante la validación con el laboratorio externo acreditado. En cuanto a la concentración de E.coli aunque hay una ligera variabilidad, se ha logrado mantener los datos en un rango de 1.0 x105, como se había establecido en la metodología. A manera de síntesis, la Figura 5 esquematiza la variación de la Turbiedad, SDT y E.coli en el sustrato.

20

Figura 5. Variación de la Turbiedad, SDT y E.coli en el sustrato sintético

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

42

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

Tu

rbie

dad

(U

NT

)

Tiempo (dias)

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

Só

lid

os D

isu

elt

os T

ota

les (

mg

/L)

Tiempo (dias)

1.0E+00

1.0E+05

2.0E+05

3.0E+05

4.0E+05

5.0E+05

6.0E+05

7.0E+05

8.0E+05

9.0E+05

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

E.

co

li

UF

C/1

00

mL

Tiempo (días)

21

5.2 Seguimiento y operación de los sistemas de filtración En la Figura 6 se observan los resultados del análisis preliminar de correlación que se realizó para los cuatros sistemas de filtración y su respectivo duplicado en términos de la variable Turbiedad. El valor obtenido de los coeficientes de correlación de Pearson evidencia que hay una correlación lineal alta y positiva entre los filtros de membrana y de vela(s) cerámica(s) con sus respectivos duplicados y una correlación moderada para el filtro de Olla cerámica. La inherente variabilidad que acompaña la fabricación artesanal y nada estandarizada de los filtros de olla cerámica (van der Laan et al., 2014) puede ser la principal razón por la cual el coeficiente de correlación fue menor comparado con los otros filtros.

Figura 6. Análisis de correlación de los sistemas de filtración y su duplicado

Basados en que los duplicados de cada sistema de filtración han presentado comportamientos similares, los resultados que se describen a continuación corresponde al promedio entre duplicados para los cuatro sistemas de filtración. Con relación al comportamiento de los filtros frente a la remoción de turbiedad, la Figura 7 detalla la calidad del agua filtrada y el porcentaje de remoción de turbiedad en cada sistema de filtración evaluado. El Anexo 1 contiene en detalle la variación de la turbiedad del efluente filtrado en cada filtro y su respectivo duplicado.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Filtros membrana

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

Filtros de 2 Velas cerámicas

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

Filtros de 1 Vela cerámica

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

Filtros de Olla Cerámica

Coef.Correlación = 0.72 Coef.Correlación = 0.72

Coef.Correlación = 0.71 Coef.Correlación = 0.52

22

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

% Eficien

cia de rem

oció

nTu

rbie

dad

Efl

uen

te(N

TU)

Tiempo (dias)

Filtro Membrana

Eficiencia de remoción

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

% Eficien

cia de rem

oció

nTu

rbie

dad

Efl

uen

te(N

TU)

Tiempo (dias)

Filtro 1 Vela Ceramica

Eficiencia de remoción

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

% Eficien

cia de rem

oció

nTu

rbie

dad

Efl

uen

te(N

TU)

Tiempo (dias)

Filtro 2 Velas Ceramicas

Eficiencia de remoción

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

% Eficien

cia de rem

oció

nTu

rbie

dad

Efl

uen

te(N

TU)

Tiempo (dias)

Filtro Olla Ceramica

Eficiencia de remoción

Figura 7. Calidad efluente filtrado y eficiencia de remoción de turbiedad

23

En la Figura 7 se observa que los cuatros sistemas de filtración han logrado reducir la turbiedad del sustrato sintético a valores inferiores de 2.0 UNT durante todo el tiempo de operación, dando cumplimiento al valor máximo de turbiedad reglamentado en la Resolución 2115 de 2007. Sin embargo, se evidencia una clara diferencia entre el filtro de Olla Cerámica y los otros tres sistemas de filtración, presentándose en este primero las menores eficiencias de remoción de turbiedad y mayor variabilidad en calidad del efluente filtrado (Turbiedad promedio = 0.74±0.27 UNT). Los filtros de membrana y velas cerámicas presentaron un comportamiento muy similar logrando turbiedades promedio en el efluente entre 0.23 y 0.28 UNT y garantizando el 100% del tiempo el cumplimiento de normas internacionales como la EPA (2009) con valores de turbiedad < 1.0 UNT. La Tabla 5 detalla el análisis estadístico descriptivo de todas las variables de respuesta y control medidas a lo largo del estudio para los cuatro sistemas de filtración.

Tabla 5. Análisis estadístico de las características del efluente filtrado en los cuatro sistemas de filtración

Parámetro Filtro

Membrana Filtro 1 Vela

Cerámica Filtro 2 Velas

Cerámicas Olla

Cerámica

Turbiedad (UNT) n = 81

Promedio 0.23 0.28 0.28 0.74 Desv. Standard ±0.09 ±0.12 ±0.11 ±0.27

Mínimo 0.11 0.12 0.12 0.14 Máximo 0.61 0.69 0.66 1.75

C.V 0.40 0.42 0.39 0.36

pH n = 79

Promedio 7.2 8.8 9.4 7.3 Desv. Standard ±0.60 ±0.88 ±0.53 ±0.40

Mínimo 5.4 5.0 8.4 6.0 Máximo 9.8 10.2 10.3 8.2

C.V 0.08 0.10 0.06 0.06

SDT n= 10

Promedio 1558 1521 1518 1435 Desv. Standard ±40.9 ±45.5 ±44.6 ±158.4

Mínimo 1500 1450 1450 1120 Máximo 1610 1600 1575 1600

C.V 0.03 0.03 0.03 0.11

Conductividad (μS/m) n = 79

Promedio 2270.6 2296.0 2325.2 2282.0 Desv. Standard ±134.7 ±114.7 ±98.9 ±104.9

Mínimo 2019 2045.5 2097 2084 Máximo 2543 2678.5 2497 2482

C.V 0.06 0.05 0.04 0.05

Color (UPC) n = 79

Promedio 5.2 6.5 5.7 8.9 Desv. Standard ±3.12 ±3.1 ±2.7 ±4.7

Mínimo 0 0 0 0 Máximo 14.5 12 11.5 24

C.V 0.60 0.47 0.48 0.53

DQO (mg/L) n = 6

Promedio 9.3 6.4 4.4 4.4 Desv. Standard ±14.3 ±9.3 ±4.4 ±5.6

Mínimo 0 0 0 0 Máximo 37.5 26 12 13.5

C.V 1.6 1.4 1.0 1.3

COT (mg/L) n = 3

Promedio 18.7 15.7 18.3 13.5 Mínimo 17.2 12.0 17.1 13.0 Máximo 20.1 19.5 19.4 14.5

C.V: coeficiente de variación n = número de datos

24

El comportamiento de variables como los SDT y conductividad evidencia que ninguno de los sistemas de filtración es eficiente para la remoción de material disuelto, presentándose un mayor coeficiente de variación en el filtro de Olla Cerámica comparado con los otros sistemas, debido probablemente a que la olla puede aportar material disuelto y suspendido. Con relación a variables como DQO y COT aparentemente no hay remoción en ninguno de los sistemas de filtración; sin embargo, se requiere verificar en laboratorios externos los datos ya que se están empleando Kits Marca HACH cuyos resultados requieren se validados con técnicas estandarizadas; dependiendo de la validación de los resultados se definirá sobre la continuidad o suspensión en el uso de dichos kits. Con relación a la eficiencia de eliminación de la bacteria E.coli, la Tabla 6 sintetiza los porcentajes obtenidos en los cuatros sistemas de filtración con su respectivo duplicado, donde se evidencia la elevada eficacia de remoción en todos los sistemas evaluados (entre 99.998% y 100%).

Tabla 6. Porcentaje de eliminación de E.coli en los cuatro sistemas de filtración

Tiempo (días)

% de eliminación de E.coli

Filtro de membrana

Filtro de 1 Vela Cerámica

Filtro de 2 Velas Cerámicas

Filtro de Olla Cerámica

1 100 99.9988 99.9992 100

8 100 99.9932 99.9985 100

16 100 100 100 100

24 100 100 100 100

40 100 100 100 100

48 100 100 100 100

56 100 100 100 100

72 99.9999 100 100 100

80 100 99.9998 100 100

Estos resultados evidencian la eficacia de la plata coloidal como bactericida en los sistemas de filtración con velas cerámicas y olla cerámica (Bielefeldt et al., 2009; van der Laan et al., 2014). En el caso del filtro de membrana, tanto la ficha técnica como algunos estudios reportados por el proveedor, indican que este tipo de filtros remueven hasta 6 unidades logarítmicas de bacterias (Naranjo y Gerba, 2008) En el estudio realizado por Mwabi et al (2011) se evaluaron filtros de olla y vela cerámicas logrando eficiencias de remoción de turbiedad del orden de 94 y 95% respectivamente para un sustrato sintético que tenía un valor de 89 UNT; los elevados valores de turbiedad en el efluente de dichos filtros (5.3 y 4.5 UNT respectivamente) son indicadores de presencia de material orgánico suspendido que puede promover el crecimiento de microrganismos, particularmente durante el almacenamiento del agua tratada (Momba y Notshe, 2003 citado por Mwabi et al, 2011). Con relación a la eficiencia de remoción de E.coli fue baja lográndose solo reducir 3 unidades logarítmicas alcanzando porcentajes solo del 99 y 98% respectivamente. Comparando los resultados reportados por Mwabi et al, 2011 con lo encontrado en esta investigación, se observa que probablemente existe una correlación entre el elevado nivel de turbiedad del sustrato sintético y el bajo porcentaje de remoción de turbiedad y E.coli alcanzado por dicho autor. Para efectos del presente estudio, es evidente que se han logrado excelentes resultados en términos de remoción de Turbiedad y E.coli para un

25

afluente con un valor promedio de 32.7 ± 2.81 UNT. Sin embargo, se recomienda evaluar valores de turbiedad superiores con el fin de determinar el límite máximo hasta el cual se garantizarían elevadas eficiencias, además de la vida útil en términos de volumen de agua filtrada. El estudio de Bielefeldt et al., (2009) mostró que aunque la plata coloidal garantiza la reducción de contaminación microbiológica en los filtros de olla cerámica (entre 3 y 4 unidades logarítmicas), la eficiencia se reduce en 1 unidad logarítmica a medida que se incrementa el volumen de agua filtrada.

5.3 Selección del sistema de filtración más eficiente La selección del sistema de filtración se realizará al final del estudio cuando se integren todos los resultados obtenidos y entre ellos se incluyan los aspectos operativos, de mantenimiento y dificultades que se hayan presentado. Durante las 12 semanas que se llevan en operación los sistemas de filtración, se han presentado los siguientes eventos:

Malos olores al interior de los filtros de 1 y 2 velas cerámicas debido a la acumulación de sólidos en las paredes de la vela, dichos sólidos están constituidos principalmente por arcilla y bacterias de E.coli. Para corregir esta situación a partir de la tercera semana de operación se empezó a realizar la limpieza diaria de las velas cerámicas mediante una suave frotación con las manos, para desprender los sólidos y retirarlos con agua limpia.

Desde la primera semana de operación de los filtros de membrana se evidenció la necesidad de realizar la limpieza diaria de éstos dejando la válvula roja abierta durante 30 segundos, como lo indica el manual, para garantizar adecuadas eficiencias de eliminación de E.coli. Se encontró que probablemente la presencia puntual de E.coli en el efluente filtrado durante la primera semana de operación del sistema, se debió probablemente a que la limpieza se realizó en un menor tiempo (3 segundos).

Se ha observado que la tasa de filtración entre los cuatro modelos de filtros es muy variable, siendo más prolongada en los filtros de 1 vela cerámica. Después de transcurridas estas 12 semanas de operación se ha observado que después de adicionar el volumen de 7.5 litros/día al filtro, solo se logran filtrar aproximadamente 1.5 litros en 24 horas, tardándose hasta 48 horas adicionales para que termine de filtrar el volumen de agua adicionado. Esta condición puede deberse probablemente la necesidad de una mayor carga hidráulica (altura de lámina de agua) sobre la vela y/o que seguramente será necesaria la limpieza de la vela cepillando las paredes de la misma. Aunque hasta la fecha, se ha evidenciado que el incremento de la carga hidráulica sobre la vela ha duplicado el volumen de agua filtrada (3 litros), se tiene programado un mantenimiento de la vela mediante un suave cepillado, lo que se espera mejore aún más la tasa de filtración.

La totalidad del volumen de agua que se adiciona en el filtro de Olla Cerámica no es filtrado en su totalidad, después de 24 horas, siempre queda un volumen residual de aproximadamente 0.7 litros; debido probablemente a la baja carga hidráulica y que los poros del fondo de la olla se colmatan más fácilmente que las paredes de ésta.

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29

ANEXO 1. Variación de la turbiedad en el fluente filtrado de los cuatro sistemas de filtración y su duplicado

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

Turb

ied

ad E

flu

en

te (

NT

U)

Tiempo (dias)

Filtro Membrana

Filtro Membrana (duplicado)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

Turb

ied

ad E

flu

ente

(N

TU)

Tiempo (dias)

Filtro 1 vela ceramica

Filtro 1 vela ceramica (duplicado)

30

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

Turb

ied

ad E

flu

en

te (

NTU

)

Tiempo (dias)

Filtro 2 velas ceramicas

Filtro 2 velas ceramicas (duplicado)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

Turb

ied

ad E

flu

en

te (

NTU

)

Tiempo (dias)

Filtro Olla Ceramica

Filtro Olla Ceramica (duplicado)