REMEDIACIÓN BIOLÓGICA DE AGUAS SERVIDAS - PLANTA DE TRATAMIENTO (PTAR) PERQUENCO

 

INFORME TÉCNICO DE EVALUACIÓN EXPERIMENTAL

REMEDIACIÓN BIOLÓGICA DE AGUAS SERVIDAS - PLANTA DE TRATAMIENTO (PTAR) PERQUENCO

Jacque Phillippes Truan Laffont

Diplomado En Ciencias Agrarias UACH

Ingeniero Agrónomo UACH

Diplomado Gestion de Empresas UA

Lider Ambiental U Mayor

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1. INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES

La Planta de Tratamiento de Aguas Servidas (PTAR) de la comuna de Perquenco, Región de La Araucanía, opera mediante un sistema extensivo natural compuesto por dos piscinas decantadoras simples que funcionan de manera conjunta. Cada unidad posee una superficie perimetral de 279 metros y un área de espejo de agua de 3.900 m², con una profundidad útil de 1,5 metros. Esto define un volumen operativo total simultáneo de 5.850 m³. El sistema cuenta con filtros de rejilla para la separación física de sólidos mayores, pero carece de sistemas de aireación mecánica forzada en las lagunas.

Planteamiento del Problema

De acuerdo con los monitoreos del Departamento de Medio Ambiente, Aseo y Ornato, la infraestructura remueve adecuadamente la mayoría de los parámetros normativos, a excepción de la carga microbiológica. El método actual de desinfección consiste en la aplicación gravitacional de Hipoclorito de Sodio directamente en la línea de descarga al cuerpo receptor (Estero Perquenco). Al carecer de una cámara de contacto con un tiempo de exposición adecuado, la acción biocida del cloro es insuficiente, provocando que el efluente final supere sistemáticamente los 1.000 NMP/100 mL de Coliformes Fecales, alcanzando valores reales de 3.000 NMP/100 mL. Esta condición infringe de forma directa los límites máximos permitidos por la Tabla N° 1 del Decreto Supremo 90 (DS 90/2000) para la descarga de residuos líquidos a aguas continentales superficiales, limitando el uso del agua para fines agrícolas o recreacionales seguros.

Con el objetivo de mitigar esta problemática, se propuso evaluar una alternativa biológica mediante la aplicación de un complejo patentado de bacterias benéficas (aeróbicas, facultativas y quimioautótrofas) y sinergistas microbianos dirigidos, con una concentración mínima garantizada de 2.5x10^9 UFC/gr, dosificado en tabletas sólidas de 68 gramos.

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2. DISEÑO EXPERIMENTAL

La investigación se estructuró en dos fases metodológicas consecutivas para evaluar las variables organolépticas (cualitativas) y analíticas de laboratorio (cuantitativas).

2.1. Fase I: Ensayo Cualitativo (Prueba de Factibilidad Organoléptica)

• Unidad Experimental: Un contenedor controlado con un volumen de 100 litros de agua servida cruda extraída directamente de las lagunas de la PTAR.

• Tratamiento: Aplicación de una dosis de choque concentrada equivalente a 16 g/m³ del complejo bacteriano.

• Variables de Control: Color, olor, transparencia y comportamiento de sólidos en suspensión.

• Cronograma de Monitoreo: Evaluaciones organolépticas directas realizadas en el Día 0 (22/12/2023), Día 2 (23/12/2023) y Día 10 (01/01/2024).

2.2. Fase II: Ensayo Cuantitativo (Evaluación de Dosis y Parámetros Fisicoquímicos)

• Unidades Experimentales: Cuatro contenedores independientes con capacidad de 100 litros cada uno, cargados de forma homogénea con agua residual de la planta.

• Muestreo: Toma de muestras de tipo puntual ejecutada el 3 de marzo de 2024. Las muestras se enviaron bajo estricta cadena de resguardo al laboratorio certificado Hidrolab (Región Metropolitana), siendo recepcionadas el 4 de marzo y analizadas entre el 4 y el 6 de marzo de 2024.

• Bloques de Tratamiento Evaluados:

  • T0 (Testigo / Control): Agua puntual de la descarga real de la PTAR hacia el Estero Perquenco (tratada bajo el esquema convencional de Hipoclorito de Sodio, sin bacterias).

  • T1 (Dosis Alta): Agua residual inoculada con una dosificación de 1,5 g/m³ de tabletas bacterianas.

  • T2 (Dosis Óptima Teórica): Agua residual inoculada con una dosificación de 1,0 g/m³ de tabletas bacterianas.

  • T3 (Cultivo de Microorganismos): Agua residual inoculada con un cultivo bacteriológico líquido directo de CEPA base.

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3. RESULTADOS DE PROPIEDADES CUALITATIVAS

El seguimiento organoléptico durante los 10 días de la Fase I evidenció una evolución favorable del ecosistema microbiano:

• Día 0 (22/12/2023): El agua presentaba un aspecto turbio y lodoso, con una coloración grisácea oscura característica del estancamiento anaeróbico de aguas cloacales domésticas. Se constató la emanación de olores sépticos intensos (compuestos sulfurados).

• Día 2 (23/12/2023): Inicio de la colonización bacteriana activa. Se observó una disminución gradual de la intensidad del mal olor y los primeros indicios de clarificación coloidal.

• Día 10 (01/01/2024): Remediación cualitativa completa. El líquido evacuado no presentó olor ofensivo y alcanzó un estado transparente. Físicamente se detectó una clara separación de fases: el fondo del contenedor exhibió la precipitación compacta de sólidos correspondientes a materia orgánica digerida por el complejo microbiano, mientras que en la superficie únicamente se visualizaron restos orgánicos inertes flotantes derivados de poblaciones de algas neutralizadas.

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4. RESULTADOS DE PROPIEDADES CUANTITATIVAS

Los análisis químicos y microbiológicos realizados por el laboratorio de control ambiental arrojaron los siguientes resultados para cada bloque experimental evaluado:

Tabla 1: Matriz de Resultados Analíticos (Laboratorio Hidrolab)

Parámetro / Ensayo	T0: Control (Descarga Estero)	T1: Bacterias (1,5 g/m³)	T2: Bacterias (1,0 g/m³)	T3: Cultivo Microorganismos	Límite Máximo DS 90 (Tabla 1)
Conductividad Eléctrica (µS/cm)	430	850	453	322	No regulado
DBO₅ (mg/L)	8,17	74,80	57,70	26,20	35,00
DQO (mg/L)	17,20	618,00	287,00	55,40	No regulado*
Coliformes Fecales (NMP/100 mL)	3.000	< 2,0	< 2,0	< 2,0	1.000

*Nota: El DS 90 regula de manera general el parámetro DQO según el cuerpo receptor específico; para descargas superficiales continentales el foco normativo prioritario se centra en la DBO₅ y los sólidos suspendidos.

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5. ANÁLISIS PARAMÉTRICO Y GRÁFICOS VISUALES

5.1. Abatimiento de Coliformes Fecales (Microbiología)

El análisis microbiológico demuestra la alta efectividad del complejo de bacterias aplicadas. Mientras el testigo (T0) con Hipoclorito incumple la normativa vigente registrando 3.000 NMP/100 mL, todos los tratamientos biológicos (T1, T2 y T3) redujeron la carga bacteriana a niveles indetectables (< 2,0 NMP/100 mL), logrando una eficiencia de remoción del 99,93% y un cumplimiento pleno de las exigencias del DS 90.

Gráfico 1: Concentración de Coliformes Fecales (NMP/100 mL)
Norma Máxima DS 90: 1.000 NMP/100 mL

T0 (Control con Cloro) | ════════════════════════════════════════ 3.000 (INCUMPLE)
T1 (Bacterias 1.5 g/m³)| < 2.0 (CUMPLE)
T2 (Bacterias 1.0 g/m³)| < 2.0 (CUMPLE)
T3 (Cultivo CEPA)      | < 2.0 (CUMPLE)
                       +---------------------------------------+
                       0                                      3.000

5.2. Comportamiento de la DBO₅ y DQO (Carga Orgánica Dinámica)

Se evidencia un comportamiento inversamente proporcional entre el testigo y los tratamientos biológicos a los 10 días de muestreo. En T0, los valores reflejan agua estabilizada de manera pasiva en la superficie de la laguna DBO5 = 8,17 mg/L); sin embargo, con la inoculación bacteriana en T2 y T1, la DBO₅ y la DQO aumentan drásticamente en función directa de la dosis aplicada (T1 = 74,8 mg DBO₅/L).

Este fenómeno responde a una fase logarítmica de multiplicación microbiana. Las bacterias inoculadas son heterótrofas activas que atacan hidrocarburos, compuestos nitrogenados, fosfatos y lignina insolubles presentes en el agua y lodos. Al digerirlos y pasarlos a la columna de agua, la demanda respiratoria y química de oxígeno se incrementa temporalmente. Los 10 días establecidos para el ensayo resultaron insuficientes para observar la estabilización total y el declive poblacional bacteriano tras completar la degradación del sustrato.

Gráfico 2: Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO₅ en mg/L)
Límite Máximo DS 90: 35 mg/L

T0 (Control con Cloro) | ═══ 8.17
T1 (Bacterias 1.5 g/m³)| ════════════════════════════════════════ 74.80 (Fase Activa)
T2 (Bacterias 1.0 g/m³)| ══════════════════════════════ 57.70
T3 (Cultivo CEPA)      | ════════════ 26.20
                       +---------------------------------------+
                       0                                       75 mg/L

Gráfico 3: Demanda Química de Oxígeno (DQO en mg/L)

T0 (Control con Cloro) | ═ 17.20
T1 (Bacterias 1.5 g/m³)| ════════════════════════════════════════ 618.00
T2 (Bacterias 1.0 g/m³)| ═══════════════════ 287.00
T3 (Cultivo CEPA)      | ═══ 55.40
                       +---------------------------------------+
                       0                                       650 mg/L

5.3. Conductividad Eléctrica (µS/cm)

El cultivo líquido (T3) generó la mayor tasa de clarificación iónica bajando la conductividad a 322 (µS/cm) frente al control. En contraparte, las formulaciones en tableta sólida provocaron un incremento (T2 = 453 (µS/cm) y T1 = 850 (µS/cm). Este aumento confirma la solubilización y el desdoblamiento de sales moleculares complejas en iones simples biodegradables debido al metabolismo del complejo microbiano aplicado.

Gráfico 4: Conductividad Eléctrica (uS/cm)

T0 (Control con Cloro) | ════════════════════ 430
T1 (Bacterias 1.5 g/m³)| ════════════════════════════════════════ 850
T2 (Bacterias 1.0 g/m³)| ═════════════════════ 453
T3 (Cultivo CEPA)      | ═══════════════ 322
                       +---------------------------------------+
                       0                                       900 uS/cm

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6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES OPERATIVAS

1. Alta Eficiencia Microbiológica: El complejo biológico ensayado demostró ser una solución robusta y definitiva para corregir la deficiencia histórica de la PTAR Perquenco sobre la carga de Coliformes Fecales. Logró abatir los recuentos a niveles prácticamente nulos (< 2,0 NMP/100 mL), superando con creces la cloración deficiente actual.

2. Determinación de la Dosis Óptima: Se establece que la dosificación de 1,0 g/m³ (Tratamiento T2) es la alternativa técnico-económica más eficiente para su implementación en la planta a escala real. Ofrece un equilibrio óptimo entre remoción microbiológica total, control de sólidos disueltos y evita la saturación metabólica evidenciada en T1 (1,5g/m³), donde el exceso de biomasa generó un incremento crítico en las demandas de oxígeno dentro de un sistema que carece de aireación.

3. Anomalía en Dosis Alta (T1): El comportamiento atípico detectado en T1 se atribuye a un fenómeno de sobrepoblación bacteriana o a una potencial interferencia externa en el contenedor piloto. Se ratifica que un incremento desmedido en la dosificación biológica sin un soporte de oxígeno disuelto ralentiza la fase de estabilización del agua.

4. Recomendaciones para Implementación en Planta:

   • Inoculación: Diseñar un plan de aplicación dosificado de tabletas bacterianas directamente en las zonas de intercomunicación subsuperficial y marcos partidores de las dos piscinas decantadoras de 3.900 m².

   • Optimización Hidráulica: Dado que el tratamiento incrementa de manera transitoria la DBO₅ y la DQO durante la digestión de la materia orgánica, se recomienda extender el tiempo de retención hidráulica antes del vertido final al estero Perquenco, o bien evaluar la instalación estratégica de aireadores flotantes de baja potencia para acelerar el decaimiento de la biomasa remanente y asegurar que todos los parámetros fisicoquímicos se viertan por debajo de las exigencias del DS 90.

   • Continuidad de Ensayos: Se sugiere repetir de manera complementaria el monitoreo cuantitativo de la dosificación alta (1,5 g/m³) extendiendo el horizonte de evaluación a 20 o 30 días, lo que permitirá graficar la curva completa de estabilización y caída de la materia orgánica metabolizada.