Medio Ambiente

Pandilla Kids (3ro., 4to., 5to. y 6to. Año de primaria)

PK-93-CI Biofiltro purificador de agua

Asesor: REYNA ELIZALDE GONZÁLEZ

Equipo [ ]: IAN ALFONSO GONZALEZ VELAZQUEZ() , MAXIMILIANO RODRIGUEZ RIVERO()

Resumen

El agua  es un recurso sumamente importante para la humanidad, ya que es posible vivir más tiempo sin comer que sin beber agua, además utilizamos el agua para un sin número de actividades, en el hogar, para el aseo personal, la cría de animales y riego de cultivos y la industria.

Se ha emprendido una búsqueda de fuentes alternativas de agua para satisfacer las demandas de la población. Una de estas alternativas es la creación de biofiltros que nos permiten tratar las aguas grises para el aprovechamiento de esas aguas.

Pregunta de Investigación

¿Cómo podemos realizar un filtro que ayuda a purificar el agua a través de plantas

Planteamiento del Problema

En el país varias personas desperdician mucha agua al lavarse los dientes,manos y al lavar los platos.

Por lo cuál la escasez de agua potable va aumentando cada vez más.Por lo que queremos construir un biofiltro para poder reutilizar esa agua.

Antecedentes

Hoy, más de 1200 millones de personas en todo el mundo carecen de acceso al agua potable. Distintas organizaciones, fundaciones ecologistas y organismos no gubernamentales se han fijado metas orientadas  a modificar los problemas más urgentes asociados a la desigual distribución y escasez del recurso, el derroche, la sobreexplotación y la contaminación atentan contra estos objetivos.

El agua, del latina aqua, es el elemento vital para cualquier forma de vida en la tierra, cuya composición es dos átomos de hidrogeno (H) y uno de oxigeno (O). Puede presentarse en distintos estados: liquido solido y gaseoso. En el primero de los caso, el agua se presenta a temperaturas moderadas en mares, ríos, lagos y océanos. El su forma solida, el agua se presenta siempre bajo temperaturas inferiores o iguales a cero grados Celsius, como nieve o hielo, de manera visible en los polos y en las cimas de las montañas. Finalmente en su estado gaseoso, integra la atmosfera terrestre como vapor de agua.

Entre las funciones biológicas del agua se cuentas: su capacidad de disolver sustancias. Participan reacciones químicas al separar moléculas en elementos básicos; permite el movimiento de partículas sueltas en el interior de los organismos, lo que la convierte en el

principal medio de transporte de nutrientes. Su calidad de excelente regulador térmico permite la vida en regiones de diferentes temperaturas. Absorbe los rayos infrarrojos y neutraliza en parte las consecuencias del efecto invernadero

DISTRIBUCION DEL AGUA EN LA TIERRA

En la superficie de la tierra hay unos 5 398 263 000  km2 de agua que se distribuyen de las siguiente forma

Agua de mar 97.5%
Agua dulce 2.5%
Hielo 1.5%
Subterránea 0.6%
Lagos ríos y vapor de agua 0.4%

 

La utilización del agua por parte de las sociedades humanas ha ido variando a lo largo de la historia. Las formas de vida y hábitos de consumo establecieron una relación intima con este recurso.

El primer paso se dio cuando descubrieron que podían sembrar deliberadamente las semillas. La gran invención fue entonces la agricultura actividad que los llevo a abandonar el nomadismo, convirtiéndose en productores de sus alimentos.

En la actualidad, el ritmo de crecimiento de la población humana, que asciende a los seis mil quinientos millones de habitantes, ha hecho que la disponibilidad de agua potable se

encuentre en franca disminución esta situación vuelve critica la posibilidad de su consumo, dado que existe la misma cantidad de agua dulce que hace 2000 años, mientras que el total de habitantes es mucho mayor. Según los cálculos de la UNESCO, la cantidad disponible de agua para todos disminuirá 30% en los próximos 30 años.

El agua dulce se utiliza para la agricultura, la industria y el uso domestico, pero de estas tres categorías la agricultura es la que predomina.

CONTAMINACION DEL AGUA

La contaminación del agua se produce de dos maneras. La primera se da cuando un ecosistema natural es alterado por la presencia de un elemento ajeno a la naturaleza del agua, la segunda forma de contaminación consiste en la interferencia de un elemento extraño en el uso que la población da al agua.

En las aguas no tratadas o tratadas inadecuadamente se desarrollan gran cantidad de microorganismos que constituyen una fuente para la transmisión de enfermedades. En estos casos el agua se convierte en un elemento nocivo para los organismos que la usan y consumen generando un serio problema para la salud pública. Si bien el origen de la contaminación puede ser tanto agropecuario, industrial así como urbano, la principal causa es atribuida

a las descargas de aguas negras provenientes de las grandes ciudades. Mezcladas con las residuales de la actividad industrial, aquellas son descargadas en lagos y ríos que luego desembocan en el mar.  Los  vaciados contienen gran cantidad de microorganismos patógenos, productos químicos como detergentes, material fecal, restos de alimentos y todo tipo de basura (papeles, plásticos, latas, vidrios). La consecuencia más grave de esta forma de contaminación es hacer desaparecer drásticamente la vida acuática.

En relación con la contaminación de origen agropecuario, los contaminantes más comunes son abonos, plaguicidas, pesticidas, y herbicidas.

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

El tratamiento de aguas residuales, están destinados para preservar la calidad del agua. Sin embargo si en el mundo se aspira a lograr un desarrollo sustentable de este recurso, las iniciativas deberán partir de este principio: la disponibilidad del agua es un derecho de todos. Nosotros nos enfocaremos al tratamiento de las aguas grises, las cuales provienen de los pluviales de las ciudades y de los procesos domésticos, como la limpieza del hogar, las cuales no deben ser mezcladas con aguas negras.

LAS AGUAS GRISES

Las aguas grises son las aguas generadas por procesos domésticos como el lavado de ropa, utensilios de cocina y el agua de la regadera. Las aguas grises son distintas a las aguas negras, las grises pueden ser reutilizadas mediante la instalación de un sistema de cañerías que recuperen y dirijan esas aguas hacia algún depósito donde sean depuradas para su posterior utilización en el llenado de cisternas de los inodoros o para riego y limpieza de exteriores. Otra forma de depurar estas aguas es teniendo una piscina con plantas acuáticas, las cuales ayudan a limpiar y purificar el agua, procesos necesario ya que las aguas grises sin tratar no pueden ser utilizadas pues generan malos olores si se dejan más de un día.

Al  reutilizar las aguas grises podemos conseguir un ahorro de hasta 50 litros por día por persona. Reciclar y reutilizar las aguas grises generadas  en nuestro hogar abre toda una nueva forma  de utilizar un agua residual como una fuente de recursos hídricos.

Hay otras alternativas a la eliminación de las aguas grises que permiten un uso eficiente y consiste en usarla para regar las plantas y parques. Existen diferentes técnicas para tratar el agua residual y utilizarla sin que cause ningún problema; una de ellas es el uso de la tecnología de bajo costo conocida como Biofiltro.

BIOFILTRO

El biofiltro es cuando el agua fluye de manera natural a través de la tierra para llegar a regiones donde se almacena o emerge como manantial, se produce el proceso de filtración en el que la tierra retine las partículas que son arrastradas por el agua y los microorganismos que viven en ella degradan los contaminantes biológicos.

Aproximadamente 70% de la superficie terrestre es agua: ya sea en estado líquido o sólido en forma de hielo.

Un biofiltro es un sistema en el que las aguas residuales se depuran por procesos naturales. Son humedales artificiales de flujo subterráneo, en donde se reproducen los procesos que ocurren en la naturaleza, pero en un ambiente controlado y diseñado para maximizar la remoción de los contaminantes que se encuentran en las aguas grises previamente tratadas.

El humedal artificial aprovecha la capacidad de auto purificación de los sistemas acuáticos mediante la acción de un sustrato compuesto de material poroso y plantas, en el que se combinan las características de los ecosistemas terrestres y acuáticos.

Las plantas utilizan los contaminantes de las aguas grises, tales como partículas de comida o el fosfato de los detergentes, como

nutrientes en su crecimiento. Sin embargo, los residuos de sal y jabón pueden ser tóxicos para la vida microbiana y planta por igual, pero puede ser absorbida y degradada a través de humedales construidos y plantas acuáticas tales como juncias, juncos y gramíneas.

Los procesos principales que utilizan los biofiltros son la fitorremediación y la filtración. La fitorremediación se basa en la capacidad de ciertas plantas para metabolizar, volatilizar, estabilizar o absorber contaminantes químicos y biológicos.

La filtración es un proceso de separación: se retienen la mayor parte de los sólidos a través de un medio filtrante, que sólo permite el paso del líquido.

Una característica importante del medio filtrante es la buena permeabilidad de los materiales para permitir el paso del fluido en el menor tiempo posible. Esta permeabilidad está relacionada con el grado de porosidad de los materiales.

Los estudios para conocer la velocidad con la que el fluido atraviesa el material poroso fueron realizados por el Ingeniero francés Henry Darcy a mediados del siglo XIX, autor de la ley que asume que el flujo es laminar.

La idea de crear un biofiltro para purificar agua tiene ya muchos años y ahora podemos aplicarla. Cabe

señalar que el agua tratada es para riego de cultivos y por ningún motivo se debe utilizar para el consumo humano.

¿COMÓ FUNCIONAN LOS BIOFILTROS?

Las aguas grises se reciben en un filtro de sólidos, después se envían a una trampa de grasas y se dirigen hacía una jardinera impermeable rellena de material poroso (tezontle, arena, grava, etc.), conocido como lecho filtrante, en donde se siembran las plantas.

TRAMPA DE SÓLIDOS Y GRASAS

Las aguas residuales contienen sólidos que deben eliminarse antes de llegar al biofiltro. La trampa de sólidos es un dispositivo(rejilla, coladera, etc.) suficientemente capaz de retener partículas, como cabello, fibras de tela y restos de comida, entre otros, y dejar pasar sólo el líquido.

LAS AGUAS GRISES SE FILTRAN Y PASAN A LA TRAMPA DE GRASAS

La trampa de grasas tiene dos funciones retener las grasas que están en la superficie del agua y que las plantas no podrán absorber, y sedimentar los sólidos que no quedaron atrapados en el filtro de sólidos; de esta forma la trampa protege el biofiltro y evita que se tape.

Los criterios para seleccionar el material de lecho filtrante son la

granulometría, la porosidad, la permeabilidad y la resistencia física contra el desgaste provocado por las aguas residuales.

Debido a sus propiedades físicas, la arena es uno de los materiales que optimizan la remoción de contaminantes provenientes de los detergentes y suavizantes.

Sin embargo, es poco recomendable debido a su baja permeabilidad o conductividad hidráulica comparada con la de la grava o el tezontle, lo que impide el fácil drenado del agua a través de la arena.

GRANULOMETRIA

La granulometría es la distribución de los tamaños de las partículas.

Los materiales como el tezontle ( grava volcánica porosa) además de tener buena permeabilidad son efectivos para el tratamiento de las aguas grises, debido a que su porosidad permite que los microorganismos que degradan la materia orgánica se adhieran a su superficie.

Se puede optimizar el diseño del lecho filtrante al combinar la utilización de diferentes capas de materiales, y de tal forma que el sistema pueda drenar fácilmente el agua y, además, se remueva la mayor parte de los contaminantes del agua residual.

Otra forma de mejorar la capacidad de filtración y de mantenimiento del sistema es que en lugar de tener una sola jardinera grande, se construyan varias jardineras pequeñas colocadas en serie, así que cuanto mayor sea el número de jardineras, mayor será la capacidad que tenga el sistema para filtrar el agua residual de contaminantes físicos, químicos y biológicos.

 

PLANTAS ACUÁTICAS

Las plantas acuáticas se han utilizado desde hace 50 años. Aunque las plantas en general utilizan los contaminantes de las aguas grises, partículas de comida o fosfato de los detergentes, como nutrientes en su crecimiento, otros residuos como sal y jabón pueden llegar a ser tóxicos para la vida microbiana y las plantas por igual. Sin embargo, a través de los biofiltros o humedales artificiales éstos absorben y se degradan, con el empleo de plantas acuáticas o de pantanos, que debido a sus características se pueden “alimentar” de estos nutrientes, ya que los toman del agua y los aprovechan para su crecimiento.

Actualmente existen numerosas empresas que utilizan los sistemas de biofiltros a escala industrial.

Objetivo

Construir un biofiltro que logre purificar esa agua que utilizamos en el día.

Justificación

Decidimos hacer este proyecto porque al ver que varias personas desechan el agua para lavarse las manos,entonces al purificarla podemos volver a utilizarla ,y así cuidar al medio ambiente.

Hipótesis

Si logramos purificar el agua sucia entonces la gente ,usará el agua reutilizada para su beneficio  y así apoyaremos al medio ambiente.

Método (materiales y procedimiento)

Materiales

  1. 3 recipientes de 15 lts
  2. 1 recipiente de 5.7 lts
  3. 1 recipiente de 57 lts.
  4. 1 recipiente de 12.5 lts.
  5. 1 taladro
  6. 2 mts de tubo de CPVC con 13 ml. De grosor
  7. Cemento disolvente para CPVC
  8. 7 “T” de CPVC
  9. 7 codos de CPVC
  10. 1 cortador para CPVC
  11. 6 kg de arena
  12. 6 kg de grava
  13. 6 kg de tezontle
  14. Plantas semi acuáticas (papiro enano, buchón de agua, photos y juncos)

 

 

Galería Método

Resultados

Nos sorprendimos con los resultados que obtuvimos, debido a que cuando comenzamos a realizar esta investigación realmente no sabíamos que iba a pasar. Yo nunca había escuchado de los biofiltros, pero un día fui a una feria de ciencias y ahí me entregaron un folleto donde hablaban de los biofiltros, así que me di a la tarea de investigar y me intereso es por eso que lo propuse como proyecto.

 Al principio de la investigación utilizamos grava, pero eso provoco que no funcionara por qué es más grande y los tubos se tapaban. Cuando comenzamos a utilizar el tezontle el agua ya podía fluir al otro recipiente. Para conseguir las plantas nos costo un poco ya que muy pocas personas conocen las plantas acuáticas y por eso los que venden flores casi no las trabajan por lo mismo. 

Investigando encontramos que las plantas que utilizamos pueden llegar a considerarse como una plaga por que se reproducen mucho, pero también nos comento que esas plantas ayudan a que el agua no se contamine tanto.

El biofiltro que diseñamos es pequeño y por tanto la cantidad de agua que se obtiene es poca, pero se pueden construir de muchos

tamaños según la cantidad de agua residual que se genere.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Los biofiltros ya se están implementando en algunos lugares y se han diseñado de diferentes tamaños de acuerdo a las necesidades de las personas, sin embargo, la falta mucha difusión, no ha permitido el fácil acceso a la información.

Las personas generan aguas residuales cuando lavan la ropa, los

trastes, el piso, pero cuando ya no sirven se tiran al drenaje.

Hoy en día la falta de agua es uno de los principales problemas que afectan a la humanidad, por ello debemos aprender a cuidarla y a reutilizarla.

El agua tratada puede ser utilizada para el riego, pero no para consumo humano.

Nos gusto este tema por despierta la conciencia de lo que significa cuidar el agua y como, ya que la mejor manera es reutilizarla. 

Algunas tienen sus hortalizas en sus casas, pero utilizan agua limpia, aunque en algunas colonias restringen el agua y limitan el riego de las hortalizas es por ello por lo que el biofiltro es una buena opción.

El biofiltro no es difícil de hacer y pensamos que esto se debería implementar en los pueblos donde casi no llueve, ya que si se reutiliza el agua para los cultivos, la gente no sufriría tanto, en tiempos de sequía.

En la sig. Fotografía se puede observar  que vaciamos al contenedor agua jabonosa que apartamos después de lavar trastes. El agua comenzó a pasar por los otros contenedores y al final salió sin jabón, sin grasas, es decir se limpio. Una vez que juntamos algo

Bibliografía

BIBLIOGRAFIA

BIOFILTROS, Ed. Terracota, colección hazlo tú.

DESAFIO ECOLÓGICO, 2014, primera edición, Agencia Promotora de Publicaciones, S.A. de C.V.

http://www2.inia.cl/medios/biblioteca/boletines/

ttps://es.wikipedia.org/wiki/Biofiltros

Summary

Water is an extremely important resource for humanity, since it is possible to live longer without eating than without drinking water, we also use water for a number of activities, at home, for personal hygiene, animal husbandry and crop irrigation and industry.

A search for alternative sources of water has been undertaken to meet the demands of the population. One of these alternatives is the creation of biofilters that allow us to treat gray water for the use of those waters.

Research Question

Can a filter be made to help us purify water through plants?

Problem approach

Background

Objective

Build a biofilter that manages to purify that water that we use in the day.

Justification

We decided to do this project because when we see that several people dispose of the water to wash their hands, then by purifying it we can use it again, and thus take care of the environment

Hypothesis

If we can purify dirty water, then people will use reused water for their benefit and thus we will support the environment.

.

Method (materials and procedure)

Results

I was surprised with the results I got, because when I started doing this research I really didn’t know what was going to happen. I had never heard of biofilters, but one day I went to a science fair and they gave me a brochure where they talked about biofilters, so I asked my dad about them.

My dad explained a little to me and I found the subject very interesting, so I decided to investigate further, since it seems surprising to me that some plants absorb dirt from the water and thus be able to use it again.

At the beginning of the investigation we used gravel, but that caused it not to work because it is bigger and the tubes were covered.

When we started using the tezontle the water could already flow to the other container.

To get the plants it cost us a little since very few people know aquatic plants and that is why those who sell flowers hardly work them for the same reason.

The first plants we used died, so we set out to return to Xochimilco but this time we obtained the aquatic plants directly from the canal.

I was talking with a guide and he told us that these plants can be considered as a pest

 

because they reproduce a lot, but I also comment that these plants help the water not be so polluted.

The biofilter that you design is small and therefore the amount of water that is obtained is small, but they can be built in many sizes according to the amount of waste water that is generated.

Discussion

Conclusions

 

Biofilters are already being implemented in some places and have been designed in different sizes according to people’s needs, but the truth is that it lacks a lot of diffusion.

People generate sewage when they wash clothes, dishes, and the floor, but when they are no longer useful they are thrown into the drain.

Nowadays the lack of water is one of the main problems that affect humanity, therefore we must learn to take care of it and reuse it.

The treated water can be used for irrigation, but not for human consumption.

I liked this theme because it awakened in me the awareness of what it means to care for water and how, since the best way is to reuse it.

My grandmother sows the house as much as she likes, but she uses clean water, although a few months ago she suffered because our colony began to restrict water and she worried that she said that her plants were thirsty and not He could spend what little water we had to water them.

Now I mentioned that we can make a larger biofilter and thus clean the soapy water so that your plants will not lack water in hot weather.

The biofilter is not difficult to do and I think that this should be implemented in the towns where it hardly rains, since if the water is reused for

crops, people would not suffer as much, in times of drought

Bibliography

 

BIOFILTROS, Ed. Terracota, colección hazlo tú

DESAFIO ECOLÓGICO, 2014, primera edición, Agencia  Promotora de Publicaciones, S.A. de C.V.

http://www2.inia.cl/medios/biblioteca/boletines/

ttps://es.wikipedia.org/wiki/Biofiltros