Diseño y construcción de un biofiltro a escala con material lignocelulósico para la remoción de contaminantes de aguas residuales domésticas de la Universidad Técnica de Cotopaxi- Salache
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Date
2026-10-15
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Publisher
Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC) Ciencias Agropecuarias y Recursos Naturales. Ambiental
Abstract
Biofilters are a sustainable alternative for wastewater treatment, as they use natural materials capable of retaining pollutants and improving water quality. The objective of this research was to design and construct a full-scale biofilter using sugarcane bagasse and sawdust as lignocellulosic materials, characterize the secondary effluent by determining pH, temperature, turbidity, total dissolved solids (TDS), and chemical oxygen demand (COD), evaluate removal efficiency, and compare the performance of both filter materials. The research was conducted using a quantitative, applied approach with a comparative experimental design. The design of the biofilters was based on the technical criteria established in the ANSI/AWWA B100-25 Standard for the arrangement of sand and gravel filter layers, adapting these criteria to the use of lignocellulosic materials in a full-scale biofiltration system. Two downflow biofilters were constructed with layers of gravel, sand, sugarcane bagasse, and sawdust as filter media. The evaluation was conducted by analyzing pH, temperature, turbidity, TDS, and COD before and after treatment. The results showed that both biofilters achieved 100% turbidity removal. The sawdust biofilter performed best, reducing TDS from 2.78 mg/L to 2.40 mg/L and COD from 47 mg/L to 7 mg/L. In contrast, the biofilter using sugarcane bagasse increased TDS to 3.51 mg/L and COD to 77 mg/L, due to the release of soluble compounds and organic matter. It was concluded that sawdust was the most efficient material for the supplementary treatment of domestic wastewater, while sugarcane bagasse requires pretreatment to optimize its performance as a filter medium.
Description
Los biofiltros constituyen una alternativa sostenible para el tratamiento de aguas residuales, ya que emplean materiales naturales capaces de retener contaminantes y mejorar la calidad del agua. La presente investigación tuvo como objetivo diseñar y construir un biofiltro a escala utilizando bagazo de caña de azúcar y aserrín como materiales lignocelulósicos, caracterizar el efluente secundario mediante la determinación de pH, temperatura, turbidez, sólidos disueltos totales (TDS) y demanda química de oxígeno (DQO), evaluar la eficiencia de remoción y comparar el desempeño de ambos materiales filtrantes. El estudio se desarrolló bajo un enfoque cuantitativo, de tipo aplicada y con un diseño experimental comparativo. El diseño de los biofiltros se fundamentó en los criterios técnicos establecidos en la Norma ANSI/AWWA B100-25 para la disposición de las capas filtrantes de arena y grava, adaptando dichos criterios al emplear materiales lignocelulósicos en un sistema de biofiltración a escala. Se construyeron dos biofiltros de flujo descendente con capas de grava, arena y bagazo de caña de azúcar y aserrín como medios filtrantes. La evaluación se realizó mediante el análisis de pH, temperatura, turbidez, TDS y DQO antes y después del tratamiento. Los resultados mostraron que ambos biofiltros alcanzaron una remoción del 100 % de la turbidez. El biofiltro con aserrín presentó el mejor desempeño al reducir los TDS de 2,78 mg/L a 2,40 mg/L y la DQO de 47 mg/L a 7 mg/L. En contraste, el biofiltro con bagazo de caña de azúcar incrementó los TDS hasta 3,51 mg/L y la DQO hasta 77 mg/L, debido a la liberación de compuestos solubles y materia orgánica. Se concluyó que el aserrín fue el material más eficiente para el tratamiento complementario de aguas residuales domésticas, mientras que el bagazo de caña requiere acondicionamiento previo para optimizar su desempeño como medio filtrante.
Keywords
Biofltración, Efluente secundario, LIGNOCELU
Citation
Carrera Lasluisa, E. A., & Sanguña Mullo, K. N. (2026). Diseño y construcción de un biofiltro a escala con material lignocelulósico para la remoción de contaminantes de aguas residuales domésticas de la Universidad Técnica de Cotopaxi- Salache. [Tesis de ingeniería, Universidad Técnica de Cotopaxi]