PAIDEIA XXI
Vol. 9, Nº 2, Lima, julio-diciembre 2019, pp.209-216
ISSN Versión Impresa: 2221-7770; ISSN Versión Electrónica: 2519-5700
ORIGINAL ARTICLE / ARTÍCULO ORIGINAL
RELATIVE SUSTAINABLE ENVIRONMENTAL COST
TO THE OXYGEN TRANSFER COEFFICIENT IN
WASTEWATER
COSTO AMBIENTAL SOSTENIBLE RELATIVO
ANTE EL COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE
OXÍGENO EN AGUAS RESIDUALES
ABSTRACT
doi:10.31381/paideia.v9i2.2753
Teresa O. Barrios-Mendoza
1a
; Pedro Córdova-Mendoza
1b
; Isis C. Córdova-
Barrios
1b
; George Argota-Pérez
2
& José-Iannacone
3,4
1 Universidad Nacional ¨San Luis Gonzaga¨ (UNICA). Ica, Perú.
a) Facultad de Ingeniería Química y Petroquímica (FIQP). obarriosm17@yahoo.es
b) Facultad de Ingeniería Ambiental y Sanitaria (FIAS). pedrocordovamendoza@hotmail.com;
isiscordovabarrios@hotmail.com
2 Centro de Investigaciones Avanzadas y Formación Superior en Educación, Salud y Medio
Ambiente ¨AMTAWI¨. Puno, Perú. george.argota@gmail.com
3 Laboratorio de Parasitología. Facultad de Ciencias Biológicas. Universidad Ricardo Palma
URP).
4 Laboratorio de Ecología y Biodiversidad Animal. Facultad de Ciencias Naturales y Matemática.
Universidad Nacional Federico Villarreal (UNFV). Lima-Perú. joseiannacone@gmail.com
Author for correspondence: george.argota@gmail.com
The aim of study was to estimate the relative sustainable environmental cost
in relation to the coefcient of oxygen transfer in wastewater. The study was
conducted from August to September 2018 in the oxidation lagoon of Angostura
Limón belonging to the Subtanjalla District, Province and Department of Ica,
Peru. Through a non-probabilistic sampling for convenience, the point of entry
and exit of the efuents was selected, where three sampling replicates were made
at each point and then considered as composite samples for the quantication
of biochemical oxygen demand (BOD5,20) and chemical oxygen demand (COD).
For the comparison of the results, what was declared by Supreme Decree No.
004-2017-MINAM in Peru was used: Category 1 - Population and Recreational;
Subcategory A: surface water intended for the production of drinking water; A2:
waters that can be treated with conventional treatment. The BOD5,20 and COD
Barrios-Mendoza et al.
210
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at both sampling points exceeded the maximum permissible limit where there
were statistically signicant differences between the concentrations of both
parameters for the entry and exit points despite being reduced by 33.79% (BOD5,20)
and 44.88% (COD). The estimate of the relative sustainable environmental cost
indicated that the efuents presented unwanted environmental quality in the
face of possible use values. However, the contradiction was that the analysis of
the oxygen transformation coefcient indicated the biodegradable nature of the
wastewater when entering into the oxidation lagoon, demonstrating limitations
in its treatment efciency.
Keywords: environmental cost – transformation coefcient – wastewater –
water quality
El objetivo del estudio fue estimar el costo ambiental sostenible relativo ante el
coeciente de transferencia de oxígeno en aguas residuales. El estudio se realizó
desde agosto a septiembre del 2018 en la laguna de oxidación de Angostura
Limón perteneciente al Distrito de Subtanjalla, Provincia y Departamento de Ica,
Perú. Mediante un muestreo no probabilístico por conveniencia se seleccionó
el punto de entrada y salida de los euentes donde se realizaron tres réplicas
de muestreo en cada punto considerándose luego, como muestras compuestas
para la cuanticación de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO5,20) y la
demanda química de oxígeno (DQO). Para la comparación de los resultados se
utilizó lo declarado por el Decreto Supremo No. 004-2017-MINAM en el Perú:
Categoría 1 - Población y Recreacional; Subcategoría A: aguas superciales
destinadas a la producción de agua potable; A2: aguas que pueden ser
potabilizadas con tratamiento convencional. La DBO5,20 y DQO en ambos puntos
de muestreo superaron el límite máximo permisible donde existió diferencias
estadísticamente signicativas (p< 0.05) entre las concentraciones de ambos
parámetros para los puntos de entrada y salida a pesar, de reducirse en 33,79%
(DBO5,20) y 44,88% (DQO). La estimación del costo ambiental sostenible relativo
indicó que, los euentes presentaron calidad ambiental indeseada ante posibles
valores de uso. Sin embargo, lo contradictorio fue que el análisis del coeciente
de transformación de oxígeno señaló la naturaleza biodegradable de las aguas
residuales al ingresar hacia la laguna de oxidación demostrando, limitaciones
en su eciencia de tratamiento.
Palabras clave: aguas residuales – calidad del agua – coeciente de
transformación – costo ambiental
RESUMEN
Relative sustainable environmental cost
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INTRODUCCIÓN
Por lo general, la mayoría de los
países han establecido como requisito
regulatorio la presencia de plantas de
tratamiento (PT) para aguas residuales
municipales antes de su vertimiento
nal al medio ambiente (Farid et al.,
2016; Gebicki et al., 2016).
Aunque, las PT pueden
transformar ciertos contaminantes,
existe poca evidencia sobre los
impactos ambientales que son
condicionados por acciones aditivas
(ej.; calentamiento global) (Meneses et
al., 2015; Shaubroeck et al., 2015).
La práctica eciente para el
tratamiento de las aguas residuales
por parte de las lagunas de oxidación
puede valorarse sobre su diseño
tecnológico de operatividad (Feria &
Martínez, 2014; Treviño & Cortés,
2016) y cuyo objetivo principal se
orienta a valorar la viabilidad de
remoción de la carga contaminante
no deseada (Ivanovsky et al., 2018), la
cual, puede determinarse mediante el
límite máximo permisible (o deseado)
de parámetros físico-químicos (Huber
et al., 2016; Romero, 2018).
La calidad ambiental de los euentes
resultantes en las PT puede ser medida
mediante índices económicos que
indican la pérdida del bienestar sobre
el uso del recurso agua (Volk et al.,
2008; Robert-Sainte et al., 2009). Uno
de los índices económicos, es el costo
ambiental sostenible relativo el cual,
relaciona el cumplimiento regulatorio
de parámetros físico-químicos y
microbiológicos de calidad ambiental
del agua (Argota & Iannacone, 2016).
Entre los parámetros físico-
químicos, el oxígeno disuelto (OD)
conjuntamente con la demanda
bioquímica de oxígeno (DBO5,20) y la
demanda química de oxígeno (DQO)
resultan esenciales para valorar la
degradación de la materia orgánica
dispuesta (Masrur, 2014; Jie et al.,
2018).
El propósito del estudio fue estimar
el costo ambiental sostenible relativo
ante el coeciente de transferencia de
oxígeno en aguas residuales.
MATERIALES Y MÉTODOS
El estudio se realizó desde agosto
a septiembre del 2018 en la laguna
de oxidación de Angostura Limón
perteneciente al Distrito de Subtanjalla,
Provincia Ica, Departamento de Ica.
Mediante un muestreo no
probabilístico por conveniencia se
seleccionó el punto de entrada y salida
(canal) de los euentes donde se realizó
tres réplicas de muestreo en cada
punto y se consideró como muestras
compuestas (5 litros de agua residual)
para la cuanticación de la demanda
bioquímica de oxígeno (DBO5,20) y la
demanda química de oxígeno (DQO).
Para la comparación de los
resultados se utilizó lo declarado
por el Decreto Supremo No.
004-2017-MINAM, Perú: Categoría
1 - Población y Recreacional;
Subcategoría A: aguas superciales
destinadas a la producción de agua
potable; A2: aguas que pueden
ser potabilizadas con tratamiento
convencional. La estimación del costo
ambiental sostenible relativo (referida
a la muestra compuesta del punto de
salida) se rerió mediante la siguiente
fórmula (Argota et al., 2016):
Barrios-Mendoza et al.
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RESCO = Σi
n COA / Σi
n CONP
• RESCO = costo ambiental sosteni-
ble relativo
• COA = costo de evaluación (medi-
ción de cumplimiento sobre pará-
metros)
• CONP = costo de prevención norma-
tivo (número de parámetros medi-
dos)
• i) observación inicial y n) observación
nal
La tabla 1 muestra el criterio
de puntuación otorgado según el
cumplimiento de concentración
regulatorio mientras que, la tabla
2 establece las categorías de
sostenibilidad del recurso agua a
partir, del cociente establecido por los
valores hallados.
Tabla 3. Coeciente de transformación / agua residual.
ftipo de agua residual biodegradabilidad
> 0,7 urbanas puras muy biodegradables
0,2 - 0,7 industriales biodegradables
< 0,2 no biodegradables
Tabla 1. Criterio de puntuación / costo ambiental sostenible relativo.
Criterio Puntuación
cumple el valor establecido por la norma regulatoria utilizada 1
no cumple el valor establecido por la norma regulatoria utilizada 0
Tabla 2. Categorías del costo ambiental sostenible relativo / intervalo.
Categorías de sostenibilidad relativa Intervalos
recurso sostenible relativo 1,0
recurso moderadamente sostenible relativo 0,85 – 0,99
recurso ligeramente sostenible relativo 0,6 – 0,84
recurso poco sostenible relativo 0,41 – 0,59
recurso no sostenible relativo 0,0 – 0,4
Con los parámetros sico-
químicos de la muestra compuesta
del agua residual en el punto de
entrada se calculó el coeciente de
transformación (f) según la siguiente
expresión (Hammadi et al., 2016):
f = DBO5 / DQO
La caracterización del tipo de
agua residual según el coeciente
de transformación fue mediante lo
indicado en la tabla 3.
Relative sustainable environmental cost
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Se utilizó el programa estadístico
profesional Epidat 4.2 (versión libre)
donde la normalidad de los datos fue
determinada mediante la prueba de
Kolmogorov-Smirnov. La comparación
de las medias se realizó con la prueba
t-Student. Fueron considerados
signicativos los resultados con un
nivel de conanza al 95%.
Aspectos éticos
1. Derechos
a) Consideración del carácter indi-
vidual a participar, después de expli-
car los objetivos y métodos.
b) Sugerencia de negación, a parti-
cipar después de señaladas las condi-
ciones para realizar el estudio.
2. Deberes
a) Proporcionar oportunidades
para que se opine.
b) Excluir toda posibilidad de en-
gaños indebidos, inuencia o intimi-
dación.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La tabla 4 muestra los valores de
concentración para los parámetros
sico-químicos determinados en el
agua residual.
Tabla 4. Concentración de parámetros sico-químicos (mg·L-1) / agua
residual.
Parámetros Muestra compuesta 1 Muestra compuesta 2 Ref. D.S. No.004-2017
DBO5248,0 164,2 3,0
DQO 546,1 301,0 10,0
La tabla 5 muestra el análisis comparativo entre los promedios de
concentración (DBO5 - DQO) para las dos muestras compuestas.
Tabla 5. Prueba t-Student / parámetros sico-químicos / agua residual.
• Intervalos de conanza del 95,0% para la media de DBO5 (muestra compuesta 1):
248,0 ± 2,48 [245,51; 250,48]
• Intervalos de conanza del 95,0% para la media de DBO5 (muestra compuesta 2):
164,2 ± 2,48 [161,71; 166,68]
• t = 102,634 valor-P = 5,40397E-8
• Intervalos de conanza del 95,0% para la media de DQO (muestra compuesta 1): 546,1
± 2,48 [543,61; 548,58]
• Intervalos de conanza del 95,0% para la media de DQO (muestra compuesta 2): 301,0
± 2,48 [298,51; 303,48]
• t = 300,18 valor-P = 7,38853E-10
Barrios-Mendoza et al.
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El costo ambiental sostenible
relativo para el agua residual (referida
a la muestra compuesta del punto de
salida) fue estimado como recurso no
sostenible relativo (tabla 6):
•
RESCO = muestra compuesta / 2
• RESCO = DBO5 + DQO / 2
• RESCO = 0 + 0 / 2
• RESCO = 0 / 2
• RESCO = 0
Tabla 6. Costo ambiental sostenible relativo / aguas residuales.
Categorías de sostenibilidad relativa Intervalos Valor
recurso no sostenible relativo 0,0 – 0,4 0,0
El coeciente de transformación
(f) calculado se rerió a la muestra
compuesta del agua residual en el
punto de entrada hacia la laguna de
oxidación donde se caracterizó como
biodegradable (tabla 7):
• f = DBO5 / DQO
• f = 248,0 mg.L-1 / 546,1 mg.L-1
• f = 0,45
Tabla 7. Coeciente de transformación de oxígeno
calculado (f) / aguas residuales.
fValor biodegradabilidad
0,2 - 0,7 0,45 biodegradable
La DBO5,20 y DQO en ambos
puntos de muestreo superaron el
límite máximo permisible según la
norma regulatoria ambiental utilizada
por cuanto, la materia orgánica (MO)
contenida en las aguas residuales
y que se descargó hacia la laguna
de oxidación fue elevada. Aunque,
no se midió la concentración del
oxígeno disuelto (OD), su consumo
para degradar y oxidar la MO
resultó considerable. Cuando el OD
se presenta como factor regulador
ambiental de manera limitante, la tasa
de reducción-oxidación sobre la MO es
baja; y ante la poca biodegradabilidad
se produce, eutrozación dada la
acumulación de nutrientes (Park &
Noguera, 2004; Kim et al., 2013; Guo
et al., 2013).
Existió diferencias estadísticamente
signicativas (p< 0,05) entre las
concentraciones de la DBO5,20 y
DQO en el punto de entrada y
salida a pesar, de reducirse en
33,79% (DBO5,20) y 44,88% (DQO),
respectivamente. La estimación del
costo ambiental sostenible relativo
indicó que, los euentes presentaron
calidad ambiental indeseada ante
posibles valores de uso. Sin embargo,
lo contradictorio fue que el análisis
del coeciente de transformación
de oxígeno señaló la naturaleza
Relative sustainable environmental cost
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biodegradable de las aguas residuales
al ingresar hacia la laguna de
oxidación demostrando, limitaciones
en su eciencia de tratamiento.
Se concluyó que, la estimación del
costo ambiental sostenible relativo con
relación al coeciente de transferencia
de oxígeno en aguas residuales posi-
bilitó indicar la calidad sico-química
ambiental de la laguna de oxidación
de Angostura Limón.
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Received November 23, 2019.
Accepted December 18, 2019.
