Determinación de la dosis óptima del coagulante natural de (Opuntia ficus-indica) y su eficiencia en el tratamiento de aguas residuales

Abstract

El estudio tuvo como objetivo principal determinar la dosis óptima del coagulante natural de (Opuntia ficus-indica) para remover la turbidez del agua residual del Dren 2000 de Lambayeque. Los análisis fisicoquímicos de las muestras presentaron niveles de turbidez entre 127 NTU y 540 NTU. Se utilizó el equipo de “Prueba de Jarras”, donde se asignó una jarra como “grupo de control” en cada ensayo, con la finalidad de evaluar la eficiencia de remoción de turbidez en comparación con las jarras a las que si se le adicionó el coagulante natural. También se evaluó la eficiencia del coagulante natural en diferentes concentraciones, dosis y presentaciones (con color y despigmentado). Se probaron dosis relativamente altas (1.25 a 2.5 g/L) y bajas (0.1 a 0.025 g/L.). Al aplicar las primeras, la turbidez aumentó un 111%, mientras que con las dosis más bajas se logró una reducción del 80% (respecto a la turbidez inicial); esta no superó de manera significativa el nivel de remoción que presenta el grupo de control. Respecto a las concentraciones probadas (5% y 1%), esta última es la más efectiva para este nivel de turbidez. Al evaluar las 2 presentaciones del coagulante natural, el despigmentado fue más eficiente, ya que contiene mayor cantidad de polisacáridos. Al aplicar una dosis de 0.06 g/L de coagulante en polvo despigmentado, se observó una disminución de la turbidez de 241 NTU a 48.2 NTU, con una remoción del 80%. El DBO5 descendió desde 1788 mgO2/L a 984 mgO2/L, logrando una remoción del 44.96%. Pese a ello, la remoción promedio fue del 53.6%, inferior a la de coagulantes inorgánicos, lo que sugiere que el uso del coagulante natural no es viable. El grupo de control fue clave para evidenciar la eficiencia real del coagulante frente a la sedimentación natural, aportando valor metodológico a futuras investigaciones.

The study evaluated the effectiveness of a natural coagulant derived from Opuntia ficus-indica (prickly pear cactus) for turbidity removal in wastewater from Dren 2000 in Lambayeque with an initial turbidity levels ranging from 127 to 540 NTU. The investigation employed jar testing methodology, incorporating control samples for each trial to establish baseline removal efficiencies. The efficiency of the natural coagulant was also evaluated in different forms (pigmented and depigmented), concentrations, and doses. The experimental design evaluated both low and high coagulant dosing ranges (i.e., 0.025–0.10 and 1.25-2.5 g/L). High-doses applications proved non-favorable, increasing turbidity by 111%, while low-doses achieved 80% reduction in turbidity. However, this reduction was comparable to natural settling observed in control samples, indicating limited coagulant effectiveness. Between the two tested coagulant solution concentrations (5% and 1%), the 1% solution demonstrated superior performance for the observed turbidity range. The decolorized coagulant variant, containing higher polysaccharide concentrations, outperformed its pigmented counterpart. Optimal results were achieved using doses decolorized powder at 0.06 g/L, reducing turbidity from 241 NTU to 48.2 NTU (80% removal). Additional water quality parameters showed moderate improvement: BOD5 decreased from 1788 to 984 mgO2/L (44.96% reduction). The overall average removal efficiency of 53.6% fell below typical performance metrics for conventional inorganic coagulants, indicating limited practical viability for full-scale implementation. The inclusion of control samples was critical for isolating the coagulant’s actual turbidity removal capacity, establishing a methodological benchmark for future research on natural coagulants.