Analysis of Physical, Chemical and Microbiological Parameters

The analysis of the physical, chemical and microbiological parameters of the influent and effluent were carried out by the personnel of the laboratory of the National Company of Technical Services of Ciego de Ávila Province. The following indicators were measured.

Water temperature (T) was measured using the laboratory method with a calibrated thermometer for a range below 50 °C (Luna-Imbacuán et al., 2016LUNA-IMBACUÁN, M.A.; CAMPOS-BERMÚDEZ, F.; MEDINA-GUTIÉRREZ, O.: “Evaluación de las aguas residuales del lavado de estanques multipropósito con cultivo de trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss)”, Ciencia y Tecnología Agropecuaria, 17(2): 191-202, 2016, ISSN: 0122-8706, Publisher: Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria-Corpoica, Disponible en:https://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0122-87062016000200004.). Electrical conductivity (EC) was measured through the electrometric method for a range lower than 4 000 µS cm ^-1 (Castillo-Sánchez et al., 2020CASTILLO-SÁNCHEZ, J.G.; BALAREZO-SALTOS, L.D.; VINCES-OBANDO, M.B.; ZAMBRANO-RIZO, H.A.: “Alternativas en la estabilización de lodos provenientes de plantas de tratamiento de aguas residuales”, Revista de Investigaciones en Energía, Medio Ambiente y Tecnología: RIEMAT ISSN: 2588-0721, 5(1): 23-27, 2020, ISSN: 2588-0721, Disponible en:https://revistas.utm.edu.ec/index.php/Riemat/article/view/2499.). Dissolved oxygen (DO) was determined using the Winkler method for a range of 2 to 7 mg L^-1 (Recalde-Mortola & Vielma-Puente, 2022RECALDE-MORTOLA, L.S.; VIELMA-PUENTE, J.E.: Análisis comparativo de sensor óptico de oxígeno disuelto respecto al método de winkler para establecer la confiabilidad del instrumento, [en línea], Inst. Escuela Superior Politécnica del Litoral, Guayaquil, Ecuador, Publisher: ESPOL. FCNM p., publisher: ESPOL. FCNM, 2022, Disponible en:https://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/56508.). Hydrogen potential (pH) was determined by the electrometric method for a range from 6 to 9 pH units (Pérez-Díaz et al., 2019PÉREZ-DÍAZ, J.P.; ORTEGA-ESCOBAR, H.M.; RAMÍREZ-AYALA, C.; FLORES-MAGDALENO, H.; SÁNCHEZ-BERNAL, E.I.; CAN-CHULIM, A.; MANCILLA-VILLA, O.R.: “Evaluación de la calidad del agua residual para el riego agrícola en Valle del Mezquital, Hidalgo”, Acta universitaria, 29: 1-21, 2019, ISSN: 0188-6266, Publisher: Universidad de Guanajuato, Dirección de Investigación y Posgrado, DOI: http://doi.org/10.15174.au.2019.2117.). Settleable solids (SS) were determined using the Inhoff Cone for a range of less than 10 mL L^-1 (Dunán-Ávila et al., 2020DUNÁN-ÁVILA, P.L.; RIVERÓN-ZALDÍVAR, A.B.; FERNÁNDEZ-RODRÍGUEZ, M.; FUENTES-LONDRES, Y.; MARRERO-DOIMEADIOS, L.: “Evaluación de los procesos erosivos, la materia sedimentable y el caudal en la cuenca del río Yamanigüey”, Ciencia & Futuro, 10(2): 19-37, 2020, ISSN: 2306-823X, Disponible en:https://revista.ismm.edu.cu/index.php/revista_estudiantil/article/view/1923.). Total coliforms (TC) and thermotolerant coliforms (CTT) were determined using the multiple tube technique for a range below 1 000 mg L^-1 (Baird et al., 2017BAIRD, R.; EATON, A.; RICE, E.: Standard Methods for the examination of Water and Waste Water, [en línea], Inst. American Public Health Association (APHA)”, American Water Works Association (AWWA), Water Environment Federation (WEF), Washington, DC, USA, 2017, Disponible en:https://scholar.google.es/scholar?cluster=10785928223407825158&hl=es&as_sdt=2005&sciodt=0,5.). Total phosphorus (PT) was determined by the stannous chloride colorimetric method for a range lower than 10 mg L^-1 (Perojo-Bellido de Luna et al., 2022PEROJO-BELLIDO DE LUNA, A.M.; AGUILERA-CORRALES, Y.; VILLAR-ANEIROS, A.; AVILÉS-AGUILERA, Y.: “Caracterización de las aguas residuales generadas en la producción de conjugados monovalentes en el Instituto Finlay de Vacunas”, Vaccimonitor, 31(2): 60-67, 2022, ISSN: 1025-028X, Publisher: Instituto Finlay de Vacunas, Disponible en:http://www.vaccimonitor.finlay.edu.cu.). Chemical oxygen demand (COD): using the accelerated autoclave digestion method to dichromate for a range below 120 mg L^-1 (Mayta & Mayta, 2017MAYTA, R.; MAYTA, J.: “Remoción de cromo y demanda química de oxígeno de aguas residuales de curtiembre por electrocoagulación”, Revista de la Sociedad Química del Perú, 83(3): 331-340, 2017, ISSN: 1810-634X, Publisher: Sociedad Química del Perú, Disponible en:https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=371953709008.). Biochemical oxygen demand (BOD₅) was determined using the incubation method for 5 days at 20°C and determination by Winkler for a range below 60 mg L^-1 (Limache-Quispe & Tirado-Rebaza, 2022LIMACHE-QUISPE, F.; TIRADO-REBAZA, L.U.: “Acción de dos macrófitas para el tratamiento del agua residual de las lagunas de estabilización de Magollo, Tacna-Perú”, Ciencia & Desarrollo, 21(1): 29-39, 2022, ISSN: 2617-6033, DOI: https://doi.org/10.33326/26176033.2022.1.1239.).

The removal efficiency of the organic load was estimated based on the concentration of total coliforms, thermotolerant coliforms and on chemical and biochemical oxygen demands in inlet tributaries and outlet effluents. The total removal efficiency was also determined according to Romero-López & Castillo-Torres (2018)ROMERO-LÓPEZ, T. de J.; CASTILLO-TORRES, Y.: “Actualización del estado de las lagunas de estabilización de la provincia Mayabeque”, Ingeniería Hidráulica y Ambiental, 39(2): 72-85, 2018, ISSN: 1680-0338, Disponible en:http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1680-03382018000200006. through the following equations:

Where η _rem is the organic load removal efficiency (%), C _E the concentration of tributaries (mg L^-1), CS the effluent concentration (mg L^-1), η _func is the total removal efficiency (%), η _CT the removal efficiency of total coliforms (%), η _CTT the removal efficiency of thermotolerant coliforms (%), η _DQO the chemical oxygen demand efficiency (%) and η _BOD5 biochemical oxygen demand efficiency (%).

Analysis of Physical Characteristics

The analysis of the physical characteristics allowed knowing that the lagoon presented a good functioning due to the presence of green algae of the genus Chlorella, Scenedesmus and Chalamydonomas They are great producers of oxygen. The photosynthetic activity of these algae and surface reaeration favor the production of oxygen necessary for the purification process (Vanegas-Benavides & Reyes-Rodríguez, 2017VANEGAS-BENAVIDES, C.M.; REYES-RODRÍGUEZ, R.V.: “Carga superficial máxima en lagunas de estabilización facultativas de Nicaragua”, Nexo Revista Científica, 30(01): 01-18, 2017, ISSN: 1995-9516, DOI: https://dx.doi.org/10.5377/nexo.v30i01.5169.). The average monthly minimum air temperature was 25.8 °C, which favored the development of degradation processes (Luna-Imbacuán et al., 2016LUNA-IMBACUÁN, M.A.; CAMPOS-BERMÚDEZ, F.; MEDINA-GUTIÉRREZ, O.: “Evaluación de las aguas residuales del lavado de estanques multipropósito con cultivo de trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss)”, Ciencia y Tecnología Agropecuaria, 17(2): 191-202, 2016, ISSN: 0122-8706, Publisher: Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria-Corpoica, Disponible en:https://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0122-87062016000200004.).

Analysis of Chemical Characteristics

The analysis of the chemical parameters shows that the hydrogen potential of the influent and the effluent was 7.7 and 8.1 units, respectively. These values are within the permissible range according to Pérez-Díaz et al. (2019)PÉREZ-DÍAZ, J.P.; ORTEGA-ESCOBAR, H.M.; RAMÍREZ-AYALA, C.; FLORES-MAGDALENO, H.; SÁNCHEZ-BERNAL, E.I.; CAN-CHULIM, A.; MANCILLA-VILLA, O.R.: “Evaluación de la calidad del agua residual para el riego agrícola en Valle del Mezquital, Hidalgo”, Acta universitaria, 29: 1-21, 2019, ISSN: 0188-6266, Publisher: Universidad de Guanajuato, Dirección de Investigación y Posgrado, DOI: http://doi.org/10.15174.au.2019.2117.. The consumption of CO ₂ by the algae causes the pH to increase in the lagoon, which can reach values higher than 9.0. However, pH values lower than 6.2 units, affect methane production activity; therefore, organic acids and other compounds with unpleasant odors are released, which indicate deficient functioning of the lagoon (Guzmán-Pérez et al., 2021GUZMÁN-PÉREZ, J.; CRUZ-HERNÁNDEZ, C.V.; TORRES-CASTRO, P.; DOMÍNGUEZ-RODRÍGUEZ, V.; ADAMS-SCHROEDER, R.H.; BALTIERRA-TREJO, E.; GÓMEZ-CRUZ, R.: “Efecto del ph y temperatura en lagunas de estabilización de un campus universitario”, Kuxulkab’, 27(59): 19-29, 2021, ISSN: 2448-508X, DOI: https://doi.org/10.19136/kuxulkab.a27n59.4038.).

The average values of electrical conductivity (EC) in the influents and effluents were 1058.0 µS cm^-1 and 952.0 µS cm^-1, respectively, which are lower than the permissible values of effluent discharge to receiving bodies (< 4 000 µS cm^-1) according to Castillo-Sánchez et al.(2020)CASTILLO-SÁNCHEZ, J.G.; BALAREZO-SALTOS, L.D.; VINCES-OBANDO, M.B.; ZAMBRANO-RIZO, H.A.: “Alternativas en la estabilización de lodos provenientes de plantas de tratamiento de aguas residuales”, Revista de Investigaciones en Energía, Medio Ambiente y Tecnología: RIEMAT ISSN: 2588-0721, 5(1): 23-27, 2020, ISSN: 2588-0721, Disponible en:https://revistas.utm.edu.ec/index.php/Riemat/article/view/2499..

The settleable solids (SS) were practically null on the surface of the lagoon and increased with depth up to average values of 2 mL L^-1; therefore, the condition established for this parameter is met (<10 mL L^-1) according Dunán-Ávila et al. (2020)DUNÁN-ÁVILA, P.L.; RIVERÓN-ZALDÍVAR, A.B.; FERNÁNDEZ-RODRÍGUEZ, M.; FUENTES-LONDRES, Y.; MARRERO-DOIMEADIOS, L.: “Evaluación de los procesos erosivos, la materia sedimentable y el caudal en la cuenca del río Yamanigüey”, Ciencia & Futuro, 10(2): 19-37, 2020, ISSN: 2306-823X, Disponible en:https://revista.ismm.edu.cu/index.php/revista_estudiantil/article/view/1923..

The contributions of total phosphorus in the influent and the effluent were 6 mg L^-1 and 0.90 mg L^-1, respectively. This decrease was related to the presence of the Chlorella sp. microalgae, which reduces the nitrogen and phosphorus load (Tafur-Alvarez & Estrada, 2019TAFUR-ALVAREZ, J.E.; ESTRADA, L.: “Tratamiento de aguas residuales in vitro por medio de la microalga Chlorella sp. en el municipio de Barrancabermeja, Colombia”, Revista Ciencia Tecnología Sociedad y Ambiente (CITECSA), 11(18): 5-20, 2019, ISSN: 2027-6745, Disponible en:https://www.unipaz.edu.co/ojs/index.php/revcitecsa/index.). This important nutrient can be incorporated into the soil through irrigation for the development of crops such as bananas, sweet potatoes, beans, corn and rice in areas surrounding the lagoon (Sánchez-Gutiérrez & Gómez-Castro, 2021SÁNCHEZ-GUTIÉRREZ, R.; GÓMEZ-CASTRO, C.: “Acercamiento a los procesos de modelación de la calidad del agua en una subcuenca. Caso del río Virilla, Costa Rica”, Uniciencia, 35(1): 71-89, 2021, ISSN: 2215-3470, Publisher: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.es, DOI: https://dx.doi.org/10.15359/ru.35-1.5.).

Dissolved oxygen concentrations were 0 mg L^-1 and 2 mg L^-1 in the influent and effluent, respectively. The result was lower in relation to the range of 2 to 7 mg L^-1 suggested by Recalde-Mortola & Vielma-Puente (2022)RECALDE-MORTOLA, L.S.; VIELMA-PUENTE, J.E.: Análisis comparativo de sensor óptico de oxígeno disuelto respecto al método de winkler para establecer la confiabilidad del instrumento, [en línea], Inst. Escuela Superior Politécnica del Litoral, Guayaquil, Ecuador, Publisher: ESPOL. FCNM p., publisher: ESPOL. FCNM, 2022, Disponible en:https://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/56508.. These values are low due to the low penetration of sunlight; as well as the abundance and activity of specific groups of microorganisms (Huinil, 2020HUINIL, R.: “Dinámica del oxígeno disuelto en una laguna facultativa”, Revista Agua, Saneamiento & Ambiente, 15(1): 81-88, 2020, Disponible en:https://revistas.usac.edu.gt/index.php/asa/article/download/1136/774/4534.).

The biochemical oxygen demand values in the influent and effluent were 176 mg L^-1 and 112 mg L^-1, respectively, for an efficiency of 50%, behavior associated with the low availability of dissolved oxygen (Mayta & Mayta, 2017MAYTA, R.; MAYTA, J.: “Remoción de cromo y demanda química de oxígeno de aguas residuales de curtiembre por electrocoagulación”, Revista de la Sociedad Química del Perú, 83(3): 331-340, 2017, ISSN: 1810-634X, Publisher: Sociedad Química del Perú, Disponible en:https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=371953709008.; Echeverría et al., 2021ECHEVERRÍA, I.; ESCALANTE, C.; SAAVEDRA, O.; ESCALERA, R.; HEREDIA, G.; MONTOYA, R.: “Evaluación de una planta de tratamiento de aguas residuales municipales basada en lagunas de estabilización acopladas a un reactor anaerobio compartimentado”, Investigación & Desarrollo, 21(1): 37-45, 2021, ISSN: 2518-4431, Publisher: Universidad Privada Boliviana, DOI: https://doi.org/10.23881/idupbo.021.1-3i.).

The results of the chemical oxygen demand were 60 mg L^-1 and 40 mg L^-1 in the influent and effluent, respectively for an efficiency of 53%, behavior associated with low availability of dissolved oxygen consumed in the chemical oxidation of oxidizable matter, whether biodegradable or not (Limache-Quispe & Tirado-Rebaza, 2022LIMACHE-QUISPE, F.; TIRADO-REBAZA, L.U.: “Acción de dos macrófitas para el tratamiento del agua residual de las lagunas de estabilización de Magollo, Tacna-Perú”, Ciencia & Desarrollo, 21(1): 29-39, 2022, ISSN: 2617-6033, DOI: https://doi.org/10.33326/26176033.2022.1.1239.).

Analysis of Microbiological Characteristics

The results of the values of thermotolerant coliforms were 92,000 mg L^-1 and 1,200 mg L ^-1 in the influent and effluent, respectively, for an efficiency of 98%. The value of the effluent is lower than the limit established of 2 000 mg L ^-1 in various Latin American countries for irrigation with wastewater (Baird et al., 2017BAIRD, R.; EATON, A.; RICE, E.: Standard Methods for the examination of Water and Waste Water, [en línea], Inst. American Public Health Association (APHA)”, American Water Works Association (AWWA), Water Environment Federation (WEF), Washington, DC, USA, 2017, Disponible en:https://scholar.google.es/scholar?cluster=10785928223407825158&hl=es&as_sdt=2005&sciodt=0,5.).

Total coliform values were 1,60,000 mg L^-1 and 1,200 mg L^-1 in the influent and effluent, respectively, for an efficiency of 93%. The effluent value is slightly higher than 1 000 mg L^-1, the limit value recommended by the World Health Organization for crop irrigation (Baird et al., 2017BAIRD, R.; EATON, A.; RICE, E.: Standard Methods for the examination of Water and Waste Water, [en línea], Inst. American Public Health Association (APHA)”, American Water Works Association (AWWA), Water Environment Federation (WEF), Washington, DC, USA, 2017, Disponible en:https://scholar.google.es/scholar?cluster=10785928223407825158&hl=es&as_sdt=2005&sciodt=0,5.). In this way, the effluent obtained is not suitable for irrigation of food crops that are consumed raw; but it is suitable for cooked food crops.

The use of wastewater in agriculture benefits third world countries by controlling pollution and increasing agricultural production in the face of lack of water resources. However, the presence of pathogenic microorganisms in these waters can cause diseases, so it is important to remove effectively coliforms in the treatment process. Responsible use is crucial to ensure health safety (Cortés-Martínez et al., 2017CORTÉS-MARTÍNEZ, F.; TREVIÑO-CANSINO, A.; ESPINOZA-FRAIRE, A.T.; SÁENZ-LÓPEZ, A.; ALCORTA-GARCÍA, M.A.; GONZÁLEZ-BARRIOS, J.L.; MARTÍNEZ-ROJAS, R.; CRUZ-ACOSTA, F.: “Optimización en el diseño de un sistema de tratamiento de aguas residuales integrado por tres lagunas de estabilización”, Tecnología y ciencias del agua, 8(4): 139-155, 2017, ISSN: 2007-2422, Publisher: Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, Disponible en:https://doi.org/10.24850/j-tyca-2017-04-09.).

Total Removal Efficiency Analysis

The removal efficiencies of the parameters that intervene in the operation of the lagoon influence total removal of the lagoon of 74% which is lower than the established minimum limit of 85% to achieve a good operation (Vargas et al., 2020VARGAS, A.K.N.; CALDERÓN, J.; VELÁSQUEZ, D.; CASTRO, M.; NÚÑEZ, D.A.: “Análisis de los principales sistemas biológicos de tratamiento de aguas residuales domésticas en Colombia”, Ingeniare. Revista chilena de ingeniería, 28(2): 315-322, 2020, ISSN: 0718-3305, Publisher: SciELO Chile, Disponible en:https://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0718-33052020000200315&script=sci_arttext.). This value is fundamentally associated with the low values found in the BOD₅ and COD removal efficiencies, which is why it is considered that the operation of the lagoon is regular.

These BOD₅ and COD efficiency values are low due to the low penetration of sunlight; as well as the abundance and activity of specific groups of anaerobic microorganisms, which is why it is considered that the functioning of the lagoon is regular; however, the purified water can be used to irrigate cooked food crops (Figure 2).

The result of this parameter suggests the need to implement practices for the reuse of treated wastewater in stabilization ponds for agricultural irrigation of crops that are not directly consumed; being necessary the application of actions to avoid damage to the soil, the crop and human health.

Análisis de los parámetros físicos, químicos y microbiológicos

El análisis de los parámetros físicas, químicas y microbiológicas del afluente y efluente se realizaron por el personal del laboratorio de la Empresa Nacional de Servicios Técnicos de la provincia de Ciego de Ávila, donde los indicadores se indican seguidamente:

La temperatura del agua (T) se midió mediante el método de laboratorio con termómetro calibrado para un rango inferior a 50 °C (Luna-Imbacuán et al., 2016LUNA-IMBACUÁN, M.A.; CAMPOS-BERMÚDEZ, F.; MEDINA-GUTIÉRREZ, O.: “Evaluación de las aguas residuales del lavado de estanques multipropósito con cultivo de trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss)”, Ciencia y Tecnología Agropecuaria, 17(2): 191-202, 2016, ISSN: 0122-8706, Publisher: Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria-Corpoica, Disponible en:https://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0122-87062016000200004.). La conductividad eléctrica (CE) se midió a través del método electrométrico para un rango inferior a 4 000 µS·cm^-1 (Castillo-Sánchez et al., 2020CASTILLO-SÁNCHEZ, J.G.; BALAREZO-SALTOS, L.D.; VINCES-OBANDO, M.B.; ZAMBRANO-RIZO, H.A.: “Alternativas en la estabilización de lodos provenientes de plantas de tratamiento de aguas residuales”, Revista de Investigaciones en Energía, Medio Ambiente y Tecnología: RIEMAT ISSN: 2588-0721, 5(1): 23-27, 2020, ISSN: 2588-0721, Disponible en:https://revistas.utm.edu.ec/index.php/Riemat/article/view/2499.). El oxígeno disuelto (OD) se determinó mediante el método de Winkler para un rango de 2 a 7 mg·L^-1 (Recalde-Mortola y Vielma-Puente, 2022RECALDE-MORTOLA, L.S.; VIELMA-PUENTE, J.E.: Análisis comparativo de sensor óptico de oxígeno disuelto respecto al método de winkler para establecer la confiabilidad del instrumento, [en línea], Inst. Escuela Superior Politécnica del Litoral, Guayaquil, Ecuador, Publisher: ESPOL. FCNM p., publisher: ESPOL. FCNM, 2022, Disponible en:https://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/56508.). El potencial de hidrogeno (pH) se determinó mediante el método electrométrico para un rango de 6 a 9 unidades de pH (Pérez-Díaz et al., 2019PÉREZ-DÍAZ, J.P.; ORTEGA-ESCOBAR, H.M.; RAMÍREZ-AYALA, C.; FLORES-MAGDALENO, H.; SÁNCHEZ-BERNAL, E.I.; CAN-CHULIM, A.; MANCILLA-VILLA, O.R.: “Evaluación de la calidad del agua residual para el riego agrícola en Valle del Mezquital, Hidalgo”, Acta universitaria, 29: 1-21, 2019, ISSN: 0188-6266, Publisher: Universidad de Guanajuato, Dirección de Investigación y Posgrado, DOI: http://doi.org/10.15174.au.2019.2117.). Los sólidos sedimentables (SS) se determinaron mediante el Cono Inhoff para un rango inferior a 10 mL·L^-1 (Dunán-Ávila et al., 2020DUNÁN-ÁVILA, P.L.; RIVERÓN-ZALDÍVAR, A.B.; FERNÁNDEZ-RODRÍGUEZ, M.; FUENTES-LONDRES, Y.; MARRERO-DOIMEADIOS, L.: “Evaluación de los procesos erosivos, la materia sedimentable y el caudal en la cuenca del río Yamanigüey”, Ciencia & Futuro, 10(2): 19-37, 2020, ISSN: 2306-823X, Disponible en:https://revista.ismm.edu.cu/index.php/revista_estudiantil/article/view/1923.). Los coliformes totales (CT) y termo tolerantes (CTT) se determinaron mediante la técnica de tubos múltiples para un rango inferior a 1 000 mg·L^-1 (Baird et al., 2017BAIRD, R.; EATON, A.; RICE, E.: Standard Methods for the examination of Water and Waste Water, [en línea], Inst. American Public Health Association (APHA)”, American Water Works Association (AWWA), Water Environment Federation (WEF), Washington, DC, USA, 2017, Disponible en:https://scholar.google.es/scholar?cluster=10785928223407825158&hl=es&as_sdt=2005&sciodt=0,5.). El fósforo total (PT) se determinó mediante el método colorimétrico por cloruro estañoso para un rango inferior a 10 mg L^-1 (Perojo-Bellido de Luna et al., 2022PEROJO-BELLIDO DE LUNA, A.M.; AGUILERA-CORRALES, Y.; VILLAR-ANEIROS, A.; AVILÉS-AGUILERA, Y.: “Caracterización de las aguas residuales generadas en la producción de conjugados monovalentes en el Instituto Finlay de Vacunas”, Vaccimonitor, 31(2): 60-67, 2022, ISSN: 1025-028X, Publisher: Instituto Finlay de Vacunas, Disponible en:http://www.vaccimonitor.finlay.edu.cu.). La demanda química de oxígeno (DQO): mediante el método acelerado de digestión en autoclave al dicromato para un rango inferior a 120 mg·L^-1 (Mayta y Mayta, 2017MAYTA, R.; MAYTA, J.: “Remoción de cromo y demanda química de oxígeno de aguas residuales de curtiembre por electrocoagulación”, Revista de la Sociedad Química del Perú, 83(3): 331-340, 2017, ISSN: 1810-634X, Publisher: Sociedad Química del Perú, Disponible en:https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=371953709008.). La demanda bioquímica de oxígeno (DBO₅) se determinó mediante el método de incubación por 5 días a 20°C y determinación por Winkler para un rango inferior a 60 mgL^-1 (Limache-Quispe y Tirado-Rebaza, 2022LIMACHE-QUISPE, F.; TIRADO-REBAZA, L.U.: “Acción de dos macrófitas para el tratamiento del agua residual de las lagunas de estabilización de Magollo, Tacna-Perú”, Ciencia & Desarrollo, 21(1): 29-39, 2022, ISSN: 2617-6033, DOI: https://doi.org/10.33326/26176033.2022.1.1239.).

La eficiencia de remoción de la carga orgánica se estimó en función de la concentración de entrada de los afluentes y salida de los efluentes para los coliformes totales, coliformes termo tolerante, demanda química de oxígeno y demanda bioquímica de oxígeno. También se determinó la eficiencia de remoción total según Romero-López y Castillo-Torres (2018)ROMERO-LÓPEZ, T. de J.; CASTILLO-TORRES, Y.: “Actualización del estado de las lagunas de estabilización de la provincia Mayabeque”, Ingeniería Hidráulica y Ambiental, 39(2): 72-85, 2018, ISSN: 1680-0338, Disponible en:http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1680-03382018000200006. mediante las ecuaciones siguientes:

donde η _rem es la eficiencia de remoción de la carga orgánica (%), C _E la concentración de los afluentes (mg·L^-1), C _S la concentración de los efluentes (mg·L^-1), η _func es la eficiencia de remoción total (%), η _CT la eficiencia de coliformes totales (%), η _CTT la eficiencia de coliformes termo tolerantes (%), η _DQO la eficiencia de demanda química de oxígeno (%) y η _DBO5 la eficiencia de demanda bioquímica de oxígeno (%).

Análisis de las características físicas

El análisis de las características físicas permitió conocer que la laguna presentó un buen funcionamiento debido a la presencia de algas verdes del género Chlorella, Scenedesmus y Chalamydonomas que son grandes productoras de oxígeno. La actividad fotosintética de estas algas y la reaireación superficial favorecen la producción del oxígeno necesario para el proceso de depuración (Vanegas-Benavides y Reyes-Rodríguez, 2017VANEGAS-BENAVIDES, C.M.; REYES-RODRÍGUEZ, R.V.: “Carga superficial máxima en lagunas de estabilización facultativas de Nicaragua”, Nexo Revista Científica, 30(01): 01-18, 2017, ISSN: 1995-9516, DOI: https://dx.doi.org/10.5377/nexo.v30i01.5169.). La temperatura mínima media mensual del aire fue de 25,8 °C lo que favoreció el desarrollo de los procesos de degradación (Luna-Imbacuán et al., 2016LUNA-IMBACUÁN, M.A.; CAMPOS-BERMÚDEZ, F.; MEDINA-GUTIÉRREZ, O.: “Evaluación de las aguas residuales del lavado de estanques multipropósito con cultivo de trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss)”, Ciencia y Tecnología Agropecuaria, 17(2): 191-202, 2016, ISSN: 0122-8706, Publisher: Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria-Corpoica, Disponible en:https://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0122-87062016000200004.).

Análisis de las características químicas

El análisis de los parámetros químicos se observa que el potencial de hidrógeno del afluente y el efluente fue de 7,7 y 8,1 unidades respectivamente. Este valor se encentra dentro del rango permisible según Pérez-Díaz et al. (2019)PÉREZ-DÍAZ, J.P.; ORTEGA-ESCOBAR, H.M.; RAMÍREZ-AYALA, C.; FLORES-MAGDALENO, H.; SÁNCHEZ-BERNAL, E.I.; CAN-CHULIM, A.; MANCILLA-VILLA, O.R.: “Evaluación de la calidad del agua residual para el riego agrícola en Valle del Mezquital, Hidalgo”, Acta universitaria, 29: 1-21, 2019, ISSN: 0188-6266, Publisher: Universidad de Guanajuato, Dirección de Investigación y Posgrado, DOI: http://doi.org/10.15174.au.2019.2117.. La combinación del consumo de CO₂ por las algas, hace que en la laguna se incremente el pH el cual puede llegar a valores superiores a 9,0 unidades; sin embargo, valores de pH inferiores a 6,2 unidades afecta la actividad metanígena; por lo que se liberan ácidos orgánicos y otros compuestos con olores desagradables que indican funcionamientos deficientes de la laguna (Guzmán-Pérez et al., 2021GUZMÁN-PÉREZ, J.; CRUZ-HERNÁNDEZ, C.V.; TORRES-CASTRO, P.; DOMÍNGUEZ-RODRÍGUEZ, V.; ADAMS-SCHROEDER, R.H.; BALTIERRA-TREJO, E.; GÓMEZ-CRUZ, R.: “Efecto del ph y temperatura en lagunas de estabilización de un campus universitario”, Kuxulkab’, 27(59): 19-29, 2021, ISSN: 2448-508X, DOI: https://doi.org/10.19136/kuxulkab.a27n59.4038.).

El valor promedio de la conductividad eléctrica (CE) en los afluentes y efluentes fue de 1058,0 µS cm^-1 y 952,0 µS cm^-1 respectivamente. Resultados inferiores a los valores permisibles de descarga de efluentes a cuerpos receptores (< 4 000 µS cm^-1) según (Castillo-Sánchez et al., 2020CASTILLO-SÁNCHEZ, J.G.; BALAREZO-SALTOS, L.D.; VINCES-OBANDO, M.B.; ZAMBRANO-RIZO, H.A.: “Alternativas en la estabilización de lodos provenientes de plantas de tratamiento de aguas residuales”, Revista de Investigaciones en Energía, Medio Ambiente y Tecnología: RIEMAT ISSN: 2588-0721, 5(1): 23-27, 2020, ISSN: 2588-0721, Disponible en:https://revistas.utm.edu.ec/index.php/Riemat/article/view/2499.).

Los sólidos sedimentables (SS) fueron prácticamente nulos en la superficie de la laguna y se incrementaron con la profundidad hasta valores promedio de 2 mL·L^-1; por lo que se cumple con la condición establecida para este parámetro (< 10 mL·L^-1) según Dunán-Ávila et al. (2020)DUNÁN-ÁVILA, P.L.; RIVERÓN-ZALDÍVAR, A.B.; FERNÁNDEZ-RODRÍGUEZ, M.; FUENTES-LONDRES, Y.; MARRERO-DOIMEADIOS, L.: “Evaluación de los procesos erosivos, la materia sedimentable y el caudal en la cuenca del río Yamanigüey”, Ciencia & Futuro, 10(2): 19-37, 2020, ISSN: 2306-823X, Disponible en:https://revista.ismm.edu.cu/index.php/revista_estudiantil/article/view/1923..

El aporte de fosforo total en el afluente y el efluente fue de 6 mg·L^-1 y 0,90 mg·L^-1 respectivamente. Esta disminución estuvo relacionada con la presencia de la microalga Chlorella sp., la cual reduce la carga de nitrógeno y fósforo (Tafur-Alvarez y Estrada, 2019TAFUR-ALVAREZ, J.E.; ESTRADA, L.: “Tratamiento de aguas residuales in vitro por medio de la microalga Chlorella sp. en el municipio de Barrancabermeja, Colombia”, Revista Ciencia Tecnología Sociedad y Ambiente (CITECSA), 11(18): 5-20, 2019, ISSN: 2027-6745, Disponible en:https://www.unipaz.edu.co/ojs/index.php/revcitecsa/index.). Este importante nutriente puede ser incorporado al suelo a través del riego para el desarrollo de cultivos como plátano, boniato, frijoles, maíz y arroz en áreas aledañas a la laguna (Sánchez-Gutiérrez y Gómez-Castro, 2021SÁNCHEZ-GUTIÉRREZ, R.; GÓMEZ-CASTRO, C.: “Acercamiento a los procesos de modelación de la calidad del agua en una subcuenca. Caso del río Virilla, Costa Rica”, Uniciencia, 35(1): 71-89, 2021, ISSN: 2215-3470, Publisher: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.es, DOI: https://dx.doi.org/10.15359/ru.35-1.5.).

Las concentraciones de oxígeno disuelto fueron de 0 mg·L^-1 y 2 mg·L^-1 en el afluente y efluente respectivamente. El resultado fue inferior en relación con el rango de 2 a 7 mg·L^-1 sugerido por Recalde-Mortola y Vielma-Puente (2022)RECALDE-MORTOLA, L.S.; VIELMA-PUENTE, J.E.: Análisis comparativo de sensor óptico de oxígeno disuelto respecto al método de winkler para establecer la confiabilidad del instrumento, [en línea], Inst. Escuela Superior Politécnica del Litoral, Guayaquil, Ecuador, Publisher: ESPOL. FCNM p., publisher: ESPOL. FCNM, 2022, Disponible en:https://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/56508.. Estos valores son bajos debido a la poca penetración de la luz solar; así como la abundancia y actividad de grupos específicos de microorganismos (Huinil, 2020HUINIL, R.: “Dinámica del oxígeno disuelto en una laguna facultativa”, Revista Agua, Saneamiento & Ambiente, 15(1): 81-88, 2020, Disponible en:https://revistas.usac.edu.gt/index.php/asa/article/download/1136/774/4534.).

Los valores de la demanda bioquímica de oxígeno en el afluente y el efluente fueron de 176 mg·L^-1 y de 112 mg·L^-1 respectivamente para una eficiencia de 50%. Comportamiento asociado a la baja disponibilidad de oxígeno disuelto (Mayta y Mayta, 2017MAYTA, R.; MAYTA, J.: “Remoción de cromo y demanda química de oxígeno de aguas residuales de curtiembre por electrocoagulación”, Revista de la Sociedad Química del Perú, 83(3): 331-340, 2017, ISSN: 1810-634X, Publisher: Sociedad Química del Perú, Disponible en:https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=371953709008.; Echeverría et al., 2021ECHEVERRÍA, I.; ESCALANTE, C.; SAAVEDRA, O.; ESCALERA, R.; HEREDIA, G.; MONTOYA, R.: “Evaluación de una planta de tratamiento de aguas residuales municipales basada en lagunas de estabilización acopladas a un reactor anaerobio compartimentado”, Investigación & Desarrollo, 21(1): 37-45, 2021, ISSN: 2518-4431, Publisher: Universidad Privada Boliviana, DOI: https://doi.org/10.23881/idupbo.021.1-3i.).

Los resultados de la demanda química de oxígeno fueron de 60 mg·L^-1 y 40 mg·L^-1 en el afluente y el efluente respectivamente para una eficiencia de 53%. Comportamiento con baja disponibilidad de oxígeno disuelto consumido en la oxidación química de la materia oxidable, sea biodegradable o no (Limache-Quispe y Tirado-Rebaza, 2022LIMACHE-QUISPE, F.; TIRADO-REBAZA, L.U.: “Acción de dos macrófitas para el tratamiento del agua residual de las lagunas de estabilización de Magollo, Tacna-Perú”, Ciencia & Desarrollo, 21(1): 29-39, 2022, ISSN: 2617-6033, DOI: https://doi.org/10.33326/26176033.2022.1.1239.).

Análisis de las características microbiológica

Los resultados de los valores de coliformes termotolerantes fueron de 92 000 mg·L^-1 y 1 200 mg·L^-1 en el afluente y el efluente respectivamente para una eficiencia de 98%. El valor del efluente es inferior al límite estableciendo de 2 000 mg·L^-1 en varios países de América Latina para el riego con aguas residuales (Baird et al., 2017BAIRD, R.; EATON, A.; RICE, E.: Standard Methods for the examination of Water and Waste Water, [en línea], Inst. American Public Health Association (APHA)”, American Water Works Association (AWWA), Water Environment Federation (WEF), Washington, DC, USA, 2017, Disponible en:https://scholar.google.es/scholar?cluster=10785928223407825158&hl=es&as_sdt=2005&sciodt=0,5.).

Los valores de coliformes totales fueron de 1 60 000 mg·L^-1 y 1 200 mg·L^-1 en el afluente y el efluente respectivamente para una eficiencia de 93%. El valor del efluente es ligeramente superior a 1 000 mg·L^-1, valor límite recomendado por la Organización Mundial de la Salud para riego de cultivos (Baird et al., 2017BAIRD, R.; EATON, A.; RICE, E.: Standard Methods for the examination of Water and Waste Water, [en línea], Inst. American Public Health Association (APHA)”, American Water Works Association (AWWA), Water Environment Federation (WEF), Washington, DC, USA, 2017, Disponible en:https://scholar.google.es/scholar?cluster=10785928223407825158&hl=es&as_sdt=2005&sciodt=0,5.). De esta manera, el efluente obtenido no es apto para riego de cultivos alimenticios que se consumen crudos; pero sí para cultivos alimenticios cocidos.

El uso de aguas residuales en la agricultura beneficia a países del tercer mundo al controlar la contaminación y aumentar la producción agrícola ante la falta de recursos hídricos. Sin embargo, la presencia de microorganismos patógenos en estas aguas puede causar enfermedades, por lo que es importante eliminar efectivamente los coliformes en el proceso de tratamiento. El uso responsable es crucial para garantizar la seguridad sanitaria (Cortés-Martínez et al., 2017CORTÉS-MARTÍNEZ, F.; TREVIÑO-CANSINO, A.; ESPINOZA-FRAIRE, A.T.; SÁENZ-LÓPEZ, A.; ALCORTA-GARCÍA, M.A.; GONZÁLEZ-BARRIOS, J.L.; MARTÍNEZ-ROJAS, R.; CRUZ-ACOSTA, F.: “Optimización en el diseño de un sistema de tratamiento de aguas residuales integrado por tres lagunas de estabilización”, Tecnología y ciencias del agua, 8(4): 139-155, 2017, ISSN: 2007-2422, Publisher: Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, Disponible en:https://doi.org/10.24850/j-tyca-2017-04-09.).

Análisis de la eficiencia de remoción total

Las eficiencias de remoción de los parámetros que intervienen en el funcionamiento de la laguna y de remoción total de la laguna de 73%, inferior al límite mínimo establecidos de 85% para lograr un buen funcionamiento (Vargas et al., 2020VARGAS, A.K.N.; CALDERÓN, J.; VELÁSQUEZ, D.; CASTRO, M.; NÚÑEZ, D.A.: “Análisis de los principales sistemas biológicos de tratamiento de aguas residuales domésticas en Colombia”, Ingeniare. Revista chilena de ingeniería, 28(2): 315-322, 2020, ISSN: 0718-3305, Publisher: SciELO Chile, Disponible en:https://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0718-33052020000200315&script=sci_arttext.). Este valor está asociado fundamentalmente a los valores bajos encontrados en las eficiencias de remoción de DBO₅ y DQO, por lo que se considera que el funcionamiento de la laguna es regular.

Estos valores de eficiencia de la DBO₅ y DQO son bajos debido a la poca penetración de la luz solar; así como la abundancia y actividad de grupos específicos de microorganismos anaerobios por lo que se considera que el funcionamiento de la laguna es regular; no obstante, el agua depurada puede utilizarse para el riego de cultivos alimenticios cocidos (Figura 2).

El resultado de este parámetro sugiere la necesidad de implementar prácticas de reúso de las aguas residuales depuradas en lagunas de estabilización para el riego agrícola, de cultivos que no sean consumidos de forma directa; siendo necesario la aplicación de acciones para evitar daños al suelo, el cultivo y la salud humana.