Aguas

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL CENTRO DE INVESTIGACION EN TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y RESIDUOS PELIGROSOS

CITRAR-FIA-UNI "CONVENIO ESPECIFICO DE COOPERACION INTERINSTITUCIONAL ENTRE EL MINISTERIO DEL AMBIENTE Y LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA PARA IMPLEMENTACIÓN A NIVEL LABORATORIO DE PROPUESTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES MEDIANTE PROCESO Y REALIZACIÓN DE PRUEBAS DE

LOCALIDAD DE PUNO

Informe No 4 Parte I

Agosto 2013

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El presente documento ha sido elaborado por : MSc. Ing. Rosa Elena Yaya Beas e Ing. Alejandro Juan Moreno Oscanoa

Se agradece la participación de las siguientes personas que contribuyeron para la elaboración del presente documento: MSc. Beatriz Castañeda Saldaña Blga. Erika Alejandra Cadillo La Torre Ing. Tatiana Nadezdina León Rojas Ing. Maria Quinto Sánchez Bach. Miguel Quiroz Mantari Bach. Juan Alonso Quispe Livisi Johan Martin Rojas Floreano Manuel Jesús Romero Mananí y, A todo el personal de EMSAPUNO.

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Presentación

El Centro de Investigación en Tratamiento de Aguas Residuales y Residuos Peligrosos - CITRAR se inicia en el año 2011 lo que hasta entonces era la planta piloto de tratamiento de aguas residuales de la Universidad Nacional de Ingeniería UNITRAR, que entró en funcionamiento en Enero de 1996. CITRAR. Tiene el propósito de propiciar la investigación científica, con tendencia a buscar alternativas técnicas de solución de bajo costo a la problemática del tratamiento, disposición y reúso inadecuado de las aguas residuales y residuos peligrosos en el Perú.

El tratamiento de las aguas residuales domésticas consiste en acondicionar y remover componentes presentes en el agua residual de tal manera que pueda ser vertida a un cuerpo receptor ó reusada de tal forma que se garantice la salud de las personas que están en contacto con las aguas residuales tratadas y así como también de aquellas que consumen los productos cultivados las mismas.

En ese contexto en estricta coordinación con el MINAM se viene desarrollando este estudio para dar una solución en el tratamiento de aguas residuales de la ciudad de Puno, que posee recursos económicos limitados. Dentro de los principales objetivos se busca realizar el tratamiento de las aguas residuales, promover el reuso de aguas y descontaminar la cuenca del Lago Titicaca que es el punto actual de vertimiento de las actuales plantas de tratamiento existentes.

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Contenido Presentación ................................................................................................................. 3 1. Introducción ........................................................................................................... 12 2. Antecedentes .......................................................................................................... 13 2. 1 Identificación de la zona de estudio ...................................................................... 13 2. 2 Características del caudal a tratar ........................................................................ 15 2. 3 Impacto de la descarga de aguas residuales en el lago Titicaca ............................... 16 2.4 Diagnóstico del tratamiento y reuso de aguas residuales en Puno............................. 17 2. 5 Política Nacional del Ambiente ............................................................................. 22 3. Alcances ................................................................................................................. 23 4. Resumen del protocolo aplicado y ajuste en el diseño de los reactores a escala de laboratorio................................................................................................................... 24 4.1 Criterios para la ubicación ............................................................................. 24 4.2 Dimensionamiento del reactor UASB y el digestor de lodos ............................... 25 4.3 Memoria de cálculo del reactor UASB y el digestor de lodos .............................. 26 5. Marco Teórico ......................................................................................................... 30 5.1 Experiencias a nivel nacional en el tratamiento de aguas residuales mediante el reactor anaerobio UASB en zonas de climas fríos ................................................................... 30 6. Metodología y Resultados obtenidos ....................................................................... 35 6.1 Materiales requeridos.................................................................................... 35 6.2 Metodología de análisis ................................................................................. 45 6.3 Protocolos de análisis de laboratorio ............................................................... 53 6.4 Programa de seguimiento y control de la marcha de ensayos ............................ 77 6.5 Implementación del sistema UASB a escala laboratorio .................................... 80 7. Análisis y Evaluación de los resultados ................................................................... 85 7.1 Pruebas preliminares con tubos de acrílico y construcción de medidor de gas ...... 85 7.2 Monitoreos preliminares ................................................................................. 96 7.3 Especificaciones técnicas ............................................................................... 98 7.4 Operación y mantenimiento .......................................................................... 100 7.5 Resultado de pruebas en batería 1L y 2L. ............................................................. 103 a. DBO, DQO total y DQO soluble......................................................................... 103 b. Sólidos totales (ST) ......................................................................................... 112 c. Sólidos volátiles totales (SVT)........................................................................... 113 b. Turbiedad y pH ............................................................................................... 114 c. Coliformes Totales, Coliformes termotolerantes y E. Coli...................................... 118 d. Huevos de helmintos ....................................................................................... 124 8. Presentación de los criterios de diseño de reactores anaerobios ajustados ........... 130 9. Presentación del Proyecto ante autoridades del MINAM y EMSAPUNO. .................. 133 10. Conclusiones y Recomendaciones ...................................................................... 139 10.1 Conclusiones .................................................................................................. 139 10.2 Recomendaciones ........................................................................................... 141

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11 Referencias Bibliográficas .................................................................................... 143 11. Factibilidad de aplicación del sistema piloto de tratamiento anaerobio de aguas residuales - sistema de calentamiento del digestor de lodos a escala piloto............... 146 11.1 Justificación del Proyecto: ................................................................................ 146 11.2 Objetivos: ....................................................................................................... 146 11.3 Beneficiarios: .................................................................................................. 146 11.4 Fundamento teórico: ........................................................................................ 146 11.5 Data empleada: .............................................................................................. 150 11.6 Resultados ..................................................................................................... 154 ANEXOS .................................................................................................................... 155 Anexo A Planos correspondiente al los reactores de las baterías 1L y 2L................... 156 Anexo B Esquema del frasco medidor de gas............................................................ 161 Anexo C Especificaciones de materiales de ensayo en reactores a escala de laboratorio Batería 1L y 2L.......................................................................................................... 161 Anexo C Especificaciones de materiales de ensayo en reactores a escala de laboratorio Batería 1L y 2L.......................................................................................................... 162 Anexo D Resultados de la evaluación de la infraestructura del laboratorio de EMSAPUNO 163

Anexo E Equipos y accesorios en procesos de adquisición para la instalación y monitoreo del sistema con reactor Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB). ........... 165 Anexo F Volúmenes de muestra sugeridos para prueba de coliformes totales/filtro de membrana ................................................................................................................. 166 Prueba de coliformes totales/filtro de membrana ....................................................... 166 Prueba de coliformes termotolerantes/filtro de membrana ......................................... 166 Anexo G Análisis Fisicoquímicos .............................................................................. 167 Anexo H Diagrama de técnicas de ensayos de coliformes fecales, E.coli y huevos de helmintos .................................................................................................................. 172 Anexo I Tablas de registro ........................................................................................ 175 Anexo J Reportes de Análisis Bacteriológicos .......................................................... 178 Anexo H Panel fotográfico ........................................................................................ 183

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Relación de tablas Tabla 1 Población y Tasa de crecimiento intercensal –Región Puno..................................... 15 Tabla 2 Volumen y área de la Planta El Espinar ................................................................ 20 Tabla 3 Cálculo del tiempo de retención (HRT) y el volumen de un biodigestor en la India para una misma producción de metano .......................................................................... 34 Tabla 4 Materiales para los reactores a escala de laboratorio-Batería 1 L............................ 35 Tabla 5 Materiales para el desarrollo de los ensayos-Batería 1 L ....................................... 36 Tabla 6 Análisis fisicoquímicos y bacteriológicos-Batería 1 L ............................................. 37 Tabla 7 Materiales para los reactores a escala de laboratorio-Batería 2 L ........................... 38 Tabla 8 Requerimientos para el sistema de calentamiento-Batería 2 L ................................ 39 Tabla 9 Materiales para el desarrollo de los ensayos-Batería 2 L ....................................... 40 Tabla 10 Equipos de campo para el desarrollo de los ensayos-Batería 1 L .......................... 41 Tabla 11 Análisis fisicoquímicos y bacteriológicos-Batería 2 L............................................ 41 Tabla 12 Recursos humanos requeridos para operar cada las Baterías 1L y 2L .................. 44 Tabla 13 Tabla resumen de principales características de diseño del reactor UASB ............. 46 Tabla 14 Frecuencia de análisis en reactores a escala de laboratorio en las Batería 1 L y 2 L por cada punto de monitoreo .................................................................................. 52 Tabla 15 Porcentaje de ejecución de Actividades ............................................................. 79 Tabla 16 Resultados de los parámetros: DQO total, DQO soluble y DBO 5 ......................... 104 Tabla 17 Resumen de la remoción de la DBO5............................................................... 106 Tabla 18 Resumen de la remoción de la DQO total ........................................................ 107 Tabla 19 Resumen de la remoción de la DQO soluble .................................................... 109 Tabla 20 Resultados de los parámetros: Sólidos Totales y Sólidos Totales Volátiles .......... 111 Tabla 21 Resumen de la remoción de los Sólidos Totales (ST) ........................................ 113 Tabla 22 Resumen de la remoción de los Sólidos Volátiles Totales (SVT) ......................... 114 Tabla 23 Resultados de los parámetros: pH y Turbiedad ................................................. 115 Tabla 24 Resumen de la remoción de la Turbiedad ........................................................ 117 Tabla 25 Resumen de la variación del pH...................................................................... 118 Tabla 26 Resultados de los parámetros: Coliformes Totales, Coliformes Termotolerantes y E. coli ..................................................................................................................... 119 Tabla 27 Resumen de la remoción de Coliformes Totales ............................................... 120 Tabla 28 Resumen de la remoción de Coliformes Termotolerantes................................... 120 Tabla 29 Resumen de la remoción de E. coli ................................................................. 124 Tabla 30 Recuento de huevos de helmintos................................................................... 125 Tabla 31 Especies de huevos de helmintos detectados ................................................... 128 Tabla 32 Cuadro Resumen de la Eficiencia de remoción en la Batería 1L ......................... 129

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Tabla 33 Cuadro Resumen de la Eficiencia de remoción en la Batería 2L ......................... 129 Tabla 34 Aplicación del reactor anaerobio en el tratamiento de aguas residuales domesticas a temperaturas bajas ............................................................................................. 131 Tabla 35 Datos de las temperaturas del lodo cuando ingresa al digestor, tomados durante una semana en el laboratorio ..................................................................................... 151 Tabla 36 Resultados de la determinación de coliformes por monitoreo.............................. 180

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Relación de figuras Figura 1 Ubicación de zonas de estudio: Ciudad de Puno (Puno), vista de la Planta de tratamiento de aguas residuales y del lago Titicaca............................................................................ 13 Figura 2 Vista de la acumulación de lodos en las lagunas de tratamiento de Juliaca. ............................... 18 Figura 3 Vista de la Planta de tratamiento de Juliaca. .................................................................................. 19 Figura 4 Vista de la Planta de tratamiento Espinar (Puno). .......................................................................... 21 Figura 5 Vista de la acumulación de lodos en las lagunas de la Planta de tratamiento El Espinar (Puno). .................................................................................................................................................... 21 Figura 6 Esquema de un reactor anaerobio de mantos de lodos y flujo ascendente con un digestor de lodos a ser aplicado en zonas de temperatura menor a 15°C ......................................... 31 Figura 7 Esquema del reactor de domo fijo utilizado para la planta Janata (India) ................................... 33 Figura 8. Batería 1L- Reactor UASB sin digestor de lodos .......................................................................... 48 Figura 9 Batería 2L- reactor UASB con digestor de lodos ........................................................................... 50 Figura 10 Ejemplo de curva de la Demanda Bioquímica de Oxigeno .......................................................... 54 Figura 11 Clasificación de los sólidos ............................................................................................................ 58 Figura 12 Diagrama de flujo del las actividades a realizar en la investigación con reactores a escala de laboratorio. ............................................................................................................................ 78 Figura 13 Personal de CITRAR llegando a la planta de tratamiento de agua Aziruni de la ciudad de Puno, lugar donde se encuentran instalados los reactores UASB de laboratorio. 80 Figura 14 Área de instalación de los reactores UASB tal como se encontró al momento de iniciar los trabajos de instalación. ......................................................................................................... 80 Figura 15 Personal de CITRAR construyendo las instalaciones que alojan a los reactores UASB. ..................................................................................................................................................... 81 Figura 16 Personal de CITRAR construyendo las instalaciones que alojan a los reactores UASB. Se observa las cajas que alojan a las bombas peristálticas................................................... 81 Figura 17 Se observa la implementación del tanque de alimentación de agua residual a los reactores UASB ..................................................................................................................................... 82 Figura 18 Se observa la implementación del tanque de alimentación de agua residual a los reactores UASB. El tanque ya se encuentra instalado. ...................................................................... 82 Figura 19 Se observa los reactores UASB ya implementados .................................................................... 83 Figura 20 Se observa el digestor de lodos con el calentador ya implementados....................................... 83 Figura 21 Se observa los reactores UASB listos para empezar las pruebas preliminares ........................ 84 Figura 22 Se observa una de las bombas peristálticas durante la etapa de la pruebas hidráulicas con aguas residuales.......................................................................................................... 84 Figura 23 Se observa la instalación de un reactor UASB de prueba con funcionamiento por gravedad: izquierda (reactor vacío); derecha (reactor en funcionamiento) ....................................... 86 Figura 24 Se observa la instalación de dos tubos de acrílico de prueba con funcionamiento por gravedad. ............................................................................................................................................... 87 Figura 25 Se observa la calibración de caudales de operación. ................................................................. 87 Figura 26 Se observa la extracción de la campana en el reactor UASB para limpieza. ............................ 88 Figura 27 Huella del nivel de agua en la campana y lodo atrapado en su superficie ................................ 88

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Figura 28 Lodo adheridos a la campana del reactor UASB a escala laboratorio .................. 89 Figura 29 Se observa los lodos adheridos a la campana del reactor UASB a escala laboratorio 89 Figura 30 Limpieza de los vertederos en el reactor UASB a escala laboratorio.................... 90 Figura 31 Limpieza de la salida del reactor UASB a escala laboratorio............................... 90 Figura 32 Agitación del tanque de agua para la correcta homogenización de la muestra ...... 91 Figura 33 Calibración del caudal en el reactor UASB a escala laboratorio con ayuda de una probeta y cronómetro ............................................................................................ 91 Figura 34 Limpieza del azufre adherido a las paredes de las mangueras de salida del reactor UASB a escala laboratorio ..................................................................................... 92 Figura 35 Colocación de la campana de gases ”limpia” en el rea 92 Figura 36 Desinfección de la superficie del reactor UASB a escala laboratorio .................... 93 Figura 37 Medición de la altura de lodo en el reactor UASB a escala laboratorio con la ayuda de una cinta métrica .............................................................................................. 93 Figura 38 Muestras de agua en la entrada y salida del reactor UASB a escala laboratorio, en la cuales se visualiza diferencias de niveles de turbiedad.............................................. 94 Figura 39 Se observa la tapa de PVC y el frasco donde se almacenará el volumen de líquido. 95 Figura 40. Se observa el frasco construido y operando en la recolección de gas en Puno. .... 95 Figura 41 Variación de temperatura en el sistema de tratamiento de laboratorio monitoreos preliminares .......................................................................................................... 96 Figura 42 Variación de Turbiedad en el sistema de tratamiento de laboratorio- monitoreos preliminares .......................................................................................................... 97 Figura 43 Variación de pH en el sistema de tratamiento de aguas residuales a nivel laboratorio-monitoreos preliminares ........................................................................ 98 Figura 44 Esquema de control del caudal de ingreso al reactor UASB .............................. 101 Figura 45 Variación de DBO5 en el proceso de tratamiento de aguas residuales a nivel laboratorio .......................................................................................................... 105 Figura 46 Eficiencia de la remoción de la DBO5 vs. Tiempo de Retención Hidráulico .......... 106 Figura 47 Variación de la DQO total en el proceso de tratamiento de aguas residuales a nivel laboratorio .......................................................................................................... 108 Figura 48 Eficiencia de la remoción de la DQO total vs. Tiempo de Retención Hidráulico .... 109 Figura 49 Variación de la DQO soluble en el proceso de tratamiento de aguas residuales a nivel laboratorio .......................................................................................................... 110 Figura 50 Variación en la concentración de ST vs. Tiempo de Retención Hidráulico ........... 112 Figura 51 Eficiencia de la remoción de ST vs. Tiempo de Retención Hidráulico ................. 112 Figura 52 Variación en la concentración de SVT vs. Tiempo de Retención Hidráulico ......... 113 Figura 53 Eficiencia de la remoción de SVT vs. Tiempo de Retención Hidráulico ............... 114 Figura 54 Variación de la turbiedad vs Tiempo de Retención Hidráulico ............................ 116 Figura 55 Eficiencia de remoción de la turbiedad vs Tiempo de Retención Hidráulico ......... 116 11

Figura 56 Variación del pH vs Tiempo de Retención Hidráulico ........................................ 117 Figura 57 Variación de la concentración y de la remoción de Coliformes Totales vs Tiempo de Retención Hidráulico ........................................................................................... 121

Figura 58 Variación de la concentración y de la remoción de Coliformes Termotolerantes vs Tiempo de Retención Hidráulico ........................................................................... 122 Figura 59 Variación de la concentración y de la remoción de E. Coli vs Tiempo de Retención Hidráulico ........................................................................................................... 123 Figura 60 Variación de la presencia y de la remoción de huevos de helminto vs Tiempo de Retención Hidráulico. .......................................................................................... 126 Figura 61 Eficiencia de la remoción de huevos de helmintos. ........................................... 127 Figura 62 Eficiencia de la emoción de huevos de helmintos. ............................................ 132 Figura 63 Miembros de la mesa de honor al finalizar la Exposición del Proyecto ................ 133 Figura 64 Inicio de la Presentación del Proyecto frente a las autoridades de EMPSAPUNO y MINAM ............................................................................................................... 134 Figura 65 Exposición del Proyecto frente a las autoridades de EMPSAPUNO y MINAM...... 134 Figura 66 Visita Técnica del Proyecto frente a las autoridades de EMPSAPUNO y MINAM . 135 Figura 67 Visita Técnica del Proyecto frente a las autoridades de EMPSAPUNO y MINAM . 135 Figura 68 Visita Técnica del Proyecto frente a las autoridades de EMPSAPUNO y MINAM . 136 Figura 69 Explicación técnica del Proyecto frente a las autoridades de EMPSAPUNO y MINAM 136 Figura 70 Explicación técnica del Proyecto frente a las autoridades de EMPSAPUNO y MINAM 137 Figura 71 Explicación técnica del Proyecto frente a las autoridades de EMPSAPUNO y MINAM 137 Figura 72 Vista del equipo de investigación CITRAR-FIA-UNI durante la visita técnica........ 138 Figura 73 Intercambiador de coraza ............................................................................. 149 Figura 74 Intercambiador de tubo ................................................................................ 149 Figura 75 Esquema general del digestor....................................................................... 150 Figura 76 Temperatura promedio del lodo vs. Tiempo durante un día .............................. 152 Figura 77 : Diagrama del sistema de calentamiento propuesto ........................................ 152

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Siglas

OMS

Organización Mundial de la Salud.

PNUMA

Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente.

PTAR

Planta de Tratamiento de Aguas Residuales.

EPS

Empresas Prestadoras de Servicios.

EMSAPUNO

Empresa Municipal de Saneamiento Básico S.A.

Reactor UASB Reactor anaerobio de manto de lodos y flujo ascendente. FIA

Facultad de Ingeniería Ambiental.

UNI

Universidad Nacional de Ingeniería.

CITRAR

Centro de Investigaciones en Tratamiento de Aguas Residuales y Residuos Peligrosos.

MINAM

Ministerio del Ambiente.

DBO

Demanda Bioquímica de Oxígeno.

DQO

Demanda Química de Oxígeno.

DQOs

Demanda Química de Oxígeno Soluble.

PTAR

Planta de Tratamiento de Aguas Residuales.

OD

Oxígeno Disuelto.

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"CONVENIO ESPECIFICO DE COOPERACION INTERINSTITUCIONAL ENTRE EL MINISTERIO DEL AMBIENTE Y LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA PARA IMPLEMENTACIÓN A NIVEL LABORATORIO DE PROPUESTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES MEDIANTE PROCESO Y REALIZACIÓN DE PRUEBAS-LOCALIDADDE ENSAYO” PUNO

1. Introducción

Durante los últimos meses de trabajo se ha realizado la ubicación, implementación y equipamiento completo de los reactores a escala de laboratorio, realizando las pruebas hidráulicas necesarias para el correcto funcionamiento del reactor en mención en el transcurso del desarrollo del proyecto, así mismo se está llevando a cabo los respectivos análisis de laboratorio de los diferentes parámetros analizados y actividades mencionadas en los términos de referencia.

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2. Antecedentes La presente consultoría está dirigida a proponer un protocolo para desarrollar una investigación de reactores anaerobios de flujo ascendente para el tratamiento de aguas residuales domésticas en la ciudad de Puno de tal manera que en el futuro dicha tecnología aplicada contribuya a la descontaminación de la cuenca del Lago Titicaca. 2. 1 Identificación de la zona de estudio La zona de estudio seleccionada en la presente consultoría se ubica en el Departamento de Puno, específicamente en la ciudad de Puno.

La zona en referencia ha sido seleccionada debido a que cumple con las características de la zona solicitada en la presente consultoría debido a su altitud. Adicionalmente, Puno viene atravesando serios problemas ecológicos debido a la operación y mantenimiento de sus plantas de tratamiento.

Figura 1 Ubicación de zonas de estudio: Ciudad de Puno (Puno), vista de la Planta de tratamiento de aguas residuales y del lago Titicaca

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Zona de estudio 1: Puno El departamento de Puno se encuentra ubicado en la zona sur-oriental del país, a una altura de 3800 msnm. Tiene una superficie de 71 999.00 km2 y una densidad poblacional de 16.66 hab./km2. El nivel más bajo se encuentra adyacente al Lago Titicaca, cuyas riberas están a 3812 m de altitud, desde donde empieza a elevarse gradualmente hasta los 3900 a 4000 m, altitud que caracteriza a la producción agrícola. En total son 10004 Centros Poblados (territorio que tiene como mínimo 100 viviendas agrupadas contiguamente) en todo el departamento, de los cuales el 95.5% están ubicados en el área rural y el 4.5% en el área urbana.

La ciudad de Puno se localiza en las riberas del Lago Titicaca, sobre la bahía menor de Puno. Sus limitantes topográficos han determinado que la ciudad adopte un plano alargado, con una orientación general de norte a sur. Según el último censo de población y vivienda el distrito de Puno cuenta con una población de 123 906 habitantes, el mismo que en relación al censo de 1993 representa un crecimiento poblacional de 23.70% (Tudela-Mamani, 2007).

El crecimiento de la población Puneña durante los últimos años se debe en parte al proceso de migración, el cual genera desplazamientos de pobladores de las zonas rurales que buscan mejoras en el ingreso y en el acceso a servicios básicos. Este el incremento poblacional también ha generado mayor consumo de agua potable y por consiguiente la generación de un mayor volumen de aguas residuales domésticas.

Desde el año 1940, el departamento de Puno ha tenido un crecimiento moderado, obteniéndose para el periodo 1981-1993 un valor máximo de 1.6%, que disminuyó a 1.1% en el último periodo intercensal 1993 - 2007.

El ritmo de crecimiento sin embargo es muy diferente entre las poblaciones de Puno y Juliaca. En la Tabla 1 se aprecia claramente que el porcentaje de crecimiento de Juliaca es de hasta 3 veces mayor que el de Puno.

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Tabla 1 Población y Tasa de crecimiento intercensal –Región Puno

Caracterización Puno dpto. Puno provincia Puno distrito San Román Juliaca Fuente: INEI (2007)

Población 1993 1079849 201205 100168 168534 151960

Incremento poblacional

2007 1268441 229236 125663 240776 225146

Obs 188592 28031 25495 72242 73186

% 17.46% 13.93% 25.45% 42.86% 48.16%

Tasa de crecimiento intercensal 1.1 0.9 1.8 2.5 3.4

2. 2 Características del caudal a tratar Zona de estudio 1: Puno La población de la ciudad de Puno de acuerdo al censo de población 2007 fue 125 663 habitantes. Para estimar la población de esta ciudad al 2012 se ha utilizado la tasa de crecimiento provincial, la cual ha sido 0.9% en el último periodo intercensal, 1993-2007. De esta manera se obtuvo que la población actual de la ciudad de Puno asciende a 131420 habitantes.

Por otro lado de acuerdo a las Memorias 2008 de la Empresa Municipal de Saneamiento Básico de Puno EMSAPUNO, la demanda de agua en esta ciudad fue estimada en 173 L/hab/día y la cobertura de alcantarillado en 74.26%. Considerando, además, un factor de contribución al alcantarillado del 80%, se calcula el caudal promedio de aguas residuales de la siguiente manera:

Además, se va a considerar valores del caudal de infiltración y de aportes por lluvias, similares a los estimados por el Plan Maestro Optimizado de SEDAJULIACA S.A. (2007). De acuerdo a este estudio el caudal de infiltración para el 2012 fue estimado en 53574 m3/mes y el aporte por

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lluvias para el mismo año en 101446 m3/mes. Por tanto, el volumen total de aguas residuales para la ciudad de Puno en el 2012 será el siguiente:

2. 3 Impacto de la descarga de aguas residuales en el lago Titicaca La contaminación orgánica y bacteriológica de las aguas del lago Titicaca es consecuencia del vertimiento de aguas servidas no tratadas provenientes de centros urbanos y poblaciones circunlacustres que carecen de servicios básicos.

La descarga pasada y actual de las aguas residuales a la bahía interior de Puno, ha provocado su eutroficación caracterizada por un excesivo crecimiento de vegetación acuática (lenteja de agua), que cubre un gran porcentaje del espejo de agua de la bahía interior, provocando su desequilibrio ecológico. Debido al alto contenido de nutrientes de las aguas del lago, se desarrolla un intenso proceso biológico que cubre de lemna el espejo de agua, favoreciendo el incremento de actividad anaeróbica en el cuerpo de agua y el fondo. Las comunidades de la región, por su parte, han venido desarrollando un aprovechamiento inadecuado de este recurso, introduciendo su ganado directamente al lago para alimentarse de la lemna y otras macrófitas que se benefician de la sobrecarga de nutrientes, con lo que la contaminación por efecto de los desechos de ese ganado que pasa muchas horas del día dentro del agua se eleva exponencialmente. Este esquema se repite en el río Torococha que transcurre por la ciudad de Juliaca en el Perú.

Las consecuencias de la eutroficación antropogénica que ocurre en esta zona varían desde el deterioro de las condiciones estéticas del lago, malos olores, perdida del valor de los terrenos aledaños, mortalidad de peces y plantas.

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Por su parte, la contaminación físico- química se origina como resultado de las descargas de aguas residuales urbanas e industriales, de los drenajes

de las minas y de los relaves de los sistemas de procesamiento mineral. Las principales fuentes contaminadas son el río Ramis, el río Suches, el río Desaguadero desde la confluencia con el Mauri, donde hay una concentración elevada de sulfatos (de hasta 600 mg/l), boro y arsénico de origen natural. Asimismo, los ríos Seco y Seque recogen vertimientos tóxicos de muchas de las industrias instaladas en El Alto, además de los efluentes de muchas otras conectados de manera irregular a la red de alcantarillado doméstico. Las aguas desechadas por la actividad minera que recibe aguas abajo son muy ácidas y altamente cargadas de metales pesados, y los sedimentos mezclados en ellas contienen grandes cantidades de pirita, la cual, al oxidarse y entrar en contacto con el agua produce acidificación por ácido sulfúrico. Este ácido lixivia los metales presentes, produciendo así un agua similar a la de las minas (copajira). Quizá el problema más grave de contaminación de origen minero en el lado peruano es el generado por las explotaciones auríferas ubicadas en la Rinconada, Ananea y en las cuencas altas del sistema Ramis /Huancané, generándose una importante cantidad de partículas finas que, en los tramos medios de los ríos utilizados por las truchas para el desove y el desarrollo de los alevines, causa graves problemas de equilibrio ecológico.

La contaminación de las aguas ha afectado, evidentemente, las cadenas tróficas del Sistema del lago Titicaca. Aunque los datos no son muy abundantes, se han registrado concentraciones superiores a las normas para consumo humano de mercurio y arsénico en individuos de pejerrey capturados en la bahía de Puno (0.4 ppm de Hg). Asimismo, las concentraciones de metales pesados encontradas en pejerrey en el lago Poopó son muy altas, especialmente de plomo, cobre, cromo, estroncio, zinc y estaño (PNUMA, 1996; Hacon y Azevedo, 2006)

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2.4 Diagnóstico del tratamiento y reuso de aguas residuales en Puno La situación con respecto al tratamiento de aguas residuales ha sido analizada conforme a las reuniones de coordinación específicamente en las ciudades de Juliaca y Puno.

a. En la ciudad de Juliaca Las aguas residuales de la ciudad de Juliaca son tratadas en la Planta de tratamiento ubicada en la comunidad de Chilla. Esta Planta cuenta con 08 lagunas facultativas y fue construidas en 1982 en un área de 33 ha.

Actualmente, la planta cuenta con una cámara de rejas, un canal repartidor de caudales y las lagunas facultativas primarias. La planta actual se encuentra sobrecargada, opera a un caudal mayor a su capacidad. Además, se observa la presencia de lodos y arenas a cantidades elevadas, principalmente debido a la presencia del drenaje pluvial en el afluente de la planta y que esta no cuenta con una unidad de desarenado. En la atmósfera es posible percibir los olores fétidos producto de las reacciones de degradación anaerobia q se llevan a cabo dentro de las lagunas. Finalmente el efluente de la planta es vertido al rio Torococha que desemboca al rio Coata, el que finalmente descarga al lago Titicaca. Durante este trayecto el rio Coata recibe las muchas contribuciones de conexiones clandestinas.

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Figura 2 Vista de la acumulación de lodos en las lagunas de tratamiento de Juliaca.

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Figura 3 Vista de la Planta de tratamiento de Juliaca.

b. En la ciudad de Puno Actualmente la ciudad de Puno cuenta con la planta de tratamiento Isla Espinar que fue construida en el año 1972 en áreas inundables y se ubica en el extremo sur de la ciudad, limitando por el oeste con la Isla El Espinar, por el norte y el sur con la bahía interior del Lago Titicaca. Asimismo, recibe los desagües recolectados de las principales estaciones de bombeo que existen en la ciudad.

Esta Planta estuvo operativa hasta el año 1985, en el cual fue inhabilitada debido a la inundación causada por las frecuentes lluvias de la zona.

Entre los años 1995 y 1996 EMSA PUNO S.A. con el financiamiento del Programa Nacional de Agua Potable y Alcantarillado (PRONAP), rehabilitó la antigua planta del Espinar ampliando su capacidad de tratamiento hasta cubrir un 70% del total de aguas residuales domésticas de la ciudad de Puno.

22

Las aguas residuales en la Planta de tratamiento el Espinar son tratadas con 02 lagunas facultativas. Actualmente, la planta cuenta con una cámara de rejas, 01 laguna aireada primaria y una laguna facultativa secundaria.

En el siguiente cuadro se presenta la información con respecto al área y volumen de cada laguna: Tabla 2 Volumen y área de la Planta El Espinar LAGUNA

AREA

VOLUMEN

Laguna Primaria

TOTAL (m2) 141 777.08

TOTAL (m3) 124 168.00

80 495.65

57 410.00

Laguna Secundaria Fuente: EMPSAPUNO (2009).

La Planta El Espinar actualmente se encuentra sobrecargada orgánicamente. Se evidencia fácilmente la presencia de lodos y arenas a niveles altos, principalmente debido a que la presencia del drenaje pluvial en el afluente de la planta. En la atmósfera es posible percibir la fuerte presencia del hidrogeno sulfurado lo que es un indicador de que las reacciones anaerobias principalmente en las zonas muertas. Finalmente de la misma manera que en la ciudad de Juliaca, el efluente de la planta es descarga al Lago Titicaca.

El caudal de ingreso es de 180 L/s y la DBO 5 mínima es de 203.49 mg/L, por lo tanto se tiene una carga orgánica de ingreso de 3164 Kg DBO5/dia. Por otra parte con respecto el valor de coliformes termotolerantes no se logra alcanzar en ningún momento los valores recomendados por la OMS para fines de riego agrícola, por lo tanto el riesgo de adquirir enfermedades gastrointestinales al ingerir alimentos irrigados con estas aguas es muy elevado.

23

Figura 4 Vista de la Planta de tratamiento Espinar (Puno).

Figura 5 Vista de la acumulación de lodos en las lagunas de la Planta de tratamiento El Espinar (Puno).

2. 5 Política Nacional del Ambiente El Ministerio del Ambiente es el ente rector del Sector Ambiente y la autoridad competente para formular la Política Nacional del Ambiente y entre sus 24

objetivos está asegurar la prevención de la degradación del ambiente y de los recursos naturales y revertir los procesos negativos que los afectan.

La Política Nacional del Ambiente es de cumplimiento obligatorio en los niveles del gobierno nacional, regional y local y de carácter orientador para el sector privado y la sociedad civil.

Uno de los objetivos específicos más importante de la Política Nacional del Ambiente es: “asegurar una calidad ambien desarrollo integral de las personas, previniendo la afectación de ecosistemas, recuperando ambientes degradados y promoviendo una gestión integrada de los riesgos ambientales, así como una producción limpia y eco eficiente”.

Es en este marco legal en el que se desarrollarán los protocolos de investigación de reactores UASB para el tratamiento de aguas residuales domésticas en la ciudad de Puno.

25

3. Alcances



El presente informe corresponde a la Implementación de las unidades de tratamiento con la realización de las pruebas de ensayo realizadas su verificación mediante registro fotográfico en la ciudad de Puno. Los resultados se utilizarán para la determinación de los criterios de diseño de las unidades de tratamiento de aguas residuales domésticas que utilicen la tecnología de reactores anaerobios de manto de lodos y flujo ascendente. 

26

4. Resumen del protocolo aplicado y ajuste en el diseño de los reactores a escala de laboratorio 4.1 Criterios para la ubicación En la ciudad de Puno, se instalaron 2 baterías de reactores denominados: 

 Batería 1 L: Reactor UASB sin digestor de lodos.   Batería 2 L: Reactor UASB con digestor de lodos y sistema de calentamiento. 

El lugar donde se ubicó el laboratorio de investigación es un ambiente dentro de las instalaciones de la Planta de Tratamiento de Agua de Aziruni, el cual será proporcionado y acondicionado por EMSAPUNO, siendo recomendable esta ubicación por su cercanía al laboratorio de análisis de aguas de la planta de Aziruni.

El ambiente donde se albergaron los reactores y los demás componentes del sistema de investigación, reúne las siguientes características: 

 Es cerrado y techado con un área disponible mayor de 40 m 2.   Cuenta con instalaciones sanitarias de agua y desagüe, e instalaciones eléctricas (iluminación y tomacorrientes). 

EMSAPUNO se encargará de tomar las medidas de protección y vigilancia para la preservación y conservación de los equipos, reactores y otros componentes del sistema de investigación.

27

4.2 Dimensionamiento del reactor UASB y el digestor de lodos En la ciudad de Puno, se deberá instalaron 2 baterías de reactores denominados: 

 Batería 1 L: Reactor UASB sin digestor de lodos.   Batería 2 L: Reactor UASB con digestor de lodos y sistema de calentamiento. 

Los detalles de los reactores en cada una de las baterías se presentan en el Anexo A Planos correspondiente al los reactores de las baterías 1L y 2L.

El reactor UASB a escala de laboratorio tiene forma cilíndrica, la fabricación de estos elementos es a base de láminas acrílicas transparentes, con la finalidad de observar el proceso al interior del reactor, la fabricación con este material es por partes ó piezas, para luego ser empalmadas, en base a estas piezas detallamos sus características:

 Zona de entrada: Por un niple ½” ingresa el agua re del cono de distribución de 0.08m y diámetro de la base 0.15m, donde se coloca en una bolsa de seda con unas 12 canicas para que distribuyan en caudal en forma uniforme.   

 Zona de digestión: Tiene un diámetro de 0.15m y una altura útil de  1.2m, tiene 6 salidas con niples de ½”, se utilizaran para recirculación de lodo del digestor, las restantes para  estudios de monitoreo de lodo.   Zona

de

separador de fases:

Tiene dos

elementos básicos el cono de separador de fases 28

(pieza de obtención comercial) y el deflector, el cono de diámetro 0.15m y está sumergida 0.14m, el deflector presenta una reducción de diámetro de la zona de digestión, a un diámetro de 0.11m con 

  

una altura de 0.04m.   Zona de sedimentación: Tiene un diámetro de 0.20m, es una ampliación de diámetro después del deflector, con una altura útil de  0.15m hasta los vertederos de salida, se base del sedimentador para limpieza.   Zona de recolección de agua residual: consiste en vertederos triangulares. La recolección de agua residual es en todo el perímetro de la sección circular, para ser recolectado en una corona circular que 

rodea al perímetro con un diámetro de 0.27m, con un ancho útil de 0.035m y altura útil de 0.13m en cuya parte superior se pondrá una tapa hermética. Se está colocando 1 niple de tratado y otro para la limpieza de la corona de recolección.

El digestor a escala de laboratorio, tiene forma cilíndrica, la fabricación es a base de una lámina acrílica transparente. A continuación se detallan sus características:



 Zona de digestor: Tiene un diámetro de 0.20m y altura útil de 1.0m en cuya base se ubica un soporte para el mezclador.   Zona de calentamiento: Tiene un diámetro 0.26m y altura útil de 1.0m, tiene la base de soporte común a la zona de digestor de diámetro 0.32m con una altura de 0.010m, esta zona en forma de anillo entre el 29

digestor y el cilindro perimétrico, permitirá contener agua para calentar el 



digestor, para su operación tiene un ing salida. Para la operación de lodo a recircular con el UASB, se tienen 6 



salidas de ½” espaciados en forma ascen 



0.20m. También se está considerando 3 salidas para monitorear el lodo, espaciadas 0.40m cada uno.    4.3 Memoria de cálculo del reactor UASB y el digestor de lodos

Datos de entrada1: Caudal

: 42.00L/día-115.20L/día

Tiempo de retención (TRH)

: 4h - 15h

Diámetro de zona de digestión

: 0.15m

Carga orgánica DQO

: 860mg/L

Altura de zona de sedimentación

: 0.15m

Altura zona del manto de lodos

: 1.20m

1

Datos obtenidos del UNIinforme:ConvenioEspecifico“CITRARdeCooperaciónFIAInterinstitu cional MINAM-UNI –Informe 1”

Cálculos: Para una adecuada operación: La velocidad Ascensional

: máximo 1.0 m/h

Aplicamos la fórmula: 30

Q=

42.00

Q=115.20l/día;

Ambos caudales de operación cumplen en ser menores a 1.0 m/h

2.- Comprobación de los caudales de operación: Para concentraciones bajas de carga orgánica < 1500mg/L DQO, utilizamos: Formula de Caudal:

Fórmula de cálculo de volumen:

31

Altura(Hi) (m)

Diámetro(Di) (m)

Digestión

1.20

0.15

Deflector

0.04

0.11

Sedimentación

0.15

0.20

Zona

Calculamos el volumen total del reactor (Vr) es:

El rango de operación cubre el rango de diseño 42.00L/día - 157.20L/día.

Zona de separador de fases Para un funcionamiento adecuado debe cumplir: El volumen de sedimentación debe estar entre 15-20% del volumen útil del reactor (Van Haandel y Lettinga, 1998). Diámetro del cono

: 0.15m

Angulo de cono

: 50°

V: Volumen de sedimentación. 32

Vr: Volumen útil del reactor.

Porcentaje en volumen de sedimentación respecto al volumen total del reactor:

Detalles del separador de fases

Vista frontal

Vista en Planta 33

5. Marco Teórico 5.1 Experiencias a nivel nacional en el tratamiento de aguas residuales mediante el reactor anaerobio UASB en zonas de climas fríos En nuestro país no existen experiencias sobre la aplicación de reactores anaerobios UASB en el tratamiento de aguas residuales domesticas en zonas de clima frío y con una elevación superior a los 3000 m.s.n.m. El proyecto a desarrollarse sería la primera experiencia en el país sobre la aplicación de la tecnología anaerobia en el tratamiento de aguas residuales en zonas de climas fríos similares a Puno.

Se tiene como referencia la investigación realizada en escala de laboratorio realizada por Mahmoud (2002) titulada "Anaerobic Pretreatment of Sewage Under Low Temperature (15°C) Conditions in an Integrated UASB -Digester System" que traducido al español es "Pretratamiento Anaerobio a bajas condiciones de temperatura (15°C) en un sistema integrado UASB-Digestor.

La investigación fue realizada en Holanda y se centró en estudiar el tratamiento de las aguas residuales que trabajaba de manera controlada de 15°C con un digestor de lodos que operó a una temperatura de 35°C y tenía como afluente parte de los lodos en exceso del reactor UASB tomados de la parte superior del manto de lodos. El efluente del digestor era introducido nuevamente en el reactor UASB. Los resultados mostraron un incremento de la eficiencia de la remoción de la DQO en un 66% con respecto al sistema que consideraba únicamente el reactor UASB.

34

Figura 6 Esquema de un reactor anaerobio de mantos de lodos y flujo ascendente con un digestor de lodos a ser aplicado en zonas de temperatura menor a 15°C2

Por otra parte la producción en condiciones mesofílicas y termofílicas podrían ser aplicadas en la mayoría de países en vías de desarrollo. El desarrollo de tecnologías de hacer disponible el biogás como energía para cocina o calentar en zonas frías es un tema de mucho interés y la principal razón de la posible falla tiende a centrarse en las condiciones climáticas (temperaturas bajas). Un gran número de investigadores a realizado estudios de producción de metano utilizando aguas residuales, excremento de humanos y vacas, pero muy pocos han estudiado la producción de biogás bajo condiciones psicrofílicas. Singh et al (1995) estudió el efecto del tiempo de retención hidráulico de 35

excrementos de humanos bajo condiciones psicrofílicas. Con un tiempo de retención de 20 días, la concentración de propionato se ha reportado tres veces mas grande que el acetato, mientras que a tiempos de retención mayores el acetato y propionato mantuvieron casi iguales concentraciones. De lo indicado, es posible concluir que la digestión anaerobia de excrementos puede realizarse a 10°C utilizando inóculos adaptados.

2

Mahmoud N (2002). Anaerobic Pre-treatment of Sewage Under Low Temperature (15°C) Conditions in a Integrated UASB-Digester System, Universidad de Wageningen, Holanda.

Safely y Westerman (1994) evaluaron el comportamiento de lagunas anaerobias a bajas temperaturas, que mostraron que la digestión era factible a una temperatura mínima de 10°C con un mínimo tiempo de retención hidráulica de 50 días y carga de lodos de 0.12 SSV/m3/día. Sutter y Wellinger (1988) indicaron que la producción de biogás por un digestor a 20°C y tiempo de retención de 40 a 50 días era comparable con un digestor operando a temperaturas mesofílicas con la mitad del tiempo de retención.

El caso de Tongliang en China fue un éxito en la producción de biogás a diferentes temperaturas. La producción diaria 3 de biogás durante el invierno (6 a 10°C) es 0.05m3/m3, primavera (16-22°C) es 0.1 a 0.2m3/m3 y verano (22-23°C) es de 0.2 a 0.33 m3/m3 (Daxiong et al 1990). Entonces podría concluir que el biodigestor podría funcionar todo el año pero la producción de gas es insuficiente en invierno.

La planta de Janata (India) de biogás en condiciones de altura; la temperatura de digestión de lodos (excrementos) siguió el mismo 36

parámetro de la temperatura ambiental. Aquí se utilizó un biodigestor de cúpula fija (Figura 7) es decir un digestor en forma de cúpula cerrada. Los residuos (estiércol, excremento humano excremento) alimentan al reactor. Después de que las bacterias metanogénicas digieren los residuos y producen biogás, el gas se captura en el gasómetro y la suspensión se desplaza en el depósito de compensación. La producción de gas es mayor mientras mayor es el nivel del sustrato. Dicho nivel en el digestor depende de la velocidad de carga, la producción de gas y tasa de consumo del sustrato. Durante la producción de gas, la suspensión (sustrato) es desplazada hacia los lados y desplazada al tanque de compensación. Cuando el gas se acaba entonces entra

sustrato

nuevamente

proveniente

del

tanque

de

compensación. Como consecuencia de estos movimientos, un cierto grado de mezcla se obtiene de una mezcla de lodos con diferentes valores de tiempo de retención celular, por lo que este diseño se aproxima a un reactor de mezcla completa. Como es de general conocimiento en un reactor de cúpula fija el tiempo retención hidráulico es igual que el tiempo de retención celular. Por lo tanto el volumen del lodo 3

Referida a la producción de biogas por cada m 3 de sustrato

lleno en el digestor es igual al tiempo de retención de los lodos multiplicado por el flujo. La captura del gas se adapta teniendo en cuenta el requerimiento de gas del usuario final (familia). Es importante considerar que mientras se tengas mas alimento (sustrato) se produce más gas.

En esta experiencia una caída en la temperatura ambiental media (de 25 a 26°C) en verano (a un rango de 9 a 10°C) en invierno ocasionó una reducción de la temperatura del digestor del rango 22 a 23°C hasta el rango de 13 a 14°C. La temperatura del digestor se mantuvo pequeña para un rango mesofílico de 16 a 24°C por cerca de 8 meses y el resto del año en 37

condiciones psicrofílicas (rango de 13 a 14°C). Esto causó una reducción de la producción de biogás en el invierno de 23 a 37% (Kalia y Kanwar, 1988)

Figura 7 Esquema del reactor de domo fijo utilizado para la planta Janata (India) 1. Tanque de mezcla y trampa de arena.2. Digestor.3. tanque de compensación y eliminación del efluente.4. Recolector de metano.5. Tubería de gas.6. Tapa de ingreso al reactor para evitar la salida de gas.7.Acumulación del lodo espeso.8. Tubería de salida.9. Nivel de referencia.10. Espuma generada y reducida por la variación de niveles. Fuente (Balasubramaniyan, 2008)

38

La producción de biogás puede ocurrir en un amplio rango de temperaturas, en la naturaleza de 0 a 97°C Zeeman et al, 1988). En conclusión hay un limitado conocimiento de falta de experiencia concerniente a la digestión psicrófila, pero es claro que a bajas temperaturas se requieren tiempos de retención mas elevado para lograr una producción similar de biogás (Zeeman, 1998).

Sing y Soch (2004) mencionaron que en la planta de biogás denominada Deebandu en Punjab (India) operando a 25°C y a 40 días de tiempo de retención se encontraba una relación entre el tiempo de retención hidráulico y con la temperatura que se indica en la siguiente tabla:

Tabla 3 Cálculo del tiempo de retención (HRT) y el volumen de un biodigestor en la India para una misma producción de metano Temperatura

°C

2

5

10

15

20

25

Carga de sólidos

Kg/dia

2.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

Tiempo de retención

dias

80.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

Volumen

M3

14.96

11.08

6.72

4.08

2.47

1.50

Finalmente es preciso resaltar que la digestión anaerobia reduce el número de patógenos en función del tiempo de retención y de la temperatura. La biomasa digerida produce un lodo bien digerido que se puede utilizar como fertilizante luego del tratamiento adecuado para evitar la adquisición de enfermedades.

La velocidad de desintegración de las bacterias depende de la temperatura, tiempo de tratamiento, el pH, ácidos grasos volátiles y el sistema de funcionamiento (sistema discontinuo o continuo). El proceso de digestión anaerobia puede eliminar gran número de patógenos. Sin embargo, la temperatura y el tiempo de retención hidráulica (TRH) es aun una interrogante sin resolver entre los investigadores. La temperatura determina la tasa de eliminación de patógenos y es también un determinante importante del grupo de bacterias que funcionarán en el digestor. La temperatura es el factor más importante determina la supervivencia de las bacterias patógenas durante la digestión anaerobia.

39

6. Metodología y Resultados obtenidos

En esta sección se presenta la metodología aplicada durante la investigación en curso. 6.1 Materiales requeridos Los detalles gráficos se muestran en el Anexo A Planos correspondiente al los reactores de las baterías 1L y 2L. Las especificaciones de los materiales de ensayo en reactores a escala de laboratorio se muestran en el Anexo C Especificaciones de materiales de ensayo en reactores a escala de laboratorio Batería 1L y 2L. a. Para la Batería 1 L: Reactor UASB sin digestor de lodos

Materiales para los reactores a escala de laboratorio Para los experimentos en escala de laboratorio como mínimo se requerirán los siguientes materiales para la elaboración de los reactores:

Tabla 4 Materiales para los reactores a escala de laboratorio-Batería 1 L. Materiales

Unidad

Cantidad

Recipiente para el afluente

Und.

2

Bombas peristálticas de 2 cabezales*

Und.

1

Reactor UASB

Und.

1

Medidores de gas

Und.

2

Mezclador manual

Und.

2

Electrobomba de 0.5 HP

Und.

1

Nota (*): Técnicamente es mas recomendable trabajar con una bomba de dos cabezales en remplazo de dos bombas de un solo cabezal, porque se reduce la dificultad de operación y mantenimiento, así como la variaciones de caudales y tiempo de calibración de los equipos de bombeo.

40

Materiales Para el Desarrollo de los ensayos A continuación se listan los equipos requeridos para la realización de ensayos de laboratorio. Tabla 5 Materiales para el desarrollo de los ensayos-Batería 1 L Materiales

Unidad

Cantidad

Vasos de precipitado de 250 ml

Und.

10

Vasos de precipitado de 50 ml

Und.

20

Probetas de 100 ml.

Und.

10

Probetas de 1000 ml.

Und.

4

Pipetas graduadas de 10 ml.

Und.

10

Pipetas graduadas de 1 ml.

Und.

10

m.

30

Pera de aspiración para pipeta

Und.

5

Picetas

Und.

5

Baguetas

Und.

10

Capilares.

Und.

10

Mandiles de algodón

Und.

5

Guantes de látex x 100 unid.

Caja

8

Mascarillas x 50 unid. Marca 3M

Caja

10

Canastillas de succión 1/4"

Und.

5

Embudos de cristal.

Und.

10

Jarras de muestreo

Und.

6

Tapones de jebe con orificio

Und.

6

Papel toalla (paquete x 3)

Und.

5

Lejía por Galón

Und.

5

Válvulas para gas.

Und.

10

Soporte metálico de reactores

Und.

2

Ganchos de sujeción de mangueras

Und.

20

Moldimix

Und.

5

Baldes de 20 L

Und.

5

Papel de filtro Watman

Caja

5

Respirador con filtro de gases marca 3M serie 70004

Und.

2

Mangueras de látex

41

4

Con filtro para gases orgánicos, de preferencia código 6057 o mejor.

Análisis de laboratorio A continuación se listan los análisis fisicoquímicos y bacteriológicos requeridos:

Tabla 6 Análisis fisicoquímicos y bacteriológicos-Batería 1 L Cantidad por reactor

monitoreos mensuales

meses

Total

DBO

2

4

3

24

DQO

2

4

3

24

DQOs

2

4

3

24

Coliformes Fecales

2

4

3

24

Coliformes Totales

2

4

3

24

Ph

2

4

3

24

Sólidos Totales

2

4

3

24

Sólidos Volátiles Totales

2

4

3

24

Huevos de Helmintos

2

4

3

24

Escherichia coli

2

4

3

24

Sólidos sedimentables*

1

30

3

90

Turbiedad*

2

30

3

180

Temperatura

1

30

3

90

Parámetro

Nota: (*): Se han incluido los parámetros turbiedad y sólidos sedimentables (no incluidos en los términos de referencia) por ser unos parámetros significativos (permite conocer de manera rápida y económica un valor aproximado de la carga orgánica en cualquier instante durante la investigación) para el control operativo del reactor UASB

b. Para la Batería 2 L: Reactor UASB con digestor de lodos y sistema de calentamiento

Materiales para los reactores a escala de laboratorio 42

Para los experimentos en escala de laboratorio como mínimo se requerirán los siguientes materiales para la elaboración de los reactores..

Tabla 7 Materiales para los reactores a escala de laboratorio-Batería 2 L Materiales

Unidad Cantidad

Recipiente para el afluente

Und.

2

Bombas peristálticas de 2 cabezales5 Reactor UASB

Und. Und.

2 1

Digestor

Und.

1

Medidores de gas

Und.

2

Recipiente para recolección de muestras

Und.

2

Mezclador manual

Und.

2

Electrobomba de 0.5 HP

Und.

1

Sistema de calentamiento: El sistema baño María que se utilizará para el calentamiento del digestor de lodos estará constituido por un recipiente de plástico de 100 L, el cual será alimentando con agua a una temperatura de 70ºC aproximadamente, mediante un calentador y un esquema de la instalación del sistema de calentamiento se presenta en el Anexo A.

El agua de calentamiento será recirculada desde el recipiente de baño María hacia la terma mediante una electrobomba de 0.5 HP, cuando su temperatura sea inferior a 25ºC. El control de temperatura en el contenedor de baño María se realizara manualmente mediante un termómetro de laboratorio, en el rango entre 25ºC y 35ºC.

Para el sistema de calentamiento se requerirán los siguientes materiales

43

5

Técnicamente, lo más recomendable es trabajar con una bomba de 2 cabezales, a fin de permitir incrementar la velocidad de ascenso en el reactor UASB de las Baterías 1 y 2, razón por la cual se decide remplazar las dos bombas con un solo cabezal especificada en los términos de referencia del estudio por una de doble cabezal.

44

Tabla 8 Requerimientos para el sistema de calentamiento-Batería 2 L Materiales

Unidad Cantidad

Recipiente de baño María de 80 L

Und.

1

Electrobomba de recirculación de 0.5 HP

Und.

1

Terma solar de 100-150 L

Und.

2

Termómetro de laboratorio de 0 a100ºC

Und.

2

Mezclador manual

Und.

1

Materiales Para el Desarrollo de los ensayos A continuación se listan los materiales requeridos para la realización de ensayos de laboratorio.

45

Tabla 9 Materiales para el desarrollo de los ensayos-Batería 2 L Materiales

Unidad

Cantidad

Vasos de precipitado de 250 ml

Und.

10

Vasos de precipitado de 50 ml

Und.

20

Probetas de 100 ml.

Und.

10

Probetas de 1000 ml.

Und.

4

Pipetas graduadas de 10 ml.

Und.

10

Pipetas graduadas de 1 ml.

Und.

10

m.

30

Pera de aspiración para pipeta

Und.

5

Picetas

Und.

5

Baguetas

Und.

10

Capilares.

Und.

10

Mandiles de algodón

Und.

5

Guantes de látex x 100 unid.

Caja

8

Mascarillas x 50 unid. Marca 3M

Caja

10

Canastillas de succión 1/4"

Und.

5

Embudos de cristal.

Und.

10

Jarras de muestreo

Und.

6

Tapones de jebe con orificio

Und.

6

Papel toalla x paquete 3

Und.

5

Lejía por Galón

Und.

5

Válvulas para gas.

Und.

10

Soporte metálico de reactores

Und.

2

Ganchos de sujeción de mangueras

Und.

20

Moldimix

Und.

5

Baldes de 20 l

Und.

5

Papel de filtro Watman

Caja

5

Respirador con filtro de gases marca 3m serie 70006

Und.

2

Mangueras de látex

46

6

Con filtro para gases orgánicos, de preferencia código 6057 o mejor.

Equipos de campo para el Desarrollo de los ensayos A continuación se listan los equipos requeridos para la realización de ensayos de laboratorio.

Tabla 10 Equipos de campo para el desarrollo de los ensayos-Batería 1 L Materiales

Unidad

Cantidad

Balanza Mettler XP404S

Und.

1

Higrómetro Termómetro

Und.

1

Termómetro Fisher Brand 0-50ºC

Und.

1

Ph-metro ORION 290 A o similar

Und.

1

Turbidímetro Portable con kit de medición

Und.

1

Medidor de oxígeno disuelto portátil.

Und.

1

Análisis de laboratorio A continuación se listan los análisis fisicoquímicos y bacteriológicos requeridos:

Tabla 11 Análisis fisicoquímicos y bacteriológicos-Batería 2 L Cantidad por reactor

monitoreos mensuales

Meses

DBO

2

4

3

24

DQO

2

4

3

24

DQOs

2

4

3

24

Coliformes Fecales

2

4

3

24

Coliformes Totales

2

4

3

24

pH

2

4

3

24

Parámetro

47

Total

Sólidos Totales

3

4

3

36

Sólidos Volátiles Totales

3

4

3

36

Huevos de Helmintos

2

4

3

24

Escherichia coli

2

4

3

24

Sólidos sedimentables

1

30

3

90

Turbiedad

2

30

3

180

Temperatura

1

30

3

90

En la Tabla anterior se han incluido los parámetros turbiedad y sólidos sedimentables (no incluidos en los términos de referencia) por ser unos parámetros significativos (permite conocer de manera rápida y económica un valor aproximado de la carga orgánica en cualquier instante durante la investigación) para el control operativo del reactor UASB.

c. Muestreo de las aguas residuales Las aguas residuales que se utilizaran durante la investigación serán recolectadas de la planta de tratamiento de aguas residuales El Espinar. El punto de recolección de muestras se ha ubicado en un buzón aguas abajo de la zona de pretratamiento de dicha planta.

La frecuencia de recolección de las aguas residuales será diaria, la hora de muestreo ha sido fijada entre las 7:00 y 8:00 horas. EMSAPUNO proporcionará un vehículo para el transporte diario de la muestra, desde la PTAR el “Espinar” has Asimismo, se encargará de realizar el mantenimiento de las unidades

de

pre-tratamiento,

previo 48

al

inicio

de

las

investigaciones, con el objeto de obtener una muestra representativa que contribuirá en obtener mejores resultados. d. Recursos Humanos En cada Batería se requerirá como mínimo contar con los siguientes colaboradores: 01 Director del Proyecto, que deberá poseer las siguientes características:         

Ser Ingeniero Sanitario con registro de Colegiatura en el Colegio de Ingenieros no menor de 12 años de antigüedad.  De preferencia venir desarrollando estudios de doctorado en tratamiento de aguas residuales.  Haber desarrollado una maestría en el tratamiento de aguas residuales.  Ser docente en tratamiento de aguas residuales durante 2 años como mínimo.  Haber desarrollado con anterioridad como mínimo 02 trabajos de investigación o protocolos de investigación relacionados a la tecnología propuesta en este estudio. 

   



Haber operado una planta de tratamiento por lo menos durante 2 años. 



Haber desarrollado por lo menos 4 proyectos de tratamiento de aguas residuales. 



Haber organizado por lo menos 2 cursos de capacitación de aguas residuales en los últimos 5 años. 



Haber laborado por lo menos 4 años en temas relacionados a la especialidad. 



Tener conocimiento del idioma inglés. 

01 Profesional de Ingeniería Sanitaria ó Ambiental para la operación y mantenimiento del sistema que deberá poseer las siguientes características: 49

 





Ser Ingeniero Sanitario con registro de Colegiatura en el Colegio de Ingenieros no menor de 10 años de antigüedad. 



Haber desarrollado estudios de Maestría Tratamiento de Aguas y Reuso de Desechos. 



Experiencia en docencia o investigación en tratamiento de aguas residuales domésticas, con 02 años de experiencia. 



Haber desarrollado con anterioridad como mínimo 01

en

trabajo de investigación o protocolos de investigación 

relacionados a la tecnología propuesta en este estudio.  

Experiencia profesional mínimo de cinco años en temas relacionados con Sistemas de abastecimiento y/o tratamiento de agua y de control de la contaminación de



las aguas residuales.  

Haber trabajado en proyectos de diseño de plantas de tratamiento de agua y/o de aguas residuales, con un



mínimo de 03 proyectos o estudios.  

Haber participado en por lo menos en tres cursos de Capacitación relacionado a “Tratamiento de Aguas Resi aguas residuales”. 

 

Conocimiento de Ingles intermedio. 

02 Practicantes de Ingeniería Sanitaria ó Ambiental con experiencia en:  



Tener experiencia en el muestreo de aguas. 



Haber desarrollado por lo menos una práctica relacionada al tema de tratamiento de aguas residuales. 



Ser responsables, con disposición de trabajo en equipo. 

Tabla 12 Recursos humanos requeridos para operar cada las Baterías 1L y 2L Ítem

Unidad 50

Cantidad de meses

Director proyecto

1

6

Operador del sistema

1

6

Practicantes

2

6

51

6.2 Metodología de análisis Criterios generales Se considerará un caudal continuo y variable de 0.042 a 0.115 m 3/día con un tiempo de retención que varia de 4.2 a 15.4 horas en la zona de digestión, regulado con un control de caudal peristáltico (indicado como B1 en la Figura 9). Este valor ha sido ajustado al considerado inicialmente en el diseño 7 , debido a que se ha mejorado las estructuras de salida a condiciones más reales y con vertederos a la salida (Uemura & Harada, 1999).

La altura útil de la zona de digestión es de 1.2m. El volumen útil de los reactores a escala de laboratorio será aproximadamente de 0.021m3 en la zona de digestión y deberán ser de acrílico o material transparente que facilite la observación del proceso de tratamiento 8. Se deberá considerar una recirculación interna dentro del reactor a fin de garantizar la velocidad de ascenso interna de 0.5 a 1 m/hora. (Van Haandel & Lettinga, 1994) Se considera asimismo la construcción de un digestor cuyo volumen no deberá ser mayor al volumen del reactor UASB.

En el Anexo A se puede apreciar las dimensiones aproximadas del reactor UASB para las Baterías 1L y 2L.

En los sistemas propuestos se recomienda contar con una canastilla que evite las obstrucciones de sólidos pequeños en las mangueras de succión.

En todos los casos se prefiere trabajar con la misma bomba de velocidad variable ya que permitirá efectuar la corrección experimental en campo.

7

8

3

En los términos de referencia del proyecto se consideró 22.92-83.33 ml/min equivalente a 0.032-0.117 m /día

Al respecto, se ha encontrado en el mercado una bomba con un caudal programable que varía de 0.06 ml/min a 2900 ml/min. Es importante estar seguros que se trabajará con caudal preciso para dar una validez científica a la investigación. Por otra parte no es posible aumentar el tamaño del reactor pues según las 52

consultas realizadas en el mercado no es posible construir este reactor más grande en acrílico.

Detalles de monitoreos Durante el estudio se recomienda hacer pruebas por 2 semanas como mínimo variando el tiempo de retención a razón de 2 horas (de esta manera se probarán tiempos de retención de 4.2, 6.2, 8.2, 10.2, 12.2 y 14.2 horas).

El periodo de 2 semanas se ha seleccionado a fin de permitir una estabilización y los tiempos de retención han sido seleccionados considerando valores tentativos de otros investigaciones previas en otros países (Mahmoud, 2002).

Cabe precisar que la regulación de tiempos debe probarse en campo una vez programado el caudal teórico correspondiente, debido a que el lodo también produce una pérdida de carga, la misma que deberá ser determinada en campo.

La velocidad de ascenso calculada es de 0.08 y 0.3 m/h en la zona de digestión, considerando como antecedentes los estudios de capacidad de filtración de lodos anaerobios (Mahmoud et al., 2005). Estas velocidades de ascenso van a ser incrementadas de acuerdo al caudal de ingreso del lodo proveniente del digestor. No obstante, cabe precisar que estas velocidades serán incrementadas conforme se vayan obteniendo los resultados del estudio. Estas velocidades serán graduadas con el cabezal a la bomba de recirculación9. Tabla 13 Tabla resumen de principales características de diseño del reactor UASB Descripción

Simbología

Rango de caudales Rango de variación del tiempo de retención 53

Valor

m3/día

0.042 - 0.115

h

4.2 - 15.4

9

Altura útil de la zona de digestión

m

1.20

Volumen útil Velocidad de ascenso sin recirculación

m3

0.021 0.08 - 0.3

m/h

Al momento de efectuar la compra de la bomba se debe permitir la instalación de 2 cabezales.

54

orte de resultados) a fin de garantizar el

d Durante la fase de arranque del sistema se observará muchos problemas

con

respecto

a

e

A continuación se procederá a describir a detalle cada una de las baterías.

t

pérdidas de lodos, lo cual es algo común. Al respecto, se deben

de

condiciones

preservar

las

anaerobias

de

a. Batería 1 L: Reactor UASB sin digestor de lodos (ver Figura 8).

reactor UASB y digestor de

En

lodos

propone

sistema

en

todo

esta

alternativa

se

investigar

el

funcionamiento del reactor

momento.

UASB Es preferible contar con un inoculo proveniente de una planta de tratamiento de aguas residuales

existente

(que

cuente con una tecnología

a

la

temperatura

ambiental de las zonas de estudio. El principal objetivo de esta parte es estudiar el comportamiento

de

los

reactores UASB a bajas

anaerobia) debido a que se

temperaturas,

contará con más bacterias

permitir la comparación con

anaerobias y se acelerará la

el sistema propuesto en la

fase

Batería 2. En el reactor

de

reduciéndose respectivos

arranque, los

costos

UASB

se

a

fin

contempla

de

la

recirculación de parte del efluente

(valor 55

que

contacto del lodo con el agua residual.

se

e

Durante la fase de instalación de equipos

r

deberá preverse las condiciones requeridas

m

para la ubicación de los reactores. Asimismo,

in

se deberán establecer en campo los caudales

a

para lograr los tiempos de retención sugeridos

r

(de 4.2, 6.2, 8.2, 10.2, 12.2 y 14.2 horas).

á

Deberá observarse las posibles fugas y

lu

condiciones para que las bombas funcionen

e

de manera eficiente.

g o d el p ri m e r r e p

LEYENDA

Q efluente UASB 29.17-79.86 ml/min˂˃0.042-0.115 m3/dia

Puntos de muestreo

0.20

0.15

1.20

Zona de digestión

V=0.021 m3

0.20

17.q=29

0.20

Q

variable 6-600 rpm. 1/10HP.

0.20

mL/min. Control de velocidad

q=29.17-79.86 ml/min

BP con doble cabezal de recirculación bombeo c/u de 34 –120

7 8 9 6 - . ml/ min

Manguera Tygon LFL-24 o similar Reactor anaerobio UASB de acrílico V=0.051 m3, H=1.65 m Ancho digestor=0.15 m

Tanque de agua residual de polietileno HD. V=200 L

56

H=1.20 m

do

los

estudios

realizados por

Mahmoud

(2002). Debe precisarse que

UASB a fin de mejorar el sistema de

e

tratamiento. El principal objetivo del

n

digestor de lodos es incrementar la

el

tasa de hidrólisis, por esta razón el

r

volumen de este tanque debe ser de

e

menor tamaño que el reactor UASB.

a

Conforme a la bibliografía revisada

ct

(Mahmoud, 2002; Mahmoud, 2005),

o

este volumen no debe de ser mayor del

r

80% del volumen útil del reactor

U

Durante la fase de instalación de equipos deberá

UASB, por lo que el volumen neto de

A

preverse las condiciones requeridas para la ubicación

un

S

de los reactores. Asimismo, se deberán establecer en

con digestor de

volumen cilíndrico de 1m de altura y

B

campo los caudales para lograr los tiempos de

lodos y sistema

0.20m de diámetro), indicándose que

,

retención sugeridos (de 4.2, 6.2, 8.2, 10.2, 12.2 y 14.2

de

la altura del lodo se tendrá como

c

horas). Deberá observarse las posibles fugas y

calentamiento

máximo a 0.50 metros de la base del

o

condiciones para que las bombas funcionen de manera

reactor con la finalidad de evitar la

n

eficiente.

formación de natas.

si

Figura 8. Batería 1LReactor UASB sin digestor de lodos

b. Batería Reactor

En

previos

esta

2

L:

UASB

primera

batería (ver

Figura

0.031

m3

(correspondiente

a

9), el reactor UASB

de la operación y mantenimiento, así como del comportamiento del reactor en el periodo de estudio, ya que no existen experiencias similares publicadas en situaciones ambientales similares. Este caudal (que varia de 4.38 a 11.98 ml/min), en el digestor de lodos, será regulado por la bomba indicada en la Figura 9.

d

trabajará

El caudal recomendado de ingreso y

e

paralelamente con un

salida del digestor hacia el reactor

r

digestor

lodos,

UASB, será aproximadamente el 15%

a

cuya función será el

del caudal de ingreso de agua residual

n

de

el caudal final de trabajo dependerá de la complejidad

calentar los lodos del 57

LEYENDA Puntos de muestreo

Q r e c i r c u l a c i ó n

Q efluente UASB 29.17-79.86 ml/min ˂˃0.042-0.115 m3/dia

0,40

q=29.17-79.86 ml/min

Bomba Peristáltica con doble cabezal de bombeo c/u de 34 –120 mL/min. Control de velocidad variable 6-600 rpm. 1/10HP. 0.15

Bomba peristáltica con doble cabezal de bombeo c/u de 4.38-11.98 mL/min Control de velocidad variable 6-600 rpm. 1/10 HP.

Mezclado tipo estático de acero inoxidable

Sensor de temperatura

T I-1

Manguera Tygon LFL-24 o similar

0.20

V=200 L

0.20

0.20

0.20

m l / m i n 8 6 . 7 9 1 7 . q = 2 9

Tanque de agua residual de polietileno HD.

Calentamiento entre 25-35ºC

q = 4.38-11.98 ml/min

Manguera Tygon LFL-24 o similar Tº= 25-35 ºC Digestor de Lodos de acrílico. V=0.03 m3, H= 1.0 m Diámetro= 0.20 m H lodo= 0.50 m

Reactor anaerobio UASB de acrílico V=0.051 m3, H=1.65 m Ancho digestor=0.15 m

58

Figura 9 Batería 2L- reactor UASB con digestor de lodos

Con respecto al sistema de calentamiento, se contará con un sistema tipo baño María controlado automáticamente, dotado con las medidas de seguridad y protección para su operación, que permita mantener la temperatura del digestor en un rango de 25 a 30 °C. Dentro de este sistema de calentamiento deberá ubicarse el digestor el cual deberá tener un agitador manual para casos de emergencia.

Adicionalmente a los análisis incluidos en el presupuesto presentado a continuación, se recomienda efectuar mediciones adicionales diarias de turbiedad y sólidos sedimentables

(en caso de contar con los materiales y equipos para su determinación). El resto de parámetros se recomienda analizarlos de forma semanal.

La frecuencia de análisis de parámetros en ambas baterías y los laboratorios donde se realizaran las determinaciones analíticas se indican en la Tabla 12. Cabe destacar que se ha evaluado el estado de la infraestructura del laboratorio de aguas de EMSAPUNO y la competencia de su personal, en base a los resultados positivos se ha considerado que parte de las determinaciones analíticas de la investigación sea realizada en dicho laboratorio.

59

Tabla 14 Frecuencia de análisis en reactores a escala de laboratorio en las Batería 1 L y 2 L por cada punto de monitoreo

Frecuencia

monitoreos mensuales

meses

Observaciones

DBO

Semanal

4

3

1,2

DQO

Semanal

4

3

1,2

DQOs

Semanal

4

3

1,2

Coliformes Fecales

Semanal

4

3

1,2

Coliformes Totales

Semanal

4

3

1.2

pH

Semanal

4

3

1.2

Sólidos Totales

Semanal

4

3

1,2

Sólidos Volátiles Totales

Semanal

4

3

1,2

Huevos de Helmintos

Semanal

4

3

2

Escherichia coli

Semanal

4

3

2

Sólidos sedimentables

diaria

30

3

1,2

Turbiedad

diaria

30

3

1,2

Temperatura

diaria

30

3

1,2

Parámetro

Observaciones: 1: Los análisis se realizarán en el laboratorio de EMSA Puno 2: Los puntos de monitoreo corresponden al afluente y efluente de cada reactor

60

6.3 Protocolos de análisis de laboratorio a. Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO) Es la cantidad de oxigeno que requieren los microorganismos, principalmente bacterias, para la descomposición o estabilización de la materia orgánica que contiene una muestra de agua. La determinación de la prueba de la DBO consiste en determinar el oxígeno disuelto (OD) antes y después de un periodo de incubación de 5 días a 20ºC. Para realizar esta prueba se debe tener en cuenta hacer diluciones en caso que la demanda de oxigeno de la muestra sea mayor al OD y principalmente en muestras crudas o de OD desconocido.

Reactivos y materiales       



2 litros de agua destilada. 



Cloruro férrico, Na, Ca y Mg. 



Solución de Yoduro de Nitruro y Sulfato Manganoso. 



6 Frascos de boca esmerilada de 300 ml para DBO. 



1 Vaso de precipitado de 1000 ml. 



1 Frasco Volumétrico de 200 ml. 



1 Matraz Erlenmeyer de 500 ml. 



1 Probeta de 1 000 ml. 

Procedimiento 

Airear el agua destilada (aproximadamente 2 litros), para lo cual se utiliza la bomba de inyección de aire, hasta que se obtengan un OD de 8 mg/l como

   

mínimo.  

Agregar 1 ml de reactivo de cloruro férrico, por cada litro de agua destilada saturada con oxigeno disuelto. 



Llenar con agua de dilución los frascos de boca esmerilada, posteriormente sembrar la muestra utilizando una pipeta graduada. 



Colocar las tapas y agitar, dejar en incubación por 5 días en una Incubadora a una temperatura 20 +/- 1 °C. 



Cuando se haya completado el período de incubación, determinar el OD en cada botella tal como se describe en el procedimiento de OD o en todo caso con un oxímetro. 

61



Grafique Oxígeno Disuelto Final (mg/l) versus el volumen de muestra. 

Figura 10 Ejemplo de curva de la Demanda Bioquímica de Oxigeno Fuente.

“Análisis–EnriquedeaguaJimenoBlascoy desagüe”

Para calcular la DBO, se debe utilizar la siguiente ecuación, la cual es matemáticamente equivalente a la ecuación de la DBO en los métodos estándar.

Donde: 

A = Pendiente. La pendiente de la recta es igual al valor en mg/l de OD consumida por ml de muestra seleccionada. Tomar cualquier punto de la recta y restar el valor en mg/l de OD restante en ese punto desde los mg/l de OD donde la recta corta la escala de OD (intersección con el eje Y, mg/l de OD restante). Dividir la diferencia

       

por el valor en ml de muestra en el punto elegido.  300 = Volumen de la botella.  B = Intersección con el eje Y. Este es el valor de OD donde la recta  corta la escala de la “OD restante’’ ( real del blanco de agua de dilución).  C = OD de la muestra. Este es la OD de la muestra sin diluir. 

62

Otra forma de escribir esta ecuación es: DBO (mg/l) = (Pendiente x 300) –intersección con el eje Y + OD de muestra

Nota: Si la mejor recta se obtiene por medio de la regresión lineal utilizando una calculadora, el signo (-) de la pendiente se deberá cambiar (+) antes de multiplicarlo por 300. b. Demanda Química de Oxigeno (DQO) Es la medida de oxígeno equivalente a la materia orgánica contenida en una muestra, la cual puede oxidarse con un oxidante químico fuerte, generalmente una solución de dicromato en medio ácido. El método más utilizado es el de dicromato de potasio. Materiales y reactivos  



Tubos de digestión con tapones de rosca. 



Espectrofotómetro. 



Solución de digestión. 

Procedimiento 

Colóquese 2ml de muestra en el tubo de cultivo que contiene la solución de digestión. Cierre bien el tubo, e inviértase varias veces

 

cada uno de ellos para mezclar completamente.  

Colóquese los tubos o las ampollas en un digestor de bloque o en un horno precalentado a 150 °C y sométase a reflujo durante 2 horas. 



Determinación de la reducción de dicromato: Invertir las muestras enfriadas, el blanco y dejar que los sólidos se depositen antes de medir la absorbancia. Quitar los sólidos que se adhiere a la pared del envase con la ayuda de un papel suave que no deje restos. Insertar el tubo o la ampolla cerrada a través de la puerta de acceso en la trayectoria de la luz del espectrofotómetro ajustado a 600 nm. Leer la absorbancia y comparar con la curva de calibración. 

63

c. Demanda Química de Oxigeno soluble (DQOs) Es la medida de oxígeno equivalente a la materia orgánica soluble contenida en una muestra, la cual puede oxidarse con un oxidante químico fuerte, generalmente una solución de dicromato en medio ácido. El método más utilizado es el de dicromato de potasio. Materiales y reactivos   



Filtro de membrana de 45m de diámetro de poros. 



Tubos de digestión con tapones de rosca. 



Espectrofotómetro. 



Solución de digestión. 

Procedimiento





Realizar un proceso de filtración a la muestra cruda con el filtro especial de diámetro de 45 micras. 



Colóquese 2ml de muestra en el tubo de cultivo que contiene la solución de digestión. Cierre bien el tubo, e inviértase varias veces

 

cada uno de ellos para mezclar completamente.  

Colóquese los tubos o las ampollas en un digestor de bloque o en un horno precalentado a 150 °C y sométase a reflujo durante 2 horas. 



Determinación de la reducción de dicromato: Invertir las muestras enfriadas, el blanco y dejar que los sólidos se depositen antes de medir la absorbancia. Quitar los sólidos que se adhiere a la pared del envase con la ayuda de un papel suave que no deje restos. Insertar el tubo o la ampolla cerrada a través de la puerta de acceso en la trayectoria de la luz del espectrofotómetro ajustado a 600 nm. Leer la absorbancia y comparar con la curva de calibración 

64

d. PH El pH indica la concentración de iones hidronio [H 3O+] presentes en determinadas sustancias. El pH es una medida de la acidez o alcalinidad de una solución. Procedimiento

 



Se utiliza una solución buffer para calibrar los electrodos del potenciómetro. 



Se coloca los electrodos en la muestra 



Luego se observa y anota el resultado del pH mostrado en la pantalla del potenciómetro. 

Otra forma de determinar el pH de una muestra es utilizando un papel indicador, colocamos una tira de papel tornasol en la muestra y comparamos con la tabla de colores que se tiene en el envase, como se muestra en la figura. Esta forma es menos precisa que la anterior pero más práctica. e. Sólidos totales, sólidos volátiles y sólidos fijos. Se definen los sólidos totales como los residuos de material que quedan en un recipiente después de la evaporación de una muestra y su consecutivo secado en estufa a temperatura definida. Los sólidos totales incluyen los sólidos suspendidos, o porción de sólidos totales retenidos por un filtro, y los sólidos disueltos totales, o porción que atraviesa el filtro.

Por lo general, el filtro se elige de modo que el diámetro mínimo de los sólidos suspendidos sea aproximadamente un micrómetro, la fracción de sólidos suspendidos incluye los sólidos sedimentables, que se depositarán en el fondo de un recipiente en forma de cono durante 60 minutos. Los sólidos sedimentables son una medida aproximada de la cantidad de fango que se eliminará mediante sedimentación.

65

De acuerdo a lo descrito anteriormente los sólidos pueden clasificarse de la siguiente manera:

Fuente.

Figura 11 Clasificación de los sólidos Adaptado de la guía–Enrique“Análisis d Jimeno Blasco

El método que se aplica para obtener la cantidad de sólidos que presenta una muestra de agua es el método gravimétrico. Equipos y materiales         

Desecador.  Balanza analítica.  Horno.  Plancha de calentamiento.  1 probeta de 50 ml. 

Sólidos Totales (A) muestra sin filtrar.  1 cápsula de porcelana Sólidos Disueltos (B) muestra filtrada usando papel filtro.       

1 cápsula de porcelana.  1 embudo de vidrio.  1 papel filtro.  1 soporte para embudo.  66

Procedimiento

A) Sólidos Totales

  

Colocar la cápsula de porcelana a una calcinación a 600°C, después de enfriar pesamos la cápsula W1.  Colocamos un 50ml de muestra en la cápsula de porcelana y la llevamos en la plancha de calentamiento hasta que se evapore la muestra aproximadamente

         

1hora.  Colocamos la cápsula de porcelana al horno a 103°C-105°C durante 1 hora.  Para su enfriamiento lento la cápsula se acondiciona en un desecador un tiempo de 15 minutos.  Pesar la muestra enfriada W ’ 1.  Restamos el peso final que sale del desecador menos el peso de la cápsula vacía.  Repítase el ciclo de secado, enfriado, desecación y pesado hasta obtener un peso constante, o hasta que la pérdida de peso sea menor del 4 por 100 del peso previo o menor de 0,5 mg (escoger la menor de ambas). 

Sólidos Totales (A) = (cápsula + residuo) - cápsula vacía

67

B) Sólidos Disueltos (muestras filtradas usando papel filtro)

            

Colocar la cápsula de porcelana a una calcinación a 600°C, después pesamos la cápsula W2.  Extraer 50ml de muestra y luego filtrar (en un papel de filtro con poros de 40-60um de diámetro).  Depositar la muestra filtrada en la cápsula de porcelana y colocarla en la plancha de calentamiento hasta que se evapore la muestra, aproximadamente 1hora.  Colocar la cápsula de porcelana al horno a 180°C durante 1 hora.  Se deja enfriar lentamente la cápsula por un tiempo de 15 minutos en el desecador.  Pesar la muestra enfriada W ’ 2.  Se resta el peso final que sale del desecador menos el peso de la cápsula vacía.  Sólidos Disueltos = (cápsula + residuo) - cápsula vacía

C) Sólidos Suspendidos 

Se restan los valores calculados de sólidos totales menos sólidos volátiles:  Sólidos Suspendidos = Sólidos Totales - Sólidos Disueltos

D) Sólidos: Volátiles y fijos 68

En esta determinación se utiliza la cápsula W1 (Sólidos totales). Se deberá proceder como se indica a continuación                  

Se sigue el procedimiento para hallar sólidos totales  Se calcina la muestra hallada para sólidos totales. en la mufla a 600°C durante 1 hora  Se coloca la cápsula de porcelana al horno de 103°C- 105°C para que baja la temperatura durante 10 minutos.  Se deja enfriar lentamente la cápsula por un tiempo de 15 minutos en el desecador.  Pesar la muestra enfriada.  Se resta el peso final que sale del desecador menos el peso de la cápsula vacía. 

Se restan los valores calculados de sólidos totales menos sólidos fijos:  Sólidos Volátiles = Sólidos Totales - Sólidos Fijos 

f.

Coliformes fecales o termotolerantes10: El grupo de bacterias coliformes fecales para la técnica de filtración por membrana se define como todos los bacilos gram negativos, aeróbicos y algunos anaeróbicos facultativos, no formadores de endosporas, que 69

cuando incuban en medio M-FC con lactosa por 24 horas a 44.5 ±0.2ºC desarrollan colonias color azul.

La técnica por filtración de membrana es una manera rápida y simple de estimar poblaciones bacterianas en el agua, es especialmente útil al evaluar grandes volúmenes de muestras o al realizar diariamente muchas pruebas de coliformes.

A pesar de que es un método sencillo, es esencial contar con una buena técnica de laboratorio, ya que la exactitud es importante para asegurar resultados confiables; es por ello que se debe tener especial cuidado en la toma y conservación de muestras, en la limpieza del laboratorio o área de trabajo y en la realización de prácticas de esterilización e inoculación (de modo contrario, la contaminación podría alterar los resultados). En nuestro caso la utilización de equipo de laboratorio de alta calidad y medios listos para usar permitirá también ahorrar tiempo y minimizar los errores

Principio El principio de esta técnica consiste en la filtración de un volumen medido de muestra a través de una membrana de nitrato de celulosa y su incubación en un medio de cultivo selectivo a 44.5ºC. Este medio selectivo y la temperatura de incubación disminuyen el desarrollo de bacterias no coliformes que afectarían negativamente el crecimiento de los coliformes fecales.

10

Bitton G. (2005). Waste Water Microbiology. Third Edition. Department of Environmental Engineering Sciences, University of Florida, Gainesville, Florida, U.S.A.

70

Interferencias Aguas con gran turbiedad y baja densidad de coliformes totales, con tóxicos orgánicos como fenoles, o cuando existe una carga bacteriana de no coliformes muy grande. Método del filtro de membrana Esta técnica permite examinar volúmenes muy variables de agua y ofrece un resultado directo de la concentración de bacterias coliformes fecales en lugar de un estimado estadístico, como es el caso de la técnica de tubos múltiples. Ciertos tipos de muestras no pueden ser filtradas debido a la presencia de turbiedad, poblaciones excesivamente altas de bacterias no coliformes, o compuestos metálicos pesados. Estas dificultades pueden encontrarse al examinar muestras de algunas aguas de pozos, reservorios, lagos pequeños, efluentes industriales y efluentes clorados de baja calidad. En muestras turbias con baja concentración de bacterias coliformes es recomendable usar el procedimiento de tubos múltiples.

La limitación en volumen depende también de la presencia de turbiedad. Cuando se trata de aguas contaminadas es necesario diluir previamente las muestras. Para efectuar la dilución se debe tener en consideración que el número ideal de colonias en el filtro de membrana esté entre 20 a 60, para la determinación de coliformes fecales. La muestra es filtrada a través de filtro de membrana convenientemente colocada en el soporte de filtración.

El filtro es colocado en una placa de Petri conteniendo una almohadilla impregnada con medio de cultivo M-FC. La placa inoculada es colocada en bolsas plásticas, cerradas herméticamente e incubadas en Baño María a 44.5ºC durante 24 horas. El tiempo transcurrido desde la filtración hasta la incubación no debe exceder de 30 minutos. Todas las colonias azules son coliformes fecales.

Muestreo y preservación  

La muestra debe ser colectada en frascos de vidrio de boca ancha y estériles.  71

  

No debe llenarse el frasco por completo, debe quedar una pequeña cámara de aire para poder homogeneizar la muestra antes de procesarla.  En el caso de muestras que no sean procesadas al momento, las mismas deben conservarse a 4ºC hasta ser analizadas; siendo el período máximo de conservación de la muestra en frio de 6 –8 horas. 

Equipos, materiales y medios de cultivo. 

Soporte para el filtro de membrana.- Los soportes deberán ser esterilizados, herméticos durante la filtración y, si son de metal, el recubrimiento metálico no deberá estar gastado dejando expuesto el metal de la base, que puede ser tóxico. El equipo de filtración debe ser esterilizado en autoclave a 121ºC durante 15

 

minutos. Para su almacenamiento se debe envolver en papel Kraft.  Filtros de membrana.- Deben presentar capacidad de retención de bacterias certificada por el fabricante y velocidad de filtración satisfactoria (los diámetros de poro, de uso bacteriológico son 0.22 micrones para esterilizar líquidos y 0.45 micrones para retener bacterias). Si los filtros no han sido esterilizados previamente

 

por el fabricante deberán ser colocados en autoclave a 121ºC durante 10 minutos.  Almohadillas absorbentes para medios de cultivo.- Deben ser libres de sustancias inhibitorias que interfieran en el crecimiento de las colonias y tener un espesor uniforme para permitir la absorción de 1.8 a 2.2 ml del medio de cultivo. Deben ser

 

esterilizadas previamente en autoclave a 121ºC durante 10 minutos.  Pinzas.- Se seleccionará de preferencia las que tienen extremos redondos y punta recta. No es conveniente que tengan rugosidades, pues pueden dañar las membranas. Se deben mantener en alcohol y se flameará antes de ser utilizadas en los análisis. 



Placas de Petri.- Para la técnica de filtro de membrana se utilizan placas de Petri de 50-60 mm de diámetro y 12 mm de altura. Las placas plásticas que permiten cierre

 

hermético son las más indicadas.  Microscopio estereoscópico y lámpara.- El contaje de colonias es mejor cuando se utilizan un microscopio binocular con 10X, 15X de diámetro de aumento. Es recomendable utilizar lámpara fluorescente para observar mejor las colonias típicas

 

desarrolladas en los diferentes medios selectivos.  Incubadora de baño de agua (Baño María).- Debe mantener la temperatura a 44.5 ± 72

     

0.2 ºC, con agitador para mantener la temperatura uniforme.  Frascos kitasato de filtración.- De vidrio, colocados entre el equipo de filtración y la bomba de vacío.  Vasos de precipitación.- Conteniendo etanol al 95% o metanol para esterilizar las pinzas.  Medio de cultivo.- Caldo m-FC con solución de ácido rosólico, se usaran ampollas PourRiteTM de Hach. 

Procedimiento 

Para ahorrar tiempo, encender la incubadora mientras se preparan los demás materiales, programar la incubadora en el ajuste de temperatura adecuado para

   

coliformes fecales: 44.5 ± 0.2ºC.  Desinfectar la zona de trabajo con un paño germicida, solución diluida de hipoclorito de sodio o solución de iodo diluida. Lavarse bien las manos con agua y jabón.  Debido a que se trata de aguas residuales domésticas es necesario diluir previamente las muestras teniendo en consideración que el número ideal de colonias en el filtro de membrana sea de 20 a 60 para la determinación de coliforme

 

 

fecal.  Marcar cada recipiente de muestra con el número, dilución, fecha y otra información necesaria sobre la muestra. 



Colocar un filtro de membrana estéril sobre el soporte de filtración 11, utilizando pinzas estériles. 



Adaptar el embudo y conectar el matraz a una bomba eléctrica de vacío. 



Filtrar la muestra haciéndola pasar a través del filtro de membrana, en volúmenes adecuados (observar Anexo H), previamente

  

homogeneizada, efectuando el vacío necesario.  

Luego de filtrada la muestra lavar el embudo tres veces con volúmenes de 30 ml de agua destilada y autoclavar. 



Retirar el embudo. 



Cerca a la llama de un mechero, se abre la placa de Petri, que 73



contiene la almohadilla absorbente estéril.  

Se abre una ampolla y se procede a vaciar el contenido de la ampolla de medio líquido M-FC sobre la almohadilla absorbente de la placa



de Petri, distribuyéndolo por toda la superficie.  

Usando pinzas esterilizadas, retirar la membrana de la unidad de filtración y transferir la membrana filtrante sobre el medio de cultivo

  

contenido en la placa de petri12.  

Introducir las placas de Petri en bolsas plásticas cerradas herméticamente. 



Incubar las muestras sumergiéndolas en baño maría a 44.5ºC ± 0.2ºC, durante 24 horas. 



Todas las colonias azules se consideran coliformes fecales. 

Resultado





Se procederá a seleccionar aquellas membranas que tienen entre 2060 colonias azules. 



Las colonias son contadas usando un microscopio estereoscópico con 10-15X de aumento y luz fluorescente. 

11

El equipo de filtración debe estar esterilizado al comienzo de cada serie de filtraciones. Se considera interrumpida una filtración en serie cuando hay un intervalo de 30 minutos o más entre las filtraciones de las muestras. Para asegurar que no existe contaminación, al comenzar las pruebas se debe someter a filtración unos 100 ml de agua de dilución estéril, antes de iniciar la filtración de las muestras. 12 Es necesario evitar la formación de burbujas de aire en la membrana. Se eliminan presionando suavemente los bordes de la membrana con una pinza estéril.

74

 Para el cálculo de coliforme fecal, se emplea la siguiente fórmula:

Coliforme fecal contadas / 100 ml

Por ejemplo si se tiene 60 colonias contadas en un volumen de 0.01ml de muestra original filtrada, tendremos:

= 600,000 fecales

Se reportará: 6 x 105 ó 600,000 coliformes fecales /100ml. Registro de datos En el registro de datos se deben considerar los siguientes aspectos:      



Número de muestra. 



Fecha y hora de muestreo. 



Fecha y hora de análisis. 



Punto de muestreo. 



Dilución empleada. 



Volumen filtrado. 

 Total de colonias coliformes fecales contadas.    g. Coliformes totales y E. coli   El grupo de bacterias coliformes totales para la técnica de filtración por membrana se define como todos los bacilos gram negativos, aeróbicos y algunos anaeróbicos facultativos, lactosa positivas, que cuando incuban en caldo m-ColiBlue, 24 horas a 35 ± 0.5ºC desarrollan colonias color rojo y azul; donde las colonias azules son específicas E. coli. 

75

Principio El principio de esta técnica consiste en la filtración de un volumen medido de muestra a través de una membrana de nitrato de celulosa y su incubación en un medio de cultivo selectivo a 35ºC. Este medio contiene un indicador enzimático altamente selectivo de E. coli que elimina los pasos de confirmación que se necesitan al utilizar los medios tradicionales, incrementando al máximo la tasa de crecimiento de las bacterias coliformes y ofrece una recuperación óptima de organismos dañados o bajo estrés.

Interferencias Aguas con gran turbiedad y baja densidad de coliformes totales, con tóxicos orgánicos como fenoles, o cuando existe una carga bacteriana de no coliformes muy grande. Método del filtro de membrana Esta técnica permite examinar volúmenes muy variables de agua y ofrece un resultado directo de la concentración de bacterias coliformes totales y E. coli en lugar de un estimado estadístico, como es el caso de la técnica de tubos múltiples. Ciertos tipos de muestras no pueden ser filtradas debido a la presencia de turbiedad, poblaciones excesivamente altas de bacterias no coliformes, o compuestos metálicos pesados. Estas dificultades pueden encontrarse al examinar muestras de algunas aguas de pozos, reservorios, lagos pequeños, efluentes industriales y efluentes clorados de baja calidad. En muestras turbias con baja concentración de bacterias coliformes es recomendable usar el procedimiento de tubos múltiples.

El procedimiento de filtración consiste en pasar con ayuda del vacío la muestra de agua a través de una membrana de celulosa de 0.45 micrones. La limitación en volumen depende también de la presencia de turbiedad. Cuando se trata de aguas contaminadas es necesario diluir previamente las muestras. Para efectuar la dilución se debe tener en consideración que el número ideal de colonias en el filtro de membrana

76

esté entre 20 a 80 colonias coliformes totales y no más de 200 de todo tipo por filtro. La muestra es filtrada a través de filtro de membrana convenientemente colocada en el soporte de filtración.

El filtro es colocado en una placa de Petri conteniendo una almohadilla impregnada con medio de cultivo m-ColiBlue. La placa inoculada es invertida e incubada a 35 ± 0.5ºC durante 24 horas. El tiempo transcurrido desde la filtración hasta la incubación no debe exceder de 30 minutos. Todas las colonias rojas y azules son coliformes totales y solo las colonias azules son E. coli.

Muestreo y preservación     

La muestra debe ser colectada en frascos de vidrio de boca ancha y estériles.  No debe llenarse el frasco por completo, debe quedar una pequeña cámara de aire para poder homogeneizar la muestra antes de procesarla.  En el caso de muestras que no sean procesadas al momento, las mismas deben conservarse a 4ºC hasta ser analizadas; siendo el período máximo de conservación de la muestra en frio de 6 –8 horas. 

Equipos, materiales y medios de cultivo. 

Soporte para el filtro de membrana.- Los soportes deberán ser esterilizados, herméticos durante la filtración y, si son de metal, el recubrimiento metálico no deberá estar gastado dejando expuesto el metal de la base, que puede ser tóxico. El equipo de filtración debe ser esterilizado en autoclave a 121ºC durante 15

 

minutos. Para su almacenamiento se debe envolver en papel Kraft.  Filtros de membrana.- Deben presentar capacidad de retención de bacterias certificada por el fabricante y velocidad de filtración satisfactoria (los diámetros de poro, de uso bacteriológico son 0.22 micrones para esterilizar líquidos y 0.45 micrones para retener bacterias). Si los filtros no han sido esterilizados previamente por el 

fabricante deberán ser colocados en autoclave a 121ºC durante 10 minutos. 77



Almohadillas absorbentes para medios de cultivo.- Deben ser libres de sustancias inhibitorias que interfieran en el crecimiento de las colonias y tener un espesor uniforme para permitir la absorción de 1.8 a 2.2 ml del medio de cultivo. Deben ser

 

esterilizadas previamente en autoclave a 121ºC durante 10 minutos.  Pinzas.- Se seleccionará de preferencia las que tienen extremos redondos y punta recta. No es conveniente que tengan rugosidades, pues pueden dañar las membranas. Se deben mantener en alcohol y se flameará antes de ser utilizadas en

 

los análisis.  Placas de Petri.- Para la técnica de filtro de membrana se utilizan placas de Petri de 50-60 mm de diámetro y 12 mm de altura. Las placas plásticas que permiten cierre

 

hermético son las más indicadas.  Microscopio estereoscópico y lámpara.- El contaje de colonias es mejor cuando se utilizan un microscopio binocular con 10X, 15X de diámetro de aumento. Es recomendable utilizar lámpara fluorescente para observar mejor las colonias típicas

       

desarrolladas en los diferentes medios selectivos.  Incubadora.- Debe mantener la temperatura a 35 ± 0.5 ºC.  Frascos kitasato de filtración.- De vidrio, colocados entre el equipo de filtración y la bomba de vacío.  Vasos de precipitación.- Conteniendo etanol al 95% o metanol para esterilizar las pinzas.  Medio de cultivo.- Caldo m-ColiBlue, se usaran ampollas PourRite TM de Hach. 

Procedimiento 

Para ahorrar tiempo, encender la incubadora mientras se preparan los demás materiales, programar la incubadora en el ajuste de temperatura adecuado para

 

coliformes totales: 35 ± 0.5ºC.  Desinfectar la zona de trabajo con un paño germicida, solución diluida de hipoclorito de sodio o solución de iodo diluida. Lavarse bien las manos con agua y jabón. 



Debido a que se trata de aguas residuales domésticas es necesario diluir previamente las muestras teniendo en consideración que el número ideal de colonias en el filtro de membrana sea de 20 a 80 78



para la determinación de coliforme total.  

Marcar cada recipiente de muestra con el número, dilución, fecha y otra información necesaria sobre la muestra. 



Colocar un filtro de membrana estéril sobre el soporte de filtración 13, utilizando pinzas estériles. 



Adaptar el embudo y conectar el matraz a una bomba eléctrica de vacio. 



Filtrar la muestra haciéndola pasar a través del filtro de membrana,

  

en volúmenes adecuados (observar anexo H), previamente    

homogeneizada, efectuando el vacio necesario.  

Luego de filtrada la muestra lavar el embudo tres veces con volúmenes de 30 ml de agua destilada y autoclavar. 



Retirar el embudo. 



Cerca a la llama de un mechero, se abre la placa de Petri, que contiene la almohadilla absorbente estéril. 



Se abre una ampolla y se procede a vaciar el contenido de la ampolla de medio líquido m-ColiBlue sobre la almohadilla absorbente de la



placa de Petri, distribuyéndolo por toda la superficie.-  

Usando pinzas esterilizadas, retirar la membrana de la unidad de filtración y transferir la membrana filtrante sobre el medio de cultivo

 

contenido en la placa de petri14.  

Invertir las placas de Petri e incubar a 35ºC ± 0.5ºC, durante 24 horas. 



Retirar la placa de Petri de la incubadora y realizar el recuento de colonias utilizando un microscopio estereoscópico de 10-15X. 

13

El equipo de filtración debe estar esterilizado al comienzo de cada serie de filtraciones. Se considera interrumpida una filtración en serie cuando hay un intervalo de 30 minutos o más entre las filtraciones de las muestras. Para asegurar que no existe contaminación, al comenzar las pruebas se debe someter a filtración unos 100 ml de agua de dilución estéril, antes de iniciar la filtración de las muestras. 14 Es necesario evitar la formación de burbujas de aire en la membrana. Se eliminan presionando suavemente los bordes de la membrana con una pinza estéril.

79



Las colonias rojas y azules representan los coliformes totales y las azules representan al E. coli.15 

Resultado





Se procederá a seleccionar aquellas membranas que tienen entre 20-80 colonias rojas y azules. 



Si el crecimiento cubre toda el área de filtrado de membrana o una porción de ésta y las colonias no son discretas, registre los 

 

resultados como “crecimiento cofluente  

 



Si el número total de colonias excede (coliformes y no coliformes) 200 por membrana o si las colonias son demasiado indistintas para  un recuento exacto, registre los resultados como “demasiad numerosas para contar (TNTC)” 



Las colonias son contadas usando un microscopio estereoscópico con 10-15X de aumento y luz fluorescente. 



Para el cálculo de coliforme total, se emplea la siguiente fórmula:  Coliformes total contadas / 100 ml

Por ejemplo si se tiene 60 colonias contadas en un volumen de 0.01ml de muestra original filtrada, tendremos:

= 600,000 coliformes totales 80

Se reportará: 6 x 105 ó 600,000 coliformes totales /100ml.

15

Las colonias rojas pueden variar en la intensidad del color. Considerar todas las colonias rojas y azules como coliformes totales. Las colonias azules pueden parecer azules o violetas. Considerar todas las colonias azules o violetas como E. coli.

Registro de datos En el registro de datos se deben considerar los siguientes aspectos:      



Número de muestra. 



Fecha y hora de muestreo. 



Fecha y hora de análisis. 



Punto de muestreo. 



Dilución empleada. 



Volumen filtrado. 

 Total de colonias coliformes totales y de E. coli contadas.    h. Huevos de helmintos (HE)   Helmintos, es el término designado a un amplio grupo de organismos que incluye a todos los gusanos parásitos (de humanos, animales y vegetales) y de vida libre, con forma y tamaños variados. Poseen órganos diferenciados, y sus ciclos de vida comprenden la producción de huevos o larvas, infecciosas o no y la alternativa compleja de generaciones que incluye hasta tres huéspedes diferentes.    El método por diferencia de densidades es una manera rápida y simple de evaluar de manera previa la presencia de huevos de helmintos en el agua.   81

 

Principio  El principio de esta técnica se basa en la diferencia de densidades entre los huevos de helminto, las demás sustancias presentes en las aguas residuales, y las que se agregan para permitir la separación. El método comprende los procesos de sedimentación, flotación y decantación sin usar la técnica bifásica para recuperar los huevos de helminto y efectuar el conteo. 

 

Interferencias  La sobre posición de estructuras y/o detritus no eliminado en el sedimento, puede dificultar la lectura. En tal caso, es importante dividir el volumen en las alícuotas que se consideren necesarias. La falta de 

82

experiencia en la identificación de especies es también un elemento decisivo en el conteo y sobre conteo. Técnica basada en diferencia de densidades Esta técnica, rápida, eficiente y económica permite determinar la prevalencia de huevos de helmintos en agua residual cruda y tratada, provenientes de un sistema de tratamiento de aguas residuales domésticas. Ha sido acondicionada a partir de pruebas parasitológicas para la detección de huevos de helmintos en lodos y aguas residuales con o sin tratamiento; de manera que brinda una manera sencilla de establecer la eficiencia del sistema de tratamiento en la remoción de huevos de helmintos. El procedimiento consiste en series de sedimentación, centrifugación y flotación del material, para llevar a cabo la separación de los huevos de helmintos de la muestra.

Muestreo y preservación El muestreo constituye una parte integral y fundamental de cualquier programa de evaluación de la calidad del agua, por lo cual, éste debe efectuarse como se menciona a continuación:       

Preparar garrafones de plástico inerte de 8L, previamente desinfectados con hipoclorito de sodio al 10%.  Lavarlos con agua potable a chorro y enjuagarlos varias veces con agua destilada.  Se toman muestras de 5L (volumen total), en estos garrafones de plástico inerte, los cuales deben ser cerrados y sellados.  En el caso de muestras que no sean procesadas al momento, las mismas deben conservarse a 4ºC hasta ser analizadas; siendo el período máximo de conservación de la muestra en frio de 6 –8 horas. 

Equipos y materiales. 83

     



Centrífuga. 



Agitador de tubos. 



Tubos Falcon. 



Suero fisiológico. 



Solución salina saturada. 



Garrafones de plástico inerte. 



Microscopio óptico con aumento de 10-100X. 

Procedimiento16

 



Colectar un (01) litro de la muestra a evaluar en un recipiente limpio y seco, de plástico estéril. 



Dejar sedimentar la muestra por 24 horas. 



Extraer, sin agitar el recipiente, el 90% de la muestra dejando aproximadamente 100ml en el fondo del recipiente. Desechar la



muestra extraída.  

Agitar suavemente y homogenizar la muestra que está contenida en el recipiente (100 ml), para luego repartirla equitativamente en tubos

 

de centrifuga.  

Colocar los tubos en la centrifuga por un espacio de 15 minutos a una velocidad de 2. 



Extraer el sobrenadante de cada tubo, tratando en lo posible de no agitar los tubos para evitar que el sedimento pueda mezclarse con el



sobrenadante.  

Añadir a cada tubo, suero fisiológico (solución salina al 0.9%) hasta cubrir el último rastro de sedimento que se observa en la pared de los

 

tubos.  

Cerrar fuertemente los tubos y empaquetarlos con cuidado para su traslado (refrigerado) a CITRAR-UNI. 



Recepcionar la muestra y agitarla. 

16

Durante el procesado de la muestra se debe utilizar guantes de látex y cubre boca para evitar cualquier riesgo de infección. Se debe lavar y desinfectar el área de trabajo, así como el material utilizado por el analista, antes y después del ensayo.

84

    

Centrifugar la muestra durante 15 minutos, luego volverla a agitar y centrifugarla por 15 minutos nuevamente.  Retirar el sobrenadante y agregar solución salina saturada.  Esperar un tiempo prudencial en que se produce la separación de fases para proceder al conteo e identificación de huevos de helmintos 

Resultado Se expresa el resultado en huevos por litro. Registro de datos En el registro de datos se deben considerar los siguientes aspectos:         

Número de muestra.  Fecha y hora de muestreo.  Fecha y hora de análisis.  Punto de muestreo.  Presencia/ausencia/conteo de huevos de helmintos hallados. 

85

6.4

Programa de seguimiento y control de la marcha de ensayos

El control de la ejecución de toda la investigación fue efectuado en base al siguiente diagrama de flujo (ver

Figura 12) en el cual se aprecian las

principales actividades que fueron necesarias realizar a fin de llevar a cabo la investigación de manera eficiente. A continuación se muestra la tabla de ejecución de dichas actividades.(Tabla 15).

86

PROTOCOLO DE INVESTIGACION EN REACTORES A ESCALA LABORATORIO

1

Prueba hidráulica con aguas residuales

2

Y DE ENSAYOS

Puesta en marcha en 1 mes

D PUESTA EN E MARCHA

Instalar el sistema de recolección y pretratamiento

Traslado de inoculo de otro reactor en funcionamiento

Monitoreos quincenale:pH,Temperatura, DBO, DQO,SSV, AGV, Huevos de helmintos, Coli Total, Coli termotolerante, Escherichia Coli.

Ensayos a diferentes caudales

E T A P A

Adquisición de accesorios y dispositivo de control de caudal

Implementación del sistema de calentamiento

2

Prueba hidráulica con agua limpia

D IMPLEMENTACI E ON DE

Adquisición de reactores

E T A P A

ETAPA DE ADQUISICION DE MATERIALES Y EQUIPOS

Levantar ambiente del laboratorio

1

LABORATORIO

Inicio

Elaboración de informe final

Fin

87

Figura 12 Diagrama de flujo del las actividades a realizar en la investigación con reactores a escala de laboratorio.

Tabla 15 Porcentaje de ejecución de Actividades Etapa

Adquisición de materiales y equipos

Implementación de laboratorio

Etapa de puesta en marcha y ensayo

6.5

Actividad

% Ejecución

Evidencia

Levantar ambiente de laboratorio

100%

Ver panel fotográfico

Adquisición de reactores

100%

Ver panel fotográfico.

Adquisición de accesorios y bombas.

100%

Ver panel fotográfico.

Implementación de sistema de calentamiento

100%

Ver panel fotográfico.

Prueba hidráulica con agua limpia

100%

Ver panel fotográfico.

Instalación del sistema de recolección y pretratamiento

100%

Ver panel fotográfico.

Prueba hidráulica con agua residual

100%

Ver panel fotográfico.

Traslado de inoculo de otro reactor UASB funcionando.

100%

Ver panel fotográfico.

Puesta en marcha en 1 mes

100%

Ver panel fotográfico.

Monitoreo

100%

Ver panel fotográfico.

Ensayos a diferentes caudales

100%

Ver panel fotográfico.

Implementación del sistema UASB a escala laboratorio

A continuación se muestran las etapas sucesivas llevadas a cabo para la implementación del sistema de tratamiento de aguas residuales UASB a escala laboratorio.

88

Figura 13 Personal de CITRAR llegando a la planta de tratamiento de agua Aziruni de la ciudad de Puno, lugar donde se encuentran instalados los reactores UASB de laboratorio.

Figura 14 Área de instalación de los reactores UASB tal como se encontró al momento de iniciar los trabajos de instalación.

89

Figura 15 Personal de CITRAR construyendo las instalaciones que alojan a los reactores UASB.

Figura 16 Personal de CITRAR construyendo las instalaciones que alojan a los reactores UASB. Se observa las cajas que alojan a las bombas peristálticas

90

Figura 17 Se observa la implementación del tanque de alimentación de agua residual a los reactores UASB

Figura 18 Se observa la implementación del tanque de alimentación de agua residual a los reactores UASB. El tanque ya se encuentra instalado.

91

Figura 19 Se observa los reactores UASB ya implementados .

Figura 20 Se observa el digestor de lodos con el calentador ya implementados

92

Figura 21 Se observa los reactores UASB listos para empezar las pruebas preliminares

Figura 22 Se observa una de las bombas peristálticas durante la etapa de la pruebas hidráulicas con aguas residuales 93

7. Análisis y Evaluación de los resultados

7.1 Pruebas preliminares con tubos de acrílico y construcción de medidor de gas

Las pruebas preliminares fueron efectuadas en los ambientes de CITRAR con el fin de verificar el comportamiento hidráulico de los reactores de laboratorio. Se probaron inicialmente ensayos por gravedad, utilizando como afluente el agua residual cruda de CITRAR específicamente del punto correspondiente a la salida del desarenador, en este caso se observaron los siguientes hallazgos:



Se observaron problemas de variaciones de caudal, lo que justifica necesariamente contar con bombas peristálticas que aseguren un caudal constante. 

  

Se observaron problemas de levantamiento de lodo especialmente cuando la velocidad de ascenso es muy pequeña (menor a 0.15 m/h), lo que justifica el uso de un sistema de recirculación que garantice velocidades de ascenso mayores a 0.15m/h. 

 



Se determinó que con volúmenes inferiores a 20 cm de altura de lodo en el reactor no se tienen eficiencias de remoción superiores al 40%, en tal sentido en los reactores a instalarse en Puno, deberán de contemplarse estos detalles. 

 



Se observó la saturación de las mangueras debido al material que se va adhiriendo a las mismas, por lo que se recomienda efectuar una limpieza de manera semanal. Estos desechos incremantan el valor de la DQO en el efluente del reactor. 

  Es imprescindible cubrir los reactores o tubos de acrílico evaluados con un plástico negro que impida el crecimiento de algas. Las algas interfieren en el tratamiento anaerobio ya que son tóxicas para las bacterias metanogénicas. 94

Todos estos resultados preliminares deberán de tomarse en consideración durante la instalación de reactores a escala de laboratorio en Puno.

Figura 23

Se observa la instalación de un reactor UASB de prueba con funcionamiento por gravedad: izquierda (reactor vacío); derecha (reactor en funcionamiento)

95

Figura 24 Se observa la instalación de dos tubos de acrílico de prueba con funcionamiento por gravedad.

Figura 25 Se observa la calibración de caudales de operación.

96

Figura 26 Se observa la extracción de la campana en el reactor UASB para limpieza.

Figura 27 Huella del nivel de agua en la campana y lodo atrapado en su superficie

97

Figura 28 Lodo adheridos a la campana del reactor UASB a escala laboratorio

Figura 29 Se observa los lodos adheridos a la campana del reactor UASB a escala laboratorio

98

Figura 30 Limpieza de los vertederos en el reactor UASB a escala laboratorio

Figura 31 Limpieza de la salida del reactor UASB a escala laboratorio 99

Figura 32 Agitación del tanque de agua para la correcta homogenización de la muestra

100

Figura 33 Calibración del caudal en el reactor UASB a escala laboratorio con ayuda de una probeta y cronómetro

Figura 34 Limpieza del azufre adherido a las paredes de las mangueras de salida del reactor UASB a escala laboratorio

101

Figura 35 Colocación de la campana de gases ”limpia laboratorio

102

Figura 36 Desinfección de la superficie del reactor UASB a escala laboratorio

Figura 37 Medición de la altura de lodo en el reactor UASB a escala laboratorio con la ayuda de una cinta métrica

103

Figura 38 Muestras de agua en la entrada y salida del reactor UASB a escala laboratorio, en la cuales se visualiza diferencias de niveles de turbiedad

Adicionalmente, se avanzó en la construcción del medidor de gas (Frasco de Mariotte) que consiste un tanque que sirve para medir el volumen de gas por desplazamiento de un volumen de agua. En la Figura 39 se muestra a dicho frasco construido y trabajando en la ciudad de Puno.

104

Figura 39 Se observa la tapa de PVC y el frasco donde se almacenará el volumen de líquido.

Figura 40. Se observa el frasco construido y operando en la recolección de gas en Puno.

105

7.2

Monitoreos preliminares Aunque estos monitoreos no están incluidos en el Convenio, fue necesario realizar monitoreos preliminares durante la puesta en marcha del sistema de tratamiento a nivel laboratorio. Los parámetros evaluados fueron básicamente turbiedad, pH y temperatura. Los resultados se muestran a continuación: a. Parámetro temperatura Durante esta etapa de monitoreo, la temperatura del agua residual cruda que tuvo una entre

10ºC y 15ºC fue ligeramente inferior a la temperatura del ambiente, la cual registró valores entre 11ºC y 18ºC. En tanto, la temperatura del lodo en el digestor tuvo una variación entre 21ºC y 37ºC. Como se observa en la

Figura 41 existe una marcada influencia de la

temperatura ambiental en la temperatura del lodo y del agua residual.

Figura 41 Variación de temperatura en el sistema de tratamiento de laboratorio monitoreos preliminares

106

b. Parámetro turbiedad La turbiedad del agua residual cruda tuvo un valor promedio de 271 NTU y una variación entre 25 NTU y 649 NTU. Esta gran variación puede deberse al incremento de las lluvias en Puno en los últimos días del mes de Enero. En la salida del reactor R1 que trabaja sin el digestor de lodos, la turbiedad tuvo un valor promedio de 92 NTU mientras que en la salida del R2 que opera con el

digestor de lodos, el valor medio de turbiedad fue 133 NTU. Como se puede ver en la Figura 42, entre los últimos días de Enero y los primeros días de febrero, la turbiedad en el efluente del reactor R2 fue mayor que la obtenida en el reactor R1, siendo la probable causa de este problema la aclimatación del lodo y el elevado caudal (30mL)/min) de recirculación de recirculación de lodos desde el digestor hacia el reactor R2.

Figura 42 Variación de Turbiedad en el sistema de tratamiento de laboratorio-monitoreos preliminares

c. pH Es posible observar en la Figura 43 que el pH luego del tratamiento en los reactores R1 y R2, no

tiene mayor variación con respecto al pH del agua residual cruda. Así tenemos que el pH medio del agua cruda y la de la salida de los reactores fue 7.9 NTU.

107

Figura 43 Variación de pH en el sistema de tratamiento de aguas residuales a nivel laboratoriomonitoreos preliminares

7.3 Especificaciones técnicas Instalación de los reactores Se debe verificar que los reactores queden instalados verticalmente apoyados sobre la pared o alguna otra superficie vertical, asegurados con abrazaderas metálicas y colocados sobre un soporte metálico o de madera de tal manera que se asegure su estabilidad. La instalación de cada uno de los reactores debe realizarse cuidadosamente evitando causar daños al material acrílico del cual se encuentran hechos.

El montaje de las líneas de conducción de agua residual y de biogás debe ser seguro y completamente hermético. Es recomendable que las conexiones entre tuberías y accesorios

de PVC sean del tipo roscada y las conexiones de mangueras sean presión utilizando abrazaderas de seguridad.

Arranque del Reactor: Antes de arrancar el reactor siempre es necesario efectuar la prueba hidráulica como mínimo de 24h para observar que no haya filtración por ninguno de los empalmes, luego se procederá de la siguiente manera: 108

 Llenar agua Potable a una altura de 0.6m.          

Inocular aproximadamente 5 Litros de lodo, de un Reactor Anaeróbico de Flujo Ascendente.  La concentración del inoculo debe ser como mínimo 10 kg SSV/m 3 (Hulshoff Pol, 1987). Luego ingresar agua residual con el mínimo caudal,  en nuestro caso con 33.12 L/día.  Una vez obtenido el lodo floculento estable, procedemos a cambiar los tiempos de retención y los caudales.  Instalar el separador gas-sólido-líquido, por la salida del cono, conectar  con una manguera de 3/8” hastaTenerlistolael cámar  Mariotte para medir el gas producido. 

Materiales:

Reactores y digestor: Son fabricados con láminas d espesor transparentes. La lámina de acrílico se obtiene de la polimerización del metacrilato de metilo y la presentación más frecuente que se encuentra en la industria del plástico es en gránulos, láminas, tubos o varillas.

Entre sus propiedades destacan:       

Transparencia de alrededor del 93 %. El más transparente de los plásticos.  Alta resistencia al impacto, de unas diez a veinte veces la del vidrio.  Resistente a la intemperie y a los rayos ultravioleta. No hay un envejecimiento apreciable en diez años de exposición exterior.  Ligero en comparación con el vidrio (aproximadamente la mitad), con una densidad de unos 1190 kg/m3 es sólo un poco más pesado que el agua. 



El metacrilato presenta gran resistencia al ataque de muchos compuestos pero es atacado por otros, entre ellos: Acetato de etilo, acetona, ácido acético, ácido sulfúrico, benzol, butanol, diclorometano, triclorometano (cloroformo),

 

tolueno.  De fácil combustión, no se apaga al ser retirado del fuego. Sus gases tienen olor afrutado y crepita al arder. No produce ningún gas tóxico al  arder por lo que lo podemos considerar un producto muy seguro para elementos próximos a las personas al igual que la madera.

. Accesorios: Se optó por seleccionar accesorios de material PVC, de diámetros 5/8”, ½”, 109

3/8”, ¼” , entre válv de conducción, mangueras de conexión, ya que este material es resistente a la corrosión pues las aguas residuales son corrosivas.

Tanques de almacenamiento de agua residual: Se seleccionaron tanques hechos de polietileno equipados con accesorios básicos como niple para salida de ¾”, niplepiezómetpararebosede ½”de controlar el nivel de agua en el tanque.

Este tipo de tanques ofrecen ventajas de una rápida y eficaz instalación; así como facilidades en el mantenimiento y limpieza. Los tanques deberán estar dotados de un sistema de mezcla, el cual será utilizado para homogenizar la calidad del agua residual que se alimentan a los reactores durante la serie de pruebas que se llevaran a cabo en el periodo de investigación. 7.4 Operación y mantenimiento El manual final de operación y mantenimiento se concluirá a medida que se avance el proyecto, pero sin embargo es necesario tener una base de condiciones mínimas de Operación y Mantenimiento para un correcto funcionamiento de los reactores. Control del caudal que ingresa al reactor Para el control del caudal que ingresa al reactor se requiere lo siguiente:

Materiales: 



01 cronómetro 



02 probetas de plástico de 50 ml. 

Procedimiento

 



Cerrar la válvula de ingreso al reactor (V2) y abrir la válvula de la línea de aforo (V3). Ver Figura 44. 



Medir el tiempo de llenado de la probeta de 50 mL. 



Determinar el caudal dividiendo el volumen de probeta (50 mL) entre el

tiempo de llenado medido en el paso anterior. 

110

    

Regular el dial de la bomba peristáltica para regular el caudal hasta obtener el tiempo de llenado deseado.  Cerrar la válvula de la línea de aforo y abrir la válvula de ingreso al reactor para normalizar su funcionamiento.  Si la alimentación de agua residual al reactor UASB es por gravedad, sin bomba peristáltica, regular el caudal de ingreso al mismo mediante la valvular (V1) hasta obtener el tiempo de llenado deseado. 

Linea de salida del reactor

Bomba peristáltica Doble cabezal

Reactor UASB Tanque con muestra V-1

V-2 V-3

Probeta de 50 mL

Figura 44 Esquema de control del caudal de ingreso al reactor UASB

111

Controles operativos: el control diario del proceso se realizará mediante la medición de los siguientes parámetros,     

Turbiedad.  pH  Temperatura 

La frecuencia de mediciones será realizada de acuerdo a lo especificado en la Tabla 14.

Además, diariamente se deberá medir la cantidad de biogás generado en el proceso y dos veces por semana medir el nivel de lodos del reactor UASB.

Control de la eficiencia del proceso: El control de la eficiencia del proceso de tratamiento en los reactores UASB se realizara mediante los parámetros detallados en la Tabla 14 con la frecuencia especificada en la misma Tabla.

Limpieza del Reactor: La limpieza debe efectuarse cada semana, las principales actividades a realizar son:         

Limpiar zona de recolección de agua residual, abriendo válvula de purga.  Limpieza de natas acumuladas en el cono de separador de fases.  Purgar la zona de sedimentación.  Cambiar las mangueras para el monitoreo de efluentes.  Desatorar las salidas. 

Problemas comunes: Manto de lodos disperso: 

Si se observa el manto de lodos levantado, esto debido a los gases que se generan, para resolver mover con un alambre largo remover el lodo en forma de movimientos circulares y observar que el lodo descienda y alcance un mismo nivel. 

112

Fugas y obstrucciones 

Ocasionalmente se presentarán fugas y obstrucciones en las líneas de conducción del agua residual cruda y menos frecuente en las del efluente de los reactores. En estos casos se deberá paralizar las bombas peristálticas que suministran agua a los reactores y realizar el mantenimiento correctivo correspondiente, el cual podría consistir en cambio de componentes y/o desatoro de tuberías obstruidas. Luego de la acción correctiva se normalizará el funcionamiento de los reactores. 

 7.5 Resultado de pruebas en batería 1L y 2L. Se presenta los resultados de las mediciones de los parámetros DQO total, DQO soluble, DBO5, Coliformes totales, Coliformes termotolerantes, E. Coli, huevos de helminto, sólidos totales y sólidos volátiles totales y pH. Las mediciones en la Batería 1L corresponden al reactor UASB R1 (denominado R1) y las de la batería 2L corresponden al reactor UASB R2 (denominado R2).

Los tiempos de retención hidráulico reales estudiados dadas las condiciones de campo fueron 4.03 horas (6 feb. y 18 jun. al 02 jul.), 6.04 horas (20 feb. al 5 mar. y 04 jun. al 13 jun.), 8.06 horas (14 mar. al 04 abr. y 21 may. al 30 may.), 10.07 (09 abr. al 18 abr.), 12.08 (23 abr. al 03 may.) y 14.22 (5 may. al 16 may.).

a. DBO, DQO total y DQO soluble.

La remoción de DBO obtenida en el reactor R1 varió entre el 13.80% y el 76.60% mientras que la obtenida en el reactor R2 tuvo una variación del 16.90% al 76.40%.

Para los distintos tiempos de retención evaluados, la eficiencia de remoción de DBO5, en ambos reactores, es muy similar con un ligero mejor funcionamiento del reactor 2 (Ver Figura 45).

113

Tabla 16 Resultados de los parámetros: DQO total, DQO soluble y DBO5

HRT

DQO total E0

h

R1 -1

mg.L

-1

mg.L

R2 -1

mg.L

DQO soluble

Efic. R1

Efic. R2

%

E0

R1 -1

mg.L

%

mg.L

-1

R2 mg.L

-1

Efic. R1

Efi

%

4,03 4,03 6,04 6,04 8,06 8,06 8,06 8,06 10,07 10,07 12,08 12,08 14,22 14,22

647 804 358 822 483 779 446 600 641 571 640 779 641 548

433 481 146 369 263 358 243 344 282 306 279 428 291 159

536 535 150 379 249 363 235 363 285 325 332 339 295 179

33,08% 40,17% 59,22% 55,11% 45,55% 54,04% 45,52% 42,67% 56,01% 46,41% 56,41% 45,06% 54,60% 70,99%

17,16% 33,46% 58,10% 53,89% 48,45% 53,40% 47,31% 39,50% 55,54% 43,08% 48,13% 56,48% 53,98% 67,34%

225 305 58 331 210 280 188 282 228 232 189 234 192 99

210 285 52 244 203 267 176 256 124 205 163 223 161 75

222 289 45 252 206 272 187 272 198 209 175 233 186 95

6,67% 6,56% 10,34% 26,28% 3,33% 4,64% 6,38% 9,22% 45,61% 11,64% 13,76% 4,70% 16,15% 24,24%

1 5 22 23 1 2 0 3 13 9 7 0 3 4

14,22

474

184

250

61,18%

47,26%

193

183

172

5,18%

10

E0 = Entrada al sistema. R1 = Salida de la Batería 1L. R2 = Salida de la Batería 2L. Efic. R1 = Eficiencia de remoción de la Batería 1L. Efic. R2 = Eficiencia de remoción de la Batería 2L. HRT = Tiempo de Retención Hidráulico. h = Horas.

DBO (mg/L)

400

350

300

250

2 0 0 150

10 0

50

0 1

114

117.48

2

178.22

81.77

3

67.21

263.7 102.16 114.39

4

297.98

5 107.67 87.44

6 150.5

44.48 68.36

7

174 109.8

144.65

8 225.43 111.33

monitoreodeNº109

173.03

199.99 113.39

100.71

257.66

109.29

105.82

1211

252.01 117.71

113.77 242.78 93.61

13 14

102.38

246.98

15

E0 R1 R2 Figura 45 Variación de DBO 5 elen proceso tratamientode aguasde residuales a nivel

142.93 105.28

57.91

58.24

145.38

267.36

180.57

322.2

124.78 151.31

220.32

361.41

192.7

0105Nº

16 17

labo rato rio

1 5 8 . 9 5

18

Pág

128.13

115

234.55

164.49

220.8

306.74

250.22

245.35 211.44

116

Tabla 17 Resumen de la remoción de la DBO5

Eficiencia de remoción R1

R2

Máximo

76.60%

76.40%

Mínimo

13.80%

16.90%

Promedio

49.73%

49.04%

R1 = Salida de la Batería 1L. R2 = Salida de la Batería 2L

Además, se observa la tendiente creciente de la eficiencia de los reactores en la medida que se aumenta el tiempo de retención hidráulico, tal como se observa en la Figura 46.

Eficiencia de remoción de DBO (%)

100%

80%

60%

40%

20%

0% 0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

TRH (horas)

R1

R2

117

12.00

14.00

16.00

ráulico. R 1

Figura 46 Eficiencia de la= remoción de la DBO5 vs. Tiempo de S Retención Hidráulico a l i d Con respecto a la DQO total,a en base a lo mostrado en la Figura 47, es d posible afirmar que la remoción e obtenida en el reactor R1 se encontró entre l el 33.10% y el 71.00% y la obtenida en el R2 entre el 17.20% y el 67.30%. a B Para los distintos a t e r í a tiempos de retención, la eficiencia de remoción de DQO total del reactor 1 L R1 es ligeramente superior . a la mostrada por el reactor R2. De igual R manera se observa la tendiente 2 creciente de la eficiencia de los reactores = en la medida que se aumentaSel tiempo de retención hidráulico (Ver Figura a 48); sin embargo la eficiencia media de remoción de DQO total, es l i ligeramente inferior a las reportadas para los sistemas UASB (70 a 80%), d a lo cual parece ser un efectod de las bajas temperaturas del período de e investigación, como también l podría deberse a que el TRH con el que se a opera es muy corto como para B permitir un tiempo apropiado de contacto a entre la materia orgánica y los t microorganismos que la consumen. e r í a Tabla 18 Resumen de la remoción de la DQO total 2 L . T Eficiencia de remoción R H R1 R2 = T Máximo 71.00% 67.30% i e Mínimo 33.10% 17.20% m p Promedio 50.80% 47.92% o d e R R1 = Salida de la Batería 1L. R2 = Salida de la Batería 2L e t e n c i ó n H i d 118

DQO total Eficiencia de remoción de DQO total (%)

446 243 235

1 2 3 4 5 6

119 7 8

E0 9

R1

339

10

N º d e m o n i t o r e o

11

R2 12 13

344

336

363

358

179

159

295

291

332

279

282285

Figura 47 Variación de la DQO total en el proceso de tratamiento de aguas residuales a nivel laboratorio 548

641

640

641

571

742

779

779

750

428

325

306

249

263

483

363

600

600

344

412 228 242

0 358 146 150

150

474 184 250

900

450

300

14

1 0 0 %

40%

20% 8 0 % 0% 0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

TRH (horas)

6 0 %

R1

R2

R1 = Salida de la Batería 1L. R2 = Salida de la Batería 2L. TRH = Tiempo de Retención Hidráulico.

Figura 48 Eficiencia de la remoción de la DQO total vs. Tiempo de Retención Hidráulico En relación a la remoción de DQO soluble, la Figura 49 muestra que los niveles de remoción para R1 y R2 alcanzan el 45.60% y 23.90%, respectivamente. Para los distintos tiempos de retención evaluados, las eficiencias de remoción de ambos reactores son muy próximas entre sí. Además, se observa una diferencia del valor de la DQO a la entrada aproximadamente del 6 al 20 de febrero (2 primeros monitoreos) desde 193 a 58mg/L probablemente debido al gran incremento de las lluvias en la zona de Puno justo en el momento de monitoreo. Tabla 19 Resumen de la remoción de la DQO soluble Eficiencia de remoción R1

R2

Máximo

45.60%

23.90%

Mínimo

2.30%

0.40%

12.92%

4.97%

Promedio

R1 = Salida de la Batería 1L. R2 = Salida de la Batería 2L

120

498

600

395

500

400

225210222

305285289

285

331244252

258238262

75

45

58 52

100

95

280267272

192161186

189163175

99

223

233

234

124 198

228

205

209

232

206

210 203

176 172 186 188 176 187 282 256 272

172

200

193 183

DQO soluble

300

0 1

2

3

4

5

6

7

8

E0

9 10 Nº de monitoreo

R1

11

12

13

14

15

16

17

18

R2

Figura 49 Variación de la DQO soluble en el proceso de tratamiento de aguas residuales a nivel laboratorio

121

Tabla 20 Resultados de los parámetros: Sólidos Totales y Sólidos Totales Volátiles

HRT

Sólidos Totales E0

R1 -1

mg.L

h

R2 -1

mg.L

mg.L

Sólidos Totales Efic. R1

-1

%

Efic.R2 %

E0

R1 -1

mg.L

-1

mg.L

R2 mg.L

-1

4,03

1300,00

1100,00

1200,00

15,38%

7,69%

300,00

100,00

300

4,03

1400,00

1300,00

1300,00

7,14%

7,14%

400,00

300,00

300

6,04

1640,00

1080,00

860,00

34,15%

47,56%

430,00

310,00

260

6,04

1600,00

1300,00

1200,00

18,75%

25,00%

400,00

300,00

200

6,04

1930,00

1290,00

1260,00

33,16%

34,72%

550,00

370,00

260

6,04

1400,00

1200,00

1100,00

14,29%

21,43%

300,00

200,00

100

8,06

1400,00

1300,00

1000,00

7,14%

28,57%

600,00

300,00

200

8,06

1300,00

1100,00

1100,00

15,38%

15,38%

300,00

100,00

100

8,06

1700,00

1290,00

1370,00

24,12%

19,41%

680,00

370,00

460

8,06

1740,00

1260,00

1110,00

27,59%

36,21%

610,00

490,00

400

10,07

1400,00

1400,00

1200,00

0,00%

14,29%

200,00

200,00

200

10,07

1500,00

1100,00

1200,00

26,67%

20,00%

500,00

300,00

300

12,08

2300,00

1900,00

1800,00

17,39%

21,74%

700,00

600,00

500

12,08

1200,00

1000,00

900,00

16,67%

25,00%

300,00

200,00

100

14,22

1400,00

1100,00

1200,00

21,43%

14,29%

700,00

200,00

300

14,22

1300,00

1000,00

900,00

23,08%

30,77%

500,00

400,00

400

E0 = Entrada al sistema. R1 = Salida de la Batería 1L. R2 = Salida de la Batería 2L. Efic. R1 = Eficiencia de remoción de la Batería 1L. Efic. R2 = Eficiencia de remoción de la Batería 2L. HRT = Tiempo de Retención Hidráulico. h = Horas.

b. Sólidos totales (ST) La remoción de ST en el reactor R1 alcanzó niveles entre 0% y 34.15% y en el reactor R2 entre 7.14% y 47.56%. El valor medio de ST fue de 1531.88 mg/L, 1232.50 mg/L y 1168.75 mg/L, para el agua residual cruda, R1 y R2 respectivamente; mostrando mayor eficiencia en el R2 (ver Figura 51).

Totales (mg.L

-1)

2500

2000

1500 122

Sólidos

1000

500 0.00

5.00

10.00

15.00

TRH (horas)

E0

R1

R2

E0 = Entrada al sistema. R1 = Salida de la Batería 1L. R2 = Salida de la Batería 2L. TRH = Tiempo de Retención Hidráulico.

Figura 50 Variación en la concentración de ST vs. Tiempo de Retención Hidráulico

Eficiencia de remoción de ST (%)

50%

40%

30%

20%

10%

0% 0.00

4.00

8.00

12.00

16.00

TRH (horas)

R1

R2

R1 = Salida de la Batería 1L. R2 = Salida de la Batería 2L. TRH = Tiempo de Retención Hidráulico.

Figura 51 Eficiencia de la remoción de ST vs. Tiempo de Retención Hidráulico

123

Eficiencia de remoción

Sólidos Volátiles Totales -1(mg.L)

T R1 R2 a b Máximo 34.15% 47.56% l Mínimo 0% 7.14% a Promedio 18.90% 23.07% 2 1 R R1 = Salida de la Batería 1L. R2 = Salida de la Batería 2L e s u c. Sólidos volátiles totales (SVT) m La remoción de SVT en el reactor R1 alcanzó niveles entre el 0% e n y 71.43% y en el reactor R2 entre el 0% y 66.67%. El valor medio d de SVT en el agua residual cruda fue 466.87 mg/L mientras que e l los correspondientes a los reactores R1 y R2 fueron 296.25 mg/L a y 273.75 mg/L, respectivamente (ver Figura 52). Para los r e distintos tiempos de retención evaluados la eficiencia del R2 es m mayor o con respecto al R1 (ver Figura 53). c 800 i ó n d 600 e l o s 400 S ó l 200 i d o s 0 T 0.00 4.00 8.00 12.00 o TRH (horas) t a E0 R1 R2 l e E0 = Entrada al sistema. R1 = Salida de la Batería 1L. R2 = s Salida de la Batería 2L. TRH = Tiempo ( de Retención Hidráulico. S T Figura )52 Variación en la concentración de SVT vs. Tiempo de Retención Hidráulico

124

16.00

Eficiencia de remoción de SVT (%)

80%

60%

40%

20%

0% 0.00

4.00

8.00

12.00

TRH (horas)

R1

125

R2

16.00

R1 = Salida de la Batería 1L. R2 = Salida de la Batería 2L. TRH = Tiempo de Retención Hidráulico.

Figura 53 Eficiencia de la remoción de SVT vs. Tiempo de Retención Hidráulico

Tabla 22 Resumen de la remoción de los Sólidos Volátiles Totales (SVT)

Eficiencia de remoción R1

R2

Máximo

71.43%

66.67%

Mínimo

0%

0%

35.73%

40.40%

Promedio

R1 = Salida de la Batería 1L. R2 = Salida de la Batería 2L

b. Turbiedad y pH El valor medio de la turbiedad en el agua residual cruda fue 369.61 NTU mientras que en los reactores R1 y R2 fueron 69.38 y 91.36 NTU respectivamente. La remoción de turbiedad en el reactor R1 alcanzó niveles entre el 40.70% y 94.60% mientras que en el R2, el nivel de remoción alcanzado fue entre el 12.50% y 89.40%. (Ver Figura 54 y Figura 55).

Tabla 23 Resultados de los parámetros: pH y Turbiedad

HRT E0

pH R1

R2

h

4.03 4.03 4.03 4.03 4.03 6.04

7.76 7.44 7.91 7.84 7.76 7.92

7.82 7.51 7.82 7.71 7.74 8.01

7.86 7.53 7.80 7.90 7.84 8.10

E0

R1

NTU

NTU

429 437 436 324 416 264 126

121 153.0 106.0 143.0 93.7 68.8

Turbiedad R2 Efic. R1

Efic. R2

NTU

148 173.0 127.0 149.0 158.0 74.8

71.79% 65.50% 65.0% 60.4% 75.7% 70.9% 55.9% 54.0% 77.5% 62.0% 73.9% 71.7%

6.04 6.04 6.04 6.04 6.04 8.06 8.06 8.06 8.06 8.06 8.06 8.06 8.06 8.06 10.07 10.07 10.07 10.07 12.08 12.08 12.08 12.08 14.22 14.22 14.22 14.22 14.22

8.12 7.93 7.72 7.79 7.86 7.79 7.75 7.59 7.82 7.64 7.88 7.62 7.50 7.72 7.62 7.49 7.74 8.18 8.29 7.90 7.85 8.00 8.28 7.59 8.12 7.84 8.05

8.11 7.88 7.81 7.90 7.89 7.87 7.94 7.79 7.96 7.88 7.93 7.77 7.67 7.82 7.97 7.83 7.91 8.11 8.19 7.93 8.04 8.05 8.10 7.94 8.08 7.98 8.04

8.18 7.92 7.74 7.81 7.87 7.89 7.97 7.84 8.08 7.90 7.96 7.82 7.70 7.84 8.01 7.77 7.81 8.14 8.35 7.89 8.11 8.17 8.26 8.02 8.04 8.01 8.15

244 752 416 423 338 266 216 746 220 184 368 397 391 419 292 234 301 409 370 500 136 372 387 418 395 344 353

38.6 40.5 67.9 67.1 116.0 38.4 39.5 69.3 36.6 31.5 38.2 50.0 97.5 77.8 63.6 72.6 108.0 68.4 45.6 64.6 80.6 33.9 83.5 74.4 28.9 27.0 44.1

53.5 90.2 116.0 94.1 162.0 59.2 104.0 81.1 59.9 49.7 40.4 52.6 84.7 86.5 74.9 76.3 87.3 77.7 66.2 68.1 119.0 48.6 152.0 99.0 83.9 36.5 61.8

84.2% 94.6% 83.7% 84.1% 65.7% 85.6% 81.7% 90.7% 83.4% 82.9% 89.6% 87.4% 75.1% 81.4% 78.2% 69.0% 64.1% 83.3% 87.7% 87.1% 40.7% 90.9% 78.4% 82.2% 92.7% 92.2% 87.5%

78.1% 88.0% 72.1% 77.8% 52.1% 77.7% 51.9% 89.1% 72.8% 73.0% 89.0% 86.8% 78.3% 79.4% 74.3% 67.4% 71.0% 81.0% 82.1% 86.4% 12.5% 86.9% 60.7% 76.3% 78.8% 89.4% 82.5%

E0 = Entrada al sistema. R1 = Salida de la Batería 1L. R2 = Salida de la Batería 2L. Efic. R1 = Eficiencia de remoción de la Batería 1L. Efic. R2 = Eficiencia de remoción de la Batería 2L. HRT = Tiempo de Retención Hidráulico. h = Horas.

127

Turbiedad (NTU)

800

600

400

200

0 0.00

4.00

8.00

12.00

16.00

TRH (horas)

E0

R1

R2

E0 = Entrada al sistema. R1 = Salida de la Batería 1L. R2 = Salida de la Batería 2L. TRH = Tiempo de Retención Hidráulico.

Figura 54 Variación de la turbiedad vs Tiempo de Retención Hidráulico

Eficiencia de remoción de la turbiedad (%)

100%

80%

60%

40%

20%

0% 0

4

8

12

TRH (horas)

R1

128

R2

16

R1 = Salida de la Batería 1L. R2 = Salida de la Batería 2L. TRH = Tiempo de Retención Hidráulico.

Figura 55 Eficiencia de remoción de la turbiedad vs Tiempo de Retención Hidráulico

Tabla 24 Resumen de la remoción de la Turbiedad

Eficiencia de remoción R1

R2

Máximo

94.6%

89.40%

Mínimo

40.70%

12.50%

Promedio

79.51%

72.72%

R1 = Salida de la Batería 1L. R2 = Salida de la Batería 2L

El pH no mostró mayor variación a través de los reactores R1 y R2, sin embargo los resultados muestran un ligero proceso de alcalinización durante el proceso ya que se registraron incrementos del pH, tal como se puede apreciar en la Figura 56: 8.4

8.2

p H

8

7.8

7.6

7.4 0.00

4.00

8.00

12.00

TRH (horas

E0

R1 129

R2

16.00

E0 = Entrada al sistema. R1 = Salida de la Batería 1L. R2 = Salida de la Batería 2L. TRH = Tiempo de Retención Hidráulico.

Figura 56 Variación del pH vs Tiempo de Retención Hidráulico

130

Tabla 25 Resumen de la variación del pH

pH E0

R1

R2

Máximo

8.29

8.19

8.35

Mínimo

7.44

7.51

7.53

Promedio

7.83

7.91

7.95

E0 = Entrada al sistema. R1 = Salida de la Batería 1L. R2 = Salida de la Batería 2L

c. Coliformes Totales, Coliformes termotolerantes y E. Coli. De los resultados obtenidos se destaca que la mayoría de las muestras (tanto para el afluente como para el efluente de ambos reactores) revelan poblaciones de coliformes por encima de 108 y/o 109 microorganismos en 100ml, lo que significa un grado de contaminación bastante considerable 17. A continuación se presenta la caracterización microbiológica obtenida en los tres puntos de muestreo, observándose la concentración en el afluente y los grados logarítmicos reducidos con respecto al tiempo de retención hidráulico; con lo que es posible observar la capacidad que tienen ambos reactores para remover la concentración de bacterias indicadoras de contaminación fecal (Figura 57, Figura 58 y Figura 59).

17

Cabe señalar que las variaciones presentadas, corresponden a todos los datos reportados durante los 131

análisis de laboratorio, teniendo en cuenta aún aquellos considerados no válidos; que podrían deberse a errores por falta de mantenimiento de los reactores y/o errores analíticos.

132

Tabla 26 Resultados de los parámetros: Coliformes Totales, Coliformes Termotolerantes y E. coli HRT

Coliformes Totales E0

h

col.(100ml)

R1 -1

col.(100ml)

Coliformes Termotolerantes

R2 -1

col.(100ml)

Log red.1

E0

Log red.2

-1

col.(100ml)

R1 -1

col.(100ml)

R2 -1

col.(100ml)

Log red.1 -1

4,03 4,03 4,03 4,03 6,04 6,04 6,04 6,04 6,04 6,04 8,06 8,06 8,06 8,06 8,06 8,06 8,06 8,06 10,07 10,07 10,07 10,07 12,08 12,08 12,08 12,08 14,22 14,22

2,2E+10

2,9E+09

4,0E+09

0,8800

0,7404

2,0E+09

5,1E+08

5,5E+08

0,5935

2,0E+09

1,9E+09

1,9E+09

0,0223

0,0223

1,0E+09

2,1E+08

3,0E+08

0,6778

6,8E+10

5,8E+09

6,2E+09

1,0691

1,0401

2,5E+10

7,6E+08

8,2E+08

1,5171

1,7E+10

3,4E+09

3,0E+09

0,6990

0,7533

8,0E+09

8,6E+08

9,5E+08

0,9686

3,0E+10

3,8E+08

2,7E+09

1,8973

1,0458

3,0E+09

4,0E+08

1,2E+09

0,8751

3,2E+10

4,5E+09

5,2E+09

0,8519

0,7891

7,0E+08

5,0E+08

5,0E+08

0,1461

6,4E+10

4,2E+09

3,4E+09

1,1829

1,2747

1,1E+10

7,1E+08

8,2E+08

1,1901

1,3E+11

1,2E+10

1,3E+10

1,0348

1,0000

2,1E+10

9,2E+08

1,2E+09

1,3584

1,5E+11

1,9E+10

2,1E+10

0,8973

0,8539

6,2E+10

9,2E+08

9,3E+08

1,8286

9,0E+09

2,1E+09

2,0E+09

0,6320

0,6532

6,0E+09

5,1E+08

5,6E+08

1,0706

2,1E+10

3,2E+09

2,6E+09

0,8171

0,9072

1,6E+10

3,5E+08

3,6E+08

1,6601

6,3E+10

2,2E+09

5,3E+09

1,4569

1,0751

3,3E+10

1,5E+09

3,6E+09

1,3424

5,0E+09

1,3E+09

1,3E+09

0,5850

0,5850

1,0E+09

8,0E+08

8,0E+08

0,0969

8,2E+10

3,3E+09

3,8E+09

1,3953

1,3340

1,7E+10

1,0E+08

4,0E+08

2,2304

1,6E+11

3,8E+09

1,8E+09

1,6243

1,9488

6,5E+10

7,0E+08

6,0E+08

1,9678

7,3E+10

8,4E+09

9,2E+09

0,9390

0,8995

6,7E+10

1,1E+09

1,2E+09

1,7847

2,9E+10

2,1E+09

2,8E+09

1,1402

1,0152

2,8E+10

7,2E+08

7,9E+08

1,5898

2,6E+10

1,1E+09

5,6E+09

1,3736

0,6668

1,8E+10

5,0E+07

5,2E+08

2,5563

2,0E+11

1,5E+09

1,7E+09

2,1249

2,0706

1,2E+11

5,0E+08

1,1E+09

2,3802

9,9E+10

1,0E+09

6,8E+09

1,9956

1,1631

4,6E+10

2,0E+08

3,0E+09

2,3617

2,0E+10

1,4E+09

1,1E+09

1,1549

1,2596

5,0E+09

7,1E+08

4,0E+07

0,8477

5,7E+10

5,6E+09

2,5E+09

1,0077

1,3579

2,4E+10

6,2E+08

1,3E+08

1,5878

2,3E+10

2,7E+09

1,0E+09

0,9304

1,3617

1,0E+10

8,0E+07

8,0E+07

2,0969

2,3E+10

1,4E+09

1,6E+09

1,2156

1,1576

1,0E+10

1,1E+08

6,8E+08

1,9586

1,2E+10

3,0E+08

6,0E+08

1,6021

1,3010

2,0E+09

2,0E+07

3,6E+08

2,0000

7,0E+09

1,0E+08

1,0E+08

1,8451

1,8451

2,0E+09

1,0E+07

1,0E+07

2,3010

4,1E+08

9,5E+07

2,3E+08

0,6351

0,2511

1,5E+08

1,0E+08

4,0E+07

0,1761

1,2E+11

1,5E+09

5,8E+09

1,9031

1,3158

1,1E+11

2,5E+08

5,6E+08

2,6435

14,22

4,9E+10

7,0E+08

9,0E+08

1,8451

1,7360

1,0E+10

4,8E+08

6,6E+08

1,3188

E0 = Entrada al sistema. R1 = Salida de la Batería 1L. R2 = Salida de la Batería 2L. Efic. R1 = Eficiencia de remoción de la Batería 1L. Efic. R2 = Eficiencia de remoción de la Batería 2L. HRT = Tiempo de Retención Hidráulico. h = Horas. Log red.1 = Grados logarítmicos reducidos por la Batería 1L. Log red.2 = Grados logarítmicos reducidos por la Batería 2L.

Tabla 27 Resumen de la remoción de Coliformes Totales

Eficiencia de remoción R1

R2

Máximo

2.125 Log

2.071 Log

Mínimo

0.022 Log

0.251 Log

Promedio

1.132 Log

1.008 Log

R1 = Salida de la Batería 1L. R2 = Salida de la Batería 2L 133

Tabla 28 Resumen de la remoción de Coliformes Termotolerantes

Eficiencia de remoción R1

R2

Máximo

3.470 Log

2.730 Log

Mínimo

0.146 Log

0.097 Log

Promedio

1.613 Log

1.421 Log

R1 = Salida de la Batería 1L. R2 = Salida de la Batería 2L

134

Remoción en el Reactor R1 Coliformes Totales (UFC/100ml)

Concentración en el afluente Log reducidos

1,00E+12

Remoción en el Reactor R2 Log (CFafluente/CF Efluente)

Coliformes Totales (UFC/100ml)

4,00

1,00E+11

Log (CFafluente/CF Efluente)

4,00

1,00E+11

3,50

1,00E+10 3,00

1,00E+09 1,00E+08

2,50

1,00E+07

1,00E+09

3,00

1,00E+08

2,50

1,00E+07

2,00

1,00E+06

2,00

1,00E+06 1,50

1,00E+05 1,00E+04

1,00

1,00E+03

1,00E+01

0,00 4,00

6,00

8,00 10,00 12,00 14,00 TRH (horas)

1,00E+05

1,50

1,00E+04

1,00

1,00E+03

0,50

1,00E+02 2,00

Log reducidos

1,00E+12

3,50

1,00E+10

Concentración en el afluente

16,00

1,00E+02

0,50

1,00E+01

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00 10,00 TRH (horas)

12,00

14,00

Figura 57 Variación de la concentración y de la remoción de Coliformes Totales vs Tiempo de Retención Hidráulico

135

16,00

Remoción en el Reactor R2

Remoción en el Reactor R1

Coliformes Termot. (UFC/100ml)

Concentración en el afluente

Log reducidos

Log (CFafluente/CF Efluente)

Concentración en el afluente

1,0E+12

4,00

Coliformes Termot. (UFC/100ml)

1,0E+11

3,50

1,0E+11

3,00

1,0E+10

1,0E+08

2,50

1,0E+07

2,00

1,0E+06

1,0E+04

1,00

1,0E+03 1,0E+02

0,50

1,0E+01

0,00

2,00

4,00 3,50

1,0E+09

3,00

1,0E+08 1,0E+07

2,50 2,00

1,0E+06

1,50

1,0E+05

Log (CFafluente/CF Efluente)

1,0E+12

1,0E+10 1,0E+09

Log reducidos

1,0E+05

1,50

1,0E+04

1,00

1,0E+03 0,50

1,0E+02 4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

1,0E+01

16,00

2,00

TRH (horas)

136

0,00 4,00

6,00

8,00 10,00 12,00 14,00 TRH (horas)

16,00

Figura 58 Variación de la concentración y de la remoción de Coliformes Termotolerantes vs Tiempo de Retención Hidráulico

Remoción en el Reactor R2

Remoción en el Reactor R1 Escherichia Coli (UFC/100ml)

Coliformes en el afluente

Log reducidos

Escherichia Coli (UFC/100ml)

Log (CFafluente/CF Efluente)

1,0E+12

Coliformes en el afluente

4,00 1,0E+12

1,0E+11

3,50

Log reducidos

Log (CFafluente/CF Efluente)

4,00

1,0E+11

3,50

1,0E+10

1,0E+10

1,0E+09

3,00 1,0E+09

3,00

1,0E+08

2,50 1,0E+08

2,50

1,0E+07

2,00

1,0E+06

1,0E+07

2,00

1,0E+06

1,0E+05

1,50 1,0E+05

1,50

1,0E+04

1,00 1,0E+04 1,0E+03 0,50 1,0E+02

1,00

1,0E+03 1,0E+02 1,0E+01 2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

0,00 1,0E+01 16,00 2,00

TRH (horas)

137

0,50 0,00 4,00

6,00

8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 TRH (horas)

Figura 59 Variación de la concentración y de la remoción de E. Coli vs Tiempo de Retención Hidráulico

138

Tabla 29 Resumen de la remoción de E. coli

Eficiencia de remoción R1

R2

Máximo

2.230 Log

2.067 Log

Mínimo

0.337 Log

0.136 Log

Promedio

1.085 Log

0.989 Log

R1 = Salida de la Batería 1L. R2 = Salida de la Batería 2L

De la misma manera los resultados obtenidos 18 hasta la fecha manifiestan que la remoción máxima de coliformes totales en los reactores R1 y R2 fue de 2.125 Log y 2.071 Log respectivamente. Asimismo, la remoción máxima de coliformes termotolerantes en los reactores R1 y R2 alcanzó 3.470 Log y 2.730 Log, respectivamente. Con respecto a la remoción de E. Coli en los reactores R1 y R2, es posible afirmar que alcanzó valores máximos de 2.230 Log y 2.067 Log.

De lo anterior se tiene que la remoción máxima de coliformes totales fue de 99.2500% y 99.1500% para los reactores R1 y R2 respectivamente. Así mismo, la remoción máxima de coliformes termotolerantes fue de 99.9600% y 99.5000% para los reactores R1 y R2 respectivamente. Con respecto a la remoción de E. coli en los reactores R1 y R2, esta alcanzo valores máximos de 99.3571% y 99.1429% respectivamente. d. Huevos de helmintos

La Tabla 30 muestra el perfil de concentración y la eficiencia de eliminación de huevos de helmintos patógenos para ambos reactores, se observa una remoción máxima de huevos de helminto en los reactores R1 y R2, de 97.48% y 97.44% respectivamente. Los resultados que se exponen a continuación hacen referencia, a todas las especies potencialmente patógenas para el hombre encontradas en las muestras estudiadas hasta la fecha.

139

18

En los resultados obtenidos solo se han tomado en cuenta aquellos resultados considerados válidos

140

ENTRADA

R1

R2

E N T R A D A = RENDIMIENTO DE E REMOCIÓN (%) n R1 R2 t

Tabla 30 Recuento de huevos de helmintos

HUEVOS/ LITRO FECHA

TRH (horas)

25-Feb.

14.22

359

85

49

76.25

86.27

14-Mar.

8.06

280

67

53

76.18

81.24

01-Abr.

8.06

59

2

6

96.59

90.06

08-Abr.

8.06

86

12

9

86.49

89.19

16-Abr.

10.7

209

12

10

94.26

95.06

22-Abr.

10.7

235

17

6

92.76

97.44

30-Abr.

12.08

244

13

7

94.87

97.26

6-May.

12.08

267

22

9

91.75

96.75

13-May.

14.22

139

4

11

97.48

92.43

21-May.

14.22

86

6

4

92.67

95.56

27-May.

8.06

196

11

11

94.65

94.65

03-Jun.

8.06

208

13

14

93.59

93.27

10-Jun.

6.04

221

10

13

95.63

94.27

17-Jun.

6.04

152

9

11

93.86

93.09

24-Jun.

4.03

215

9

12

95.82

94.66

01-Jul.

4.03

147

9

7

93.67

95.48 141

r a d a a l s i s t e m a . R 1 =

Salida de la Batería 1L. R2 = Salida de la Batería 2L. TRH = Tiempo de Retención Hidráulico.

Los resultados obtenidos en las pruebas mostraron que la eficiencia de eliminación de huevos

de

helminto

fue

directamente

proporcional al incremento de TRH en ambos tratamientos (R1 y R2); sin embargo se observa que la eficiencia en el R2 es mayor, llegando a obtenerse un coeficiente de determinación R2 (para R2) igual a 0.9837 (Ver Figura 61).

Remoción en el Reactor R1 Huevos de Helmintos (HE/L)

HE en el afluente

% de remoción

Eficiencia remoción Huevos de

Helmintos (%)

300

120%

250

100%

200

80%

Remoción en el Reactor R2 Eficiencia

150

HE en el afluente

40%

300

50

20%

250

5.00

10.00

remoción Huevos de Helmintos (%)

Huevos de Helmintos (HE/L)

60%

100

0 0.00

% de remoción

120% 100% 80%

200

0% 15.00

60% 150

TRH (horas)

40% 100 20% 50 0% 5.00 10.00 15.00 0 0.00

TRH (horas)

Figura 60 Variación de la presencia y de la remoción de huevos de helminto vs Tiempo de Retención Hidráulico.

142

Eficiencia d remoción de huevos de helminto (%) e

110% 105%

3 2 yR1 = 0.0004x - 0.0112x + 0.0983x + 0.3179 R2 = 0.5064

100% 95% 90%

yR2 = 0.0003x3 - 0.0099x2 + 0.0893x + 0.209

85%

R2 = 0.9837

80% 75% 70% 0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

TRH (hours)

R1

R2

Polinómica (R1)

Polinómica (R2)

R1 = Salida de la Batería 1L. R2 = Salida de la Batería 2L. TRH = Tiempo de Retención Hidráulico.

Figura 61 Eficiencia de la remoción de huevos de helmintos.

También se muestran el número y los géneros encontrados en las muestras analizadas, teniendo en cuenta que todos los huevos de helmintos detectados durante el recuento fueron identificados. Los huevos de Áscaris han sido de los que se han detectado en mayor número de ocasiones respecto al total de huevos encontrados en las muestras analizadas; estos fueron los más fáciles de identificar debido a sus características morfológicas y color característico.

En aquellos casos en que la determinación resultó dificultosa por la imposibilidad de utilizar un objetivo de mayor aumento, se llevo a cabo la identificación usando una Clave de Identificación. Cabe resaltar que también fueron observados huevos de Toxocara sp., especie comúnmente encontrada 143

en perros y gatos.

Los resultados que se presentan a continuación, corresponden al total de huevos contados por muestra y no al promedio, es decir al total observado en las 4 repeticiones (4 tubos) por cada muestra (Entrada, R1 y R2).

Tabla 31 Especies de huevos de helmintos detectados

Ascaris

Enterobius

Hymenolepis

lumbricoides

vermicularis

nana

FECHA

E

R1

R2

E

R1

25-Feb.

59

47

26

27

16

14-Mar.

46

33

22

19

01-Abr.

8

2

4

08-Abr.

26

22

16-Abr.

30

22-Abr.

R2

Toxocara sp.

E

R1

R2

E

R1

R2

11

3

0

0

9

1

0

13

9

1

0

1

7

4

3

6

0

1

1

0

0

1

1

2

19

1

2

1

6

6

5

4

5

3

19

16

8

5

4

7

5

4

12

7

7

35

32

22

8

6

4

9

5

5

12

8

5

30-Abr.

25

14

12

5

2

3

4

3

2

9

6

3

6-May.

28

27

17

5

4

2

8

4

1

9

9

6

13-May.

15

13

12

3

2

3

5

2

3

3

4

3

21-May.

23

23

15

2

3

3

3

3

1

8

9

4

27-May.

31

13

12

4

2

3

6

2

3

11

4

3

03-Jun.

22

24

18

3

4

2

3

3

2

11

9

6

10-Jun.

24

18

11

1

3

2

4

2

2

10

6

4

17-Jun.

22

16

12

2

3

1

4

3

3

10

6

5

24-Jun.

22

18

15

3

2

1

6

3

3

7

4

4

01-Jul.

21

16

12

1

4

1

3

3

3

9

5

3

E = Entrada al sistema. R1 = Salida de la Batería 1L. R2 = Salida de la Batería 2L.

A continuación se presentan los cuadros resumen de todos los parámetros analizados durante el período de investigación:

144

Tabla 32 Cuadro Resumen de la Eficiencia de remoción en la Batería 1L Parámetros Fisicoquímicos Turb. (%)

HRT 4.03 6.04 8.06 10.07 12.08 14.22

Max. 77.50 94.60 90.70 83.30 90.90 92.70

Min. 55.90 65.70 75.10 64.10 40.70 78.40

DQO total (%) Prom . 69.16 81.04 84.19 73.65 76.59 86.59

Max. 40.20 59.20 54.70 56.00 56.40 71.00

Min. 33.10 44.70 42.70 46.40 45.10 54.60

Prom . 36.62 52.01 48.50 51.21 50.73 62.26

DQO soluble (%) Max. 6.70 27.80 9.20 45.60 13.80 24.20

Min. 6.60 2.30 3.30 11.60 4.70 5.20

Prom . 6.61 16.69 6.27 28.63 9.23 15.19

DBO5 (%) Max. 18.40 61.30 70.40 50.60 57.60 76.60

Min. 13.80 32.20 32.50 43.30 53.33 26.30

Sólidos Totales (%) Prom . 16.12 46.66 52.99 46.96 55.44 54.78

Max. 15.38 34.15 27.59 26.67 17.39 23.08

Min. 7.14 14.29 7.14 0.00 16.67 21.43

Prom . 11.26 25.09 18.56 13.33 17.03 22.25

Sólidos Totales Volátiles (%) Max. Min. Prom . 66.67 25.00 45.83 33.33 25.00 29.74 66.67 19.67 45.48 40.00 0.00 20.00 33.33 14.29 23.81 71.43 20.00 45.71

Parámetros Microbiológicos HRT 4,03 6,04 8,06 10,07 12,08 14,22

Huevos de helmintos (%) Max. 95,81 95,48 96,61 94,26 94,67 97,12

Min. 93,88 76,32 76,07 92,77 91,76 93,02

Coliformes Totales (%)

Prom. 94,85 88,63 89,37 93,51 93,22 95,07

Max. 91,4706 98,7333 97,6250 99,2500 98,5714 98,7500

Min. 5,0000 76,6667 74,0000 90,1754 88,2609 76,8293

Prom. 65,8222 88,8100 90,7400 95,3500 94,5600 91,3800

Coliformes Termotolerantes (%) Max. Min. Prom. 96,9600 74,5000 84,9275 98,5161 28,5714 82,4000 99,7222 20,0000 88,3900 99,5833 85,8000 95,5900 99,5000 98,9000 99,1500 99,7727 33,3333 76,1000

E. coli (%) Max. 90,2326 98,6364 98,1818 99,3571 98,0000 98,8235

Min. 68,8889 60,0000 54,0000 90,3030 76,6667 76,9231

Prom. 81,2804 85,4900 83,1300 95,4300 88,6700 91,3400

Tabla 33 Cuadro Resumen de la Eficiencia de remoción en la Batería 2L Parámetros Fisicoquímicos Turb. (%)

HRT 4.03 6.04 8.06 10.07 12.08 14.22

Max. 70.90 88.00 89.10 81.00 86.90 89.40

Min. 54.00 52.10 51.90 67.40 12.50 60.70

DQO total (%) Prom . 62.56 73.28 77.55 73.44 66.98 77.54

Max. 33.50 58.10 53.60 55.50 56.50 67.30

Min. 17.20 41.30 39.50 43.10 48.10 47.30

Prom . 25.31 49.45 48.46 49.31 52.30 56.19

DQO soluble (%) Max. 5.20 23.90 3.50 13.20 7.40 10.90

Min. 1.30 22.40 0.50 9.90 0.40 3.10

Prom . 3.29 23.14 2.21 11.54 3.92 6.02

DBO5 (%) Max. 33.00 62.30 70.70 49.60 58.90 76.40

Min. 28.00 45.40 16.90 23.20 54.90 17.80

Sólidos Totales (%) Prom . 30.49 52.74 48.15 36.44 56.89 50.69

Max. 7.69 47.56 36.21 20.00 25.00 30.77

Min. Prom . 7.14 7.42 21.43 32.18 15.38 24.89 14.29 17.14 21.74 23.37 14.29 22.53

Sólidos Totales Volátiles (%) Max. Min. Prom . 25.00 0.00 12.50 66.67 39.53 52.23 66.67 32.35 50.03 40.00 0.00 20.00 66.67 28.57 47.62 57.14 20.00 38.57

Parámetros Microbiológicos HRT 4,03 6,04 8,06 10,07 12,08 14,22

Huevos de helmintos (%) Max. 95,24 94,12 94,39 97,45 97,13 95,35

Min. 94,42 86,35 81,07 95,22 96,63 92,09

Prom. 94,83 91,08 89,62 96,33 96,88 93,72

Coliformes Totales (%) Max. 90,8824 94,6875 95,8750 99,1500 98,5714 98,1633

Min. 5,0000 77,7778 74,0000 93,1313 93,0435 43,9024

Prom. 65,0134 87,2000 87,9600 95,6000 95,5700 79,0800

145

Coliformes Termotolerantes (%) Max. Min. Prom. 96,7200 70,0000 81,8363 98,5000 28,5714 77,4300 99,0769 20,0000 87,0100 99,4583 93,4783 97,8000 99,5000 82,0000 93,4800 99,4909 73,3333 88,7400

E. coli (%) Max. 88,8372 91,8182 98,7273 99,1429 95,0000 98,8571

Min. 76,6667 66,6667 55,0000 93,0882 80,8333 26,9231

Prom. 82,0426 82,8900 84,6500 95,5300 90,5000 73,6100

8. Presentación de los criterios de diseño de reactores anaerobios ajustados La aplicación de reactor UASB al tratamiento de aguas residuales domesticas ha sido estudiado en Holanda desde 1976 (Lettinga et al., 1981).

Existe evidencia que el reactor anaerobio de manto de lodos y flujo ascendente (reactor UASB) funciona a 18ºC y a temperaturas menores, por tiempos prolongados sin afectar significativamente su eficiencia (Haskoning, 1996).

La

Tabla 34 muestra algunos de los resultados obtenidos en estos

estudios. Al respecto, es preciso resaltar que Lettinga et al. (1981), realizaron experiencias con un reactor UASB utilizando lodo digerido como cultivo y a tiempos de retención entre 14-17 horas. Los niveles de remoción de la Demanda química de oxigeno (DQO) variaron de 65 a 85% a 20ºC y de 55% a 70% a temperaturas en rango de 13 a 17ºC. Como conclusión de estos estudios puede afirmarse que el reactor UASB es una tecnología simple, compacta y que puede arrojar valores aceptables de acuerdo al nivel de tratamiento esperado bajas temperaturas.

146

Tabla 34 Aplicación del reactor anaerobio en el tratamiento de aguas residuales domesticas a temperaturas bajas

Sudafrica

20

500

148

--

np

Lodo activado

24

Holanda

21

520-590

73-75

--

np

Lodo desague digerido

9

Holanda

12-18

420-920

55-95

--

np

Lodo desague digerido

32-40

Holanda

18-20

248-581

163-376

--

np

Lodo granular

12

Holanda

7-18

100-900

--

53-474

10-700*

Lodo granular

4-14

Holanda

10-18

100-900

--

53-474

10-700*

Lodo granular

9-16

Holanda

11-19

100-900

--

53-474

10-700*

Lodo granular

6.2-18

Colombia

25

267

--

95

50-400*

Excremento vacuno digerido 6-8

Holanda

12-20

190-1180

80-300

np

np

Lodo granular

7-8

Holanda

12-20

150-600

70-250

--

np

Lodo granular

2-3

Mexico

12-18

465

np

--

np

Lodo aerobico

12-18

Brazil

19-28

627

--

357

154

Ninguno

4

Italia

7-27

.205-326

--

55-153

376

Ninguno

12-42

India

20-30

563

--

214

100-250

Ninguno

6

Holanda

>13

391

291

--

418

Lodo granular

2-7

Holanda

16-19

391

291

--

--

Crecido en arena

1.5-5.8

Colombia

NP.

np

np

np

--

np

5-19

Holanda

13.8

976

--

454

641

Lodo desague digerido

44.3

Holanda

12.9

821

--

467

468

Lodo desague digerido

57.2

--

640

1201

Lodo granular

102.5

Holanda 11.7 1716 Nota: np= no proporcionado

Fuente: Seghezzo L. Anaerobic treatment of domestic wastewater in subtropical regions. 2008

Asimismo, de las pruebas realizadas en el estudio, es posible afirmar que para 147

una temperatura del agua residual de 9 a 17ºC y manteniendo un tiempo de retención hidráulico de 4 y 14 horas en los reactores UASB R1 (sin digestor de lodos) y R2 (con digestor de lodos), con respecto a los resultados de eficiencias de remoción de Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO5), Demanda Química de Oxigeno (DQO) y huevos de helmintos (HE) se tienen los siguientes resultados

Eficiencias de remoción (%)

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0.00

4.00

8.00

12.00

16.00

TRH

Huevos de helmintos

Valores de remoción Parámetro Mínima Máxima Promedio

Huevos de helmintos 76.1% 97.1% 91.6%

DBO5

DBO5 13.8% 76.6% 47.4%

DQO total

DQO total 33.1% 71.0% 50.8%

Figura 62 Eficiencia de la emoción de huevos de helmintos.

Al respecto, los resultados evidencian valores mas eficientes para tiempos de retención hidráulicos entre 12 y 14 horas. Debe precisarse que para un THR de 14 horas se evidenciaba problemas operativos de levantamiento de lodos en ciertos casos que se expresa en una disminución de los valores de la eficiencia de la DBO5, con lo que se concluye que el tiempo de retención hidráulico es de 12 horas. Asimismo, para que la eficiencia de remoción de la materia orgánica sea superior al 40%, el tiempo de retención en el caudal máximo no deberá ser inferior a 10 horas.

148

9. Presentación del Proyecto ante autoridades del MINAM y EMSAPUNO. Durante el mes de marzo se realizó la Exposición del Proyecto de Investigación ante las autoridades del MINAM y EMPSA PUNO. A continuación de presentan las evidencias de dicha presentación:

Figura 63 Miembros de la mesa de honor al finalizar la Exposición del Proyecto

149

Figura 64 Inicio de la Presentación del Proyecto frente a las autoridades de EMPSAPUNO y MINAM

Figura 65 Exposición del Proyecto frente a las autoridades de EMPSAPUNO y MINAM

150

Figura 66 Visita Técnica del Proyecto frente a las autoridades de EMPSAPUNO y MINAM

151

Figura 67 Visita Técnica del Proyecto frente a las autoridades de EMPSAPUNO y MINAM

Figura 68 Visita Técnica del Proyecto frente a las autoridades de EMPSAPUNO y MINAM

Figura 69 Explicación técnica del Proyecto frente a las autoridades de EMPSAPUNO y MINAM 152

Figura 70 Explicación técnica del Proyecto frente a las autoridades de EMPSAPUNO y MINAM

153

Figura 71 Explicación técnica del Proyecto frente a las autoridades de EMPSAPUNO y MINAM

Figura 72 Vista del equipo de investigación CITRAR-FIA-UNI durante la visita técnica

154

10. Conclusiones y Recomendaciones

A la fecha, considerando las actividades desarrolladas, se tienen las siguientes conclusiones y recomendaciones: 10.1 Conclusiones a. Para una temperatura del agua residual de 9 a 17ºC y manteniendo un tiempo de retención hidráulico de 4 y 14 horas en los reactores UASB R1 (sin digestor de lodos) y R2 (con digestor de lodos):

 

 

  

Se evidencia una mejora de la calidad de adaptación del lodo desde  el arranque hasta el final de la investigación. se han logrado valores máximos de remoción del 70% en DBO se han logrado valores máximos de remoción del 76% en DQO.







b. Los resultados servirán para profundizar investigaciones en digestión anaerobia de aguas residuales en climas fríos, y así mejorar las condiciones de operación reduciendo patógenos de manera óptima.

c. El tiempo retención hidráulico para reactores a escala piloto deberá encontrarse en el rango de 10 a 14 horas.

d. Cuando la temperatura del agua es menor a 15ºC el proceso limitante del proceso de digestión anaerobia que se realiza en los reactores UASB es la hidrólisis de las proteínas, carbohidratos y grasas presentes en las aguas residuales.

e. La eficiencia de remoción de los parámetros estudiados del reactor UASB con digestor de lodos ha sido muy próxima a los valores obtenidos del 155

reactor UASB que trabaja solo, resultado no acorde a lo esperado (que el digestor de lodos incremente la eficacia del conjunto UASB-digestor de lodos). Probablemente se puedan encontrar otros valores estudiando otros valores del caudal de recirculación de lodos en el conjunto UASB-digestor, variable que se podría analizar en futuras investigaciones.

f.

En el reactor UASB-digestor de lodos a escala de laboratorio es necesario estudiar diferentes caudales de recirculación del lodo y la frecuencia de los mismos así como el tiempo de retención hidráulica en el digestor de lodos.

g. No se recomienda aun construir el reactor UASB-digestor de lodos a escala piloto (o mayor escala) por cuanto es necesario aun continuar con más investigaciones a escala de laboratorio para establecer los parámetros de diseño correctos.

h. La caracterización microbiológica demostró que el proceso anaerobio dado en ambos reactores, incrementa la calidad del agua, obteniéndose una importante remoción de bacterias coliformes totales, termotolerantes y E. coli. Llegando a obtenerse un nivel de remoción de coliformes termotolerantes mayor a tres unidades logarítmicas en ambos reactores. i.

Si bien hubo una importante reducción de bacterias coliformes totales, termotolerantes y E. coli en ambos reactores, la calidad de los efluentes no alcanza niveles suficientes para su reutilización.

j.

Los resultados obtenidos en la presente investigación respecto a la remoción de huevos de helminto alcanzan valores ligeramente superiores de remoción en el Reactor R2, siendo de gran significancia ya que revelan un comportamiento ligeramente más eficiente de este sistema en las condiciones climáticas locales.

k. Los resultados demostraron que el tipo de tratamiento en R2 incrementa la eficiencia de retención de huevos de helmintos. l.

La obtención de un efluente de mejor calidad puede conseguirse con las ventajas económicas que representan los sistemas propuestos, a ello puede 156

agregársele ventajas operacionales dadas por un sistema compuesto por un reactor UASB-digestor acoplado a otro tipo de tratamiento complementario, lo cual servirá para alcanzar niveles de calidad apropiados para la posterior descarga a los cuerpos de agua receptores o para otros usos.

10.2 Recomendaciones 

Realizar mediciones continuas de la altura del lodo en el reactor pues permitirá determinar la tasa de producción de lodo. 



Medir la variación de temperaturas en el agua que sirve para calentar el lodo y del lodo a lo largo del tiempo. 



Realizar el mantenimiento continuo de las unidades. 



Estudiar sistemas sostenibles de remoción de la carga orgánica remanente

 

   

y nutrientes a escala de laboratorio como pos tratamiento de los reactores UASB.    

Es recomendable darle continuidad a la investigación para profundizar la eficiencia de remoción de los parámetros estudiados del conjunto UASBdigestor de lodos a distintos niveles de recirculación. 

 



Tener en consideración la altura mínima del lodo de 0.40m en el reactor a escala de laboratorio durante el arranque de los reactores UASB. Podrían aceptarse menores valores que incrementarán el periodo de arranque. 

  

Considerar el uso de un mezclador manual (que puede ser una varilla de fierro) que servirá para homogenizar el lodo en el reactor. En escala real los valores reales del caudal permitirán realizar esta mezcla, la misma que no se realiza de manera igual en un reactor a escala de laboratorio por el factor de escala.  157

 



Construir un sistema de tratamiento utilizando la tecnología de reactores UASB a escala piloto, en el cual debe de existir al menos un ingeniero operador de planta a tiempo parcial, un operario a tiempo completo, y practicantes estudiantes de Ingeniería Ambiental o Ingeniería Sanitaria del quinto ciclo como mínimo que contribuyan al monitoreo del reactor. 

   

Realizar las labores de operación y mantenimiento (indicadas en la sección 7.4 página N° 100 ) de manera permanente. 

Realizar la limpieza periódica de las unidades tales como limpieza de las natas, cambio de mangueras, verificación de fugas, revisión del funcionamiento correcto del calentador, mezclador y demás equipos. 

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161

11. Factibilidad de aplicación del sistema piloto de tratamiento anaerobio de aguas residuales - sistema de calentamiento del digestor de lodos a escala piloto 11.1 Justificación del Proyecto:

Aprovechar la energía solar que es abundante en la ciudad de Puno para calentar digestores que serán la fuente de cultivo de bacterias que ayudaran a descontaminar aguas residuales.

11.2 Objetivos:



Diseñar un sistema de calentamiento que tenga como fuente el sol para mantener a una temperatura constante el lodo de un digestor, cualquiera que sea las condiciones climáticas de la ciudad de Puno. 

11.3 Beneficiarios:



El diseño de calentamiento es empleado en lugares donde la temperatura ambiental es llega hasta 8 ºC por las noches por lo que puede ser empleado en lugares de condiciones ambientales similares. 

11.4 Fundamento teórico:

11.4.1 Colectores Solares:

Los colectores solares son dispositivos diseñados para captar la radiación solar, transformarla en energía térmica y así elevar la temperatura de un fluido. 162

Esto nos facilita, por ejemplo, calentar agua para su posterior aprovechamiento a nivel doméstico o comercial.

En función de la temperatura que puede alcanzar el fluido, los podemos dividir en dos grandes grupos:

-

Los de concentración: son aquellos que necesitan enfocar la energía dispersa para llegar a temperaturas superiores a los 100- 150º C.

-

Los colectores planos: son dispositivos más simples que nos permiten obtener energía calórica de baja temperatura (inferior a 100º C).

Los concentradores; son dispositivos capaces de aprovechar la energía solar con un sistema de espejos que concentran la energía proveniente del sol en un punto, para calentar agua y convertirla en vapor. Colectores de placa plana:

Estos colectores se caracterizan por no poseer métodos de concentración, ser más económicos y resultar eficientes para obtener agua caliente sanitaria. Además, nos ofrecen la ventaja de usar una orientación fija y de aprovechar tanto la radiación directa como la difusa.

Estos colectores de placa plana se componen de cuatro elementos principales: la cubierta transparente (vidrio o similar), la placa captadora (superficie negra que va absorber la luz solar), el aislante y la carcasa (contenedor de todo lo anterior).

a. Cubierta transparente: Es la encargada de dejar pasar la radiación solar, evitar que el calor emitido por la placa captadora se vaya del sistema y reducir las pérdidas por convección. Estamos logrando el efecto invernadero con una cubierta de vidrio o plástico y de esta forma aumentando la eficiencia del colector.

b. Placa captadora: Tiene por misión absorber de la forma más eficiente posible la radiación solar y 163

transformarla en energía térmica utilizable mediante su transferencia al fluido caloportador (agua, aceite, aire, etc.). Existen diferentes modelos, siendo los más usuales:

-

Dos placas metálicas separadas unos milímetros entre las cuales circula el fluido caloportador.

-

Placa metálica sobre la cual están soldados o embutidos los tubos por los que circula el fluido caloportador.

-

Dos láminas de metal unidas a gran presión excepto en los lugares que forman el circuito del fluido caloportador.

-

Placas de plásticos, usadas exclusivamente en climatización de piscinas.

c. Aislamiento: La placa captadora está protegida en su parte posterior y lateral por un aislamiento que evita las pérdidas térmicas hacia el exterior.

d. Carcasa: Es la encargada de proteger y soportar los elementos que constituyen el colector solar, además de servir de enlace con el edificio por medio de los soportes. 11.4.2 Intercambiador de Calor de Tubo y Coraza

Los intercambiadores del tipo de coraza y tubo constituyen la parte más importantes de los equipos de transferencia de calor en las plantas de procesos químicos.

164

Figura 73 Intercambiador de coraza

General, el intercambiador coraza (carcaza) y tubo, consiste en una serie de tubos lineales colocados dentro de un tubo muy grande llamado coraza (como se aprecia en la figura anterior) y son versátiles y manejan altas presiones, representan la alternativa a la necesidad de una gran transferencia de calor.

Figura 74 Intercambiador de tubo

165

11.5 Data empleada:

11.5.1 Datos de diseño:

   





Volumen del Digestor

 

Tiempo de retención hidráulico en el digestor:

La recirculación se da 8 veces al día durante un periodo de 15 min cada



uno, siendo su caudal de recirculación:

Figura 75 Esquema general del digestor

a. Propiedades físicas para el agua y el lodo:



 

 

Densidad del agua: 1000kg/m3



Calor especifico del agua: 4.186 KJ /Kg K



Densidad del lodo: 1024 kg/m3 (medido en CITRAR)

166





Calor específico del lodo: 4187 J/kgK (Dato otorgado por CITRAR) b. Consideraciones del diseño:



Temperatura promedio diaria del lodo que ingresa al digestor en Puno (temperatura de ingreso del lodo):

Tabla 35 Datos de las temperaturas del lodo cuando ingresa al digestor, tomados durante una semana en el laboratorio

Hora

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

01/04/2013

02/04/2013

03/04/2013

04/04/2013

05/04/2013

06/04/2013

07/04/2013

Prom

11 10 13 14 15 14 15 18 18 17 17 16 10 14 12 12 13 12

12 12 12 11 11 11 11 9 10 12 14 14 15 16 16 15 17 16 15 15 14 14 14 15

15 13 12 11 11 11 11 11 12 14 15 16 15 18 18 18 16 13 13 13 13 12 12 13

11 11 11 10 9 9 11 10 11 12 13 14 14 16 16 14 15 15 14 14 14 13 12 11

10 10 10 10 10 9 8 8 10 11 13 14 15 16 16 18 18 16 15 14 13 14 13 12

12 12 11 11 10 10 10 10 11 11 12 15 14 16 17 16 16 17 16 15 14 15 13 13

13 13 12 12 11 10 11 12 13 14 15 15 16 18 15 16 17 16 15 14 14 13 12 11

12,2 11,8 11,3 10,8 10,3 10,0 10,4 10,0 11,4 12,6 13,9 14,6 14,9 16,9 16,6 16,3 16,6 15,6 14,0 14,1 13,4 13,3 12,7 12,4

167

Figura 76 Temperatura promedio del lodo vs. Tiempo durante un día



Temperatura de salida del lodo: 

, debiendo mantenerse

 en el rango de 25ºC a 30ºC   

c. Esquema del circuito propuesto:

168

Figura 77 : Diagrama del sistema de calentamiento propuesto

c.1 Primer tramo: Calentamiento del agua mediante colectores

El colector trabajará con agua fria del tanque e irá almacenando el agua caliente generada en el tanque reservorio, en el cual se calculará el volumen de acuerdo a las horas de radiacion efectiva en Puno.

c.2 Segundo tramo: Intercambio de calor entre el lodo y el agua caliente del tanque reservorio

A partir del tanque reservorio, se alimentará el intercambiador de calor que contiene el lodo, el agua fria que sale del intercambiador se conecta a la entrada del tanque de intercambio, y al bloquear la alimentación de agua del tanque, el sistema pasa a ser un circuito cerrado.

d. Calor necesario para calentar el lodo

Consta de 2 etapas:    

Primero para calentar a los 8 m3 de lodo contenido en el recipiente de intercambio; se le considera un sistema estático por poseer un recipiente  aislado.  Segundo mantener la temperatura del lodo y aportar el calor necesario para calentar al flujo de recirculación. 

169

11.6 Resultados

En esta primera etapa se definió el esquema que tendrá el sistema de calentamiento

(Figura 77) basándose en las características de densidad y

volumen del logo, y se asume que el lodo que se encuentra en el recipiente será atravesado por tubos que contienen agua caliente, los cuales estarán en posición paralela al piso y distribuidos simétricamente en el contenedor del lodo; este se basa en el modelo de intercambiador de tubo y coraza mencionado en el fundamento teórico

170

ANEXOS

171

Anexo A Planos correspondiente al los reactores de las baterías 1L y 2L.

172

Cambiar por plano 1

173

Cambiar por plano 2

174

Cambiar por plano 3

175

SISTEMA DE CALENTAMIENTO DEL DIGESTOR DE LODOS

176

L Calentador solar eléctrico

Digestor de lodos

Alimentación de agua fría PVC ½”

T

Control de temperatura 2 5 º C a 3 5 º C

Línea de alimentación de agua a 70ºC PVC ½”

Línea de recirculación de agua PVC ½” Bomba de recirculación

Tanque baño María 100 L

Esquema del Sistema de calentamiento en funcionamiento en la ciudad de Puno, se observa el calentador a gas, la bomba de recirculación y la fuente de energía.

177

Sistema de calentamiento proyectado. Inicialmente se pensó en utilizar un calentador solar/eléctrico, pero resultó más ventajoso el uso de un calentador a gas.

Anexo B Esquema del frasco medidor de gas

(Para el reactor a escala de laboratorio)

178

Sistema de medición de gas en operación en la ciudad de Puno. Se observa el frasco Mariotte, la bolsa metálica de recolección y una probeta de 250 mL.

179

Anexo C Especificaciones de materiales de ensayo en reactores a escala de laboratorio Batería 1L y 2L

Materiales

Unidad

Recipiente para el afluente

Und.

3 Tanque de 0.20 m , polietileno de densidad.

Bombas peristálticas de 2 cabezales

Und.

Mod. LS, control de velocidad 10 giros, controlador de velocidad 6-600 rpm, Motor 1/10 HP 190-260 VAC. Manguera tygon LFL #24x3. Masterflex

Bombas peristálticas de 1 cabezales

Und.

Mod. Easy Load II L/S Flujo 0.06-2900 ml/min Masterflex

Und.

Acrílico de 1/4" de espesor como mínimo Altura 1.60 m, Diámetro 0.15 m Dimensiones de acuerdo a lo indicado en el Anexo correspondiente (ver índice).

Und.

Acrílico de 1/4" de espesor como mínimo Forma: cilíndrica Altura 1.00 m, Diámetro 0.20 m Deberá tener en su interior un mezclador de acero inoxidable.

Medidores de gas

Und.

Fabricados de plástico, pueden ser recipientes cilíndricos de máx. 0.30 de altura y 0.30m de diámetro que medirán el volumen de gas producido por desplazamiento de un volumen de agua.

Recipiente para recolección de muestras

Und.

1 m3, Polietileno de alta densidad.

Mezclador manual

Und.

Tipo estático De acero inoxidable para permitir el movimiento del lodo y evitar formación de bolsas de gas, deberá ser similar al indicado en el esquema respectivo (ver índice).

Electrobomba de 0.5 HP

Und.

Electrobomba sumergible de 0.5 HP para aguas sucias marca Pedrollo o similar.

Reactor UASB

Digestor

Especificaciones

180

alta

Anexo D Resultados de la evaluación de la infraestructura del laboratorio de EMSAPUNO

Durante las visitas técnicas a EMSAPUNO por parte de profesionales de CITRAR-FIA – UNI y el MINAM se obtuvieron los siguientes resultados:

1. EMSAPUNO posee un laboratorio en el cual se pueden realizar los análisis fisicoquímicos tales como Demanda Bioquímica de Oxigeno, Demanda Química de Oxigeno, Turbiedad Sólidos Suspendidos totales, pH y temperatura.

2. EMSAPUNO posee un laboratorio en el cual se pueden realizar los análisis microbiológicos tales como Coliformes Totales, Coliformes Termotolerantes y Escherichia Coli. 3. Los análisis de huevos de helmintos serán realizados en CITRAR-FIA-UNI por contar con mayores facilidades de equipos y materiales que influyen en la precisión de los resultados. 4. Dentro de los equipos disponibles para la investigación se tienen:





Turbidímetro HACH 2100 P en condiciones adecuadas. 



Medidor multi paramétrico con sensor de oxígeno disuelto HANNA H19829, el cual se encuentra en condiciones defectuosas y no permite precisión en las mediciones. El sensor de medición de pH se encuentra en condiciones

     

adecuadas.  

Digestor digital DRB20 HACH para DQO, permite el calentamiento de 15 tubos de 16 mm. Se encuentra en condiciones óptimas. 



Espectrofotómetro DR 5000 HACH para la determinación de DQO. En condiciones óptimas para las determinaciones requeridas. 



Equipo para la determinación de sólidos totales y sólidos volátiles. En condiciones óptimas. 



Incubadora para exámenes bacteriológicos en condiciones óptimas. 



Botellas WINKLER para la medición de DBO en cantidades necesarias para las determinaciones analíticas que se realizaran durante la investigación. 



Viales de alto rango marca HACH para la determinación de DQO en 181

cantidades limitadas. 





Materiales de vidrio, como pipetas, probetas, etc. en cantidades adecuadas. 

 Pipetas automáticas para la determinación de DQO de 1 ml y 10 ml.    5. Dentro de los Materiales y reactivos no disponibles se apreciaron: 



Placas Petri para la determinación de coliformes totales, fecales y E. coli. 



Medios de cultivo para la determinación de coliformes totales, termotolerantes y Escherichia Coli. 



 Membranas filtrantes de celulosa 0.45 um.    6. Dentro del Personal de laboratorio, se contará con el siguiente apoyo: 



Ingeniero Químico: Fernando Bravo (Jefe del Laboratorio) 

 Dos (02) profesionales de soporte.    7. Con respecto al punto de toma de muestra del agua residual cruda, EMSAPUNO realizó las gestiones correspondientes para habilitar en la zona donde se ubica la Planta El Espinar, un punto de monitoreo, así como la instalación eléctrica para la bomba de succión.

8. EMPSAPUNO realizó las obras correspondientes que permitieron instalar los reactores a escala de laboratorio en las Instalaciones de la EMSAPUNO ubica en Aziruni.

Anexo E Equipos y accesorios en procesos de adquisición para la instalación y 182

monitoreo del sistema con reactor Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB).

Equipos:      



Reactores de acrílico. 



Turbidímetro digital portátil. 



Medidor multiparámetro (PH, oxígeno disuelto y temperatura). 



Balanza electrónica. 



Controlador de velocidad variable. 



Sistema de bombeo peristáltico. 



Accesorios de bombeo. 

Materiales:   



Placas petri estériles, descartables. 



Puntas para micro pipeta. 



Filtros de membrana estériles. 



Filtro de venteo. 

Insumos:

 



Medio de cultivo m-ColiBlue 24. Presentación en ampollas de caldo, Pour Rite de HACH. 



Medio de cultivo M-FC con ácido rosólico. Presentación en ampollas de caldo, Pour Rite de HACH. 



Viales para alto rango de DQO. 

Diseño:  Sistema de calentamiento del digestor de lodos utilizando energía solar.

183

Anexo F Volúmenes de muestra sugeridos para prueba de coliformes totales/filtro de membrana

Prueba de coliformes totales/filtro de membrana Volumen a filtrar (ml) Fuente de agua 100

50

10

Agua potable

X

Piscinas

X

Pozos, manantiales

X

X

X

Lagos, represas

X

X

X

1

0.1

0.01

0.001

X

Toma de suministro de agua

X

X

X

Playas balnearias

X

X

X

Agua de río

X

X

X

Aguas cloacales cloradas

X

X

X

X

X

Aguas cloacales sin tratar

0.

X

Fuente: Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (Métodos estándar de examen de agua y aguas residuales), 18va edición, Tabla 9222:I, página 9-56. Prueba de coliformes termotolerantes/filtro de membrana Volumen a filtrar (ml) Fuente de agua 100

50

Lagos, represas

X

X

Pozos, manantiales

X

X

10

1

0.1

0.01

Toma de suministro de agua

X

X

X

Aguas naturales de baño

X

X

X

X

X

X

Lagunas de granjas, ríos

X

X

X

Agua de tormenta acumulada

X

X

X

Planta de tratamiento de aguas cloacales, efluente secundario

184

0.

Aguas cloacales municipales sin tratar

X

X

Agua de criadero

X

X

Fuente: Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (Métodos estándar de examen de agua y aguas residuales), 18va edición, Tabla 9222:I, página 9-60.

Anexo G Análisis Fisicoquímicos

BIOENSAYO PARA LA PRUEBA DE DBO 5

185

ENSAYO PARA LA DETERMINACION DE LA DQO

186

DETERMINACION DE PH

DETERMINACION SÓLIDOS TOTALES

187

DETERMINACION SÓLIDOS DISUELTOS

188

DETERMINACION SÓLIDOS FIJOS

189

Anexo H Diagrama de técnicas de ensayos de coliformes fecales, E.coli y huevos de helmintos

190

191

192

Anexo I Tablas de registro

TABLA DE REGISTRO DE DATOS COLIFORMES FECALES - MÉTODO FILTRO DE MEMBRANA MEDIO DE CULTIVO: CALDO FC

MUESTREO

ANÁLISIS

Nº DE MUESTRA

D M A

H

D

M

A

H

DILUCION EMPLEADA

VOLUMEN FILTRADO

193

Nº COLONIAS AZULES

Nº COLI-FECAL 100 ml

ANALISTA

194

TABLA DE REGISTRO DE DATOS COLIFORMES TOTALES Y E. COLI - MÉTODO FILTRO DE MEMBRANA MEDIO DE CULTIVO: CALDO MCOLI-BLUE

Nº DE MUESTRA

MUESTREO

D

M

A

ANÁLISIS

H

D

M

A

H

DILUCION EMPLEADA

VOLUMEN FILTRADO

195

Nº COL. ROJAS

Nº COL. AZULES

Nº COLI-TOTAL 100 ml

Nº E. COLI 100 ml

ANALISTA

TABLA DE REGISTRO DE DATOS HUEVOS DE HELMINTOS - MÉTODO BASADO EN DIFERENCIA DE DENSIDADES

Nº DE MUESTRA

MUESTREO D

M

A

ANÁLISIS H

D

M

A

H

VOLUMEN USADO

VOLUMEN FINAL

196

NOMBRE PARÁSITO

Nº DE LÁMINA TOTAL 1

2

3

4

5

ANALISTA

Anexo J Reportes de Análisis Bacteriológicos

COLIFORMES TERMOTOLERANTES, TOTALES Y E. COLI El análisis de coliformes se llevó a cabo empleando el método de filtración por membrana.

El volumen de muestra estudiado para las aguas residuales tanto de entrada como de salida en la planta, fue de un litro; siendo en ambos casos muestras de tipo puntual, sin medio conservante.

Las muestras una vez en el laboratorio, fueron diluidas, para lo cual se empleo agua de dilución preparada con ampolla HACH, siguiendo las indicaciones del producto. Las diluciones de las tres muestras se prepararon según como se observa en los cuadros de resultados para ambos monitoreos; obteniéndose 100ml de muestra por cada punto de muestreo (una entrada y dos salidas), las cuales se filtraron con membrana de 45 micrones.

Cada membrana recogida del equipo de filtración por medio de una pinza flameada en alcohol y colocada en una placa petri estéril, previamente rotulada y preparada con almohadilla adsorbente e inoculada con una ampolla de medio m-FC con ácido rosólico para la determinación de coliformes termotolerantes y con medio m-ColiBlue para la determinación de coliformes totales y E. coli.

Las placas petri con medio m-FC fueron colocadas en bolsas de polietileno herméticas y llevadas a incubar en baño maría a 44.5°C, las placas con medio m-ColiBlue fueron llevadas a la incubadora a 35°C; en ambos casos el periodo de incubación fue de 24 horas. Luego de este periodo de incubación se llevo a cabo la lectura (conteo) de las placas.

Para el cálculo de coliformes se empleó la siguiente ecuación:

Nº Coliformes / 100 ml

197

Resultados Los resultados correspondientes a los monitoreos realizados hasta la fecha se presentan a continuación:

198

Tabla 36 Resultados de la determinación de coliformes por monitoreo HRT Nº

Fecha

Coliformes Totales

Coliformes Termotolerantes

E. coli

E0

R1

R2

E0

R1

R2

E0

R1

R2

h

col.(100ml)-1

col.(100ml)-1

col.(100ml)-1

col.(100ml)-1

col.(100ml)-1

col.(100ml)-1

col.(100ml)-1

col.(100ml)-1

col.(100ml)-1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 20 22 23 24 25 26 27 28 29 30 32

06-Feb. 20-Feb. 05-Mar. 14-Mar. 20-Mar. 27-Mar. 02-Abr. 04-Abr. 09-Abr. 11-Abr. 16-Abr. 18-Abr. 23-Abr. 25-Abr. 30-Abr. 03-May. 07-May. 16-May. 23-May. 28-May. 30-May. 04-Jun. 06-Jun. 11-Jun. 13-Jun. 18-Jun. 20-Jun. 27-Jun.

14,22 6,04 6,04 8,06 8,06 8,06 8,06 8,06 10,07 10,07 10,07 10,07 12,08 12,08 12,08 12,08 14,22 14,22 8,06 8,06 8,06 6,04 6,04 6,04 6,04 4,03 4,03 4,03

4,1E+08

9,5E+07

2,3E+08

1,5E+08

1,0E+08

4,0E+07

2,6E+08

6,0E+07

1,9E+08

3,0E+10

3,8E+08

2,7E+09

3,0E+09

4,0E+08

1,2E+09

2,2E+10

3,0E+08

1,8E+09

3,2E+10

4,5E+09

5,2E+09

7,0E+08

5,0E+08

5,0E+08

2,0E+10

2,4E+09

3,2E+09

2,1E+10

3,2E+09

2,6E+09

1,6E+10

3,5E+08

3,6E+08

5,0E+09

2,3E+09

2,0E+09

6,3E+10

2,2E+09

5,3E+09

3,3E+10

1,5E+09

3,6E+09

4,2E+10

2,0E+09

4,0E+09

5,0E+09

1,3E+09

1,3E+09

1,0E+09

8,0E+08

8,0E+08

2,0E+09

9,0E+08

9,0E+08

8,2E+10

3,3E+09

3,8E+09

1,7E+10

1,0E+08

4,0E+08

6,5E+10

2,1E+09

2,1E+09

1,6E+11

3,8E+09

1,8E+09

6,5E+10

7,0E+08

6,0E+08

1,1E+11

2,0E+09

1,4E+09

2,0E+11

1,5E+09

1,7E+09

1,2E+11

5,0E+08

1,1E+09

1,4E+11

9,0E+08

1,2E+09

9,9E+10

1,0E+09

6,8E+09

4,6E+10

2,0E+08

3,0E+09

6,8E+10

4,0E+08

4,7E+09

2,0E+10

1,4E+09

1,1E+09

5,0E+09

7,1E+08

4,0E+07

1,5E+10

1,1E+09

7,0E+08

5,7E+10

5,6E+09

2,5E+09

2,4E+10

6,2E+08

1,3E+08

3,3E+10

3,2E+09

1,8E+09

2,3E+10

2,7E+09

1,0E+09

1,0E+10

8,0E+07

8,0E+07

1,3E+10

1,8E+09

7,0E+08

2,3E+10

1,4E+09

1,6E+09

1,0E+10

1,1E+08

6,8E+08

1,3E+10

8,0E+08

1,1E+09

1,2E+10

3,0E+08

6,0E+08

2,0E+09

2,0E+07

3,6E+08

1,0E+10

2,0E+08

5,0E+08

7,0E+09

1,0E+08

1,0E+08

2,0E+09

1,0E+07

1,0E+07

4,0E+09

9,3E+08

7,7E+08

1,2E+11

1,5E+09

5,8E+09

1,1E+11

2,5E+08

5,6E+08

8,5E+10

1,0E+09

4,2E+09

4,9E+10

7,0E+08

9,0E+08

1,0E+10

4,8E+08

6,6E+08

3,5E+10

6,0E+08

4,0E+08

7,3E+10

8,4E+09

9,2E+09

6,7E+10

1,1E+09

1,2E+09

6,0E+09

7,0E+08

6,0E+08

2,9E+10

2,1E+09

2,8E+09

2,8E+10

7,2E+08

7,9E+08

1,0E+09

2,0E+08

1,0E+08

2,6E+10

1,1E+09

5,6E+09

1,8E+10

5,0E+07

5,2E+08

8,0E+09

2,0E+08

3,0E+08

6,4E+10

4,2E+09

3,4E+09

1,1E+10

7,1E+08

8,2E+08

1,0E+09

1,0E+08

2,0E+08

1,3E+11

1,2E+10

1,3E+10

2,1E+10

9,2E+08

1,2E+09

9,7E+10

8,9E+09

8,5E+09

1,5E+11

1,9E+10

2,1E+10

6,2E+10

9,2E+08

9,3E+08

1,1E+11

1,6E+10

1,8E+10

9,0E+09

2,1E+09

2,0E+09

6,0E+09

5,1E+08

5,6E+08

3,0E+09

1,2E+09

1,0E+09

2,2E+10

2,9E+09

4,0E+09

2,0E+09

5,1E+08

5,5E+08

1,5E+10

2,1E+09

2,6E+09

2,0E+09

1,9E+09

1,9E+09

1,0E+09

2,1E+08

3,0E+08

1,0E+09

2,0E+08

2,0E+08

6,8E+10

5,8E+09

6,2E+09

2,5E+10

7,6E+08

8,2E+08

4,3E+10

4,2E+09

4,8E+09

33

02-Jul.

4,03

1,7E+10

3,4E+09

3,0E+09

8,0E+09

8,6E+08

9,5E+08

9,0E+09

2,8E+09

2,1E+09

199

200

HUEVOS DE HELMINTOS El

análisis

parasitológico

o

se

llevó

a

cabo

empleando

un

método

de

sedimentación/flotación basado en la diferencia de densidades, siguiendo algunos principios del examen coprológico de Bailenger (1979). Si bien es cierto que la técnica recomendada e incluida por la OMS, es la de Ayres & Mara (1996); en nuestro país, el Éter dietílico es un producto químico controlado por ser un insumo químico destinado a la elaboración de pasta lavada y clorhidrato de cocaína 19, razón por la cual no se usó. Sin embargo la metodología empleada contiene principios similares y ha mostrado ser eficaz en el recuentro de huevos de helmintos en las pruebas de laboratorio llevadas a cabo en las instalaciones de CITRAR.

El volumen de muestra estudiado para las aguas residuales, tanto de entrada como de salida en la planta, fue de un litro; siendo en ambos casos muestras de tipo puntual, sin medio conservante.

Las muestras, una vez en el laboratorio, fueron sometidas a un proceso de sedimentación en un recipiente de paredes rectas durante 24 horas. Se eliminó el 90% del sobrenadante, mediante manguera e instrumento de succión (jeringa, dejando 100 ml restantes que contenían el sedimento, los cuales fueron transferidos a tubos de centrífuga (2 unidades de 50 ml cada uno) y centrifugados a 3500 r.p.m. durante 15 minutos, obteniéndose así una distribución de una fase acuosa superior y sedimento sólido en la fase inferior. Luego de esto, se eliminó el sobrenadante y se conservó el sedimento (donde deben estar concentrados los huevos de helmintos), para su traslado a Lima, en suero fisiológico al 0.9% hasta alcanzar un volumen igual a 50 ml en cada tubo.

Una vez las muestras llegaron a Lima, se elimino 30 ml de sobrenadante de cada tubo, se agitó vigorosamente y se distribuyeron los 20 ml restantes que contenían el sedimento en dos tubos de centrifuga de 10 ml cada uno, y se centrifugó nuevamente a 3500 r.p.m. durante 15 minutos.

19

Base legal: Ley Nº 28305 –Ley de control de Insumos Químicos y Productos Fiscalizados D.S. Nº 053-2005-PCM –Reglamento de Ley Nº 28305 D.S. Nº 014-2006-PCM –Modifica Primera Disposición Final Transitoria del Reglamento de la Ley D.S. Nº 064-2006-PCM –Modifica el D.S. Nº 014-2006-PCM

201

Finalmente, se eliminó el sobrenadante y el sedimento se resuspendió en un volumen de solución salina sobresaturada igual hasta alcanzar un volumen de 3 ml en cada tubo. Con la ayuda de una pipeta Pasteur se recogió cuidadosamente una alícuota y se transfirió a la cámara de McMaster. Antes de proceder al estudio microscópico de la cámara, se dejó en reposo en la platina del microscopio durante algunos minutos, de esta manera los huevos quedarían flotando en la superficie del líquido contenido en la cámara. La concentración de huevos se calculó mediante la ecuación:

Donde: N = número de huevos por litro de la muestra A = número de huevos contados en la cámara de McMaster o la media de los recuentos realizados en el número de cámaras observadas. X = Volumen del producto final (sedimento resuspendido en la solución salina sobresaturada) P = Volumen de la cámara de McMaster (0.15ml) V = Volumen de la muestra original (en litros)

202

Anexo H Panel fotográfico

ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS

Determinación de coliformes

Fotografía 1 Realización de diluciones.

Fotografía 2 Filtrado de muestras.

203

Fotografía 3 Preparación de placas con medios de cultivo.

Fotografía 4 Lectura de placas.

204

Recuento de huevos de helmintos

Fotografía 5 Muestras centrifugadas para ser enviadas a Lima.

Fotografía 6 Huevos de Áscaris - infecundo.

205

206

Fotografía 7 Huevo de Áscaris –fecundo.

Fotografía 8 Huevos de Enterobius

207

Fotografía 9 Huevo de Hymenolepis.

Fotografía 10 Huevo de Toxocara.

208

209