Determinación de la eficiencia de remoción de la dbo de agua residual doméstica mediante la utilizanción de un biofiltro de piedra pómez

Texto completo

(1)Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ica. UN T. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL. ím. DETERMINACIÓN DE LA EFICIENCIA DE REMOCIÓN. Qu. DE LA DBO DE AGUA RESIDUAL DOMÉSTICA MEDIANTE LA UTILIZACIÓN DE UN. ge nie ría. BIOFILTRO DE PIEDRA PÓMEZ. TESIS. PARA OPTAR EL TÍTULO DE:. de. In. INGENIERO AMBIENTAL. AUTOR. :. ca. Br. CORNEJO SOLDEVILLA, DANIELA MEDALIT. :. Dr. SILVA VILLANUEVA, JOSÉ LUIS. Bi. bli. ot e. ASESOR. Trujillo - Perú 2015 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(2) Bi. bli. ot e. ca. de. In. ge nie ría. Qu. ím. ica. UN T. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. DEDICATORIA. Dedico al esfuerzo de mis padres, en especial a mi amada madre, ya que sin su infinito apoyo no habría sido sencillo lograr mis objetivos profesionales, por brindarme sus sabios consejos para tomar decisiones firmes en todas las etapas de mi vida. I. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(3) AGRADECIMIENTO. ica. UN T. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ím. Mi gratitud, principalmente está dirigida al Dios. Qu. Todo poderoso por habernos dado la existencia y permitido llegar a culminar este proyecto.. ge nie ría. Primordialmente agradezco a mi Alma Mater, puesto que me brindó conocimientos que me ayudaron para el desarrollo del proyecto, su elaboración y culminación del mismo. A los profesores y en especial a mi Asesor, Dr.. In. José Silva Villanueva, que me brindaron su sabiduría en varios campos del conocimiento,. de. contribuyendo con sus orientaciones,. conocimientos y motivaciones, que resultaron. Bi. bli. ot e. ca. fundamentales para el desarrollo del proyecto.. II Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(4) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ÍNDICE. UN T. Pág. I. AGRADECIMIENTOS…………………………………………………………………. II. ica. DEDICATORIA……………………………………………………………………….. CAPITULO I………………………………………………………………………….... 1. 1.. 1. ím. INTRODUCCIÓN………………………………………………………………... Qu. 1.1. Realidad problemática………………………………………………………….. 1 4. 1.3. Marco Teórico y Conceptual.................................................................................. 10. ge nie ría. 1.2. Antecedentes…………………………………………………………………….. Agua Residual Doméstica............................................................................. 10. 1.3.2.. Biofiltro…………………………………………………………………... 10. 1.3.3.. Piedra pómez…………………………………………………………….... 12. 1.3.4.. Levadura………………………………………………………………….. 12. 1.3.5.. Oxígeno Disuelto (O.D)…………………………………………………... 13. 1.3.6.. Demanda Biológica de Oxígeno (DBO)………………………………….. 14. 1.3.7.. pH…………………………………………………………………………. 14. 1.3.8.. Sólidos Totales……………………………………………………………. 15. de. ca. Biopelicula………………………………………………………………... 16. ot e. 1.3.9.. In. 1.3.1.. Reactor Bach…………………………………………………………….... 17. 1.4. Problema……………………………………………………………………….... 19. 1.5. Objetivos……………………………………………………………………….... 19. Bi. bli. 1.3.10.. 1.5.1.. Objetivo General…………………………………………………..………. 19. 1.5.2.. Objetivos Específicos……………................................................................. 19. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(5) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 20. UN T. 1.6. Importancia del Problema…………….................................................................... CAPITULO II……………………………...……………………………………………. 21. 2.. 21. MATERIALES Y MÉTODOS………………………………….…………………. ica. 2.1. Objeto de Estudio…………………….....................................................…………. 21. 21. 2.3. Materiales……………………………………………....……………………...…. 21. ím. 2.2. Lugar de Ejecución……………............................................................................... Material biológico……………....................................................................... 2.3.2.. Material no biológico……………………………………………................. Qu. 2.3.1.. 21 22. Equipos e instrumentos………………………….…………………. 2.3.2.2.. Construcción del biofiltro………………………………………….. 22. 2.3.2.3.. Reactivos………………………….………………………………... 23. 2.4. Método Experimental…………………………….………………………………. 23. ge nie ría. 2.3.2.1.. 22. Diseño Experimental………………………….……………………………. 23. 2.4.2.. Descripción del proceso…………….…………………………………….... 24. In. 2.4.1.. 2.4.2.2.. Procedimiento para la elaboración de biofiltro de piedra pómez….... Análisis………................................................................................................. 24 28 33. ot e. ca. 2.4.3.. Procedimiento para el Cultivo de microorganismo……………….... de. 2.4.2.1.. 34. 3.. RESULTADOS Y DISCUSIÓN……........................................................................ 34. Acondicionamiento y Adaptación de la Levadura con azúcar como sustrato….. 34. bli. CAPITULO III……........................................................................................................... Bi. 3.1 3.2. Muestras de Laboratorio, con agua residual de laboratorio como sustrato del mes de Febrero 2015……………………………………………………………. 37. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(6) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 3.3. Muestras de Laboratorio, con agua residual de laboratorio como sustrato del 40. UN T. mes de Marzo 2015.……....................................................................................... 3.4. Muestras de Laboratorio, con agua residual de laboratorio como sustrato del. 43. 3.5. Corrida con el software POLYMATH 6.0………………………………………... 46. 3.6. Cinética de Acondicionamiento y Adaptación de la levadura………………….... 3.7. Cinética de Degradación del sustrato por acción de la levadura.. ím. ica. mes de Abril2015……............................................................................................. Qu. Experiencia N° 1..................................................................................................... 3.8. 46. 48. Cinética de Degradación del sustrato por medio de la levadura.. ge nie ría. Experiencia N° 2……………………………………………………………….... 50. CAPITULO IV……......................................................................................................... 52. 4.. 52. In. CONCLUSIONES……............................................................................................ RECOMENDACIONES……................................................................................. ca. 5.. de. CAPITULO V……......................................................................................................... 53. 53. 54. 6.. 54. ot e. CAPITULO VI……....................................................................................................... Bi. bli. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS……........................................................... Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(7) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 58. Anexo 1. Equipos e Instrumentos usado en laboratorio…….......................................... 59. Anexo 2. Determinación del Oxígeno Disuelto por el Método de Winkler…………... 61. Anexo 3. Determinación de la Demanda Bioquímica de Oxigeno - DBO 5 ………….. 63. Anexo 4. Determinación de Sólidos Totales en agua………………………………..... 65. Bi. bli. ot e. ca. de. In. ge nie ría. Qu. ím. ica. UN T. ANEXOS……................................................................................................................ Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(8) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. UN T. ÍNDICE DE FIGURAS. Pág. 6. Figura 2. Biofiltro de lecho fijo para el tratamiento de vapores de gasolina………………. 7. ica. Figura 1. Biofiltro de lecho fijo para el tratamiento de pentano, tolueno y metanol………. Figura 3. Biofiltro de lecho fijo para el tratamiento de compuestos orgánicos volátiles. ím. tóxicos………....................................................................................................................... 8. Qu. Figura 4. Biofiltro ubicado en el parque María Reiche del distrito de Miraflores, Lima…. 9. Figura 5. Biofiltro ubicado en un parque del distrito de San Borja, en la Ciudad de Lima.. 9. ge nie ría. Figura 6. Medio preparado de azúcar-levaduracon agua destilada………………………... 25. Figura 7. Activación de la Levadura en vasos de precipitación………………………........ 25 Figura 8. Cultivo de levadura en el biofiltro de piedra pómez.…………………………..... 26. Figura 9. Acondicionamiento y Adaptación del cultivo de levadura.…………………...... 26. In. Figura 10. Acondicionamiento y Adaptación del cultivo de levadura por un 27. Figura 11. Cultivo de levadura para la formación de biopelicula…………………………. 28. Figura 12. Piedras pómez utilizadas.……............................................................................. 29. de. periodo de 4 dias.………………………………………………………………………….. ca. Figura 13. Armado de las piezas del Reactor……................................................................ 29. ot e. Figura 14. Piedras pómez con el Cultivo de levadura.…….................................................. 30 30. Figura 16. Biofiltro con Agua Residual Doméstica del Mes de Febrero 2015.................... 31. Figura 17. Biofiltro con Agua Residual Doméstica del Mes de Marzo 2015………….... 32. Bi. bli. Figura 15. Reactor del biofiltro con Agua Residual Doméstica.……................................... Figura 18. Biofiltro con Agua Residual Doméstica del Mes de Abril 2015..……............. 33. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(9) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Figura 19. Curva de Oxígeno Disuelto para Acondicionamiento y Adaptación. Figura 20. Curva del pH para Acondicionamiento y Adaptación de la. 34. UN T. de la Levaduracon azúcar como sustrato del Mes de Enero 2015. .……........................... Levadura con azúcar como sustrato del Mes de Enero 2015. .……................................... 35. ica. Figura 21. Curva de Sólidos Totales para Acondicionamiento y. Adaptación de la Levadura con azúcar como sustrato del Mes de Enero 2015. .……...... 36. ím. Figura 22.Curva de la DBO5 de Muestras de Laboratorio, con agua residual. Qu. de laboratorio como sustrato del Mes de Febrero 2015..……............................................. 37 Figura 23.Curva de pH de Muestras de Laboratorio, con agua residual. ge nie ría. de laboratorio como sustrato del Mes de Febrero 2015..……............................................. 38 Figura 24. Curva de Sólidos Totales de Muestras de Laboratorio, con agua residual de laboratoriocomo sustrato del Mes de Febrero 2015. .……................................ 39. Figura 25. Curva de la DBO5 de Muestras de Laboratorio, con agua residual delaboratorio como sustrato del Mes de Marzo 2015............................................................... 40. In. Figura 26. Curva de pH de Muestras de Laboratorio, con agua residual de laboratorio. de. como sustrato del Mes de Marzo 2015..……...................................................................... 41. Figura 27. Curva de Sólidos Totales de Muestras de Laboratorio, con agua residual de 42. ca. laboratorio como sustrato del Mes de Marzo 2015.............................................................. ot e. Figura 28. Curva de la DBO5 de Muestras de Laboratorio, con agua residual de laboratorio como sustrato del Mes de Abril 2015................................................................ 43. bli. Figura 29. Curva de pH de Muestras de Laboratorio, con agua residual de laboratorio como 44. Bi. sustrato del Mes de Abril 2015........................................................................................... Figura 30. Curva de Sólidos Totales de Muestras de Laboratorio, con agua residual de laboratorio como sustrato del Mes de Abril 2015..……...................................................... 45. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(10) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 46. Figura 32. Cinética de Acondicionamiento y Adaptaciónde la levadura………………... 46. UN T. Figura 31. Corrida con el software POLYMATH 6.0……………………………………. Figura 33. Curva de la Cinética de Acondicionamiento y Adaptaciónde la levadura….... 47. Figura 34. Datos de la Cinética de Degradación del sustrato por acción de la levadura.. ica. Experiencia N° 1………………………………………………………………………….. 48. Figura 35. Cinética de Degradación del sustrato por acción de la levadura.. ím. Experiencia N° 1………………………………………………………………………….. 48. Qu. Figura 36: Curva de la Cinética de Degradación del sustrato por acción de la levadura. Experiencia N° 1………………………………………………………………………….. 49. ge nie ría. Figura 37. Datos de la Cinética de Degradación del sustrato por acción de la levadura. Experiencia N° 2………………………………………………………………………….. 50. Figura 38. Cinética de Degradación del sustrato por acción de la levadura. Experiencia N° 2………………………………………………………………………….. 50. Figura 39: Curva de la Cinética de Degradación del sustrato por acción de la levadura. 51. Figura 40. Frascos de DBO de 300ml de capacidad con tapa esmerilada............................. 59. de. In. Experiencia N° 2………………………………………………………………………….. Figura 41. pH metro. 827 pHLb, Metrohm para medir el pH de las Muestras………….... 59. ca. Figura 42. Estufa, THELCO, +40 °C +250 °C. Usado para determinación de. ot e. Sólidos Totales..……....…………………………………………………………………... 61. Bi. bli. Figura 43. Instrumentos para determinar la Demanda Bioquímica de Oxigeno DBO 5 ….... 60. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(11) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ÍNDICE DE TABLAS. Tabla 1. Remoción esperada de materia orgánica, según el tipo de aguas. UN T. Pág.. ica. residuales…………………………………………………………………………………. 18. Tabla 2. Acondicionamiento y Adaptación de la Levadura con azúcar como sustrato. 34. ím. (del 12.01.2015 al 15.01.2015).…………………………………………………………. Qu. Tabla 3. Muestras de Laboratorio, con agua residual de laboratorio como sustrato. (del 16.02.2015 al 20.02.2015). ………………….……………………………..…….…. 37. ge nie ría. Tabla 4. Muestras de Laboratorio, con agua residual de laboratorio como sustrato. (del 09.03.2015 al 13.03.2015). ………………………………………………………..... 40. Tabla 5. Muestras de Laboratorio, con agua residual de laboratorio como sustrato. 43. Bi. bli. ot e. ca. de. In. (del 13.04.2015 al 17.04.2015). ……………………………………………………….….. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(12) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. UN T. RESUMEN. El presente trabajo se enfocó en desarrollar un proceso para la reducción de la DBO5 , de. ica. Agua Residual Doméstica así permitiendo mejor la calidad del agua, para lo cual se. construyó un sistema de Biofiltración a escala laboratorio en el cual se emplearon Hongos. ím. del tipo levadura de la especie Saccharomyces cerevisiae, adheridas a un soporte de piedra pómez. Se contaminó agua con desperdicios de un hogar común,. sin considerar la. Qu. contaminación fecal, para simular una Agua Residual Doméstica. Para los efectos y a fin de evaluar la eficiencia del sistema de un Biofiltro, se comenzó con el acondicionamiento y la adaptación del hongo con solución azucarada, se midieron directamente las concentraciones. ría. de Oxígeno Disuelto, utilizando el método Winkler, pH, sólidos totales y en un periodo de 4 días se obtuvieron remociones de OD=17.41%, pH=8.97%, ST=38.49%.Para verificar la. nie. eficiencia del Biofiltro, el Agua Residual Doméstica sin coliformes fecales, se ensayó 5 días continuos por cada mes durante un trimestre para obtener la DBO5 , pH, ST. Los. In ge. resultados que se obtuvieron permitieron tener eficiencias de remoción promedio DBO5 = 73.79%, pH= 34.55%, ST=85.65%. El sistema de biofiltración estudiado, demostró que tiene eficiencias altas en remoción de materia orgánica, dentro del rango óptimo del pH de. de. la muestra, con reducción de los sólidos totales.. Bi. bli ot ec a. PALABRAS CLAVES: Agua Residual Doméstica, Biofiltro, Biofiltración, Eficiencia.. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(13) UN T. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ABSTRACT. ica. This work was focused on developing a process for the reduction of BOD5 Domestic Wastewater and allowing better water quality. Biofiltration system at laboratory scale in. ím. which yeast-like fungi of the species Saccharomyces cerevisiae, attached to a carrier of pumice were used was built. Water was contaminated with a common household waste,. Qu. regardless of fecal contamination, to simulate a domestic wastewater. To evaluate the efficiency of a biofilter system, it began with the refurbishment and adaptation of the fungus with sugar solution, concentrations were directly measured dissolved oxygen using. ría. the Winkler method, pH, total solids. Over a period of 4 days removals were obtained OD = 17.41%, pH = 8.97%, ST = 38.49%. To check the efficiency of the Biofilter, the Domestic. nie. wastewater without fecal coliforms, it assayed continuous five days per month for a quarter for BOD5 , pH, ST. The results obtained have allowed average removal efficiencies BOD5 =. In ge. 73.79%, pH = 34.55%, ST = 85.65%. The Biofiltration system studied demonstrated that have high removal efficiencies of organic matter within the optimal range of pH of the sample, reducing the total solids.. .. Bi. bli ot ec a. de. KEYWORDS: Domestic Wastewater, Biofilter, Biofiltration, Efficiency.. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(14) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. UN T. CAPITULO I. 1. INTRODUCCIÓN. ica. Realidad problemática. ím. 1.1.. Qu. El tratamiento de las aguas residuales domésticas, constituye un factor importante en la protección de la salud pública y del medio ambiente, puesto que. ge nie ría. la volcadura de estas aguas residuales sin tratamiento previo en un cuerpo receptor, es una fuente de contaminación. (SUNASS, 2010:2).. Es así que el año 2007 el Perú tenía una población total de 28,3 millones de habitantes, de los cuales 21,1 millones vivían en zonas urbanas; y los. In. restantes 7,2 millones, en zonas rurales. Políticamente, el Perú está dividido en. de. 24 departamentos que, a su vez, se subdividen en 196 provincias y 1.833 distritos. Por otro lado, de los 1.833 distritos del Perú, 1.520 son atendidas por. ca. las municipalidades, juntas administradoras de servicios de saneamiento u otras;. ot e. mientras que 312 se encuentran bajo el ámbito de Empresas prestadoras de servicio de Saneamiento Supervisadas por la Superintendencia Nacional de. Bi. bli. Servicios de Saneamiento. (SUNASS, 2010:2).. 1 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(15) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. En el. 2009, los sistemas de alcantarillado administrados por las. UN T. empresas de saneamiento en el Perú, recolectaron aproximadamente 786,4 millones de m3 de aguas residuales provenientes de conexiones domiciliarias, de. los cuales 26,7 millones de m3 fueron generados en la concesión de SEDALIB,. ica. con mayor incidencia en la ciudad de Trujillo. Sin embargo, debido a la inexistencia de una adecuada infraestructura a nivel nacional, solamente el 35 %. ím. de este volumen recibe algún tipo de tratamiento previo a su descarga en un. Qu. cuerpo receptor; es decir; 275 millones de m3 de aguas residuales se estarían volcando directamente a un cuerpo receptor sin un tratamiento previo. (SUNASS. ge nie ría. 2010:19).. En el ámbito de supervisión de la Superintendencia Nacional de Servicios de Saneamiento - SUNASS se tienen 50 empresas prestadoras de. In. servicios de saneamiento (EPS), de las cuales 48 son empresas municipales; una, SEDAPAL, se encuentra bajo la responsabilidad del Gobierno Central; y una,. de. Aguas de Tumbes (ATUSA), se encuentra en Concesión.En este orden, las 50. ca. (EPS) cubren solo al 69,6% de la población urbana en el Perú. Además, existe un déficit en el tratamiento de estas aguas, una práctica vital para evitar la. ot e. contaminación de ecosistemas y la generación de focos infecciosos que afecten. Bi. bli. la salud de las personas. (SUNASS, 2013:4).. En el 2012, de los 2,2 millones de metros cúbicos (m3 ) de aguas residuales diarias que pasan por las redes de alcantarillado en el Perú, solo el. 2 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(16) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 32% reciben tratamiento antes de ser vertido a los cuerpos de agua natural (mar,. UN T. ríos, lagos, quebradas). (SUNASS, 2013:22).. En la ciudad de Trujillo una de las preocupaciones es el tratamiento de. ica. las aguas residuales municipales que genera la ciudad de Trujillo. Las aguas. ím. llegan a cinco zonas receptoras. El Cortijo, Covicorti, Parque Industrial, El Milagro y Valdivia. La laguna de oxidación de Covicorti que recibe las aguas. Qu. residuales de la ciudad de Trujillo capta el 60% de toda esta agua residual; dicha laguna suele sobrecargarse, lo que sumado a la remoción de lodos genera. ge nie ría. emisiones gaseosas mal olientes, indicando una inadecuada e insuficiente oxidación del agua tratada, constituyéndose en un serio problema para la ciudad. Las aguas no son sometidas a procesos completos de desinfección, gran cantidad de estas aguas residuales tratadas contienen aun considerables niveles de. In. contaminación y son vertidas al mar o utilizadas irresponsablemente para el. Bi. bli. ot e. ca. de. riego de vegetales. (Casanova, J., 2000:2).. 3 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(17) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Antecedentes. UN T. 1.2.. Existe una gran variedad de residuos de origen industrial que han contaminado el entorno; motivo suficiente que han motivado realizar estudios. que. algunos. microorganismos. son. ica. sobre la degradación de compuestos orgánicos, con resultados que demuestran extremadamente. versátiles. en. la. ím. catabolización de moléculas recalcitrantes, por lo que aprovechando este. Qu. potencial, es posible biofiltrar algunos sistemas ambientales contaminados. ge nie ría. químicamente. (Semple K.T., Reid B.J. and Fermor T.R., 2001:269).. Los sistemas de biofiltración son una alternativa eficiente y económica para el tratamiento de Aguas Residuales Domésticas, en la remoción de DBO5 , contaminante física y química, esto debido a sus bajos costos de construcción,. In. operación y mantenimiento frente a los sistemas convencionales actuales. En este sentido los tratamientos de Aguas Residuales Domésticas por métodos. de. convencionales hoy en día están siendo reemplazados por tecnologías más. ca. favorables con el medio ambiente y de fácil acceso desde el punto de vista. ot e. económico. (Cáceres, Fong, 2006:29).. bli. Como resultado de experiencias realizadas, se ha demostrado que la. Bi. piedra pómez es una roca volcánica natural que tiene una alta porosidad y una alta área superficial, que en comparación con la de un soporte sintético comercial, tiene costos muy bajo. (Wesley, 2001:418).. 4 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(18) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. En un estudio de arena y piedra pómez, dichos elementos fueron. UN T. utilizados como un medio de filtración bajo condiciones de filtración rápida y los resultados de rendimiento para ambos se compararon. Los resultados. obtenidos, han demostrado que la piedra pómez tiene un alto potencial para su. ica. uso como material de lecho de filtro. (Issue,2003:47).. ím. Los primeros reportes del uso de los sistemas de biofiltración datan de. Qu. 1923 y se utilizaron para remover el azufre proveniente de una planta de tratamiento de aguas residuales. Estos biofiltros utilizados fueron sistemas. Gutiérrez, 2003:5).. (Cárdenas,. ge nie ría. abiertos en los que se empleaba suelo poroso como soporte.. Existen algunos grupos de investigación enfocados a la biofiltración a. de. In. escala laboratorio, entre los que se encuentran los siguientes:. Grupo de tratamiento biológico de aire contaminado de la Universidad. ca. Autónoma Metropolitana, Unidad Iztapalapa (UAMI), que en colaboración con. ot e. el Institute de Reserchepour le Développement (IRD), ha desarrollado trabajo de investigación básica y aplicación en la técnica de biofiltración (Acuña 2000,. bli. Acuña et al. 2002, Ortiz et al. 2003, Cercado 2000, Hernández 2002, Magaña. Bi. 2002, Morales 1999). (Cárdenas, Gutiérrez, 2003:55).. 5 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(19) Qu. ím. ica. UN T. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ge nie ría. Figura 1. Biofiltro de lecho fijo para el tratamiento de pentano, tolueno y metanol.. Grupo. de biotecnología del Instituto. Mexicano. del Petróleo,. específicamente en el área de biotecnología del petróleo, en donde se busca. In. optimizar la degradación de compuestos recalcitrantes como el MTBE utilizando. de. microorganismos obtenidos de diversos lugares contaminados con gasolina. (Moraleset 2001). (Cárdenas, Gutiérrez, 2003:56).. Bi. bli. ot e. ca. .. 6 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(20) Qu. ím. ica. UN T. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ge nie ría. Figura 2. Biofiltro de lecho fijo para el tratamiento de vapores de gasolina.. Grupo de tratamiento de compuestos orgánicos volátiles del Centro Nacional de Investigación y Capacitación Ambiental del Instituto Nacional de. In. Ecología, en donde se realizan estudios para la caracterización de materiales. de. utilizados en sistemas de biofiltración y estudios a nivel piloto para el tratamiento de fuentes fijas intermitentes de compuestos orgánicos volátiles. ca. tóxicos. (Cárdenas et al. 2001). (Cárdenas, Gutiérrez, 2003:57).. Bi. bli. ot e. .. 7 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(21) ge nie ría. Qu. ím. ica. UN T. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Figura 3. Biofiltro de lecho fijo para el tratamiento de compuestos orgánicos volátiles tóxicos.. In. En el Perú, Existen algunos sistemas biofiltración para el tratamiento de. de. agua residual entre los que se encuentran los siguientes:. ca. Un Modelo de planta de tratamiento de agua residual en las que se aplica. ot e. biofiltros confines de reuso es la Planta de Tratamiento del Parque María Reiche, distrito. de. Miraflores,. Lima.. Dicha. Planta. consta. de. instalaciones. bli. depretratamiento, que utiliza el biofiltro como unidad de tratamiento secundario,. Bi. las ventajas de este proceso, es que requiere de área o espacio físico moderado, por lo que puede implementarse en áreas intraurbanas, además que su operación es sencilla, y el costo de inversión es el más bajo de los sistemas aireados (Moscoso, J. y Alfaro, T. ,2007:27). 8. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(22) ím. ica. UN T. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Qu. Figura 4.Biofiltro ubicado en el parque María Reiche del distrito de. ge nie ría. Miraflores, Lima.. En la Municipalidad Distrital de San Borja, en laciudad de Lima, ha implementado dos plantas con biofiltros, filtros de macrófitas y filtros de desinfeccióncon radiación ultravioleta, combinación de procesos denominados. Bi. bli. ot e. ca. de. In. comercialmente como “Planta Biofísica”.(MINAM, 2009:34).. Figura 5.Biofiltro ubicado en un parque del distrito de San Borja, en la Ciudad de Lima. 9 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(23) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. En la búsqueda del mejoramiento continuo de estos sistemas ya. UN T. ensayados, este estudio busca implementar el uso de un biofiltro de lecho filtrante con piedra pómez, con el fin de evaluar su eficiencia en la reducción de. la DBO en Agua Residual Doméstica, y de esta forma aportar de manera práctica. ica. y constructiva al mejoramiento del medio ambiente y la calidad de la vida de. Marco Teórico y Conceptual. Qu. 1.3.. ím. todos los seres vivos que lo conformamos.. ge nie ría. 1.3.1. Agua Residual Doméstica. Son las provenientes de las actividades domésticas de la vida diaria como lavado de ropa, lavado de utensilios,. baño, preparación de. alimentos, limpieza y drenaje de piso. Estos desechos presentan un alto. In. contenido de materia orgánica, detergentes y grasas. Su composición. de. varía según los hábitos de la población que los genera. (Metcalf & Eddy,. ca. 2003: 752).. Bi. bli. ot e. 1.3.2. Biofiltro. Los biofiltros, también denominados. filtros biológicos,. son. dispositivos que eliminan una amplia gama de compuestos contaminantes desde una corriente de fluido (aire o agua) mediante un proceso biológico. (Márquez. 2010:14).. 10 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(24) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. La biofiltración es la opción más económica y la más efectiva, y que,. UN T. hoy en día, es de uso generalizado, con preferencia a la filtración sobre carbón activado, mucho más cara. (Lee D.H., Lau A.K. y Pinder K.L.. ica. 2001:78).. Los biofiltros son unidades de tratamientosecundario del tipo. ím. biológico con medio adherido oasistido. Esto quiere decir, que el agua. Qu. residual pasaa través de un medio filtrante donde un grupo debacterias y otros microorganismos, se desarrollanprogresivamente adhiriéndose al omedio. filtrante. formando. una. película. biológica. ge nie ría. empaque. queprecisamente permite la degradación biológica dela materia orgánica. En la Biofiltración, el empaque filtrante puede consistir en un lecho de roca volcánica, piedra chancada o material plástico con configuraciones especiales. Todos los empaques utilizados como medio filtrante buscan. In. maximizar la superficie de contacto sobre la cual se desarrolla la masa. de. biológica útil para el tratamiento. En el biofiltro se dan procesos de consumo de la materia orgánica; es decir, los microorganismos se nutren. ca. de las sustancias orgánicas contenidas en el líquido entrante y las. ot e. asimilan, por lo que el efluente sale con menor carga contaminante.. Bi. bli. (Cáceres, Fong, 2006:28).. 11 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(25) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.3.3.. Piedra pómez. UN T. Es una roca ígnea volcánica vítrea, con baja densidad (flota en el agua) y muy porosa, de color blanco o gris. Cuando se refiere a la piedra. pómez en lo que respecta a sus posibles aplicaciones industriales, también. ica. puede ser conocida como puzolana. En su formación, la lava proyectada al aire sufre una gran descompresión. Como consecuencia de la misma se. ím. produce una desgasificación quedando espacios vacíos separados por. Qu. delgadas paredes de vidrio volcánico. (Jackson, J.A., J. Mehl, and K.. 1.3.4.. Levadura. ge nie ría. Neuendorf, 2005:800).. La levadura biológica está básicamente compuesta por hongos de la especie Saccharomyces cerevisiae, es un tipo de hongos capaces de. In. producir dióxido de carbono a partir de los azúcares presentes en las. de. masas como parte de su ciclo vital. La actividad de estos hongos sobre una masa es lo que se conoce como fermentación. La fermentación, por tanto,. ca. es el proceso por el cual estos hongos actúan sobre los azúcares de una. ot e. masa convirtiéndolos en dióxido de carbono y alcohol. Esta liberación de. Bi. bli. gas produce una acción leudante en la masa.. Las levaduras son hongos unicelulares que pueden estar aislados o unidos entre sí formando cadenas. A veces pueden estar revestidos por una capsula formada por heteropolisacaridos, con dimensiones que varían de. 12 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(26) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1 a 5 µm x 5 a 30 µm, inmóviles, no contienen celulosa, contienen solo 1 y. 18. cromosomas. con. más. de.  Hasta. genes.. ica. La levadura responde a las distintas temperaturas como:. 6000. UN T. plásmido. 1ºC permanece inactiva. Es la temperatura para su. ím. conservación.. Qu.  De 1ºC a 20ºC permanece activa pero su progreso es lento.  De 20ºC 32ºC es la temperatura ideal para su máxima actividad.. ge nie ría.  Por encima de los 38ºC sobrevive pero su capacidad disminuye.  Por encima de los 50ºC muere.. La levadura se alimenta del azúcar, tanto del que se añade a la masa como del que se produce de la ruptura del almidón por las enzimas. Oxígeno Disuelto (O.D). ca. 1.3.5.. de. In. presentes en la harina. (Scragg, 2000:253).. El Oxígeno Disuelto es la cantidad de oxígeno que está disuelta en el. ot e. agua. Es un indicador de cómo de contaminada está el agua o de lo bien. Bi. bli. que puede dar soporte esta agua a la vida vegetal y animal. Generalmente, un nivel más alto de oxígeno disuelto indica agua de mejor calidad. Si los niveles de oxígeno disuelto son demasiado bajos, algunos peces y otros organismos no pueden sobrevivir. (Ferrero, J.M., 1974: 47).. 13 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(27) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Demanda Biológica de Oxígeno (DBO). La D.B.O. de un líquido es. la cantidad de oxígeno que los. UN T. 1.3.6.. microorganismos, consumen durante la degradación de las sustancias. ica. orgánicas contenidas en la muestra. Se expresa en mg / l.. ím. Como el proceso de descomposición varía según la temperatura, este. Qu. análisis se realiza en formaestándar durante cinco días a 20 ºC; esto se. ge nie ría. indica como DBO5 .. La DBO5 es uno de los parámetros de mayor importancia en el estudio y caracterización de las aguas no potables y se considera que el agua está contaminada si la DBO5 es mayor al 5 mg/l. (Ferrero, J.M.,. pH. de. 1.3.7.. In. 1974:48).. ca. El término pH es usado universalmente para determinar si una. solución es ácida o básica, es la forma de medir la concentración de iones. ot e. hidrógeno en una disolución. La escala de pH contiene una serie de. Bi. bli. números que varían de 0 a 14, esos valores miden el grado de acidez o basicidad de una solución. Los valores inferiores a 7 y próximos a cero indican aumento acidez, los que son mayores de 7 y próximos a 14 indican aumento de basicidad, mientras que cuando el valor es 7 indican neutralidad.. 14 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(28) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. El pH es la expresión usual para medir la concentración del ion. UN T. hidrogeno en una solución está en términos del pH, el cual se define como el logaritmo negativo de la concentración de ion hidrogeno: pH = - log10 [H+]. El intervalo adecuado de pH para la existencia de la mayor parte de. ica. la vida biológica es relativamente estrecho, en general entre pH 5 y 9. Las aguas residuales con valores de pH menores a 5 y superiores a 9 son de. ím. difícil tratamiento mediante procesos biológicos. Si el pH del agua. Qu. residual tratada no es ajustado antes de ser vertido, el pH de la fuente receptora puede ser alterado; por ello, la mayoría de los efluentes de las. ge nie ría. plantas de tratamiento de aguas residuales deben ser descargados dentro de límites específicos de pH. (Ferrero, J.M., 1974:50).. 1.3.8.. Sólidos Totales. Los sólidos totales es la expresión que se aplica a los residuos de. In. material que quedan en un recipiente después de la evaporación de una. de. muestra y su consecutivo secado en estufa a una temperatura definida de. ot e. ca. 103 a 105°C.. Analíticamente, el contenido de sólidos totales de un agua residual se. Bi. bli. defina como toda la materia que queda como residuo de evaporación a 105°C. La materia que tenga una presión de vapor significativa a dicha temperatura se elimina durante la evaporación y no se toma como sólido. (Metcalf & Eddy, 2003: 753).. 15 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(29) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Biopelicula. Una biopelícula. o. biofilm. ecosistema. microbiano organizado,. UN T. 1.3.9.. conformado por uno o varios microorganismos asociados a una superficie viva o inerte, con características funcionales y estructuras complejas. Este. ica. tipo de conformación microbiana ocurre cuando las células planctónicas. ím. se adhieren a una superficie o sustrato, formando una comunidad, que se caracteriza por la excreción de una matriz extracelular adhesiva. ge nie ría. Qu. protectora.. Una biopelícula puede contener aproximadamente un 15% de células y un 85% de matriz extracelular. Esta matriz generalmente está formada de. exopolisacáridos,. que. forman. canales. por. donde. circulan. agua, enzimas, nutrientes, y residuos. Allí las células establecen relaciones. In. y dependencias: viven, cooperan y se comunican a través de señales. de. químicas (percepción de quórum), que regulan la expresión de genes de manera diferente en las distintas partes de la comunidad, como un tejido. ca. en un organismo multicelular. (Fux, C. A.; Costerton, J. W.; Stewart, P. S.. Bi. bli. ot e. y Stoodley, P., 2005:34).. 16 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(30) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Las biopelículas son organizaciones microbianas compuestas por. UN T. microorganismos que se adhieren a las superficies gracias a la secreción de un exopolímero. Estas conformaciones microbianas presentan características como heterogeneidad, diversidad de microambientes,. ica. resistencia a antimicrobianos y capacidad de comunicación intercelular. que las convierten en complejos difíciles de erradicar de los ambientes. ím. donde se establecen. (Marisol Betancourth, Javier Enrique Botero, Sandra. Reactor Bach. ge nie ría. 1.3.10.. Qu. Patricia Rivera, 2004:35).. El reactor tipo Batch es un reactor donde no existe flujo de entrada ni de salida, es simplemente un reactor con un agitador que homogeneíza la mezcla. Las ventajas del reactor residen en su flexibilidad. Un solo. In. recipiente puede realizar una secuencia de diversas operaciones sin la necesidad de romper lacontención. Esto es particularmente útil cuando se. de. procesan tóxicos o componentes altamente potentes. (Fogler, Scott,. Bi. bli. ot e. ca. 2008:92).. 17 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(31) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. A continuación tabla con definición teórica:. 𝐃𝐁𝐎𝟓 (%). 25 - 30. Lodos activados (a). 70 - 95. Filtros percoladores (a). 50 - 90. Lagunas aireadas (b). ica. Sedimentación primaria. ím. Procesos de tratamiento. UN T. Tabla 1. Remoción esperada de materia orgánica, según el tipo de aguas residuales. Zanjas de oxidación (c). Qu. 80 - 90 70 - 95. ge nie ría. Lagunas de estabilización (d) Biofiltros. 70 - 85 80 - 95. In. (a) Precedidos de tratamiento primario y seguidos de sedimentación secundaria. (b) Incluye laguna secundaria. (c) Seguidas de sedimentación. (d) Dependiendo del número de lagunas y otros factores como: Temperatura, periodo de retención y forma de las lagunas.. de. Fuente: Feachem et-al., 1983; Mara et al., 1992; Yáñez, 1992; Norma. Bi. bli. ot e. ca. Técnica OS.090. Parcialmente Modificado por el autor. 18 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(32) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Problema. UN T. 1.4.. ¿Cuál es la eficiencia en la reducción de la DBO de Agua Residual. Objetivos. ím. 1.5.. ica. Doméstica en un biofiltro de piedra pómez?. Evaluar la reducción de la DBO de Agua Residual Doméstica en un. ge nie ría. -. Qu. 1.5.1. Objetivo General. biofiltro de piedra pómez.. 1.5.2. Objetivos Específicos. Caracterizar la DBO de Agua Residual Doméstica.. -. Determinar los diferentes cálculos para el diseño del biofiltro.. de. In. -. -. Determinar la eficiencia que tiene el biofiltro de piedra pómez en la. Bi. bli. ot e. ca. reducción de la DBO de Agua Residual Doméstica.. 19 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(33) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.6.. Importancia del Problema. UN T. Uno de los problemas de las Aguas Residuales Domésticas es la alta DBO ocasionando un mayor impacto en el medio ambiente y los seres humanos.. ica. Diversos procesos de remoción y degradación físicos y químicos se. ím. han venido implementando, pero el alto costo de estos hace que no sean rentables para las empresas, adicionalmente no resultan ser del todo. Qu. efectivos.. ge nie ría. Por esta razón se ha implementados el uso de nuevas tecnologías amigables con el medio ambiente, como son el uso de mecanismos biológicos. Puesto que algunos microorganismos tienen la capacidad de. Bi. bli. ot e. ca. de. In. reducir la DBO de las Aguas Residuales Domésticas.. 20 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(34) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. UN T. CAPITULO II. 2. MATERIAL Y MÉTODO. Objeto de Estudio. ica. 2.1.. ím. Agua Residual Domestica, obtenida de actividades de un hogar común sin. Lugar de Ejecución. ge nie ría. 2.2.. Qu. considerar la contaminación fecal.. Universidad Nacional de Trujillo - Laboratorio de Química Orgánica de. Materiales. de. 2.3.. In. Ingeniería Química – Facultad de Ingeniería Química – Av. Juan Pablo II s/n.. El material muestra para el análisis y evaluación: Agua Residual Doméstica sin. ot e. ca. coliformes fecales.. Bi. bli. 2.3.1. Material biológico. -. Cultivo de Microorganismos -200 gr de Levadura biológica (Hongos de la especie Saccharomyces cerevisiae).. 21 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(35) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 2.3.2.1.. Equipos e instrumentos. UN T. 2.3.2. Material no biológico. Balanza digital, Electronic Scale, Model YP2102.. -. pH metro. 827 pHLb, Metrohm.. -. Estufa, THELCO, +40 °C +250 °C.. -. Computadora Comapg presario Pc SG3315LA.. -. 2 Probetas de 25ml marca Nahita in 20 °C.. -. 7Matraces de 250 ml marca Pyrex y Germany.. -. 5 Pipetas de 1 ml y 2 de 10 ml marca Nahita.. -. 2 Vasos precipitación de 100 ml, 5 de 1000 ml marca Germany.. -. 2 Vasos precipitación de 600 ml marca Pyrex.. -. 2 Frascos de DBO de 300ml de capacidad con tapa esmerilada.. -. 1 bureta graduada 50 ml marca Nahita.. -. 1 soporte universal.. ím. Qu. ge nie ría. In. de. Construcción del biofiltro. ca. 2.3.2.2.. ica. -. 10 recipientes de plásticos ovalados tipo Batea de 30 cm de largo x20 cm de ancho x10 cm de profundidad.. -. 50 piedras pómez con bolonería promedio de 6 cm.. -. Plástico para cubrir.. Bi. bli. ot e. -. 22 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(36) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. -. Solución Yodura Alcalina Azida.. -. Ácido sulfúrico concentrado.. -. Solución de tiosulfato de sodio (1/4 N).. -. Solución de Almidón al 0.5 %.. UN T. Solución MnSO4 .2H2 0.. ím. -. Qu. 2.4.. Reactivos. ica. 2.3.2.3.. Método Experimental. ge nie ría. 2.4.1. Diseño Experimental. Se basa en la Teoría Estimulo- Respuesta, que busca encontrar los estímulos necesarios para obtener cada tipo de resultado, permitiendo de este modo repetir una determinada respuesta cada vez que se lo desee.. In. (Gordon H. Bower, Ernest R. 1989:122).. de. Es así que, el diseño experimental se inició desde que se tiene los Cultivos de levadura y las piedras pómez, se construyó un reactor de. ca. lecho filtrante de piedra pómez.. ot e. Para la reducción de la DBO5 de Agua Residual Doméstica, se preparó. Bi. bli. una muestra de 1 litro, se prosiguió a incorporar la muestra al biofiltro, después se tomaron las muestras del Agua antes y. al pasar por el. biofiltro por el tiempo de 3 mesescada 5 días/mes.. 23 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(37) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. A las muestras ya obtenidas se hicieron los Análisis de la DBO5 , además. UN T. se analizaron el pH y los Sólidos Totales de las muestras antes y al pasar por el biofiltro.. ica. Descripción del proceso. ím. 2.4.2.. A continuación se describe el procedimiento a seguir para hacer el. 2.4.2.1.. ge nie ría. Qu. cultivo de microorganismos y el biofiltro:. Procedimiento para el Cultivo de microorganismo. Para hacer el Cultivo de microorganismos se utilizaron como ingredientes principales:Levadura Biológica, Agua destilada y Azúcar.. In. Losinstrumentos y materiales que se necesitaron son: Vasos de. de. precipitación, varilla de vidrio, bateas y plástico para cubrir.. ca. 1. Dicho proceso se desarrolló con base de un medio preparado (azúcar,. hasta que se disolvió por completo.. Bi. bli. ot e. levadura) con agua destilada, mezclando con una varilla de vidrio. 24 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(38) ím. ica. UN T. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Qu. Figura 6. Medio preparado de azúcar-levaduracon agua destilada.. ge nie ría. 2. Se activó la levadura en vasos de precipitación y se agregó al biofiltro de. Bi. bli. ot e. ca. de. In. piedra pómez.. Figura 7.Activación de la Levadura en vasos de precipitación.. 3. Todo el proceso se realizó a temperatura ambiente. (Temperatura en Enero 24°C a 26 °C).. 25 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(39) ím. ica. UN T. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Qu. Figura 8.Cultivo de levadura en el biofiltro de piedra pómez. 4. Una vez culminado dicho proceso de activación, se pasó al del cultivo de levadura con. una. ge nie ría. acondicionamiento y adaptación. Figura9.Acondicionamiento y Adaptación del cultivo de levadura.. Bi. bli. ot e. ca. de. In. solución azucarada en el biofiltro de piedra pómez.. 26 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(40) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 5. Se Analizó el OxígenoDisuelto, pH, Sólidos Totales, por un tiempo de 4. 2 día. ím. ica. 1 día. UN T. días. (12 -15 Enero del 2015).. 4 día. ge nie ría. Qu. 3 día. In. Figura 10.Acondicionamiento y Adaptación del cultivo de levadura por un periodo de 4 dias.. 6. Se guardó el Cultivo de levadura para la formación de biopelicula. de. con la adherencia a las piedras pómez, para que en su conjunto. Bi. bli. ot e. ca. poder utilizarlo en los demás análisis.. 27 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(41) Qu. ím. ica. UN T. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Figura 11.Cultivo de levadura para la formación de biopelicula.. Procedimiento para la elaboración de biofiltro de piedra pómez. ge nie ría. 2.4.2.2.. Para hacer el biofiltro se obtuvieron como principales materiales un. In. recipiente plástico ovalado, piedras pómez.. de. 1. Se utilizó un recipiente plástico ovalado de 30 cm de largo x 20 cm de ancho. x 10 cm, y piedras. pómez que cubrió la forma del. Bi. bli. ot e. ca. recipiente.. 28 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(42) ím. ica. UN T. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Qu. Figura 12. Piedras pómez utilizadas.. ge nie ría. 2. Para el armado de las piezas del reactor tipo Batch, se utilizó el. Figura 13.Armado de las piezas del Reactor.. Bi. bli. ot e. ca. de. In. recipiente plástico ovalado, y las piedras pómez. 29 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(43) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 3. En el interior del Reactor, se colocó las piedras pómez con el Cultivo. ge nie ría. Qu. ím. ica. UN T. de levadura.. Figura 14. Piedras pómez con el Cultivo de levadura.. 4. Colocado el reactor del biofiltro en el lugar fijo, se incorporó 1L de. Bi. bli. ot e. ca. de. In. Agua Residual Doméstica.. Figura 15. Reactor del biofiltro con Agua Residual Doméstica.. 30 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(44) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 5. Se analizó el Agua Residual Doméstica y las muestras obtenidas al. UN T. pasar por el biofiltro por 3 meses cada 5 días/mes,a una temperatura ambiental (16 -20 de Febrero 2015:28°C-29°C, 9-13 Marzo 2015:. 2 día. 4 día. In. 3 día. ge nie ría. Qu. ím. 1 día. ica. 26°C-28°C, 13-17 de Abril 2015:27°C).. Figura 16 : Biofiltro con Agua Residual Doméstica del Mes de Febrero 2015.. Bi. bli. ot e. ca. de. 5 día. 31 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(45) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 2 día. 4 día. ge nie ría. Qu. ím. 3 día. ica. UN T. 1 día. In. 5 día. 2 día. 1 día. Bi. bli. ot e. ca. de. Figura 17 : Biofiltro con Agua Residual Doméstica del Mes de Marzo 2015.. 32 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(46) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 4 día. ica. UN T. 3 día. ge nie ría. Qu. ím. 5 día. Figura 18 : Biofiltro con Agua Residual Doméstica del Mes de Abril 2015.. In. 2.4.3. Análisis. a las. de. Los análisis que se hicieron al Agua Residual Domestica y. muestras obtenidas al pasar por el biofiltro son: OD, DBO 5 por el. ca. Método de Winker, pH con pH metro. 827 pHLb, Metrohm., y Sólidos. Bi. bli. ot e. Totales con una Estufa, THELCO, +40 °C +250 °C.. 33 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(47) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. UN T. CAPITULO III. 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. Adaptación. de la Levadura. con azúcar como. ím. Acondicionamiento y sustrato.. Qu. 3.1. ica. Los resultados y discusión para cada muestra, se detalla y se describen a continuación:. Tabla 2: Acondicionamiento y Adaptación de la Levadura con azúcar como sustrato. (del 12.01.2015 al 15.01.2015). OD (ppm). ST (%). pH. ge nie ría. Exposición (días) 1 2 3 4 Eficiencias. 850 759 743 702 17.41%. 8.14 7.84 7.79 7.41 8.97%. 9.25 8.412 6.03 5.69 38.49%. In. Fuente: Elaboración Propia.. de. OD. 900 850. y = -46x + 878.5 R² = 0.9039. 750. OD. ot e. OD (ppm). ca. 800. 700. K=-46ppm/día. Lineal (OD). Bi. bli. 650 600 0. 1. 2. 3. 4. 5. Tiempo(días). Figura 19. Curva de Oxígeno Disuelto para Acondicionamiento y Adaptación de la Levadura con azúcar como sustrato del Mes de Enero 2015.. 34 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(48) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. La Figura 19, muestra la variación del Oxígeno Disuelto (OD) según el tiempo de. 707 ppm de OD, lo cual demuestra el buen funcionamiento del biofiltro.. ica Qu. ím. 8.2 8.1 8 7.9 7.8 7.7 7.6 7.5 7.4 7.3. ge nie ría. pH. pH. UN T. exposición, que empieza con 850 ppm de OD, observando el declive de la curva hasta. 0. 1. 2. 3. 4. pH. 5. Tiempo (días). In. Figura 20. Curva del pH para Acondicionamiento y Adaptación de la Levadura con azúcar como sustrato del Mes de Enero 2015.. La Figura 20, muestra la variación del pH según el tiempo de exposición, que comienza. de. con 8.14 de pH, observando el declive de la curva hasta 7.41 de pH, estos resultados se encuentran en el rango de (5 – 9) de pH, valores que permite vida biológica - según. Bi. bli. ot e. ca. (FERRERO, J.M., 1974).. 35 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(49) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ST. UN T. 10 9. ST(%). 8 7 6. ST. ica. 5 4 0. 1. 2. 3. 4. 5. Qu. Tiempo (días). ím. 3. Figura 21: se observa. ge nie ría. Figura 21. Curva de Sólidos Totales para Acondicionamiento y Adaptación de la Levadura con azúcar como sustrato del Mes de Enero 2015.. la variación de Sólidos Totales (ST) según el tiempo de. exposición, con valores desde9.25% de (ST), hasta llegar a 5.69% de (ST), lo que. Bi. bli. ot e. ca. de. In. demuestra una buena reducción en Sólidos Totales.. 36 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.