130 Cuadro 22 Peso de la biomasa seca del tratamiento combinado cultivo fotolítico de microalgas utilizando Chlorella sp. 150 Tabla 33 Datos de biomasa y fosfatos cultivados en el tratamiento combinado de cultivo fotolítico-microalgas.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
- Descripción de la realidad problemática
- Formulación del problema
- Objetivos
- Limitaciones de la investigación
¿A qué nivel la fotólisis puede eliminar fosfatos y materia orgánica de las aguas residuales de la PTAR Puca Puca de Huanta-Ayacucho? Eliminar fosfatos y materia orgánica de las aguas residuales de la planta de tratamiento Puca Puca de Huanta-Ayacucho mediante la aplicación de fotólisis.
MARCO TEÓRICO
Antecedentes
- Antecedentes nacionales
- Antecedentes internacionales
López (2019) evaluó dos especies de microalgas para determinar la efectividad de la remoción de nutrientes de las aguas residuales de la PTAR Taboada en Callao, Perú. 2018) investigó la cinética de eliminación de nutrientes de las aguas residuales municipales (planta de tratamiento de aguas residuales de la India) mediante Chlorella Vulgaris cultivada en un fotobiorreactor aireado (0,03 % CO2 v/v) y enriquecido con CO2 (5 % CO2 v/v).
Bases teóricas
- Agua residual municipal
- Problemas asociados a la presencia de contaminantes
- Tratamiento de aguas residuales no convencionales
- Parámetros fisicoquímicos de las aguas residuales municipales
- Límites máximos permisibles para aguas residuales domésticas y municipales.81
- Impacto de los contaminantes presentes en el agua residual municipal
- Técnicas de tratamiento de aguas residuales no convencionales
- Calidad del agua residual
Las microalgas que se comportan como heterótrofos y micotrofos pueden utilizar fuentes de carbono de la materia orgánica de las aguas residuales. La demanda bioquímica de oxígeno es uno de los criterios más utilizados para la evaluación de la calidad del agua (Jouanneau et al., 2014).
Definición de términos básicos
Existen normas técnicas de calidad del agua emitidas por el Ministerio del Ambiente (2010) que definen los límites máximos permisibles para algunos parámetros físicos y químicos de las aguas residuales municipales. Dependiendo del parámetro particular al que se refiere, la concentración o grado se puede expresar en máximo, mínimo o rango (Ministerio de Medio Ambiente, 2017). Límite máximo permisible (LMP): Es la medida de la concentración de elementos, sustancias o parámetros físicos, químicos y biológicos de una emisión, donde un exceso de los mismos puede causar daños a la salud humana y al bienestar del medio ambiente.
Su cumplimiento es legalmente exigible por el MINAM y los organismos que forman parte del Sistema de Gestión Ambiental. D. Valor Máximo Permisible (VMA): Es la cantidad de elementos, sustancias o parámetros físico-químicos presentes en un agua residual no doméstica antes de su descarga al alcantarillado. red de alcantarillado sanitario. El exceso de estos componentes afecta a las instalaciones, infraestructuras de saneamiento y equipos de alcantarillado, entre otras cosas, y encarece los procesos de tratamiento de aguas residuales.
HIPÓTESIS Y VARIABLES
Hipótesis
Definición conceptual de las variables
- Operacionalización de variables
Los 87 tratamientos independientes fueron fotólisis, cultivo de microalgas y un tratamiento combinado con cultivo de microalgas fotolíticas. La concentración de materia orgánica se comprobó mediante cambios en los valores de DBO y DQO en el agua. El análisis de variables de respuesta nos permite mostrar si los métodos utilizados (variables independientes) tienen algún efecto o influencia sobre la concentración de materia orgánica y fosfatos.
Y1: Concentración de materia orgánica en aguas residuales Y2: Concentración de fosfatos en aguas residuales.
DISEÑO METODOLÓGICO
Tipo y diseño de la Investigación
- Tipo de investigación
- Diseño de la investigación
Además de seguir un esquema de diseño preexperimental general, se utilizó un diseño factorial multinivel para determinar si existía diferencia estadística significativa entre las medias de crecimiento poblacional entre el tratamiento con cultivo de microalgas utilizando Chlorella sp y el tratamiento con cultivo fotolítico combinado es o es no. de microalgas.
Método de investigación
- Proceso del diseño de investigación
Para conocer el comportamiento de la materia orgánica sin tener que medir los parámetros DBO y DQO durante el tratamiento, se decidió monitorear la concentración de oxígeno disuelto en el agua. El tratamiento con microalgas cultivadas se aplicó a partir de una muestra de agua residual extraída directamente de la depuradora. Finalmente, una vez completadas las pruebas preliminares, se replicó la unidad con mayor crecimiento celular para monitorear los cambios en absorbancia, peso seco de biomasa, concentración de fosfato, así como temperatura y pH.
Específicamente, se monitorearon los cambios en la absorción, el peso seco de la biomasa y la concentración de fosfato cada dos días durante las dos semanas de cultivo. Determinación de la concentración de materia orgánica y fosfatos en el agua una vez tratada. De igual forma, el análisis de la concentración de fosfatos en el agua, la demanda química y bioquímica de oxígeno, se realizó luego de la aplicación de la técnica de cultivo de microalgas sobre el agua residual de la EDAR.
Población y Muestra
Lugar del estudio y periodo desarrollado
Técnicas e instrumentos para la recolección de la información
- Acondicionamiento del área de ensayos experimentales
- Acondicionamiento de la muestra de agua residual para su tratamiento
- Siembra y cultivo del inóculo de la microalga Chlorella sp
- Montaje de foto-bio-reactores para el proceso experimental
- Equipos, materiales y reactivos para los ensayos experimentales
- Procedimiento experimental
Para este tratamiento se tomaron 750 ml de la muestra recolectada y se expusieron a radiación ultravioleta durante 50 minutos (Figura 38). Para realizar este tratamiento se tomó una muestra de agua residual de la planta de tratamiento (Figura 35). Este tratamiento consistió en el uso de fotólisis como tratamiento inicial y cultivo de microalgas utilizando Chlorella sp.
El agua restante del tratamiento fotolítico se utilizó para cultivar Chlorella sp. Los matraces del lado izquierdo de la Figura 39 (b) representan las unidades experimentales de las pruebas anteriores. El equipo de centrífuga modelo "OHAUS" fue proporcionado por el Laboratorio Químico FIQT-UNI.
Análisis y procesamiento de datos
RESULTADOS
Resultados descriptivos
- Resultados de la aplicación del tratamiento fotolítico
- Resultados de la aplicación del tratamiento con cultivo de microalgas usando
- Resultados de aplicación del tratamiento combinado fotolítico-cultivo de
- Remoción de la materia orgánica y los fosfatos luego de los tratamientos con
- Concentración de los fosfatos, DBO y DQO luego de los tratamientos
Densidad óptica de los cultivos preliminares para el tratamiento con cultivo de microalgas utilizando Chlorella sp. Parámetros de crecimiento para el tratamiento con cultivo de microalgas y el tratamiento combinado fotolítico-cultivo de microalgas. Densidad óptica de los cultivos preliminares del tratamiento combinado fotolítico-cultivo de microalgas utilizando Chlorella sp.
Peso de la biomasa seca del tratamiento combinado fotolítico-cultivo de microalgas utilizando Chlorella sp. Peso de biomasa seca (g/L) vs densidad óptica del tratamiento combinado de cultivo fotolítico de microalgas utilizando Chlorella sp. Concentración de fosfato después del tratamiento con cultivo de microalgas y tratamiento combinado de cultivo fotolítico-microalgal.
Resultados inferenciales
- Análisis de los datos de oxígeno disuelto (OD) obtenidos durante la fotólisis
- Procesamiento de los datos de biomasa y fosfatos obtenidos luego del
- Procesamiento de los datos de biomasa y fosfatos obtenidos del tratamiento
- Análisis estadístico de los resultados obtenidos luego de aplicar el tratamiento
Datos de concentración de biomasa y fosfato obtenidos después del tratamiento del cultivo de microalgas y utilizados en análisis estadístico con IBM SPSS Statistics 23. 149 Procesamiento de datos de biomasa y fosfato obtenidos después del tratamiento del cultivo de microalgas utilizando IBM SPSS Statistics 23. Procesamiento de datos de biomasa y fosfato obtenidos después del tratamiento fotolítico combinado Tratamiento de cultivos de microalgas mediante IBM SPSS Statistics 23.
Resultados obtenidos del programa estadístico para el cultivo representativo correspondiente al tratamiento combinado fotolítico-cultivo de microalgas (Cuadros 34-37). Tratamiento combinado fotolítico-cultivo de microalgas: aguas residuales previamente fotolizadas, es decir expuestas a radiación UV. Densidad óptica cultivada mediante el tratamiento con cultivo de microalgas y el tratamiento combinado de cultivo fotolítico y de microalgas.
Otros resultados
- Determinación de la biodegradabilidad de las aguas residuales
- Medición de otros parámetros relevantes
163 normalidad se utilizó para evaluar si existe una diferencia significativa entre el crecimiento de la población de los grupos uno y dos utilizando la prueba T de Student. Además de la concentración de fosfatos, oxígeno disuelto, demanda química y bioquímica de oxígeno, se midieron in situ la temperatura, pH, conductividad y color de la solución (Cuadro 47). 165 pH en los cultivos de microalgas mostró una tendencia a crecer continuamente, pero esto se controló con una inyección mínima de CO2.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Contrastación y demostración de la hipótesis con los resultados
- Contrastación de la primera hipótesis específica
- Contrastación de la segunda hipótesis específica
- Contrastación de la tercera hipótesis específica
- Contrastación de la cuarta hipótesis específica
- Contrastación de la hipótesis general
Ho: La aplicación de fotólisis no reducirá significativamente el contenido de materia orgánica y fosfatos en las aguas residuales. H1: La aplicación de fotólisis reducirá significativamente el contenido de materia orgánica y fosfatos en las aguas residuales. Ho: La aplicación de la técnica de cultivo de microalgas utilizando Chlorella sp no permitirá una reducción significativa del contenido de fosfatos y materia orgánica del agua restante.
H1: La aplicación de la técnica de cultivo de microalgas utilizando Chlorella sp permitirá una reducción significativa del contenido de fosfatos y materia orgánica en el agua residual. De acuerdo con los resultados obtenidos, se puede concluir que se rechaza la hipótesis nula y se acepta la alternativa, ya que el uso de la técnica de cultivo de microalgas utilizando Chlorella sp permitió una reducción significativa en el contenido de fosfatos y sustancias orgánicas en el agua remanente. El valor de significancia fue inferior al nivel establecido (P= 0.034< 0.05), lo que indica que existe una correlación entre la variación de la concentración de fosfato y el aumento de la biomasa.
Contrastación de resultados con otros estudios similares
Por tanto, el uso del tratamiento con cultivo de microalgas podría ser una alternativa atractiva para el tratamiento de aguas residuales domésticas o municipales. Esta baja reducción probablemente se deba a que la biomasa de microalgas consume secuencialmente los nutrientes disponibles en el medio. Uno de los fenómenos observados durante la experiencia fue el aumento de DQO y DBO luego de un período de tratamiento con cultivo de microalgas.
En nuestro estudio, hubo un aumento de DQO y DBO después de la aplicación del tratamiento combinado de cultivo de microalgas fotolíticas. Los valores de productividad obtenidos en nuestro estudio mediante el tratamiento combinado de cultivo de microalgas fotolíticas y el tratamiento de cultivo de microalgas fueron de 0,03033 g/l/día y 0,04853 g/l/día, respectivamente. Por otro lado, en cuanto a la tasa de crecimiento específico, los valores encontrados en nuestro estudio correspondientes a los cultivos representativos del tratamiento de cultivo de microalgas fotolítico combinado y del tratamiento de cultivo de microalgas fueron de 0,29841 días-1 y 0,35538 días-, respectivamente 1 . .
Responsabilidad ética
La concentración final de fosfatos y materia orgánica obtenida tras la aplicación del método fotolítico en combinación con la técnica de cultivo de microalgas utilizando Chlorella sp se reduce significativamente respecto a los valores iniciales. El tratamiento con mayor ventaja técnica fue el tratamiento biológico con cultivo de microalgas utilizando Chlorella sp porque dio mejores rendimientos que el tratamiento combinado en términos de tasas de remoción de materia orgánica y fosfatos. Además, eliminó los fosfatos en mayor proporción que el tratamiento fotolítico, y no requirió ningún consumo energético adicional para este fin.
Realizar estudios similares sobre la integración de métodos químicos y biológicos utilizando diversas tecnologías de oxidación avanzadas, así como un mayor número de cepas de microalgas para la eliminación de nutrientes de las aguas residuales. Estudiar la actividad fotosintética y la capacidad de eliminación de nutrientes de cepas de microalgas para conseguir altos niveles de calidad del agua tratada. En futuras investigaciones, aplicar los métodos utilizados en este estudio al tratamiento de aguas residuales con mayores cargas de materia orgánica y fosfato para evaluar su impacto.