Examinando por Materia "Reactores"

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    Estudio de la capacidad de biofijación de CO2 de una laguna algal de alta tasa en condiciones del trópico
    (2014-10-23) Cerón Hernández, Víctor Alfonso
    Se denominan sistemas de algal de alta tasa por la mejora en el rendimiento o productividad en la biomasa y en la capacidad de tratamiento de aguas residuales. En este, la fotosíntesis es un proceso fundamental, en donde las algas verdes y cianobacterias reducen el CO2 a expensas del agua con la energía solar capturada por los pigmentos clorofílicos. Con base a estos conceptos se diseñó y construyó un sistema algal de alta tasa que recibía una carga volumétrica de 6.5 gr m-3.d-1 y un caudal promedio de 0,1 m3d-1 provenientes de un acople tecnológico (Laguna anaerobia de alta tasa + Humedal de Flujo Sub-superficial) para el tratamiento de lixiviado de relleno sanitario. En este sistema se monitoreo variables fisicoquímicas como pH, Oxígeno Disuelto (OD), Conductividad Eléctrica (CE) y Potencial de Oxido-reducción (PotRedox) empleando una sonda multiparametrica WTW Modelo 340i. La Clorofila a se determinó empelando un Fluorometro AquaFluorTMTuner y de estableció la productividad en biomasa. Así mismo, semanalmente se determinó COD (Carbono Orgánico Disuelto), Alcalinidad, Fosfatos (PO4-P), DQO total y filtrada (Demanda Química de Oxigeno), NTK (Nitrógeno Total Kjeldahl), N-NH4 (Nitrógeno Amoniacal), N-NO3 (Nitratos) y Cromo IV (Cr+6) durante el periodo de Enero-Julio de 2013. El potencial de Fijación de CO2 de las algas se determinó mediante balances de masa. Por otro lado, se determinó hasta la taxa más específica posible las células algales establecidas, empleando técnicas de microscopia clásica (Taxonomía) y métodos moleculares (DGGE y Secuenciación). Para el análisis de los datos recolectados durante el periodo de muestreo se empleó un test de Friedman y el Test de Wilcoxon, para analizar los Flux de gas y las concentraciones de entrada y salida del Cromo VI. Según el análisis de las variables físicas, el sistema se comportó como un sistema aerobio, presentando todas las condiciones para que se genera un fotooxidación de los compuestos orgánicos e inorgánicos, alcanzando concentraciones de oxígeno disuelto superiores a 20 mgL-1, niveles de pH superiores a 8 y potenciales redox superiores a 300 mV. Estas condiciones, permitieron un crecimiento algal similar a lo reportado por otros sistemas. Alcanzando una productividad de 7.2 g.m-2.día-1 de biomasa algal, valor que puede considerarse alto considerando que la unidad estaba tratando lixiviado de relleno sanitario. Por otro lado el sistema alga de alta tasa, presentó una buena eliminación de NTK filtrado, N-NH4 Filtrada y Nitratos con 38.4 %, 36.7 % y 25 % en carga aplicada, respectivamente. El ortofosfato (P-PO4-2) por su parte, presentó una eliminación del 8,2 % siendo alta según los reportes para esta clase de sistemas. En términos de materia orgánica el bioreactor obtuvo una eficiencia de eliminación de 71 % en DBO5 y 31.5 % de DOQ filtrada. La cantidad de carbono fijado por la las algas a través de la Fotosíntesis en el reactor durante el tiempo de la experimentación, fue de 26.1 g de C d-1 y -18.1 g de C. d-1.m-2, valores similar a lo reportado por en otros estudios. Mediante el Test de Friedman se encontraron diferencias significativas en las variables como materia orgánica (COD, DQOF) y nitrógenos (NTK, NTKF, N-NH4, N-NO3) dado que el valor-p es menor que 0.05, siendo la entrada la que más diferencias tenía con respecto a los demás puntos de muestreo, comprobando así que el sistema algal de alta tasa realizó una transformación de los contaminantes. Así mimo, se encontraron diferencias significativas (p-valor < 0.05) en los flux diurnos y nocturnos, demostrando estadísticamente que el sistema tiene dos comportamientos en términos del CO2, el cual depende de la luz solar. Respecto al Cromo hexavalente, la laguna alcanzó una eliminación superior al 80 % y diferencias significativas (p-valor < 0.05) en las concentraciones de este metal en la entrada y salida del sistema. Al presentarse una mayor concentración a la entrada del sistema. Esta eliminación o retención del Cromo hexavalente, se pudo haber presentado por procesos mediados por la actividad fotosintética y microorganismos presentes mediante adsorción física, intercambio de iones y quimiosorción, precipitación química, reacciones redox o cristalización en la superficie celular, entre otros mecanismos. En lo relacionado a la identificación de organismos algales y bacterias del sistema, se encontraron 16 especies algales diferentes, de estos 10 pertenecen a la Clase Chlorophyceae, dos a la Chlamydophyceae y dos a la Cryptophyceae. De estas especies, se encontró que para Chilomonas insignis y Chroomonas coeruelea no existen reportes científicos de la presencia de estos organismos en este tipo de unidades tratando aguas residuales. Por otro lado, se determinó la presencia de bacterias pertenecientes a consorcios de oxidadoras de Nitritos y Amonio, quienes guardan una posible relación comensalista con los grupos algales en el sistema. En conclusión a pesar de que se trató de un residuo muy complejo y heterogéneo como lo es el lixiviado de relleno sanitario, el sistema algal de alta tasa operó durante el periodo del estudio sin grandes inconvenientes, presentado unas adecuadas eficiencias de eliminación de contaminantes (materia orgánica, nutrientes, Cr VI) y aportando grandes beneficios con la bio-fijación de CO2.
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    Evaluación de un digestor anaerobio de fases separadas para el tratamiento de lactosuero de la microempresa "Lácteos la Delicia la Frontera".
    (2017-05-12) Casanova Acosta, Miguel Antonio; Rodríguez Victoria, Jenny Alexandra
    La industria de lácteos genera gran cantidad de vertimientos como el lactosuero que causan impactos ambientales negativos sobre el recurso hídrico. La digestión anaerobia es una alternativa viable para el tratamiento de los efluentes lácteos. Teniendo en cuenta que estos efluentes tienen una tendencia rápida a acidificarse, la separación de las fases acidogénica y metanogénica y la adición de una solución alcalinizante resulta ser efectiva para contrarrestar los posibles eventos de acidificación y la falla del sistema. En este trabajo de profundización se pretendió evaluar el comportamiento de un digestor anaerobio de fases separadas para el tratamiento de lactosuero de la microempresa ¿Lácteos La Delicia La Frontera¿ ubicada en el Municipio de Pupiales, Nariño. Se encontró que el reactor alcanzó las condiciones de estabilidad y capacidad máxima con una COV promedio de 7,22 kg/m3*d, TRH promedio de 15,6 h en el RA y de 25,2 h en RM, logrando una eficiencia máxima de reducción en términos de DQO y de SST de 67,5% y 54% respectivamente.
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    Evaluación del efecto del tratamiento foto-fenton y peróxido/solar en el incremento de la producción biológica de metano usando como sustrato la vinaza
    (Universidad del Valle, 2015) León Vivas, Juan Camilo; Sanabria, Irma Janeth
    En esta investigación se estudió la posibilidad de valoración de la vinaza mediante la producción de metano utilizando acoples entre procesos avanzados de oxidación PAOs y sistemas anaerobios. Se utilizó vinaza de un ingenio azucarero del Valle del Cauca como sustrato. A este subproducto se le realizó la caracterización de sus propiedades fisicoquímicas, para posteriormente pretratarse con dos diferentes Procesos Avanzados de Oxidación (PAOs), Fotofenton y H2O2/Solar, y se evaluó los cambios y la efectividad de los pre-tratamientos sobre las características de la vinaza. Posteriormente este efluente alimentó a dos reactores Filtros Anaerobios de Flujo Ascendente (FAFA), para su bioconversiòn a metano mediante la degradación de la vinaza por bacterias anaerobias. Los Inóculos utilizados provinieron de la Corporación de Abastecimientos del Valle de Cauca, CAVASA, ubicado en el municipio de Candelaria, Valle del Cauca y Sucroal S.A., ubicada en el municipio de Palmira, Valle del Cauca. Se analizaron 2 acoples: vinaza pre-tratada con fotofenton, vinaza pre-tratada con peróxido/solar. A partir de los resultados obtenidos de pH, demanda química de oxigeno (DQO), ácidos grasos volátiles (AGV), fenoles, % de remoción de DQO, volumen de biogás, % de metano y volumen de metano. El acople fotofenton fue altamente sensible a los cambios de carga orgánica en la alimentación y a la acumulación de sustancias inhibidoras en el sistema. A pesar que el sistema de tratamiento fue de alta tasa, el tiempo de retención hidráulica fue muy corto para lograr la vía metanogénica. El acople H2O2/solar no es un proceso que beneficie la producción de metano. Por el contrario fue el que mayor inhibición metanogénica tuvo en el tratamiento biológico. Al igual que el proceso con fotofenton, se encontró que el acople fue altamente sensible a los cambios de carga orgánica en la alimentación y a la acumulación de sustancias inhibidoras en el sistema. Se encontró que los acoples con los pretratamientos fotofenton y H2O2/solar mejoraron la biodegradabilidad del sustrato y las condiciones para la producción de metano, obteniendo porcentajes de remoción de 83,9 y 82%, y de aprovechamiento de 22,8 y 17,2% respectivamente. Se encontró que el mejor acople es el realizado con el pretratamiento Fotofenton - biológico.
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    Implementación del modelo Six Flux para la descripción del campo radiante en un reactor diferencial con lámpara UV [recurso electrónico]
    (Universidad del Valle, 2012) Orozco Donneys, Carolina; Machuca Martínez, Fiderman; Mueses, Miguel Ángel
    Esta investigación se basa en la comparación de la cinética de un sistema reactivo dado cuando se utilizan dos modelos distintos para describir el campo radiante. Se modeló un reactor fotocatalítico diferencial con lámpara UV tomado de la literatura, en cual se llevó a cabo la fotodegradación heterogénea del ácido dicloroacético (DCA) catalizado por partículas de TiO2 (Aldrich). Basado en la propuesta matemática de Zalazar et al 2005 y de un modelo algebraico para la descripción de campo radiante denominado “modelo de seis flujos”, se realizó el cálculo de los parámetros fotocinéticos teniendo en cuenta los datos del tipo de catalizador y de reactivos, la configuración, tipo de reactor y las condiciones de operación, haciendo algunos ajustes en el modelo debido a que éste ha sido solamente trabajado en radiación solar.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Performance of a fixed bed reactor for mercury removal by biosortion using agricultural residue
    (Universidad del Valle, 2018) Torrado Cuellar, Carlos Miguel; Madera Parra, Carlos Arturo
    This research was aimed to evaluate the performance of a technology for mercury removal. This study was performed in a mining area located in Cauca, Colombia. The purpose of this project was to assess a low cost alternative for removal of mercury in the wastewater of a mining production unit (MPU) which produces gold. Activated carbons generated with coconut shells and coffee husks were evaluated as a treatment alternative for the removal of mercury released to the water after the amalgamation process. Thus, an evaluation of the MPU in terms of the wastewater characterization and the performance and conditions of the main processes used for gold production was carried out. Mercury losses were estimated throughout the units prior to the discharge point as an important factor contributing to the contamination pathways in the MPU. Coconut shells and coffee husk were ground and activated with a physical mechanism using a muffle furnace, nitrogen gas as the reducing atmosphere and steam as the activating agent. The activated biosorbents were characterized and compared based on their surface area, mesopore and micropore distribution, density and adsorption capacity by performing batch tests. Desorption test was applied for the biosorbent that showed the highest performance in the adsorption batch tests. A laboratory scale fixed bed reactor was evaluated for 10 days, in a semi continuous regimen, with the same conditions as that of the real MPU. Mercury, suspended solids and COD concentrations were found to exceed the Colombian national permissible limits of wastewater discharge with a maximum mercury, suspended solids and COD concentrations of 7.71, 18496, and 303 mg 1-1 O2, respectively. A primary sedimentation tank was designed as a starting point of the treatment train. The sedimentation process was used to remove the majority of solids before the use of the biosorbents for the mercury removal. Coconut shell and coffee husk were activated with maximum yields of 30.0 % and 23.7 %, respectively, obtained from the amount of precursor material introduced to the muffle furnace and the amount of activated carbon generated. Coconut shells activated at a carbonization temperature of 300 °C and an activation temperature of 600 °C showed the highest adsorption capacity and surface area with results of 0.0036 mg g-1 and 539.59 m² g-1, respectively. The fixed bed reactor did not achieve its breakthrough point or capacity after 10 days of operation and showed good mercury removal. The effluent quality complies with the national permissible limit of 0.002 mg 1-1 of mercury. Coconut shell activated carbon proved to offer a better alternative for the removal of mercury in effluents from the gold mining industry.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Potencial del tratamiento anammox en la eliminación de amonio de medio sintético a escala de laboratorio a partir de inóculos de ambientes tropicales.
    (Universidad del Valle, 2016) Peralta Saenz, Juan Sebastián; Serrato Gutiérrez, Mayling Gisette; Sanabria Gómez, Irma Janeth; Caicedo Bejarano, Julia Rosa
    Se realizó la inoculación y enriquecimiento de dos reactores Secuencial Reactor Batch (SBR) bajo las condiciones de crecimiento óptimas para el proceso anammox (Anaerobic Ammonium Oxidation); el primer reactor (RIN) se inoculó con lodos obtenidos de sistemas de tratamiento de agua residual y ambientes naturales del Valle del Cauca, y el segundo reactor (RIA) se inoculó con biomasa preservada en refrigeración procedente de un reactor anammox. Ambos se alimentaron con medio sintético rico en amonio y nitrito. El RIN se operó durante 295 días. Se obtuvo una eficiencia de remoción de amonio del 90,91% para concentraciones iniciales de 128,33 N-NH4/L y una remoción de nitrito del 79,10% para concentraciones iniciales de 235,61 N-NO2-/L. Se obtuvieron consumos máximos de 73,50 mg N-NH4+/L·d y 68,02 mg N-NO2-/ L·d. La presencia de microrganismos anammox se confirmó usando hibridación con fluorescencia in situ (FISH) e identificación de la secuencia Pla46F y AMX368R con PCR. El RIA se operó durante 152 días. Se obtuvo una remoción superior al 78,80% para concentraciones iniciales máximas de 77,78 mg N-NH4+/L y 71,87 mg N-NO2-/L. Los consumos máximos alcanzados fueron de 10,63 mg N-NH4+/L·d y 8,50 mg N-NO2-/ L·d
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    PublicaciónAcceso abierto
    Sludge treatment wetlands (STW) as a post-treatment for toilet-linked biogas plant
    (2014-11-12) Mamani Casilla, Grover Hector
    Since 1900's, anaerobic biogas digester had been applied successfully in Asian countries like India, Nepal and China, treating cow manure, pig excreta, organic waste or a combination of them, providing not only biogas, which is used as source of energy, but also slurry used as soil conditioner. During last 20 years in India, different government and private institutions promoted the use of toilet linked biogas plants (TLBPs) especially in rural area. TLBP is a modification of the household-size anaerobic biogas digester which includes toilet effluent connection through a pipeline. This system not only generates biogas and slurry, but also offers a new option for wastewater disposal and treatment. However, little is known about the slurry's properties, and previous research studies recommended a post-treatment of TLBPs effluent prior reuse as soil amendment. One of the options as post-treatment is the sludge treatment wetland (STW). This research characterized the TLBPs effluent by determining its physicochemical properties and microbiological quality; and also, evaluated the performance of four pilot-scale STWs operated at different sludge loading rates (40.5, 81.0, 121.5 and 162.0 kgTSS/m2-year). After sludge treatment two main products are generated: the biosolid accumulated at the STWs top layer and the water leachate collected at the bottom layer. Both products were evaluated from a reuse in agriculture point of view. Additionally the potential biomass production was compared for two plant species, Phragmites karka and Napier Bajra hybrid grass. The four sludge treatment wetland configurations showed similar efficiencies in terms of nutrients concentration, mineralization and hygienisation, but regarding to sludge dryness, significant differences were observed at different loading rates. In fact, a loading rate of 108 kgTSS/m2-year is recommended to obtain a product with appropriate moisture content. On the other hand, the water leachate collected at the bottom of STWs has a quality enough to comply with the standard limits for reuse in agriculture; it can be reused for irrigation. The TLBP is a very good on-site sanitation example, applicable especially in rural area of India. If a STW is implemented as slurry's post-treatment, not only the slurry's quality is improved, but also treated water if produced, has a potential reuse for irrigation. Additionally, the plants used in STW (Phragmites karka and Napier Bajra hybrid grass) could be a good source of foliage for cows and buffalos; however more specific tests have to be conducted in order to evaluate the plants' pollutant accumulation.