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Tratamiento de pesticidas mediante un sistema acoplado de fotocatálisis solar y humedal subsuperficial.

Arriaga Barrios, Teddy (2014-10-23)

Este trabajo de tesis se realizó con el objetivo de evaluar el desempeño del sistema de fotocatálisis solar y humedales a escala banco de flujo subsuperficial como alternativa para el tratamiento de una mezcla comercial ...
Variación de la emisión de gases efecto invernadero en un ecosistema de manglar del Caribe Colombiano sometido a intervención antropogénica

Betancourt Portela, Julián Mauricio (2014-10-23)

Mediante la técnica de cámaras estáticas se estudió la generación de GEI, (CH4, N2O y CO2), desde los sedimentos de dos estaciones localizadas en el área de manglar de la Ciénaga Grande de Santa Marta. Las estaciones ...
Estudio de la capacidad de biofijación de CO2 de una laguna algal de alta tasa en condiciones del trópico

Cerón Hernández, Víctor Alfonso (2014-10-23)

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 ...
Producción de metano a partir de la digestión anaerobia de biorresiduos de origen municipal

Parra Orobio, Brayan Alexis (2014-10-23)

Los Biorresiduos de Origen Municipal-BOM representan la fracción predominante en los Residuos Sólidos Municipales-RSM principalmente en los países en desarrollo, éstos se caracterizan por su alto contenido de materia ...
Potencial de reuso de aguas residuales domesticas como estrategia de prevención y control de la contaminación en el valle geográfico del rio cauca

Jaramillo LLorente, María Fernanda (2014-10-23)

El potencial del reuso de las aguas residuales debe ser evaluado considerando las condiciones técnicas, ambientales, económicas y sociales de un contexto local específico. En esta investigación se evaluó el potencial del ...
Curvas de idoneidad de hábitat para macroinvertebrados bentónicos: una herramienta para la estimación de caudales ambientales

Cardona Duque, William (2014-10-23)

Para la estimación de caudales ambientales mediante metodologías de modelación de hábitat fluvial, se precisa información de la relación entre la densidad de organismos acuáticos y algunos parámetros hidráulicos, normalmente ...
Propuesta metodológica participativa para la adaptación a la variabilidad climática y el cambio climático en las microcuencas abastecedoras de los acueductos de Golondrinas, La Sirena y Cascajal

Bolaños Portilla, Isabel Cristina (2014-10-23)

El clima puede ofrecernos o denegarnos lo necesario para vivir en todas partes del mundo. Puede propiciar una mayor producción de alimentos, pero también puede provocar estrés hídrico extremo, hambre, altos niveles de ...
Evaluación del desempeño de un sistema de lodos activados en la modalidad de estabilización por contacto sin clarificación primaria tratando agua residual doméstica

Mañunga, Tatiana (2014-10-23)

La configuración del Sistema de Lodos Activados en la Modalidad de Estabilización por Contacto (SLAEC) separa los principios de la cinética microbiana, para reducir en un corto periodo los contaminantes del agua residual ...
Propuesta de un modelo matemático para la transformación de nitrógeno y carbono presentes en lagunas facultativas secundarias, utilizadas en el tratamiento de aguas residuales

Rosero, Ángela Andrea (2014-10-23)

Los sistemas de tratamiento de aguas residuales han sido diseñados para prevenir y/o minimizar los impactos negativos de las cargas contaminantes de los desechos líquidos a cuerpos de agua. Dentro de estos sistemas se ...
Evaluación del proceso de estabilización del pH del agua tratada del río Cauca

Bueno Zabala, Karen Alejandra (2014-10-23)

En los procesos de tratamiento para la potabilización se utilizan productos químicos que consumen alcalinidad, generando una reducción del pH que hace necesario realizar el ajuste o estabilización del pH del agua tratada ...
Tratamiento electroquímico para la remoción de metales pesados en residuos líquidos peligrosos generados en los laboratorios de docencia de la Universidad del Cauca

Gil Solano, Julio Cesar (2014-10-23)

El presente trabajo tiene como objetivo evaluar el procedimiento de electrodeposición para la remoción de cromo (VI) y plata (I) presentes en soluciones sintéticas y muestras aproximadas de residuos líquidos peligrosos, ...
Efecto de la aplicación de biosólidos sobre las propiedades físicas e hidrodinámicas de un suelo cultivado con caña de azúcar (Saccharum officinarum)

Peñarete Murcia, Waldemar (2014-10-23)

Los biosólidos procedentes del tratamiento de aguas residuales presentan un uso potencial para la agricultura; sin embargo, en Colombia, su evaluación se ha realizado en zonas degradadas y en cultivos a baja escala pero ...
Evaluación de la producción de metano en la digestión anaerobia de vinazas pretratadas con un proceso de oxidación avanzada

Gil Molano, Juan José (2014-10-23)

La producción de vinazas puede oscilar desde 2M–3M L vinazas día-1, constituyéndose en uno de los efluentes más contaminantes de los ingenios productores de bioetanol. En este trabajo se evaluó el mejoramiento de la ...
Evaluación a escala laboratorio de la producción de etanol en presencia de vinaza a partir de levaduras nativas

Daza Merchán, Zunny Tatiana (2014-10-23)

La producción actual de alcohol carburante en Colombia, está a cargo de cinco plantas ubicadas en el valle geográfico del rio Cauca, cuyo nivel de producción cubre el 80% de la demanda nacional. Estas plantas involucran ...
Evaluación de tecnologías solares asistidas por catalizadores para la eliminación de microorganismos indicadores en aguas superficiales

Mora Arismendi, Luis Enrique (2014-10-24)

Los procesos avanzados de oxidación como alternativa o complemento de los procesos de potabilización del agua y de tratamiento de aguas residuales, se viene explorando desde algunas décadas; no obstante, las aplicaciones ...
Evaluación del comportamiento de un sistema de lagunas de Azolla Pimmata para el tratamiento de efluentes de producción de tilapia

Chaux Figueroa, Guillermo (2014-10-24)

Los efluentes piscícolas producen impactos por nitrógeno, fósforo, materia orgánica y patógenos, capaces de causar eutrofización y limitar los usos de los cuerpos receptores en cuanto a pesca, recreación y consumo. Los ...
Remoción de hierro y manganeso en aguas subterráneas mediante doble infiltración con flujo a presión: Caso El Hormiguero - Cali

Loaiza Duque, Alvaro (2014-10-24)

A nivel mundial existen muchas comunidades que captan aguas subterráneas para diversos usos y principalmente como fuente de agua para consumo humano, sin embargo, estas aguas presentan problemas de calidad principalmente ...
Efecto del almacenamiento sobre la calidad del agua potable: evaluación experimental y simulación numérica del tanque Ciudad Jardín

Montoya Pachongo, Carolina (2014-10-24)

Para contribuir al conocimiento del efecto del almacenamiento sobre la calidad del agua potable almacenada en un tanque de compensación de la red baja de distribución de la ciudad de Cali, se realizó la evaluación experimental ...
Estimación de gases de efecto invernadero en humedales construidos de flujo subsuperficial horizontal

Valverde Solis, Arlyn (2014-10-24)

Este trabajo evaluó las emisiones de gases de efecto invernadero, tales como dióxido de carbono (CO2), metano CH4 y óxido nitroso (N2O), en humedales construidos de flujo sub-superficial horizontal (HFSS). Con tal propósito ...
Modelo conceptual del acuifero libre del Valle de Quetzaltenango, ciudad de Quetzaltenango, Guatemala

Tacam Sic, Jonatan Natanael (2014-10-27)

Las aguas subterráneas del sistema acuífero libre de la sub-cuenca de Quetzaltenango ubicada en el occidente de Guatemala son la principal fuente de abastecimiento del recurso hídrico en la ciudad. El objetivo del estudio ...

Envíos recientes

Tratamiento de pesticidas mediante un sistema acoplado de fotocatálisis solar y humedal subsuperficial.

Machuca Martínez, Fiderman | 2014-10-23

Este trabajo de tesis se realizó con el objetivo de evaluar el desempeño del sistema de fotocatálisis solar y humedales a escala banco de flujo subsuperficial como alternativa para el tratamiento de una mezcla comercial de pesticidas desusada en los cultivos de caña de azúcar. La investigación fue realizada en el Laboratorio de Fotocatálisis Solar de la Universidad del Valle. En este estudio se usó una metodología donde la matriz de contaminantes sometida al tratamiento fue una mezcla de tres pesticidas comerciales (diurón, 2,4-D y ametrina) usados en el cultivo de la caña de azúcar y cuya composición simula la encontrada en el agua residual del lavado de envases y contenedores usados en la aspersión. La mezcla de pesticidas fue tratada en un sistema fotocatalítico solar de tres módulos de colectores parabólicos compuestos (CPC), y posteriormente se alimentó de forma paralela dos tratamientos biológicos considerados en este estudio: un humedal de flujo sub-superficial (HFSS) plantado con Heliconia psittacorum y el otro un filtro. Para el diseño experimental se consideraron la concentración inicial de la mezcla contaminante y el tipo de tratamiento biológico con el fin de analizar la incidencia de estos factores en la disminución de carbono orgánico total (COT), demanda química de oxígeno (DQO) y demanda bioquímica de oxígeno (DBO) de la mezcla de pesticidas. Se determinó la incidencia significativa del tipo de tratamiento biológico pero no de la concentración inicial de carbono orgánico total. El HFSS mostró las mejores remociones con respecto al contenido de COT, DQO y DBO. La relación de biodegrabilidad (DBO5/DQO) en el afluente de la fotocatálisis solar entro con 0,2 y se mantuvo por encima de 0,5 en efluentes HFSS. De acuerdo con el diagrama de Pareto, el análisis de varianza, la prueba de Tukey y las eficiencias del sistema, se confirma que la presencia de Heliconia psittacorumtiene un efecto positivo en el porcentaje remoción.

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Variación de la emisión de gases efecto invernadero en un ecosistema de manglar del Caribe Colombiano sometido a intervención antropogénica

Betancourt Portela, Julián Mauricio | 2014-10-23

Mediante la técnica de cámaras estáticas se estudió la generación de GEI, (CH4, N2O y CO2), desde los sedimentos de dos estaciones localizadas en el área de manglar de la Ciénaga Grande de Santa Marta. Las estaciones seleccionadas fueron Rinconada (RIN) y Ahuyama (AHU), siendo la primera la que conserva ¿intacta¿ la estructura del bosque y la segunda la que presenta total deterioro debido a intervenciones antrópicas. Las mediciones se realizaron durante un año e involucró dos tipos de monitoreo: a) se midieron las emisiones de GEI con una frecuencia mensual en las horas del día (10:00 a 14:00 h); b) el segundo monitoreo, consistió en dos campañas intensivas de medición en 24 horas para determinar la variación día-noche de los GEI en ambos sitios. Simultáneamente a las mediciones de gases, se midieron in situ variables fisicoquímicas (i.e. temperatura, OD, pH y potencial redox), y se recolectaron muestras para análisis de nutrientes y caracterización del sedimento (i.e. COT, humedad, porosidad, densidad aparente y de partícula). Acorde con los resultados del monitoreo mensual, ambas estaciones fueron fuente importante de GEI. Las emisiones promedio de CH4 fueron 219,6 ±315,8 y 58,24±154,7 mg.m-2.h-1 para RIN y AHU respectivamente, con una alta variabilidad como lo muestran sus desviaciones estándar. Estas emisiones de CH4 fueron mayores que las reportadas en otros manglares del Caribe y la India. Por otra parte, los flux de N2O y CO2 fueron de 0,17 ±0,45 mgN2O.m-2.h-1 y 117,9 ±594,0 mgCO2.m-2.h-1 en RIN y -0,03±0,28 mgN2O.m-2.h-1 y 129,8 ±465,6 mgCO2.m-2.h-1 en AHU, sus magnitudes fueron similares a lo registrado en otros manglares tropicales y subtropicales del mundo. La condición ambiental de mayor relevancia estuvo relacionada con las fluctuaciones en el nivel de inundación como consecuencia de la época climática, sólo en RIN se hallaron diferencias significativas en los flux, siendo la época seca en la cual se emite menos CH4 y más N2O debido principalmente al descenso en la inundación y cambios en la salinidad. Respecto a la variación diaria en RIN se encontró que durante el período diurno las emisiones de CH4 fueron más altas con relación al nocturno (~3,5 veces), debido a descensos en la noche de la temperatura. Esto indica, que puede existir una sobrestimación en el cálculo de la emisión acumulada en RIN ya que este fue realizado con base en el muestreo mensual diurno. Finalmente, en términos de emisión acumulada el sitio más intervenido (AHU) fue el que menos GEI emitió desde los sedimentos (~200 t CO2-eq.ha-1.a-1) mientras que en RIN fue aproximadamente el doble. Sin embargo, una aproximación al balance de C demostró que la cubierta forestal del manglar en última instancia, disminuye la emisión total de C convirtiéndola en captura neta.

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Estudio de la capacidad de biofijación de CO2 de una laguna algal de alta tasa en condiciones del trópico

Cerón Hernández, Víctor Alfonso | 2014-10-23

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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Producción de metano a partir de la digestión anaerobia de biorresiduos de origen municipal

Parra Orobio, Brayan Alexis | 2014-10-23

Los Biorresiduos de Origen Municipal-BOM representan la fracción predominante en los Residuos Sólidos Municipales-RSM principalmente en los países en desarrollo, éstos se caracterizan por su alto contenido de materia orgánica, humedad y nutrientes lo que los convierte en una fuente contaminante cuando se disponen inadecuadamente, no obstante, se promueve su aprovechamiento y valorización debido a que estas características favorecen la transformación a través de procesos biológicos como la Digestión Anaerobia-DA, en la que generan subproductos como el biogás rico en metano que es una fuente de energía alternativa a las fósiles. Los resultados de esta investigación permitieron mostrar otra opción de aprovechamiento de los BOM. Para ello se utilizó la técnica de Potencial Bioquímico de Metano-PBM (método manométrico) por medio del sistema OXITOP$. Los ensayos fueron realizados a temperatura de 30°C y con un Tiempo de Retención de Sólidos- TRS de 30 a 40 días. Se evaluó la influencia de la relación sustrato-inóculo-SII, pH y tamaf'lo de partícula sobre la producción de metano y la hidrólisis, que es considerada la etapa limitante de la DA de los BOM, a través de la aplicación de un modelo cinético de primer orden y el ajuste de Gompertz. La relaciones evaluadas estuvieron entre 0,25 y 9,0 gSVsus-.-gSV,n6culo¿', obteniéndose valores de PBM superiores a 102 mLCH/gSY y un Índice de Biodegradabilidad-%B o transformación del sustrato en biogás del 42% con relaciones menores que 1. El rango pH evaluado estuvo entre 5,5 y 8,0 unidades, lográndose resultados de PBM mayores que 95 mLCH4-g SY' y un %B por encima del 41 % en rangos de pH entre 7,0 y 8,0 unidades. Los tamat\os de partículas evaluados entre <0,25 y 12,5 mm, evidenciaron que con tamaños de partícula inferiores a 2,0 mm, se logran producciones de metano del orden de 128 mLCH4*g SY', que equivalen a una producción de 53% de biogás. A partir de los modelos cinéticos de primer orden y el ajuste de Gompertz, se ratificó que la constante de hidróHsis (Kn) y la fase de letargo, son influenciadas por la relación Sil, pH y tamaño de partícula. Aunque los Kn y la fase de letargo se encontraron en el rango típico para el proceso de DA, los mejores resultados se presentaron en relaciones inferiores de 1 gSV..,strato*gSVinóculo-\ rango de pH ente 7 y 8 unidades y tamaños de partícula menores que 2,0 mm, bajo estas condiciones se reportó una rápida degradación del sustrato y por consiguiente cortos periodos en la fase de letargo.

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Potencial de reuso de aguas residuales domesticas como estrategia de prevención y control de la contaminación en el valle geográfico del rio cauca

Jaramillo LLorente, María Fernanda | 2014-10-23

El potencial del reuso de las aguas residuales debe ser evaluado considerando las condiciones técnicas, ambientales, económicas y sociales de un contexto local específico. En esta investigación se evaluó el potencial del reuso para riego con agua residual de los municipios del valle geográfico del río Cauca, en el departamento del Valle del Cauca. Correspondió a un estudio de tipo prospectivo, transversal, descriptivo, observacional, fundamentado en la revisión de literatura científica e información institucional; se realizó una identificación de experiencias de reuso del agua residual y posteriormente se consideraron 3 casos de estudio característicos de la región, para evaluar el potencial de reuso se compararon dos alternativas de manejo del agua residual (alternativa sin reuso y alternativa con reuso agrícola). Para la formulación de la alternativa con reuso de las aguas residuales se formularon los planes agrícolas para la definición y cuantificación del área de riego, un proceso de selección de tecnología de tratamiento y la evaluación económica de las alternativas formuladas. El estudio incluyó la jerarquización de diferentes alternativas de tratamiento mediante el Proceso Analítico Jerárquico y el Análisis Relacional Gris. Los resultados permitieron identificar que en la zona de estudio, solo el 4% (381 L/s) de las aguas residuales municipales son reutilizadas y su uso posterior es la agricultura. Con la clasificación de las experiencias de reuso se identificó que el 83% es reusado de manera indirecta y no planeada en riego de cultivos frutales y caña de azúcar, y el 17% restante reutiliza el agua residual de manera directa en riego de cultivos frutales y caña de azúcar. Los resultados asociados a la identificación del potencial de reuso de las aguas residuales en los casos de estudio, permitieron identificar la viabilidad del reuso agrícola en el caso de estudio III (municipio de Buga) con una relación beneficio-costo de 1,50. Para los casos de estudio I y II, el reuso de las aguas residuales no se visibilizó debido a dos factores principales: las limitaciones locales en la definición del área de irrigación del caso de estudio I y el comportamiento climático del caso de estudio II. Las relaciones beneficiocosto estimadas correspondieron a 0,60 y 0,82 para el caso I y II respectivamente. Finalmente con los resultados de la caracterización de las experiencias de reuso y la evaluación de su potencial en los tres casos de estudio, se realizó una propuesta para la implementación del reuso de las aguas residuales municipales en el valle geográfico. Esta propuesta se fundamentó en los lineamientos de las organizaciones internacionales y de algunos países que han desarrollado normatividad del reuso en la agricultura. La propuesta se desarrolló bajo el contexto de la planificación local de las aguas residuales municipales y consta de principios, alcances, definiciones y 5 acciones específicas para la región enmarcados en el contexto de la GIRH. Se propone priorizar 9 municipios de la región para la implementación del reuso, debido a la escasez de agua para riego y al grado de contaminación hídrica en las cuencas donde se encuentran ubicados.

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Curvas de idoneidad de hábitat para macroinvertebrados bentónicos: una herramienta para la estimación de caudales ambientales

Cardona Duque, William | 2014-10-23

Para la estimación de caudales ambientales mediante metodologías de modelación de hábitat fluvial, se precisa información de la relación entre la densidad de organismos acuáticos y algunos parámetros hidráulicos, normalmente la velocidad, la profundidad y la composición del sustrato. Las condiciones hidráulicas en el lecho de un río y las fuerzas que actúan sobre un organismo son una función de estas tres variables. Dicha información es presentada en forma de índices de idoneidad o gráficamente como curvas de idoneidad de hábitat. Hasta el momento, este tipo de información había sido generada en ecosistemas muy diferentes a los que se encuentran en nuestro país y su utilización en nuestro contexto es controversial. Teniendo en cuenta esta situación y considerando que el concepto de caudal ambiental está tomando mayor relevancia en Colombia, se hace necesario generar información que nos permita entender el funcionamiento de nuestros ecosistemas de agua dulce en el contexto hidráulico y utilizar dicha información para el manejo y planificación de nuestros ríos. Con este objetivo en mente, se propuso verificar la existencia de relaciones entre parámetros de la comunidad de macroinvertebrados bentónicos y parámetros hidráulicos (velocidad, profundidad y composición del sustrato). La información para la cual las relaciones fueron significativas se presenta en forma de curvas de idoneidad de hábitat. Se escogieron dos ríos andinos en el municipio de Santa Rosa de Cabal en Risaralda, el río Barbo y el río Campoalegrito. Durante los meses de noviembre de 2009 a febrero de 2010 se realizaron visitas a los lugares escogidos para el registro de los datos correspondientes. En cada río se realizó una visita en época de lluvia y una en época seca. Se escogieron tramos de estudio en las cuencas medias donde la perturbación humana fuera mínima para que los datos obtenidos reflejaran condiciones naturales. En cada tramo se establecieron cinco transectos y en cada uno de estos se tomaron 15 muestras para un total de 75 por evento de muestreo y 150 muestras para cada río. La excepción fue el río Barbo durante el mes de noviembre en el cual sólo fue posible obtener 45 muestras y no fue posible tomar datos de velocidad. Para cada muestra se registraron datos de densidad de macroinvertebrados bentónicos, riqueza de taxa, velocidad, profundidad y composición de sustrato. Los resultados obtenidos mostraron relaciones significativas de tipo polinomial entre las variables hidráulicas y los parámetros de comunidad (riqueza de familias, índice de diversidad e índice de diversidad de Shannon). Las que mayor influencia tuvieron fueron la velocidad y la composición del sustrato. Las seis familias y los cuatro géneros que presentaron la mayor frecuencia de aparición en las muestras, por encima del 70%, fueron: Leptohyphidae, Leptobhlaebiidae, Baetidae, Hydropsychidae, Chironomidae, Elmidae, Leptohyphes, Thraulodes, Baetodes y Smicridea. La mayoría de los taxa así como de los parámetros de comunidad, tuvieron relaciones significativas con el sustrato y la velocidad. Solamente Baetidae, Leptophlaebiidae, Hydropsychidae, Chironomidae, Smicridea, el índice de dominancia y el índice de diversidad tuvieron relaciones significativas con la profundidad. Para todos los casos en los que se encontró relación significativa, se construyeron curvas de idoneidad de hábitat. En general, los resultados de las curvas de idoneidad fueron consistentes entre los dos ríos en cuanto a los mayores valores registrados. Sin embargo hubo diferencias en la amplitud de las mismas siendo mayores para el río Campoalegrito. Estas incongruencias son probablemente inducidas por las diferencias encontradas en el rango de los parámetros. En el caso de la velocidad, para el río Barbo sólo se tuvo información disponible de una época climática y en el caso del sustrato porque los valores observados fueron diferentes entre los dos ríos. Para la velocidad, el género Leptohyphes presenta la mayor idoneidad a valores entre 39 y 49 cm/s, Thraulodes entre 42 y 55 cm/s, Baetodes entre 64 y 77 cm/s y Smicridea 42 a 55 cm/s. En el caso del índice de sustrato los mayores valores de idoneidad fueron así: Leptohyphes entre 6.2 y 7.0, Thraulodes entre 6.1 y 6.7, Baetodes 8.0 y Smicridea 6.4 a 6.6. Si bien las diferencias encontradas entre las curvas de idoneidad de los dos ríos no permiten la construcción de índices generalizados, las congruencias en los mayores valores permiten que sean utilizadas en ríos similares siempre y cuando se tenga en cuenta los rangos de variación de los parámetros hidráulicos que se presenten en ellos. A partir de la publicación de esta información se pueden utilizar metodologías de modelación de hábitat fluvial para la estimación de caudales ambientales en ríos andinos de Colombia utilizando como modelo a los macroinvertebrados bentónicos.

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Propuesta metodológica participativa para la adaptación a la variabilidad climática y el cambio climático en las microcuencas abastecedoras de los acueductos de Golondrinas, La Sirena y Cascajal

Bolaños Portilla, Isabel Cristina | 2014-10-23

El clima puede ofrecernos o denegarnos lo necesario para vivir en todas partes del mundo. Puede propiciar una mayor producción de alimentos, pero también puede provocar estrés hídrico extremo, hambre, altos niveles de pobreza e incluso pérdida de vidas humanas (OMM, 2009). La variabilidad climática está teniendo un impacto significativo en las reservas de agua y en la duración e intensidad de las estaciones secas y húmedas en Colombia y en muchas otras regiones de América Latina. Esta variación ha exacerbado los desastres socionaturales y con ello se ha deteriorado la calidad de vida de los habitantes especialmente la población rural, afectando de manera directa los sistemas de abastecimiento de agua desde la fuente hasta el usuario. Bajo este panorama, se ha incrementado la necesidad de plantear estrategias de adaptación a la variabilidad climática, que respondan a los cambios actuales y futuros y que minimicen la vulnerabilidad de las comunidades rurales y de sus sistemas de acueducto. La presente investigación se enmarca en el proyecto. Adaptación al cambio climático en la Colombia rural: el papel de la gobernanza; financiado por la agencia canadiense International Development Research Centre- IDRC y ejecutada por el Instituto Cinara de la Universidad del Valle y la Fundación Evaristo García. Dicho proyecto tiene como objeto central generar y utilizar indicadores y datos sobre la gobernanza del agua en los Andes colombianos, con el fin de proporcionar opciones viables para las comunidades locales y los proveedores de agua, para monitorear y mejorar su desempeño en la gestión del agua. Esta investigación se llevó a cabo en tres localidades de la zona rural andina colombiana, localizadas en el departamento del Valle del Cauca: Golondrinas, La Sirena y Asocascajal, en las cuales se trabajó con las juntas administradoras de los acueductos rurales como unidad de análisis. Como pilares de esta investigación se tuvieron los principios de equidad en el acceso al agua, eficiencia del sistema de acueducto, reducción de la pobreza y enfoque de género; con base en esto se analizaron las estrategias de adaptación identificadas en diferentes contextos que han sido implementadas por las juntas administradoras de los acueductos y los indicadores ambientales y socioeconómicos medidos en cada comunidad. La temática central abordada en esta investigación, correspondió a la variabilidad climática, la cual fue el hilo conductor para el desarrollo de esta investigación. El objetivo principal se orientó hacia la formulación de una metodología participativa que facilite la adaptación a la VC y CC en acueductos rurales, tomando como casos de estudio las tres comunidades mencionadas anteriormente; para lograrlo se realizó una revisión de literatura sobre las estrategias de adaptación implementadas a nivel mundial y a escala rural, con el fin ampliar la visión y el análisis de las estrategias de adaptación identificadas en el terreno y de los indicadores medidos. El análisis de estos indicadores fue realizado de manera comparativa con el propósito de argumentar cada fase de la metodología, de tal manera que ésta sea aplicable y replicable en comunidades a nivel rural. Como resultado principal se propuso una metodología de adaptación a la variabilidad climática en acueductos rurales, compuesta de cinco fases.

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Evaluación del desempeño de un sistema de lodos activados en la modalidad de estabilización por contacto sin clarificación primaria tratando agua residual doméstica

Mañunga, Tatiana | 2014-10-23

La configuración del Sistema de Lodos Activados en la Modalidad de Estabilización por Contacto (SLAEC) separa los principios de la cinética microbiana, para reducir en un corto periodo los contaminantes del agua residual (AR), constituyéndose está en su principal ventaja frente a las otras configuraciones de lodos activados y por la cual puede operar eficientemente en ausencia de la clarificación primaria de AR. Tomando en cuenta lo anterior y bajo condiciones estables de operación, se evaluó el desempeño del SLAEC sin clarificación primaria en el tratamiento de AR desarenada durante 114 d (Fase I), posteriormente se incluyó la clarificación primaria durante 69 d (Fase II) para comparar los efectos de este proceso sobre: i) calidad del AR afluente al sistema biológico, ii) variables operacionales y iii) calidad del lodo secundario. Esta investigación fue realizada a escala piloto en las instalaciones de la planta de tratamiento de agua residual doméstica (PTAR-C), la cual trata el AR de la Ciudad de Cali. Las condiciones operacionales fueron iguales en las dos Fases por lo que la presencia ó ausencia de la clarificación primaria se constituyó en el único factor causal de las diferencias observadas. Estas condiciones fueron: Q: 0.726 L.s-1, Recirculación de lodos: 40%, TRC: 6 d, TRHRC neto: 0,84 h, TRHRE neto: 4.3 h, OD: 2.0 mg.L-1, SSVLMRC: 1500 mg.L y SSVLMRE: 3500 mg.L-1. Los resultados mostraron que la composición de los afluentes al RC en cada fase (ARd Fase I y EP Fase II), presentaron diferencias en un nivel de significancia de 0.05, tal diferencia respondió al comportamiento esperado, debido a la inclusión de la clarificación primaria. Sin embargo, las concentraciones del sustrato en el EP no llegaron a ser inhibitorias para el desarrollo de la actividad microbiana. Las concentraciones de DQO, DBO5 y SST en el ES de la Fase I y II fueron 54, 36 y 18 mg.L-1 para la primera y 42, 26 y 20 mg.L-1 en la segunda; ; la similitud en la calidad del ES de las dos Fases resultó posiblemente de un adecuado desempeño de los mecanismos de adsorción y entrampamiento de la MO soluble y particulada, así como de la capacidad de floc biológico para atrapar el material particulado orgánico e inorgánico. Sin embargo, el ingreso de sustancias potencialmente inhibitorias de la actividad microbiana como G/A y detergentes, producto de la ausencia una barrera de control, función que desempeñó la clarificación primaria durante la Fase II, resulto en una gran desventaja para el equilibrio y estabilidad del sistema, ya que las propiedades de biofloculación del floc biológico fueron alteradas por este tipo de sustancias.

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Propuesta de un modelo matemático para la transformación de nitrógeno y carbono presentes en lagunas facultativas secundarias, utilizadas en el tratamiento de aguas residuales

Rosero, Ángela Andrea | 2014-10-23

Los sistemas de tratamiento de aguas residuales han sido diseñados para prevenir y/o minimizar los impactos negativos de las cargas contaminantes de los desechos líquidos a cuerpos de agua. Dentro de estos sistemas se encuentran los métodos naturales y entre estos las lagunas de estabilización, que es uno los tratamientos más utilizados en áreas tropicales debido a sus condiciones climáticas. Dentro de estas lagunas se encuentran las lagunas facultativas secundarias en las cuales su comportamiento depende de fenómenos complejos y dinámicos como son la relación entre biomasa (algas y bacterias), sustrato y las condiciones ambientales. Estas interacciones permiten las transformaciones de especies químicas como sustancias carbonadas y nitrogenadas por parte de los microorganismos, siendo la base para el conocimiento de la eficiencia de estos sistemas. En tanto esta investigación permitió proponer dos modelos dinámicos, uno para la transformación del nitrógeno y el segundo para la transformación del carbono, en una laguna facultativa secundaria convencional. Estos modelos fueron simulados considerando el fotoperiodo, siendo la radiación solar el factor ambiental más relevante para los procesos de transformación de cada una de las especies. Para el modelo de nitrógeno las correlaciones (R2) obtenidas en la evaluación del modelo entre los flujos másicos medidos y los entregados por el modelo fueron: 0.61, 0.8 y 0.68 para el amonio, nitrato y Nitrógeno orgánico total (NOT) respectivamente y en el periodo nocturno se obtuvieron 0.77, 0.62 y 0.8. Los resultados de las simulaciones presentaron que las tasas de transformación más dominantes fueron: la asimilación de NH4 por parte de la biomasa (85.90%) para el amonio, la denitrificación (55%) para el nitrato y el aporte de nitrógeno por parte del crecimiento de la biomasa (70%) para el NOT 16 En el modelo de carbono se obtuvieron correlaciones para el periodo diurno de: 0.81 y 0.73 para el dióxido de carbono y carbono orgánico total (COT) respectivamente y en el periodo nocturno fueron 0.82 y 0.69. Los resultados de las simulaciones presentaron que las tasas de transformación más dominantes fueron el crecimiento de biomasa (58.80%) para el COT y la fijación de CO2 por fotosíntesis (60%) para el dióxido de carbono.

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Evaluación del proceso de estabilización del pH del agua tratada del río Cauca

Bueno Zabala, Karen Alejandra | 2014-10-23

En los procesos de tratamiento para la potabilización se utilizan productos químicos que consumen alcalinidad, generando una reducción del pH que hace necesario realizar el ajuste o estabilización del pH del agua tratada desde la planta de tratamiento mediante la adición de un alcalinizante, permitiendo la formación de una película controlada de carbonato de calcio CaCO3, que disminuye los problemas asociados a la distribución del agua como corrosión, agresividad e incrustación. Dentro de las técnicas de evaluación del proceso de estabilización del pH, los índices son el método más económico y sencillo de realizar desde las plantas de potabilización, permitiendo predecir el comportamiento del agua en el Sistema de Distribución del Agua SDA; sin embargo, al no existir un solo índice aplicable universalmente, es necesario conocer las aplicaciones y limitaciones de cada uno para su correcta aplicación. Uno de los métodos de control del proceso de estabilización del pH más empleado para la generación de la película sólida de carbonato de calcio en el SDA la cual es generada a partir de los iones carbonato y el calcio provenientes del agua, adicionando alcalinizantes que modifican la calidad química del agua; la selección del alcalinizante más adecuado depende de aspectos técnicos, económicos y de salud ocupacional. Esta investigación tuvo como propósito evaluar el proceso de estabilización del pH del agua tratada del río Cauca mediante tres etapas: identificación de los índices y métodos de mayor aplicabilidad para el control del proceso, la determinación de los índices y la evaluación a escala de laboratorio con cal hidratada, hidróxido de sodio, bicarbonato de sodio y carbonato de sodio. En la primera etapa se realizó una revisión conceptual de cada uno de los índices y métodos de mayor aplicación reportados en la literatura, clasificándose en 2 tipos (cualitivativos y cuantitativos). Los cualitativos se agruparon en: 1)Tendencia a precipitación de carbonato de calcio (Índice Saturación de Langelier ISL, Índice de Fuerza de Conducción de Mc Cauley IFC, Potencial de Precipitación de Carbonato de Calcio PPCC) siendo útiles inicialmente para proporcionar las condiciones de sobresaturación; 2) Tipo de tubería (Índice de Agresividad IA, Índice Relación de Larson RL, Índice de Estabilidad de Ryznar IER) aplicados en materiales de asbesto cemento AC, hierro y acero; 3) Aplicación directa en el SDA (Índice Relación de Larson Modificado RLM, Índice de Corrosión de Riddick ICR) que consideran variables como tiempo de retención hidráulico, dióxido de carbono CO2, sodio, nitratos, oxígeno disuelto OD y silicatos; los modelos cuantitativos fueron los Diagramas de Caldwell Lawrence modificados y el Método de Mojmir Mach, que utilizan gráficos que determinan el equilibrio de saturación del CaCO3 y la agresividad del agua, requiriendo de software especializado para su aplicación. En la segunda etapa se recopiló y procesó la información histórica del agua tratada del Río Cauca para el periodo 2010 2012 y se realizaron seis jornadas de muestreo y caracterización de las variables fisicoquímicas que influyen en el proceso de estabilización del pH y permiten la determinación de los índices seleccionados a partir del análisis de la etapa anterior (ISL, IFC, PPCC, IA, RL e IER), encontrándose que dado que no existen un índice universal, es recomendable utilizar al menos un índice que proporcione información sobre la tendencia de precipitación de carbonato de calcio y otro que represente el comportamiento del agua cuando entra en contacto con el tipo de material de tubería predominante en el SDA; además de continuar promoviendo la renovación de tuberías en el SDA de la ciudad de Cali por PVC, ya que es un material altamente resistente a agentes químicos y propicio para asegurar la calidad del agua potable en la distribución, mientras que el AC y el hierro favorecen los procesos de lixiviación de metales. En la tercera etapa se identificaron los tipos de alcalinizantes utilizados para el proceso de estabilización del pH, los cuales incluyen la neutralización con una base fuerte (cal hidratada y soda cáustica) y la neutralización con una sal (Na2CO3, NaHCO3 y CaCO3). Se realizó un análisis comparativo de la aplicación de los diversos alcalinizantes en términos de aspectos técnicos, económicos y de salud ocupacional mostrando las ventajas y limitaciones de cada uno, concluyendo que todos los alcalinizantes tienen potencial de ser usados para el proceso de estabilización del pH y su selección depende de aspectos como la calidad del agua cruda, tipo de procesos de tratamiento empleados previamente, la disponibilidad en el sitio, costos, complejidad, etc. De acuerdo con lo anterior, en la evaluación a escala de laboratorio se evaluaron cal hidratada, hidróxido de sodio, bicarbonato de sodio y carbonato de sodio con concentraciones de aplicación al 1% y 4%. Los resultados de esta etapa permitieron identificar que para aguas con baja alcalinidad como las del río Cauca, la cal hidratada y el hidróxido de sodio con dosis de aplicación entre 6 8mg/L y 8 10mg/L, respectivamente, generan aguas con tendencia a precipitar la película de carbonato de calcio y condiciones de agua no agresiva para las tuberías de asbesto cemento en el SDA de la ciudad de Santiago de Cali, de acuerdo a los índices ISL, IFC, PPCC e IA. Las principales variables operacionales del proceso de estabilización para el agua tratada del río Cauca como pH deben permanecer entre 8.8 9.4 unidades; sin embargo, dichos alcalinizantes no logran obtener valores de alcalinidad total adecuados que brinden mayor capacidad para neutralizar ácidos y evitar la disminución del pH en el SDA. Aunque el carbonato de sodio y bicarbonato de sodio no exceden la concentración de sodio máxima permitida, este último no se recomienda para el agua tratada del río Cauca pues al mantenerse en pH <8.0 unidades, no permite obtener resultados adecuados para la estabilización del pH. Dosis de carbonato de sodio superiores a 130mg/L generan resultados adecuados en términos de los índices ISL, IFC, PPCC, IA e RL, manteniendo las variables de pH entre 8.6 9.0 unidades y alcalinidad total entre 85-125mgCaCO3/L. El análisis estadístico permitió identificar que los índices de estabilización ISL, IFC, PPCC, IER, IA y RL, no presentan diferencias significativas con la aplicación de concentración de solución al 1% o 4% para la cal hidratada y el hidróxido de sodio; mientras que para el bicarbonato de sodio y carbonato de sodio, no existen diferencias significativas para la concentración de solución al 1%, pero sí para el 4%, presentando mejores resultados el carbonato de sodio. De acuerdo con los resultados de esta investigación, es recomendable utilizar varios índices para realizar un mejor control del proceso de estabilización, los cuales incluyan aspectos relacionados tanto con el ajuste del pH como con el tipo de material de la tubería; adicionalmente, se deben mejorar las condiciones de estabilización del pH manteniéndolo en concentraciones iguales o superiores al pH de saturación (pHs: 8.7 9.0 unidades) y a la alcalinidad de equilibrio (Alkeq: 27.3 36.7 mgCaCO3/L), lo que indica la necesidad de revisar la normatividad colombiana vigente sobre agua potable ya que, aunque el agua del río Cauca tratada en las plantas de tratamiento de Puerto Mallarino y Rio Cauca cumple con la misma en términos de pH y alcalinidad total, los índices aplicados clasifican esta agua como insaturada con tendencia a la corrosión en el sistema de distribución. Es recomendable continuar evaluando otras alternativas que proporcionen valores adecuados de alcalinidad total y pH como incrementar la alcalinidad desde la fuente de abastecimiento, cambiar el tipo de coagulante o aplicar coagulación mejorada, evaluar diversos materiales filtrantes que incluyan carbonato de calcio, mezcla de alcalinizantes o bases fuertes con adición de dióxido de carbono.

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Tratamiento electroquímico para la remoción de metales pesados en residuos líquidos peligrosos generados en los laboratorios de docencia de la Universidad del Cauca

Gil Solano, Julio Cesar | 2014-10-23

El presente trabajo tiene como objetivo evaluar el procedimiento de electrodeposición para la remoción de cromo (VI) y plata (I) presentes en soluciones sintéticas y muestras aproximadas de residuos líquidos peligrosos, obtenidas aplicando las guías de los laboratorios del Departamento de Química de la Universidad del Cauca, utilizando una metodología sencilla y económica. Se trabajó con el equipo de prueba de jarras del laboratorio de Ingeniería Ambiental y Sanitaria, el cual se adaptó como celda electrolítica, capacidad de 2L, con electrodos de cobre como cátodo y zinc como ánodo, y un área total de deposición de 100 cm2 aproximadamente. Las soluciones sintéticas trabajadas fueron de dicromato de potasio y nitrato de plata en agua destilada a concentraciones máximas y mínimas de 150 mg/L y 50 mg/L respectivamente. Se evaluaron tres parámetros importantes con el fin de identificar cómo influyen en el porcentaje de remoción, concentración, pH y tiempo, encontrándose que es posible alcanzar porcentajes de remoción para el cromo (VI) de 95%, ajustando el pH a 0.5 unidades, concentración de 150 mg/L y tiempo de electrólisis de 3 horas. Para la plata (I) el porcentaje de remoción es 29%, ajustando el pH a 2.0 unidades, concentración de 150 mg/L y tiempo de electrólisis de 30 min, siendo estos, los valores óptimos obtenidos de los parámetros para la electrodeposición. Para validarlo estadísticamente se realizó el análisis de varianza (ANOVA) y la prueba de normalidad de Kolmogorov-Smirnov. Terminado el proceso de electrodeposición, los valores de concentración de cromo (VI) y plata (I), se determinaron por colorimetría y volumetría aplicando el método Volhard respectivamente. Para la muestra de los residuos líquidos peligrosos que contienen cromo (VI) se obtuvo una eficiencia de remoción alta (95%), esto es importante teniendo presente que este metal es de gran interés ambiental por sus efectos en la salud y los ecosistemas. A diferencia de las muestras de plata (I), menos nociva, se obtuvo una eficiencia de 34%, debido a que durante el procedimiento experimental se generó un precipitado como subproducto de la electrodeposición, tema para posteriores estudios ya que no fue identificado.

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Efecto de la aplicación de biosólidos sobre las propiedades físicas e hidrodinámicas de un suelo cultivado con caña de azúcar (Saccharum officinarum)

Peñarete Murcia, Waldemar | 2014-10-23

Los biosólidos procedentes del tratamiento de aguas residuales presentan un uso potencial para la agricultura; sin embargo, en Colombia, su evaluación se ha realizado en zonas degradadas y en cultivos a baja escala pero no en cultivos agroindustriales como la caña de azúcar. El propósito del presente trabajo fue evaluar la aplicación de biosólidos en un suelo con propiedades vérticas, sembrado con caña de azúcar, evaluando la variabilidad a los 4, 10 y 12 meses después de la siembra sobre algunas propiedades físicas del suelo como densidad aparente, porosidad, estabilidad estructural, sobre propiedades hidrodinámicas como infiltración y conductividad hidráulica saturada y sobre la productividad del cultivo medido en la producción de caña y el contenido de sacarosa. El experimento se realizó en las instalaciones de la PTARC de Cañaveralejo Cali en un diseño experimental de bloques completos al azar con dos repeticiones y ocho tratamientos: dos testigos (suelo sin biosólido y sin fertilización mineral - T1 y suelo con fertilización mineral - T2) y seis tratamientos con biosólidos aplicando 100% y 200% la dosis requerida de nitrógeno por el cultivo de la caña respectivamente (biosólidos deshidratados, biosólidos tratados térmicamente y biosólidos tratados con cal: T3 a T8). Los resultados mostraron que a pesar que no se encontraron diferencias significativas en las propiedades físicas del suelo analizadas, se observó una tendencia en los tratamientos con biosólidos de disminuir la densidad aparente y la microporosidad y de aumentar la estabilidad estructural y la macroporosidad; con respecto a las propiedades hidrodinámicas, éstas mostraron un comportamiento aleatorio en el suelo sin una tendencia clara que indique mejores condiciones en algún tratamiento específico que se explica por las condiciones físicas del suelo, porosidad dominada por microporos, la expansión contracción de las arcillas presentes (propiedades vérticas) y zonas de flujo preferencial. Las variables de productividad del cultivo mostraron un bajo rendimiento en la producción de caña de azúcar para todos los tratamientos, causados probablemente por el exceso de humedad en los primeros cuatro meses de establecimiento del cultivo que restringió la germinación y el normal macollamiento de las plantas. El tratamiento alcalino mostró los más bajos rendimientos ocasionados posiblemente por el desbalance que ocasiona el exceso de calcio con otros elementos esenciales y el incremento en el pH del suelo que genera la no disponibilidad de algunos nutrientes; aunque no se presentaron diferencias significativas entre tratamientos. Finalmente la aplicación de biosólidos como fuente de materia orgánica y de nutrientes es importante para mejorar las condiciones del suelo; No obstante, las dosis empleadas en la investigación no tuvieron un efecto contrastante, por lo que sería conveniente continuar con evaluaciones de este tipo, incrementando las dosis, la frecuencia de aplicación y la combinación de biosólidos con otros materiales orgánicos y/o fertilizante mineral.

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Evaluación de la producción de metano en la digestión anaerobia de vinazas pretratadas con un proceso de oxidación avanzada

Gil Molano, Juan José | 2014-10-23

La producción de vinazas puede oscilar desde 2M–3M L vinazas día-1, constituyéndose en uno de los efluentes más contaminantes de los ingenios productores de bioetanol. En este trabajo se evaluó el mejoramiento de la producción de metano en vinazas, a partir de su pretratamiento con dos Procesos Avanzados de Oxidación (fotofenton y ozono). Para los pretratamientos con fotofenton se compararon dos concentraciones de H2O2 (0.5 y 1 mol L-1) y dos relaciones H2O2/Fe+3 (15 y 20), mientras que para el ozono se tuvo en cuenta dos tiempos de contacto (30 y 60 mins). La digestión anaerobia se realizó en botellas de 120 mL (tandas), aplicando 70 mg de DQO y evaluando tres inóculos diferentes: inóculo granular (IG), inóculo de tratamiento de vinazas (IV) y una mezcla de los anteriores (IGV). El seguimiento de la producción de metano se realizó a diario por mediciones en cromatografía gaseosa durante 40 días. El pretratamiento con POA´s mejoró la producción de metano en las vinazas pretratadas, destacándose el pretratamiento de fotofenton con [H2O2]= 0.5 mol L-1y relación H2O2/Fe+3 = 20 con la producción de metano más alta (19.5 mL ó 0.28 mL CH4 mg DQOadicionada-1) y un menor requerimiento de reactivos. El pretratamiento de fotofenton con [H2O2]= 1 mol L-1 y relación H2O2/Fe+3 = 15, causó inhibición total a los tres inóculos, mientras que el pretratamiento de fotofenton con [H2O2]= 1 mol L-1 y relación H2O2/Fe+3 = 20, causó inhibición a los inóculos IV e IGV. El ozono se presentó como una alternativa atractiva para el mejoramiento de la metanización de vinazas, por los resultados obtenidos y por ser una tecnología más económica. En el pretratamiento con ozono no hubo inhibición de la producción de metano, no obstante, la mayor producción de metano se tuvo con la menor dosis de ozono (30 mins). Todos los pretratamientos, excepto los que inhibieron, aumentaron la tasa de producción de metano (d-1) respecto a las vinazas no pretratadas. Las mejores producciones de metano las presentó el IG, sin embargo el inóculo IGV presentó una buena estabilidad en la producción de metano con diferentes tratamientos. El análisis financiero en el nivel de perfil de un proyecto de aprovechamiento de biogás en destilerías, mostró que los pretratamientos con fotofenton y ozono incrementan en un 40% la TIR y logran recuperar la inversión en un plazo de 1.5 años. Por tanto, se considera que los POA´s mejoran la producción de metano y aumentan la tasa de producción, mediante la transformación de la materia orgánica sin mineralizarla.

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Evaluación a escala laboratorio de la producción de etanol en presencia de vinaza a partir de levaduras nativas

Daza Merchán, Zunny Tatiana | 2014-10-23

La producción actual de alcohol carburante en Colombia, está a cargo de cinco plantas ubicadas en el valle geográfico del rio Cauca, cuyo nivel de producción cubre el 80% de la demanda nacional. Estas plantas involucran en su proceso de fermentación la recirculación de la vinaza una generada en el posterior proceso de destilación, con el fin de minimizar el impacto ambiental causado por este afluente y a la vez minimizar el consumo humano. El presente trabajo presenta la posibilidad d seleccionar levaduras nativas del valle geográfico del rio Cauca que tengan una alta producción de etanol en presencia de vinaza, que sean objeto de estudio de futuros trabajos de mejoramiento ya sea por adaptación o por ingeniería genética, con el fin de contar con una levadura que pueda ser utilizada a escala industrial y de esta manera minimizar la dependencia tecnológica que se tiene actualmente con las levaduras comerciales. Se aislaron 17 levaduras nativas a partir de muestras de suelos, uvas y sustratos fermentados. Se aislaron 17 levaduras nativas a partir de muestras de suelos, uvas y sustratos fermentados, a las cuales se les realizo una caracterización bioquímica con el Kit API 20c AUX y una caracterización molecular mediante la técnica polimorfismo de longitud de fragmento de restricción molecular (RFLP) de la región 5.8s y ITS del rADN y mediante PCR Fingerprinting utilizando el marcados microsatelite (GTG). Se evaluó la capacidad de producción de etanol en fermentaciones tipo batch, utilizando como sustrato miel B y vinaza 50% (v/v). Se seleccionaron tres cepas que fueron identificadas como Saccharomyces cerevisiae, que presentaron eficientes de fermentación superior al 80%. El efecto de concentraciones de vinaza de 50 y 60 % en volumen, fue determinado sobre las tres cepas seleccionadas (LCC 4-3, LCC 14-1, LCC 14-4) y tres cepas que fueron aisladas en estudios paralelos (LCC 0-1, LCC 0-5, y LCC 0-10). Se encontró que concentraciones de vinaza superiores al 50% reducen el grado alcohólico obtenido a las 24 horas entre 9-18% y el consumo de ART en 17% mínimo, lo cual equivales a azucares residuales altos (mayores a 3%) y eficiencias de fermentación bajas (menores al 75%). En escala reactor, las levaduras nativa alcanzaron grados alcohólicos superiores al 8% similares a los obtenidos con la levadura comercial (24 horas). Sobresalió la cepa LCC 14-1, con una eficiencia de conversión de azucares a etanol del 90%. Se encontró que la levadura comercial presenta una mayor velocidad de producción de etanol alcanzando niveles máximos de 0.5% por hora mientras que la levadura LCC 14-1 0.4 por hora.

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Evaluación de tecnologías solares asistidas por catalizadores para la eliminación de microorganismos indicadores en aguas superficiales

Mora Arismendi, Luis Enrique | 2014-10-24

Los procesos avanzados de oxidación como alternativa o complemento de los procesos de potabilización del agua y de tratamiento de aguas residuales, se viene explorando desde algunas décadas; no obstante, las aplicaciones de tecnologías solares en condiciones de campo aún tienen muchos aspectos por elucidar para garantizar la inocuidad de sus efluentes. El presente trabajo de investigación, se encamina ahondar en la aplicación de tecnologías solares asistidas por catalizadores (dióxido de titanio y reacciones tipo Fenton), para evaluar su desempeño en la inactivación de microorganismos indicadores de patógenos virales y bacterianos

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Evaluación del comportamiento de un sistema de lagunas de Azolla Pimmata para el tratamiento de efluentes de producción de tilapia

Chaux Figueroa, Guillermo | 2014-10-24

Los efluentes piscícolas producen impactos por nitrógeno, fósforo, materia orgánica y patógenos, capaces de causar eutrofización y limitar los usos de los cuerpos receptores en cuanto a pesca, recreación y consumo. Los sistemas de tratamiento con plantas acuáticas flotantes son una alternativa económica y sostenible para el tratamiento de estos líquidos. Azolla pinnata es una de las plantas acuáticas flotante que puede ser utilizada en este tipo de sistemas de tratamiento y que además ofrece la posibilidad de ser usada para alimentación de animales y/o producción de fertilizantes para suelos. Se evaluó a escala piloto el desempeño de un sistema de lagunas en serie plantadas con Azolla pinnata como tratamiento para efluentes de lagos de cría de tilapia roja (Oreochromis sp.). La evaluación se realizó durante el proceso de levante y engorde del pez (operación normal) y durante los eventos de captura de peces y drenaje de estanques (cosecha). El sistema construido en la piscícola "La Yunga" (Popayán, Colombia) consistió en dos líneas de cinco lagunas en serie; una con A. pinnata y la otra sin la planta acuática (blanco); cada laguna se operó con un tiempo teórico de detención de un día. La evaluación se realizó en época seca (temperaturas: 17 a 24 oC, abril- septiembre/2009). En operación normal las eficiencias de remoción obtenidas en las líneas (Azolla, blanco) fueron respectivamente: 56% y 46% DBO5; 49% y 26% DQO; 56% y 33% SST; 28% y 36% N-NTK; -108% y 23% N-NH4; 64% y 34% del fósforo total, mostrando superioridad de Azolla sobre el blanco. El efluente del sistema con Azolla cumple con la mayoría de los requisitos para vertimiento directo a cuerpos receptores y recirculación en cría de tilapia, excepto en sólidos suspendidos y oxígeno disuelto, situación que se puede mejorar con filtración gruesa y dilución del efluente. La remoción de materia orgánica, sólidos y fósforo total en el sistema con Azolla fue significativa hasta la tercera laguna de la serie, presentando una tendencia exponencial; la remoción del nitrógeno total fue del 23%, la producción de biomasa fresca osciló entre 42 y 87 g/m2.d y el contenido de proteína entre 18.5% y 20.4%. Durante el evento de cosecha todos los parámetros aumentaron significativamente, excepto la conductividad eléctrica; afectando drásticamente el sistema piloto, el cual tarda aproximadamente una semana en regresar a su condición de operación normal. Prácticas de cosecha sin drenar el estanque podrían minimizar el impacto de esta actividad. Futuras investigaciones deben evaluar los procesos de remoción del nitrógeno en sistemas de lagunas plantadas con A. pinnata.

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Remoción de hierro y manganeso en aguas subterráneas mediante doble infiltración con flujo a presión: Caso El Hormiguero - Cali

Loaiza Duque, Alvaro | 2014-10-24

A nivel mundial existen muchas comunidades que captan aguas subterráneas para diversos usos y principalmente como fuente de agua para consumo humano, sin embargo, estas aguas presentan problemas de calidad principalmente en cuanto a elevadas concentraciones de hierro y manganeso, que al oxidarse por acción del aire y/o un oxidante, se precipitan y producen depósitos rojo-anaranjado o negros, creando problemas de calidad, hidráulicos, económicos y sociales al sistema de abasto. Adicionalmente generan color, sabor y olor al agua haciéndola indeseable para el consumo sin previo tratamiento. La cabecera del corregimiento El Hormiguero, lugar donde se desarrolló la presente investigación, no escapa a estas dificultades, el sistema de abasto suministra agua con valores promedio de concentración de hierro total de 0,59 mg/L, requiriendo de manera prioritaria mejorar y complementar el proceso de tratamiento. Por tal motivo, se realizó está investigación con el propósito de encontrar la mejor alternativa de tratamiento en la remoción de hierro y manganeso, mediante una planta piloto con flujo a presión, adecuándose a las condiciones de la comunidad, en cuanto a bajos costos de operación y mantenimiento, sin utilización de medios secuestrantes o acondicionados, tecnología de fácil control y seguimiento, así como, bajo consumo de energía eléctrica. La planta piloto consistió de un aireador, seguido de un tanque de contacto, un clarificador de contacto (gravas) y un filtro rápido. Se evaluaron dos configuraciones diferentes para el clarificador y el filtro rápido, a las velocidades de 3, 6 y 12 m/h, encontrándose que la velocidad de 3 m/h, presentaba un comportamiento muy similar a la de 6 m/h. Al realizar los ensayos respectivos los parámetros de Fe, Mn, alcalinidad, fosfatos, nitratos, cloruros, oxígeno disuelto y pH cumplieron con los valores establecidos por el Decreto 1575/2007, para calidad de agua potable. Sin embargo la turbiedad y el color estuvieron por encima de los valores establecidos en este decreto, por esta razón fue necesario aplicar cloruro férrico, como ayudante de coagulación, para disminuir estos parámetros a valores admisibles, logrando de esta manera disminuir la turbiedad a valores menores de 1 UNT, el color a menos de 15 UPC y obtener valores para Fe menores de 0.04 mg/L y el Mn menores de 0.03 mg/L. La mejor velocidad de tratamiento encontrada en la investigación fue de 12 m/h, obteniendo remociones de hierro total del 98.3%, hierro disuelto del 100% y de 88.2% para el manganeso

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Efecto del almacenamiento sobre la calidad del agua potable: evaluación experimental y simulación numérica del tanque Ciudad Jardín

Montoya Pachongo, Carolina | 2014-10-24

Para contribuir al conocimiento del efecto del almacenamiento sobre la calidad del agua potable almacenada en un tanque de compensación de la red baja de distribución de la ciudad de Cali, se realizó la evaluación experimental y simulación numérica del tanque Ciudad Jard? 2 para conocer su comportamiento hidrodinámico interno y la variación de temperatura y del cloro residual libre, así como analizar el efecto de modificaciones físicas de dicha estructura para mejorar la mezcla. Se ejecutó una etapa preliminar para el análisis de información primaria y para el reconocimiento físico del tanque para conocer su operación e infraestructura. Posteriormente se evaluón experimentalmente el tanque Ciudad Jard? 2, a través de un ensayo de trazador y mediciones de cloro residual libre y temperatura. Luego se simularon numéricamente tres escenarios operativos actuales (nivel de agua mínimo, medio y máximo) a través de la Dinámica Computacional de Fluidos, previo entrenamiento en la elaboración de mallas y en el manejo del programa Fluent 6.3 y la realizaci? de simulaciones preliminares para determinar el tipo de malla, n?ero de elementos y condiciones de frontera e iniciales. Despu? se defini·un escenario con modificación de la configuración de la entrada de agua al tanque (distribución por cuadrantes de cuatro boquillas de di?etro 6¿¿) para evaluar el efecto de ésta sobre el patrón de flujo, mezcla de trazador y decaimiento del cloro residual libre. También se identificó el impacto del diferencial máximo de temperatura entre el agua que entra al tanque y la almacenada (de acuerdo con lo encontrado en la evaluación experimental) sobre el patrón de flujo y mezcla de trazador en el escenario de nivel medio. Los resultados de este estudio permitieron establecer que en el tanque Ciudad Jardín 2 se presentan condiciones inconvenientes para la conservación de la calidad del agua potable, considerando el alto tiempo máximo de retención hidráulica, tiempo de mezcla mayor a la duración de los periodos de llenado, bajo intercambio de agua y presencia de estratificación térmica. Lo anterior se vio reflejado en la obtención de algunas muestras con concentraciones de cloro menores a 0,3 mg/L (16 datos obtenidos en dos d?s consecutivos). Los resultados de la simulación numérica evidenciaron que las condiciones de mezcla mejoran al distribuir la energía del chorro a través de boquillas verticales ubicadas en el fondo del tanque y, por lo tanto, favorece la calidad del agua en términos de la reducción de zonas muertas. De acuerdo con lo encontrado en este estudio, se deben tomar medidas a corto, mediano y largo plazo, entre las más importantes se destacan: reclorar el agua impulsada desde el tanque Ciudad Jardín 2 hasta el tanque metálico, reducir los niveles mínimos de operación del tanque evaluado para incrementar el intercambio de agua, cambiar la configuración de entrada de agua al tanque por un sistema de distribución del chorro vertical en el fondo del tanque a través de boquillas, realizar un monitoreo de THM y parámetros biológicos; así como considerar en el diseño de futuros tanques de almacenamiento y compensación los aspectos hidrodinámicos que permitan mantener la calidad del agua almacenada en estas estructuras y el incremento del acceso al interior de éstas para mejorar el monitoreo de la calidad del agua.

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Estimación de gases de efecto invernadero en humedales construidos de flujo subsuperficial horizontal

Valverde Solis, Arlyn | 2014-10-24

Este trabajo evaluó las emisiones de gases de efecto invernadero, tales como dióxido de carbono (CO2), metano CH4 y óxido nitroso (N2O), en humedales construidos de flujo sub-superficial horizontal (HFSS). Con tal propósito se tuvieron tres líneas de tratamiento de dimensiones iguales, recibiendo agua residual proveniente del efluente de una laguna anaerobia construida a escala real. La primera línea fue sembrada con Heliconia psittacorum, la segunda con Phragmites australis y un tercer sistema no tuvo vegetación. La técnica empleada para la medición de gases se basó en las cámaras estáticas. De esta manera, se construyeron tres cámaras en acrílico transparente de forma cilíndrica con dimensiones de 0,40m de diámetro por 1,7m de alto; cada cámara fue provista de un ventilador y un termómetro, el ventilador favoreció la mezcla y homogenización del gas concentrado dentro de la cámara, mientras el termómetro midió el cambio de temperatura en el volumen de aire encerrado en la cámara durante la medición. Los cambios en la concentración de gases en la cámara respecto al tiempo fue medida durante 90 minutos y se tomaron cuatro muestras en intervalos de 30 minutos (0, 30, 60, 90). Estas muestras, fueron recolectadas en viales al vacío y luego llevadas al laboratorio para ser analizadas por cromatografía (CH4 y N2O) y radiación infrarroja (CO2). Cada unidad fue sometida a una carga hidráulica de 3.5 m3 d-1, equivalente a un tiempo de retención hidráulico de 1.8 días. Además, se realizaron caracterizaciones fisicoquímicas (DQO, ORP y pH) para tratar de explicar el comportamiento de las emisiones de los GEI (CO2, CH4 y N2O) con respecto a los parámetros fisicoquímicos de operación (pH, ORP). Según los resultados obtenidos, la emisión promedio de los gases para el sistema sin plantar (control), fueron -1.7, 4989, 15.3 de CO2, CH4, N2O mgm?2d-1, respectivamente, y los plantados con Phragmites australis (22, 2548, 17.7), más los sembrados con Heliconia psittacorum (0.5, 3255, 8.2) de CO2, CH4, N2O mg.m?2d-1, respectivamente. En el estudio no se encontraron correlaciones entre los parámetros (pH, ORP) y las emisiones de los gases (CO2, CH4 y N2O). Sin embargo, el Potencial de óxido reducción-Eh (ORP); osciló entre -167 a -108 mV y el pH fue casi neutro (6,3 a 7) en los sistemas control y plantados, respectivamente. Por otra parte, la eficiencia de eliminación de la DQO; estuvo entre el 66 y 87 %. Entre los sistemas sin plantar y plantados respectivamente. v Finalmente, los humedales estudiados fueron eficientes en la reducción y transformación de contaminantes; sin embargo, no fueron estadísticamente significativas las emisiones totales de GEI; como tampoco, se encontró diferencia estadística significativa al comparar los gases emitidos por las plantas ornamentales (Phragmites australis versus Heliconia psittacorum). Por ello, Aunque estos sistemas, tiendan a comportarse como emisores de CO2, CH4 y N2O, pueden ser una solución viable y económica para el tratamiento de las aguas residuales de muchas comunidades.

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Modelo conceptual del acuifero libre del Valle de Quetzaltenango, ciudad de Quetzaltenango, Guatemala

Tacam Sic, Jonatan Natanael | 2014-10-27

Las aguas subterráneas del sistema acuífero libre de la sub-cuenca de Quetzaltenango ubicada en el occidente de Guatemala son la principal fuente de abastecimiento del recurso hídrico en la ciudad. El objetivo del estudio fue caracterizar los parámetros hidrogeológicos, estimar y analizar el comportamiento y la capacidad de explotación del flujo subterráneo del sistema acuífero libre del lugar y consecuentemente crear el modelo conceptual del sistema. Con la ayuda de la nivelación topográfica de 14 pozos selectos y con algunos registros litoestratigraficos se describió la geología del lugar, se crearon y se caracterizaron las unidades acuíferas y se creo un modelo conceptual para precisar la realidad del sistema. Con el valor de la recarga calculada por el método de balance hídrico se estimo la oferta hídrica del año hidrológico. La producción promedio en los pozos de bombeo fue considerada como la demanda hídrica, además, las mediciones mensuales de los niveles freáticos detallaron el comportamiento del flujo subterráneo. Se utilizo el software Surfer para la creación de superficies e isolineas y MODFLOW para la simulación del flujo subterráneo. Los resultados muestran que el sistema acuífero libre tiene transmisividades entre 100 y 300 m2 dia-1, porosidades entre 28% y 34% y coeficientes de almacenamiento entre 0.01 y 0.03, además, las pendientes hidráulicas de la superficie freática convergen en la zona dos (la Cienaga) sin presentar descensos permanentes. El análisis de oferta y demanda anual del agua en el sistema acuífero libre indica que aun no existe déficit hídrico ni sobreexplotación del acuífero.

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