estimación de parámetros biocinéticos del agua residual del camal

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA

FACULTAD DE RECURSOS NATURALES RENOVABLES

Departamento Académico de Ciencias Ambientales

Informe Final de Prácticas Pre profesionales

Estimación de parámetros biocinéticos del agua residual del camal municipal

(Tingo María) mediante un sistema de lodos activados a escala de Laboratorio

Ejecutor : CERNA CUEVA, Franco Alberto

Asesor : Blgo. Cesar Gozme Sulca

Lugar de Ejecución : Laboratorio de microbiología de la UNAS

Fecha de inicio : 22 de Enero del 2014

Fecha de término : 23 de Abril del 2014

TINGO MARIA – PERÚ

INDICE DE CONTENIDO

I. INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 1

II. JUSTIFICACIÓN .............................................................................................. 3

III. OBJETIVOS ..................................................................................................... 4

3.1. Objetivos generales ................................................................................... 4

3.2. Objetivos específicos ................................................................................. 4

IV. REVISION DE LITERATURA ........................................................................... 5

4.1. Construcción de equipos que simulen un sistema de lodos activados a

escala de laboratorio............................................................................................ 5

4.1.1. Antecedentes de estimación de parámetros biocinéticos a escala

de laboratorio................................................................................................5

4.1.2. Sistemas convencionales de lodos activados a escala de

laboratorio.....................................................................................................8

4.2. Elaboración de modelos matemáticos para la estimación de

parámetros biocinéticos ..................................................................................... 11

4.2.1. Parámetros biocinéticos de crecimiento de microrganismos .........11

4.2.2. Balance de materia........................................................................15

4.2.3. Reactor de mezcla completa .........................................................15

4.3. Determinación de la carga orgánica en aguas residuales........................ 17

4.3.1. Demanda bioquímica de oxigeno ..................................................17

4.4. Biomasa microbiana................................................................................. 19

4.4.1. Recuento microrganismos heterótrofos en placa difusa (Pour -

plate) 20

4.4.2. Sólidos totales en suspensión (103 – 105 ºC) ...............................23

4.4.3. Sólidos suspendidos volátiles (SSV) .............................................23

4.5. Relación entre recuento en placa y biomasa microbiana ......................... 24

4.6. Ajuste de datos a un sistema de ecuaciones diferenciales no lineales .... 28

V. MATERIALES Y METODOS .......................................................................... 29

5.1. Ubicación ................................................................................................. 29

5.2. Equipos y materiales ................................................................................ 29

5.2.1. Equipos .........................................................................................29

5.2.2. Materiales ......................................................................................30

5.3. Metodología ............................................................................................. 30

5.3.1. Construcción del equipo que simule el sistema de lodos activados

30

5.3.2. Determinación del modelo matemático a utilizar ...........................34

5.3.3. Determinación de la carga orgánica ..............................................37

5.3.4. Determinación de la biomasa microbiana ......................................38

5.3.5. Determinación de la relación entre recuento en placa (Pour – Plate)

y los sólidos suspendidos volátiles (SSV) ..................................................40

5.3.6. Ajuste de los datos obtenidos a la ecuación modelada .................42

VI. RESULTADOS ............................................................................................... 43

6.1. Construcción del equipo que simule un sistema de lodos activados a

escala de laboratorio.......................................................................................... 43

6.2. Determinación del modelo matemático a utilizar para la estimación de

los parámetros biocinéticos. .............................................................................. 47

6.3. Determinación de la carga orgánica en el periodo de evaluación ............ 48

6.4. Determinación de la biomasa microbiana en el periodo de evaluación y

aclimatación ....................................................................................................... 49

6.4.1. Determinación de biomasa microbiana en el periodo de

aclimatación................................................................................................49

6.4.2. Determinación de biomasa microbiana en el periodo de evaluación

50

6.5. Determinación de la relación entre el recuento en placa por el método

Pour – plate, y los Sólidos suspendidos volátiles. ............................................. 51

6.6. Ajuste de los datos experimentales para la determinación de los

parámetros biocinéticos ..................................................................................... 53

VII. DISCUSION.................................................................................................... 57

VIII. CONCLUSION ................................................................................................ 62

IX. RECOMENDACIONES. ................................................................................. 64

X. REFERENCIA BIBLIOGRAFICA .................................................................... 66

XI. ANEXOS......................................................................................................... 70

A. MODELO DE HOJAS PARA EL LLENADO DE DATOS .......................... 70

B. HOJAS LLENAS CON LOS RESULTADOS` ........................................... 74

C. DATOS PRIMARIOS OBTENIDOS EN LA PRACTICA ........................... 80

D. GALERIA DE FOTOS .............................................................................. 92

INDICE DE CUADROS

Cuadro

1. Valores típicos de parámetros biocinéticos en lodos activados para la

ecuación de Monod, en aguas residuales urbanas.....................................6

2. Valores obtenidos de parámetros biocinéticos en lodos activados para la

ecuación de Monod para agua residuales municipales ..............................7

3. Rangos de la relación F/M para el funcionamiento óptimo para un

determinado sistema ................................................................................10

4. Rangos de los parámetros pH y Temperatura para la óptima tasa de

crecimiento de microrganismos ................................................................10

5. Rangos de los parámetros pH y Temperatura obtenidos en el trabajo de

VARILA & DIAZ 2008 ...............................................................................10

6. Caracterización del agua residual porcina ................................................11

7. Porcentajes de dilución para la incubación en botellas en la medida de la

DBO. .........................................................................................................18

8. Relación de las concentraciones de biomasa en (numero/mL) y (mg/L) en

distintas etapas del tratamiento ................................................................27

9. Parámetros pH y Temperatura obtenidos en el reactor 1 en la etapa de

evaluación ................................................................................................46


evaluación ................................................................................................46


evaluación ................................................................................................46

12. Datos obtenidos para la determinación de la relación entre SSV (mg/L) y

el recuento en placa (UFC/mL) .................................................................51

13. Parámetros biocinéticos obtenidos para el agua residual del camal

municipal Tingo María ..............................................................................53

14. Parámetros de diseño y características del equipo, para la determinación

de los parámetros biocinéticos. ................................................................56

15. Hoja de mediciones de caudales, etapa de aclimatación. ........................70

16. Hoja de mediciones de biomasa microbiana, etapa de aclimatación........70

17. Hoja de evaluación de la biomasa microbiana para la determinación de los

parámetros cinéticos .................................................................................71

18. Hoja de evaluación de la carga orgánica para la determinación de los

parámetros cinéticos .................................................................................72

19. Hoja de trabajo para la determinación de la carga orgánica. ....................73

20. Hoja de trabajo para la determinación de la biomasa microbiana ............73

21. Hoja de trabajo para la determinación de los SSV ...................................73

22. Hoja de llenado de datos para el ajuste a la ecuación (34) ......................73

23. Caudales de entrada y recirculación obtenidos, etapa de aclimatación

para el reactor 1........................................................................................74

24. Caudales de entrada y recirculación obtenidos, etapa de evaluación para

el reactor 1 ................................................................................................74


para el reactor 2........................................................................................75


el reactor 2 ................................................................................................75


para el reactor 3........................................................................................76


el reactor 3 ................................................................................................76

29. Biomasa microbiana de la entrada, reactor y recirculación obtenidos,

etapa de aclimatación para el reactor 1 ....................................................77

30. Biomasa microbiana de la entrada reactor y recirculación obtenidos, etapa

de evaluación para el Reactor 1 ...............................................................77

31. Biomasa microbiana del reactor y recirculación obtenidos, etapa de

aclimatación para el reactor 2 ...................................................................78


evaluación para el reactor 2 .....................................................................78


aclimatación para el reactor 3 ...................................................................79


evaluación para el reactor 3 .....................................................................79

35. Recuento de microrganismos en la entrada del reactor 1, etapa de

aclimatación ..............................................................................................80


evaluación. ...............................................................................................80

37. Recuento de microrganismos en la entrada del reactor 2 etapa de

aclimatación ..............................................................................................81


evaluación. ...............................................................................................81


aclimatación ..............................................................................................82


evaluación. ...............................................................................................82

41. Recuento de microrganismos en el reactor 1, etapa de aclimatación .......83

42. Recuento de microrganismos en el reactor 1, etapa de evaluación. ........83





47. Recuento de microrganismos en la recirculación del reactor 1, etapa de

aclimatación ..............................................................................................86


evaluación ................................................................................................86


aclimatacion ..............................................................................................86


evaluación ................................................................................................87


aclimatación ..............................................................................................87


evaluación ................................................................................................87

53. DBO en la entrada del reactor 1, etapa de evaluación. ............................88

54. DBO en el reactor 1, etapa de evaluación. ...............................................88





59. Recuento en placa para la determinación de la relación de SSV (mg/L) y

UFC (Numero/mL). ...................................................................................91

60. Recuento en placa para la determinación de la relación de SSV (mg/L) y

UFC (Numero/mL). ...................................................................................91

61. Sólidos Suspendidos Volátiles para la determinación de la relación de

SSV (mg/L) y UFC (Numero/mL). .............................................................91

62. Sólidos Suspendidos Totales para la determinación de la relación de SSV

(mg/L) y UFC (Numero/mL). .....................................................................92

INDICE DE FIGURAS

Figura

1. Esquema convencional de lodos activados ................................................8

2. Reactor contínuo de mezcla completa (CSTR).........................................16

3. Correlación de cada medida biomasa versus los sólidos suspendidos

totales con nivel de confianza de 95 %. ....................................................25

4. Relación entre el recuento en placa y la biomasa microbiana representada

por la densidad óptica. ..............................................................................26

5. Relación entre la biomasa microbiana y SSV. Los puntos rojos

representan al cultivo S.natans, los puntos negros representan al cultivo

E932, y los puntos azules representan al de barros activados. ................27

6. Diseño del bioreactor que simule un sistema de lodos activados .............32

7. Diluciones seriadas para el recuento en placa de microrganismos por el

método Pour – Plate. ................................................................................41

8. Construcción de los 3 reactores instalados ..............................................43

9. Tanque de alimentación para los 3 reactores instalados ..........................44

10. Mangueras suministradoras de aire por medio de bombas, a través de los

orificios, en la cuba de aireación para el mezclado y la suministración de

Oxigeno Disuelto OD (mg/L) .....................................................................44

11. Pendiente inclinada en la cuba de decantación, para evitar la acumulación

de lodos en las esquinas y facilitar su salida. ...........................................45

2

12. Instalación del equipo que simule el sistema de lodos activados a escala

de laboratorio ............................................................................................45

13. DBO (ppm) promedio de entrada en los 3 reactores ................................48

14. DBO (ppm) en promedio en los reactores para los 3 reactores ................48

15. SSV (ppm) promedio de entrada en los 3 reactores .................................50

16. SSV (ppm) promedio en los 3 reactores en la etapa de evaluación .........50

17. SSV (ppm) de recirculación del reactor 3 en la etapa de evaluación........51

18. Relación entre los SSV (mg/L) y el recuento de microrganismos

(Numero/mL).............................................................................................52

19. Relación entre los SSV (mg/L) y el recuento de microrganismos

(Numero/L) al cuadrado. ...........................................................................52

20. Variación en promedio para los 3 reactores de la carga orgánica y

biomasa microbiana en el tiempo de evaluación. .....................................53

21. Biomasa modelada (simulación) con la biomasa experimental ................54

22. Carga orgánica modelada (simulación) con la carga orgánica experimental

..................................................................................................................54

23. Biomasa modelada (comparación) con la biomasa experimental (R2 =

0.9638) .....................................................................................................55

24. Carga orgánica modelada (comparación) con la carga orgánica

experimental (R2 = 0.8945) .......................................................................55

25. Haciendo mediciones de pH y Temperatura ºC ........................................92

3

26. Con los equipos corriendo el sistema .......................................................93

27. Haciendo el recuento de microrganismos .................................................93

28. Haciendo la mediciones de Oxigeno Disuelto para la determinación de la

DBO (mg/L) ..............................................................................................94

29. Con el filtrado para la incineración y posterior determinación de SSV .....94

30. Recuento en placa del reactor, etapa de evaluación ................................95

31. Recuento en placa del reactor para la calibración ....................................95

32. Recuento en placa del reactor ..................................................................96

33. Recuento en placa del reactor ..................................................................96

34. Pesando el papel filtro ..............................................................................97

I. INTRODUCCIÓN

En el tratamiento de aguas residuales domésticas, el tratamiento

primario se ocupa básicamente de la separación física de los contaminantes

presentes, ya sea por desbaste, filtración o decantación, removiendo los

contaminantes en suspensión y dejando a un lado la materia orgánica disuelta

que es frecuente en estas aguas residuales. La separación de materia orgánica

disuelta de las aguas residuales, es muy costosa por medios químicos o

físicos, y generalmente se utilizan tratamientos biológicos, entre estos el más

común es el sistema de lodos activados. La eficiencia de este tratamiento,

dependerá de muchos parámetros, entre estos parámetros encontramos a

estos de mucha importancia, como son los que definen la cinética de remoción

de la materia orgánica disuelta por medio de los microrganismos, siendo estos

específicos para cada tipo de agua residual, haciendo a estos parámetros

fundamentales en el momento del diseño de una planta mediante este sistema,

ya que la cinética de remoción define los otros parámetros como

dimensionamiento, tiempo de retención, caudal y carga a tratar. En este tipo de

tratamiento, para que sea viable, es muy importante que exista una cantidad

elevada de microrganismos, ya que de estos depende la velocidad de

depuración.

2

En el Perú las aguas residuales domésticas, al igual que las aguas

residuales de los camales municipales, no son tratadas previamente para su

posterior vertimiento, solo un 35% de las aguas residuales tanto domesticas

como de camales municipales (SUNASS 2013), pasan por un tratamiento

previo; nuestra localidad no es ajena a esta realidad. Cabe mencionar que

estas aguas contienen un alto contenido de microrganismos; haciéndolos

ideales para el tratamiento mediante el sistema de lodos activados.

II. JUSTIFICACIÓN

Por lo expuesto anteriormente esta práctica es importante dada su

aplicación práctica en el diseño de una planta de tratamiento mediante lodos

activos. Importancia en el dimensionamiento de la planta, cantidad de agua a

tratar, carga contaminante del agua a tratar y tiempo en el que se llevaría a

cabo.

La presente práctica podrá servir como base y referencia, para el

diseño y posterior construcción de una futura planta de tratamiento para las

aguas residuales del camal municipal Tingo María.

III. OBJETIVOS

3.1. Objetivos generales

Estimar los parámetros biocinéticos del agua residual del camal

municipal (Tingo María) mediante un sistema de lodos activados a

escala de Laboratorio

3.2. Objetivos específicos

Construcción de un equipo que simule un sistema de lodos activados a

escala de laboratorio.

Determinar el modelo matemático a utilizar para la estimación de los

parámetros biocinéticos.

Determinar la carga orgánica en el periodo de evaluación.

Determinar la biomasa microbiana en el periodo de evaluación.

Determinar la relación entre recuento en placa de microrganismos por

el método Pour – plate, con los sólidos suspendidos volátiles.

Ajustar los datos experimentales al modelo elaborado para la

estimación de los parámetros biocinéticos.

IV. REVISION DE LITERATURA

4.1. Construcción de equipos que simulen un sistema de lodos

activados a escala de laboratorio

4.1.1. Antecedentes de estimación de parámetros biocinéticos a

escala de laboratorio

La Planta Experimental de Tratamiento de Aguas, Facultad de

Ingeniería, Universidad Central de Venezuela, PETA, UCV, se ha venido

desarrollando investigaciones a escala laboratorio, para la determinación de las

constantes cinéticas Ks, Umax, Yxs y kd y para su posterior metodología de

operación. Los valores de estas constantes dependen del tipo de agua residual,

siendo en aguas residuales industriales y domésticas, (FINAMORE et al.,

1999). Revisando la literatura se ha encontrado que las constantes cinéticas

obtenidas por los diferentes investigadores que han trabajado con sistemas de

lodos activados a escala laboratorio suelen presentar un rango muy amplio: Ks

(mgDBO/L): 23 - 266, µmax (d-1): 0,31-5,0, YXS(mg SSV/mg DBO): 0,31-0,81 y

kd (d-1): 0,012-0,19, razón por la cual puede limitar su uso para el diseño de

sistemas de lodos activados, debido a la incertidumbre de qué valor

seleccionar, con la gran limitante que en su mayoría son valores obtenidos con

sustrato sintético o industrial.

6

Se tiene que la constante KS alcanza los mayores valores cuando

se trabaja con sustrato de tipo industrial, en diferencia cuando se trabaja con

sustrato sintético. En cuanto a la constante µmax, se representa valores mucho

menores cuando se trabaja con sustrato de tipo industrial, en diferencia cuando

se trabaja con efluentes sintéticos. Lo anterior indica que para el caso de

líquidos industriales se reportan los mayores valores de la constante KS y los

menores de µmax, contrariamente a lo que ocurre al trabajar con líquidos

residuales sintéticos, lo cual puede ser debido a la composición orgánica de los

sustratos en cada uno de los casos.

Cuadro 1. Valores típicos de parámetros biocinéticos en lodos activados para la

ecuación de Monod, en aguas residuales urbanas

Parámetros Cinéticos Base de cálculo Valor

Umax dia-1 0,6 - 13.2

Kd dia-1 0,01 - 0,14

Ks DBO 12 - 120

Ks DQO 22 - 223

Y SSV/DBO 0,38 - 0,75

Y SSV/DQO 0,31 - 0,67

Fuente: GIL 2001

La línea de investigación en aguas residuales de la Facultad de

Ingeniería Civil, Universidad Militar Nueva Granada ha venido desarrollando

investigaciones en modelos físicos a escala laboratorio en donde con aguas

residuales de un frigorífico se han determinado las constantes cinéticas Kd, Ks,

Km, K0, K1, K2, Ke utilizando el proceso de lodos activados. En esta

investigación se trabajó con lodos activados de mezcla completa con flujo

7

continuo. (RODRIGUEZ, 2003).

Existen trabajos del mismo tipo de los anteriores en diferentes tipos

de aguas residuales, como las aguas de la industria láctea (CARDENAS et al.,

2008), aguas residuales municipales (BLANCO et al., 2011), aguas de las

actividades porcinas (LOPEZ, 2009).

Estos parámetros biocinéticos dependen fundamentalmente del

líquido residual (domestico, porcino, industrial, entre otros), así como de las

condiciones ambientales, lo cual trae como consecuencia que los valores

reportados en la bibliografía foránea deben ser evaluados con cuidado, ya que

en algunos casos pueden ser inaplicables. Por esta razón se hace necesario su

determinación para condiciones particulares locales y, por ende, la metodología

a emplearse debe ser en la medida de lo posible, sencilla, práctica y

económica, (FINAMORE et al., 1999).

Cuadro 2. Valores obtenidos de parámetros biocinéticos en lodos activados

para la ecuación de Monod para agua residuales municipales

Parámetros biocinéticos Valor Unidad

µmax 0.64 día-1

KS 35 mg/L

YXS 0.39 mgSSV/mgDBO

Kd 0.034 día-1

Fuente: FINAMORE et al., 1999

8

4.1.2. Sistemas convencionales de lodos activados a escala de

laboratorio

El sistema convencional de lodos activados, cuenta con 2 cámaras,

una de aireación y otra de decantación secundaria, el agua residual a tratar,

antes de llegar a la cámara de aireación, pasa previamente por un

pretratamiento, para deshacerse de una gran parte de los sólidos suspendidos,

y así tratar solo el agua con materia orgánica disuelta (GERARD et al.,. 1999),

el flujograma del sistema convencional de lodos activados se presenta a

continuación:

Figura 1. Esquema convencional de lodos activados

El esquema mostrado anteriormente no es el único, existen

combinaciones de sistemas que hacen aún más eficiente el tratamiento, pero el

anterior es el sistema más utilizado. A escala de laboratorio el tamaño y

disposición de los sistemas es un poco distinto, la cámara de aireación y la

cámara de decantación secundaria no están separados si no juntos separados

solamente por una “pared”.

En el estudio realizado por el municipio de Cali en Colombia, sobre

9

lodos activados a escala de laboratorio, se utilizaron dimensiones de 9.8 Litros

para la cámara de aireación, y 7.8 Litros para la cámara de decantación

(TORRES et al., 2011).

Otro trabajo estimó los parámetros biocinéticos de una agua

residual sintética, para lo cual utilizo el sistema convencional, con una cámara

de aireación de 8 Litros y una cámara de decantación de 5.9 Litros. Este utilizó

diferentes tiempos de retención, para lo cual el trabajo se realizó con diferentes

caudales de 3.2, 4.9, 7.1 y 20 mL por minuto, para hacer posible esto, en este

estudio se utilizaron bombas peristálticas, que garantizaron un flujo constante

para cada caudal, también se trabajaron con difusores de aire que garantizaron

la mezcla homogénea y una adecuada aireación con una potencia de 35 W/m3.

La DBO fue de 750 ppm, esta DBO es la que representaba la materia orgánica

disuelta en el agua sintética y con una concentración de sólidos suspendidos

volátiles de 1600 ppm, que representaba la biomasa microbiana. (VARILA &

DIAZ 2008).

Un parámetro de mucha utilidad al momento de diseñar sistemas

de lodos activados es la relación F/M (alimento/microrganismo). Este sistema

alcanza el equilibrio cuando la cantidad de alimento es igual a la cantidad de

microrganismo. La pérdida de esta igualdad, significa demasiado alimento, muy

poco alimento, demasiados microrganismos, pocos microrganismos. (GERARD

1999).

10

Cuadro 3. Rangos de la relación F/M para el funcionamiento óptimo para un

determinado sistema

Tipo de Sistema Rango

Relación

Aireación Prolongada 0.03 - 0.8

Convencional 0.8 - 2

Sistema por oxígeno puro >2

Fuente: GERARD 1999

También es importante el control de los parámetros de temperatura

y pH ya que estos influencian de manera determinante, en el funcionamiento

del proceso. (GERARD 1999). Cabe mencionar de que no siempre se obtienen

pH y T ºC dentro del rango establecido en el Cuadro 4, como es el caso del

trabajo realizado por VARILA & DIAZ 2008, que se muestra en el Cuadro 5.

Cuadro 4 Rangos de los parámetros pH y Temperatura para la óptima tasa de

crecimiento de microrganismos

Parámetro Rango Unidad

Temperatura 30 - 45 ºC

pH 5.9 – 7.7 s/u

Fuente: GIL 2001

Cuadro 5. Rangos de los parámetros pH y Temperatura obtenidos en el trabajo

de VARILA & DIAZ 2008

Parámetro Rango Unidad

Temperatura 17.30 – 25.8 ºC

pH 6.2 – 7.68 s/u

Fuente: VARILA & DIAZ 2008

11

Cuadro 6. Caracterización del agua residual porcina

Compuestos Valores Unidades

DQO 9300 mg/L

DBO 5751 mg/L

SST 2332 mg/L

SSV 2030 mg/L

NTK 1907 mg/L

N-NH 1472 mg/L

N-(N02- + NO3-) 0.63 mg/L

P Total 62.2 mg/L

pH 6.94 s/u

Recuento 9.20x108 Numero/mL

Fuente: GARZON 2013.

4.2. Elaboración de modelos matemáticos para la estimación de

parámetros biocinéticos

4.2.1. Parámetros biocinéticos de crecimiento de microrganismos

La ecuación de la cinética de degradación de la materia orgánica, y

la consiguiente producción de lodos, es un ejemplo de reacciones no

elementales, cuya ecuación estequiométrica, se representa por:

→ ( )

La velocidad relativa del crecimiento de lodos es el balance de la

tasa de crecimiento microbiano µ, menos la tasa de degradación Kd:

12

( )

Ecuación que integrada nos lleva a:

( ) ( )

Donde t es el tiempo, X0 es la concentración inicial de

microrganismos, X representa la concentración de microrganismos en el tiempo

t. Si la tasa de crecimiento es mayor que la tasa de degradación, y si existe

sustrato disponible, habrá un crecimiento exponencial de los lodos. El

crecimiento exponencial sólo se observa experimentalmente en períodos

iniciales de crecimiento. Cuando la población alcanza valores elevados, la

velocidad de crecimiento disminuye, a causa de la competencia por el sustrato

y la interacción entre congéneres á distancias cortas.

En los procesos de depuración de aguas, es muy frecuente que el

sustrato se encuentre en concentraciones limitantes para el desarrollo

microbiano, por tanto su crecimiento está limitado por la disponibilidad de

sustrato, de modo que la Ecuación (3) no es generalizable, por lo cual es

necesario expresar la dependencia explícita del sustrato. La dependencia de la

tasa de crecimiento por la concentración de sustrato disponible se determina

por consideración de las reacciones enzimáticas tipo Michaelis-Menten.

Se considera que el sustrato, en una primera reacción elemental,

se une mediante una reacción reversible, con constantes k1 y k2 a las enzimas

microbianas, para producir un complejo enzima- sustrato:

13

→

← ( )

Este producto intermedio, SE*, se descompone irreversiblemente

en una segunda reacción elemental, con constante k3, para dar los Productos

Finales, PF, y liberar las enzimas utilizadas:

→ ( )

La velocidad neta de formación del complejo enzima - sustrato

será:

( )

La concentración de enzima libre será la concentración total inicial

E0, menos la que está formando parte del complejo enzima - sustrato.

( )

Quedando de la siguiente manera:

(

)

( )

Considerando el estado estacionario:

( )

Por tanto la velocidad de formación de productos finales será:

14

( )

Jérôme Monod expreso la ecuación (10) de la siguiente manera:

( )

Dónde:

µ = Tasa de crecimiento de los microrganismos.

S = Sustrato o Carga orgánica en nuestro caso

µmax = Tasa máxima de crecimiento de microrganismos

Ks = Constante de semisaturación.

K1 = Tasa de producción de enzima – sustrato

K2 = Tasa de descomposición de enzima - sustrato

K3 = Tasa de producción de productos finales

Para poder determinar la cinética de consumo de sustrato (DBO), a

partir de la cinética de crecimiento microbiano, GERARD 1999, propone la

proporcionalidad a una fracción de sustrato o carga orgánica que se convierte a

bioamasa en (mg Biomasa/mg Sustrato):

( )

Utilizando la ecuación (12) y remplazando la ecuación (11) en la

ecuación (2) obtenemos finalmente:

[

] ( )

[

]

( )

Existen otras ecuaciones que representan la cinética del consumo

15

microbiano y la degradación de la materia orgánica, estas las expresiones de

Contois (1959), Edwards (1970), Moser (1958), Levenspiel (1953), (GIL 2001).

Otras ecuaciones que representan más rigurosamente la dinámica

en función de varios componentes (DBO, nitratos, fosfatos, COT), entre estas

ecuaciones tenemos a la ecuación IAWPRC (GERARD 1999).

4.2.2. Balance de materia

En ingeniería aparecen con frecuencia las leyes de conservación

de la masa. Para la ingeniería ambiental es de especial interés la ley de

conservación de la masa que subyace bajo los balances de materia. Establece

“La suma de los pesos (masas) de sustancias que entran a una reacción es

igual a la suma de los pesos (masas) de los productos de una reacción.

(Gerard 1999).

∑ ∑ ∑ ( )

4.2.3. Reactor de mezcla completa

Donde los reactivos se alimentan al reactor continuamente, (Puede

ser que una vez por día, por hora, etc.) y los productos incluyendo los reactivos

no utilizados se descargan continuamente de un recipiente bien mezclado. Al

estar bien mezclado se supone que el contenido es uniforme en su

concentración en toda la masa sin gradientes de concentración, por tanto se

supone que la concentración de salida es igual que la del reactor. Un mayor

16

tiempo de retención supone una mayor conversión de reactantes a productos.

Este reactor es habitual en la depuración de aguas residuales.

Figura 2. Reactor contínuo de mezcla completa (CSTR)

( )

Dónde:

Qe = Caudal de entrada.

Ce = Concentración de entrada

V = Volumen del reactor

ri = Tasa de reacción (Consumo o Producción)

Qs = Caudal de salida.

C = Concentración en el reactor

17

4.3. Determinación de la carga orgánica en aguas residuales

4.3.1. Demanda bioquímica de oxigeno

La Demanda Bioquímica de Oxígeno, DBO, se define como la

cantidad de oxígeno utilizado por microrganismos heterótrofos, para

transformar la materia orgánica metabolizable de la muestra a examinar, en

anhídrido carbónico, agua y productos finales. Se realiza en condiciones

aeróbicas, con presencia suficiente de oxígeno libre, desde el comienzo al final

de la prueba, midiéndose la acumulación del oxígeno utilizado. El resultado se

expresa en miligramos de oxígeno utilizado por litro de agua examinada

(ATLAS, 2002).

Las condiciones de medida, fueron establecidas en 1912 por la UK

Royal Commission, en su octavo informe titulado Standards and Tests for

Sewage and Sewage Effíuents Discharging into Rivers and Streams. En este

informe se recomendó un periodo de incubación de cinco días, tiempo medio

de los ríos ingleses en llegar al mar, a la temperatura de 65 °F, máxima

temperatura de los ríos ingleses en el mes más cálido, que equivale a 18,3 °C,

redondeado a 20 °C. (GIL 2001).

Los microrganismos en las condiciones de la medida de la

Demanda Bioquímica de Oxígeno, DBO, en presencia de oxígeno disuelto

metabolizan las materias orgánicas biodegradables de las muestras a

examinar, de procedencia urbana o industrial. Las reacciones bioquímicas de

18

esta actividad metabólica se resumen en reacciones de síntesis de nuevos

organismos, reacciones de producción de energía, para desarrollo de su

actividad y reacciones de degradación de los propios microrganismos,

consumiendo estas tres reacciones oxígeno, hasta que el sustrato disponible

se agota, comenzando entonces la fase de metabolismo endógeno,

caracterizado por un consumo mínimo de oxígeno, (GIL 2001).

La DBO de un agua residual, varía en función del tipo de agua

residual, para lo cual en el cálculo de DBO se necesita escoger correctamente

los factores de diluciones, (GERARD 1999).

Cuadro 7. Porcentajes de dilución para la incubación en botellas en la medida

de la DBO.

Uso de porcentaje de mezclas Medición directa con pipeta en recipientes

de 300 mL

% de la mezcla Margen de DBO mL Margen de DBO

0.01 20.000-70.000 0.02 30.000-105.000

0.02 10.000-35.000 0.05 12.000-42.000

0.05 4.000-14.000 0.10 6.000-21.000

0.1 2.000-7.000 0.20 3.000-10.500

0.2 1.000-3.500 0.50 1.200-4.200

0.5 400-1.400 1.0 600-2.100

1.0 200-700 2.0 300-1.050

2.0 100-350 50 120-420

5.0 40-140 10.0 60-210

10.0 20-70 20.0 30-105

20.0 10-35 50.0 12-42

50.0 4-14 100 6-21

100 0-7 300 0-7

Fuente: JOHANA NEIRA 2008

19

Para el cálculo de la DBO, una muestra de agua residual se diluye

con un blanco (agua saturada de oxígeno disuelto), esta agua sembrada o

inoculada se deposita en un recipiente sellado al vacío, midiéndose la

concentración de OD en el día 0 y nuevamente en el día 5. La diferencia de OD

es la DBO5. En el ensayo estándar se emplea una botella de 300 mL y se lleva

a cabo la incubación en un ambiente libre de luz (oscuro), a 20 ºC durante 5

días, (APHA 1992). La DBO se ve influenciada por el factor de dilución, para lo

cual se establece la siguiente formula (GERARD 1999):

[( ) ( ) ] ( )

Dónde:

OD1 = Oxígeno Disuelto en el día 1

OD5 = Oxígeno Disuelto en el día 5

B1 = Oxígeno Disuelto en el día 1 en el blanco

B5 = Oxígeno Disuelto en el día 5 en el blanco

p = Factor de dilución

f = relación de OD entre la muestra y el blanco en el día 1

4.4. Biomasa microbiana

Biomasa microbiana, significa literalmente “masa de materia viva

de los microrganismos” y pueden expresarse en unidades de peso, numero o

concentración. Por desgracia las mediciones directas de la biomasa

20

microbiana, como las que se realizas por filtración, o determinación del peso

seco o mediante la centrifugación y medición del volumen celular, que se

practican en cultivos puros, casi nunca son aplicables a muestras ambientales.

Estas técnicas suelen medir partículas minerales, detríticas y biomasa no

microbiana, conjuntamente con los microrganismos y no permiten discriminar

entre la biomasa del microrganismo y otros compuestos orgánicos e

inorgánicos. La determinación de biomasa microbiana suele ser imprecisa por

este motivo. (ATLAS et al., 1998).

4.4.1. Recuento microrganismos heterótrofos en placa difusa

(Pour - plate)

El método de placa difusa, es muy práctico durante todo el proceso

de ejecución, es recomendado cuando las diluciones del agua de muestra son

bajas, en el caso de aguas fuertemente contaminadas. A continuación se

muestran las recomendaciones brindadas por APHA 1992:

Para la toma de muestras iníciese el estudio lo antes posible para

reducir al mínimo las alteraciones de la población bacteriana. El tiempo máximo

recomendado que debe transcurrir entre la recogida de la muestra y su estudio

es de 8 horas (máximo tiempo de intervalo, 6 horas; máximo tiempo de

procesamiento, 2 horas). Si el análisis no puede iniciarse en las primeras 8

horas, manténgase la muestra a una temperatura inferior a 4 °C, pero sin

congelarla. No ha de permitirse que el intervalo máximo entre la toma de la

muestra y el análisis supere las 24 horas.

21

Para la preparación de la muestra antes de proceder a su estudio,

márquese cada placa con el número de la muestra, la dilución, la fecha y

cualquier otra información necesaria. En el caso de los métodos de placa fluida

o difusa, utilícense placas de Petri de vidrio (65 cm2) o desechables de plástico

(57 cm2). Mézclense cuidadosamente todas las muestras o diluciones mediante

unos veinticinco movimientos completos de arriba abajo (y de adelante atrás).

También se puede utilizar un agitador mecánico durante 15 segundos para

agitar las muestras o las diluciones.

Para la incubación el método de la placa difusa se describe en las

disposiciones revisadas de la EPA de Estados Unidos. Para adaptarse a estas

disposiciones, incúbese a 35 °C durante 48 horas. El tiempo de incubación es

relativo, está más en función al control de calidad del agua. Puede variar desde

1 hasta 7 días en una cámara de 28 o 30 ºC; los informes de los resultados

deben recoger el tiempo y la temperatura utilizados. Cabe mencionar que la

temperatura es un factor que determina qué tipo de microrganismos crecerán

preferentemente, por lo cual REASORNE 1998, propone un rango de

temperatura de microrganismos heterótrofos de 20 a 30 ºC.

Para el recuento y registro inmediatamente después de la

incubación, cuéntense todas las colonias de las placas seleccionadas. Si hay

que retrasar el recuento, guárdense las placas a 5-10 °C durante no más de 24

horas, aunque evitando que esta práctica se convierta en habitual. Regístrense

en el informe los resultados de los controles estériles de cada uno de los lotes

de muestras. Si se hace recuento manual, utilícese un instrumento de recuento

22

adecuado, como el contador de colonias Quebec. Cuando no se disponga de

este tipo de instrumentos, utilícese cualquier otro contador, siempre que

proporcione aumento e iluminación equivalentes.

Al preparar las placas, introdúzcanse volúmenes de muestra que

proporcionen 30-300 colonias/placa. El objetivo consiste en disponer de al

menos una dilución que proporcione recuentos de colonias comprendidas entre

estos límites, salvo en los casos que comentaremos más adelante. Por lo

general, no deben sembrarse más de 2,0 mL de muestra; por tanto, cuando el

número total de colonias que se desarrollan con 2,0 mL sea inferior a 30, no se

observará la regla antes expuesta y se registrarán los resultados obtenidos.

Salvo en este caso, sólo se considerarán en los recuentos las placas que

muestren de 30 a 300 colonias. Regístrese el recuento bacteriano por mililitro,

multiplicando el número medio de colonias por placa por el recíproco de la

dilución utilizada. Preséntese el informe en UFC por mililitro. En caso de que

ninguna placa tenga de 30 a 300 colonias y una o más tengan más de 300

colonias, utilícense aquéllas con el número más cercano a 300. Regístrese el

recuento, multiplicando el número medio por placa por el recíproco de la

dilución utilizada, y preséntese en UFC por mililitro calculadas. Si ninguna de

las placas de una muestra tiene colonias, comuníquese un recuento inferior a

una (< 1) vez el recíproco de la dilución más baja. Por ejemplo, si no se

desarrollan colonias en la dilución 1:100, comuníquese los resultados para

reportar un recuento menor a 100(<100) UFC/ml.

La fórmula que se utiliza para el recuento es:

23

⁄ …(18)

Dónde:

# M.O. /mL = Numero de microrganismos por mililitro de muestra

#CF = Numero de colonias formadas en la placa.

F = Fracción de la placa.

FD = Factor de dilución

4.4.2. Sólidos totales en suspensión (103 – 105 ºC)

Para la determinación de Sólidos Totales en Suspensión, se filtra

una muestra bien mezclada por un papel filtro, y el residuo retenido en el

mismo se seca a un peso constante a 103- 105 C. El aumento de peso del filtro

representa los sólidos totales en suspensión. Si este material obtura el filtro y

prolonga la operación de filtrado, la diferencia entre el total de sólidos y el total

de sólidos disueltos puede proporcionar un cálculo aproximado de los sólidos

totales en suspensión, (APHA 1992).

4.4.3. Sólidos suspendidos volátiles (SSV)

Los sólidos volátiles en suspensión corresponden a los lodos

biológicos, constituidos por una población heterogénea de microrganismos. La

determinación experimental de los SSV se lleva a cabo midiendo la pérdida de

peso de los sólidos totales en suspensión después de incineración en una

estufa de laboratorio a 600°C, (RAMALHO 1994).

24

El residuo obtenido con el método explicado para sólidos totales en

suspensión se incinera, a peso constante, a una temperatura de 550 ± 50 ºC.

Los sólidos remanentes representan los sólidos totales fijos disueltos o en

suspensión, mientras que la pérdida de peso por ignición representa los sólidos

volátiles. La determinación es útil para el control de las operaciones en plantas

de tratamiento de aguas residuales, porque ofrece un cálculo aproximado de la

cantidad de materia orgánica presente en la fracción sólida del agua residual,

lodos activados y residuos industriales, (APHA 1992). El procedimiento

consiste en incinerar el residuo producido por el método explicado para sólidos

totales disueltos, a peso constante, en un horno de mufla a temperatura de 550

± 50 ºC. Se deberá elevar el horno a esta temperatura antes de introducir la

muestra. Por lo general, la incineración sólo precisa de 15 a 20 minutos.

Enfríese el filtro con el crisol al aire hasta que se haya disminuido el calor y

transfiéranse a un desecador para proceder a su enfriamiento final en una

atmósfera seca, cuidando de no sobrecargar el desecador. Pésense el filtro con

el crisol tan pronto como se hayan enfriado para equilibrar la temperatura.

4.5. Relación entre recuento en placa y biomasa microbiana

Existen diversos métodos para determinar la biomasa microbiana,

están los métodos por espectrofotometría, por contenido de proteínas, o de

algunas otras sustancias, recuentos, centrifugación entre otros; en teoría, estos

métodos son indicadores cuantificados de una misma variable (biomasa

microbiana), por lo tanto tendrían que ser directamente proporcionales. Un

25

estudio realizado por la Universidad de Corea, muestra algunas relaciones de

estas técnicas con respecto a sólidos suspendidos totales.

Figura 3. Correlación de cada medida biomasa versus los sólidos

suspendidos totales con nivel de confianza de 95 %.

Fuente: BUMHAN et al., 1998

La Figura 3 muestra la relación entre algunos métodos para

determinar biomasa microbiana con los sólidos suspendidos totales; ahora

veremos otro trabajo realizado que muestra la relación que existe entre la entre

el recuento de microrganismos y la biomasa microbiana calculada por medio de

la densidad óptica a 600 nm, en una determinada muestra, (DONG – JU KIM et

al., 2012).

26

Figura 4. Relación entre el recuento en placa y la biomasa microbiana

representada por la densidad óptica.

Fuente: DONG – JU KIM 2012

La relación mostrada en la Figura 4, es para un cultivo puro, la

Figura 5 nos muestra las relaciones entre los sólidos suspendidos volátiles con

un cultivo de E932, otro cultivo de S. natans, y por ultimo un cultivo de lodos

activados. Si bien es cierto este último no tiene un coeficiente de correlación

muy elevado, se puede utilizar como indicador de la biomasa microbiana, ya

que es sensible a los aumentos y disminuciones de dicha biomasa como lo

muestra el grafico.

27

Figura 5. Relación entre la biomasa microbiana y SSV. Los puntos rojos

representan al cultivo S.natans, los puntos negros

representan al cultivo E932, y los puntos azules representan

al de barros activados.

Fuente: CONTRERAS 2001. Un método alternativo para la determinación de biomasa en cultivos

puros y sistemas de barros activados

Cuadro 8. Relación de las concentraciones de biomasa en (numero/mL) y

(mg/L) en distintas etapas del tratamiento

FASES DEL TRATAMIENTO Recuento

(numero/mL)

Biomasa

(numero/g)

Biomasa

(mg/L)

Aguas residuales sedimentadas 6.80.*108 3.2 *1012 212.500

Liquido del lodo activado mezclado 6.60 *109 1.4 *1012 4714.286

Limos de los filtros 6.20 *1010 1.3 *1012 47692.308

Efluentes secundarios 5.20 *107 4.3 *1012 12.093

Efluentes terciarios 3.40 *107 3.4 *1012 10.000

Fuente: ATLAS 2001

28

4.6. Ajuste de datos a un sistema de ecuaciones diferenciales no

lineales

En el diseño de procesos, es de vital importancia la sistematización

de los mismos, y es frecuente realizarlo a través de modelos matemáticos.

(GERAD 1999). Las ecuaciones diferenciales ordinarias, suelen utilizarse en

problemas de ingeniería, ya que estos son sencillos de solucionar, en

comparación con los sistemas de ecuaciones diferenciales no lineales

acoplados. Si bien es cierto estos últimos, son más consistentes a la hora de

modelar el proceso, son poco utilizados debido a la complejidad de solución e

interpretación. Cabe mencionar que no existe regresiones ordinarias para este

tipo de sistemas, generalmente se utilizan ajustes gráficos, existen algoritmos

estadísticos recursivos, (Filtro de Kalman Extendido), para dar soluciones más

consistentes y exactas de estos problemas (CARRASCO 2002).

La solución de un sistema de ecuaciones diferenciales no lineales

por el método Runge – Kutta de 4 orden viene dado por el siguiente algoritmo:

Algoritmo de solución:

( ) ( )

V. MATERIALES Y METODOS

5.1. Ubicación

La investigación se realizó en el laboratorio de microbiología de la

Universidad Nacional Agraria de la Selva, en el área de biotecnología

ambiental.

5.2. Equipos y materiales

5.2.1. Equipos

Estufa (PRECISIÓN THELCO)

Contador de colonias (TRITRIPLAQUE MIM)

Oxí - metro (HANNA – 9146)

PH – metro (EXTECHS INSTRUMENTS)

Termómetro (EXTECHS INSTRUMENTS)

Balanza analítica (HWKASSEL – G200)

Mufla

30

5.2.2. Materiales

Placa

Plumón indeleble

Papel filtro

Tubos

Llaves de paso

Bombas

Matraces

Medio de cultivo Plate-Count

Cronometro

5.3. Metodología

5.3.1. Construcción del equipo que simule el sistema de lodos

activados

Se construyeron 3 equipos, los cuales siguieron el esquema de la

Figura 1, con una cámara de aireación y otra de decantación, ambas de vidrio,

la cámara de aireación tiene un volumen de aproximadamente 15 Litros, cuenta

también con 2 agujeros de ½ pulgada de diámetro en la parte trasera y

superior, una agujero para la alimentación de agua fresca sin tratar, y la otra

para la recirculación de lodos, también la cámara de aireación cuenta con una

abertura que se encuentra en la parte superior delantera, a una altura desde su

base de 17 cm y a ½ cm por debajo de los 2 agujeros mencionados

anteriormente, la cámara de decantación, tiene un volumen de

31

aproximadamente 4 Litros, el cual está conectado por su parte trasera a la

cámara de aireación por medio de una abertura de 3.5 cm de profundidad; esta

cámara cuenta con 2 agujeros en la parte frontal de media pulgada, una es

para el agua tratada y el otro agujero es para la recirculación de lodos, en la

parte inferior este cuenta con una pendiente de 36 grados empezando desde la

mitad de la parte posterior del decantador hasta la base. Estos reactores fueron

alimentados a través de tuberías de ½ pulgada de PVC por un tanque de

almacenamiento de agua fresca de 150 Litros. Parea la aireación se utilizó una

bomba de refrigeradora, con ayuda de unas cuantas bombas de pecera, las

cuales suministraban aire a través de mangueras con pequeños orificios que

simulaban un difusor de aire.

Se tomaron algunos datos de los parámetros de pH y Temperatura

en periodos irregulares de tiempo.

32

Figura 6. Diseño del bioreactor que simule un sistema de lodos activados

33

Se corrió desde el tanque de alimentación agua, hasta los

bioreactores por medio de las tuberías; se comprobó que no existan fugas de

agua y aire, o algún otro desperfecto que altere el funcionamiento del

bioreactor.

El caudal se determinó por medio de un racionamiento, sabiendo

que el tanque de almacenamiento es de una capacidad de 146 Litros, que son

3 los bioreactores a alimentar, durante 5 días a la semana, obteniendo un

caudal aproximado de 6.8 mL/min, valor que se encuentra dentro del rango de

los caudales que utilizo VARILA & DIAZ 2008.

5.3.1.1. Elaboración del plan para la toma de datos

Se elaboró un plan de trabajo para realizar las mediciones tanto de

DBO como de biomasa microbiana, para el cual se diseñó una hoja de trabajo

para la etapa de aclimatación y para la etapa de evaluación donde se

determinó los parámetros biocinéticos.

Etapa de aclimatación

En la etapa de aclimatación solo se tomó los caudales y la biomasa

microbiana lo cual tuvo un tiempo de duración de 3 semanas, se elaboraron 2

hojas, una para la toma de caudales (Ver Anexo A, Cuadro 15.) y otra para la

determinación de biomasa microbiana (Ver Anexo A, Cuadro 16).

Etapa de evaluación para la estimación de los parámetros

biocinéticos.

En esta etapa se evaluó la variación de la biomasa (ver Anexo A,

Cuadro 17) como de la carga orgánica (ver Anexo A, Cuadro 18), para lo cual

34

posteriormente dichos cambios se ajustaron al modelo que se presenta más

adelante.

5.3.2. Determinación del modelo matemático a utilizar

Para la determinación del modelo matemático a utilizar se

consideró el flujograma convencional (ver Figura 1) de lodos activados, para

realizar los balances de masa microbiana y de carga orgánica de acuerdo a la

ecuación (15), donde las tasas de crecimiento microbiano y consumo de

sustrato o carga orgánica, se consideraron las ecuaciones (13) y (14)

respectivamente. Tanto la biomasa microbiana como la carga orgánica, pasan

a través del flujograma de la Figura (1), por lo tanto será necesario hacer un

balance de biomasa microbiana y carga orgánica por separado, sujetándonos a

los enunciados de la ecuación (15).

5.3.2.1. Balance de masa para la biomasa microbiana

Solo se emplea el volumen de la cuba de aireación, donde se

analizarán las entradas, la producción y las salidas de biomasa.

Entradas de biomasa en la cuba de aireación

Las entradas de biomasa en la cuba de aireación solo son por la

alimentación de agua fresca y de la recirculación de lodos.

35

( )

( )

Dónde:

Q0 = Caudal de alimentación del agua fresca.

X0 = Concentración de biomasa en el agua fresca.

Qr = Caudal de recirculación.

Xr = Concentración de biomasa de recirculación.

Producción de biomasa en la cuba de aireación

La producción de biomasa es dada por el crecimiento de los

microrganismos, donde la ecuación (13), nos muestra la cinética de crecimiento

Salidas de biomasa de la cuba de aireación

Las salidas de biomasa en la cuba de aireación simplemente se da

por la corriente de flujo, cabe mencionar que para este balance se considera un

reactor de mezcla completa (CSTR), el que considera que la concentración de

biomasa de salida es igual a la concentración de biomasa presente en el

reactor.

( )

( ) ( )

36

Dónde:

X = Concentración de biomasa del reactor.

5.3.2.2. Balance de masa para la carga orgánica

Solo se emplea el volumen de la cuba de aireación, donde se

analizaran las entradas, la producción y las salidas de carga orgánica.

Entradas de carga orgánica en la cuba de aireación

Las entradas de carga orgánica en la cuba de aireación solo son

por la alimentación de agua fresca, se considera que la carga orgánica de

recirculación es muy baja, ya que esta recirculación es de lodos sedimentados,

que paso por un proceso de degradación.

( )

( )

Degradación de carga orgánica en la cuba de aireación

La degradación de carga orgánica es dada por el consumo de los

microrganismos, donde la ecuación (14), nos muestra la cinética de consumo.

Salidas de carga orgánica de la cuba de aireación

Las salidas de carga orgánica en la cuba de aireación simplemente

se da por la corriente de flujo, cabe mencionar que para este balance se

considera un reactor de mezcla completa (CSTR), el que considera que la

37

concentración de biomasa de salida es igual a la concentración de biomasa

presente en el reactor.

( )

( ) ( )

Dónde:

S = Concentración de carga orgánica del reactor.

5.3.3. Determinación de la carga orgánica

La carga orgánica puede ser representada por la DBO (RAMALHO

1999), para lo cual utilizaremos botellas pintadas con esmalte negro, con un

volumen de 500 mL, el factor de dilución a utilizar fue aquel que en su rango de

DBO este dentro 750 ppm (VARILA & DIAZ et al., 2008) entonces utilizamos un

factor de dilución de 0.5% que es el factor que se debe utilizar para DBO entre

400 – 1400, (JOHANA NEIRA 2007).

Para el cálculo de la DBO se utilizó la formula (17), donde se

necesita conocer el oxígeno disuelto (OD) de la muestra y el blanco, en el

primer y quinto día. Para poder determinar el OD se utilizó un oxímetro,

descrito entre los materiales de trabajo.

Como se mencionó anteriormente, existen 2 etapas de trabajo una

de aclimatación y otra de evaluación para la determinación de los parámetros

biocinéticos. La carga orgánica representada por la DBO solo se evaluara en la

38

segunda etapa, donde se llenó una hoja (ver Anexo A, Cuadro 19), para la

posterior determinación de la DBO.

5.3.4. Determinación de la biomasa microbiana

La representación de la biomasa microbiana fue dada por los

sólidos suspendidos volátiles, (RAMALHO 1994). Estos SSV, se calcularon

indirectamente a través de recuento de microrganismos por placa difusa (Pour

– plate), para lo cual primero se realizó un ajuste entre los SSV de los lodos

versus el recuento en placa de microrganismos de los lodos.

Recuento de microrganismos (Método Pour – Plate)

Para el recuento en placa se utilizó el método descrito en la

literatura, con la diferencia entre el recuento en la etapa de aclimatación y

evaluación, con la etapa de la determinación de la relación entre el recuento en

placa difusa y los SSV

Recuento de microrganismos en la etapa de aclimatación y

evaluación

En este periodo se hizo el recuento como se mencionó en la

literatura (APHA 1992), con la diferencia que para la toma de muestra no se

hizo diluciones en tubos de ensayo, si no que se utilizó una micropipeta que

tiene un rango desde 0.1 hasta 100 microlitros, para el agua fresca y lodos en

el licor de mezcla se utilizó una dilución de 10-6 y para los lodos de

recirculación, una dilución de 10-7, estos se sembraron directamente a un

39

medio de cultivo genérico (Plate – Count), el rango de estas diluciones es

debido a la capacidad de la micropipeta utilizada. El medio de cultivo se

preparó siguiendo la proporcionalidad para un Litro, que menciona el envase

del medio de cultivo. Una vez realizado la siembra y la incubación, se realizó el

conteo mediante el equipo contador de colonias descrito anteriormente, para

posteriormente llenar los datos (ver Anexo A, Cuadro 20).y calcular el número

de microrganismos, para lo cual se utilizó la formula (18).

Sólidos suspendidos volátiles de una muestra

Para la determinación de sólidos suspendidos volátiles se seguirá

lo establecido por la APHA 1992, teniendo un volumen de muestra de 50 mL

para todos los análisis, para lo cual se llenó de datos la hoja elaborada de

acuerdo al Anexo A, Cuadro 21. Cabe mencionar que estos SSV solo se

calcularon en la etapa de calibración para la determinación de la relación entre

el recuento y los SSV. La fórmula para determinar los SSV es la siguiente:

( )

Dónde:

SSV = Sólidos Suspendidos Volátiles (mg/L)

SST = Sólidos Suspendidos Totales (mg/L)

SSNV = Sólidos Suspendidos No Volátiles o Fijos (mg/L)

Para la determinación de sólidos suspendidos totales se seguirá la

siguiente formula, (APHA 1992):

40

( )

( )

Dónde:

PD = Peso del papel filtro después del filtrado y de la estufa (mg)

PA = Peso del papel filtro antes del filtrado y antes de la estufa (mg)

V = Volumen de muestra (mL)

Para la determinación de los sólidos suspendidos no volátiles o

fijos se seguirá la siguiente formula, (APHA 1992):

( )

( )

Dónde:

CD = Peso del papel filtro después de la mufla (cenizas) (mg).

5.3.5. Determinación de la relación entre recuento en placa (Pour –

Plate) y los sólidos suspendidos volátiles (SSV)

A diferencia de la etapa anterior, aquí se realizó diluciones seriadas

como muestra la Figura 7, las diluciones se realizaron por duplicado y luego se

procedió como en la etapa anterior.

41

Determinación de la relación entre SSV y recuento en placa (método

Pour – Plate)

Como se observó en la literatura, la relación entre los distintos tipos

de mediciones de biomasa microbiana posee relaciones directamente

proporcionales, para lo cual asumimos en esta relación de estos 2 métodos

para medir biomasa microbiana (SSV y recuento en placa), también como

directamente proporcionales, para lo que se utilizó la ecuación de la recta para

el ajuste de estos datos.

( )

Dónde:

SSV= Sólidos Suspendidos Volátiles del reactor (mg/L)

Figura 7. Diluciones seriadas para el recuento en placa de

microrganismos por el método Pour – Plate.

42

UFC = Unidades Formadoras de Colonias del reactor (Numero/mL)

a,b = Constantes de la ecuación que se determinaron experimentalmente

Los datos que se ajustaron a la ecuación (30) se llenaron en la hoja

del Anexo A, Cuadro 22.

5.3.6. Ajuste de los datos obtenidos a la ecuación modelada

El ajuste que se realizó, fue un ajuste gráfico, ya que el sistema de

ecuaciones diferenciales no lineales obtenido, como producto de la modelación

que veremos más adelante, no puede obtenerse ajuste por métodos ordinarios

(CARRASCO 2002). Se desarrolló una hoja programada del tipo Runge – Kutta

de 4 orden, descrito en la ecuación (a), para lo cual se usó el software Matlab

2011.

Para realizar dicho ajuste solo se trabajó con el promedio de los 3

reactores tanto como para biomasa microbiana como para DBO.

VI. RESULTADOS

6.1. Construcción del equipo que simule un sistema de lodos


Figura 8. Construcción de los 3 reactores instalados

44

Figura 9. Tanque de alimentación para los 3 reactores instalados

Figura 10. Mangueras suministradoras de aire por medio de

bombas, a través de los orificios, en la cuba de

aireación para el mezclado y la suministración de

Oxígeno Disuelto OD (mg/L)

45

Figura 11. Pendiente inclinada en la cuba de decantación, para

evitar la acumulación de lodos en las esquinas y

facilitar su salida.

Figura 12. Instalación del equipo que simule el sistema de lodos


46

Cuadro 9. Parámetros pH y Temperatura obtenidos en el reactor 1 en la etapa

de evaluación

Fecha T ºC pH

Reactor Entrada Reactor

18/03/2014 22.3 * 7.88

25/03/2014 19.7 5.73 8.13

31/03/2014 24.6 6.41 7.27

01/04/2014 26.1 * *

PROMEDIO 23.18 6.07 7.76


de evaluación

Fecha T ºC pH


18/03/2014 22.1 * 7.17

25/03/2014 22.7 5.73 7.26

31/03/2014 19.6 6.41 8.2

01/04/2014 20.4 * *

PROMEDIO 21.20 6.07 7.54


de evaluación

Fecha T ºC pH


18/03/2014 25.1 * 8.11

25/03/2014 24.5 5.73 7.52

31/03/2014 20.1 6.41 7.49

01/04/2014 21.2 * *

PROMEDIO 22.73 6.07 7.71

47

6.2. Determinación del modelo matemático a utilizar para la estimación

de los parámetros biocinéticos.

Determinación del modelo matemático para el balance de biomasa

microbiana

Considerando el enunciado de la ecuación (15) y las ecuaciones

(20), (13) y (22) y sabiendo que las recirculaciones en el trabajo fueron

discontinuas, se generara acumulación, finalmente obtenemos como balance

total de biomasa microbiana para la cuba de aireación el siguiente modelo:

( ) ( )

Determinación del modelo matemático para el balance de carga

orgánica

Considerando el enunciado de la ecuación (15) y las ecuaciones

(24), (14) y (26) y sabiendo que las recirculaciones en el trabajo fueron

discontinuas, se generara acumulación, finalmente obtenemos como balance

total de carga orgánica para la cuba de aireación el siguiente modelo:

( ) ( )

48

6.3. Determinación de la carga orgánica en el periodo de evaluación

Carga orgánica (DBO) en la entrada a los reactores

Figura 13. DBO (ppm) promedio de entrada en los 3 reactores

Promedio de los 3 reactores 1046.45 (ppm) ver Anexo C, Cuadros

53, 55, 57.

Carga orgánica (DBO) en la entrada a los reactores

Figura 14. DBO (ppm) en promedio en los reactores para los 3 reactores

0.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

1400.00

0 48 96 144 192 240 288

DB

O (

pp

m)

Tiempo (Horas)

DBO en la Entrada

PromedioDBO

0.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

0 48 96 144 192 240 288

DB

O (

pp

m)

Tiempo (Horas)

DBO en el Reactor

PromedioDBO

49

Promedio de los 3 reactores 267.96 (ppm) ver Anexo C, Cuadros 54,

56, 58.

6.4. Determinación de la biomasa microbiana en el periodo de

evaluación y aclimatación


aclimatación

Biomasa microbiana en la entrada

Promedio de los 3 reactores 715.75 (ppm) ver Anexo B, Cuadros 29,

31, 33.

Biomasa microbiana en el reactor

Promedio de los 3 reactores 1872.09 (ppm) ver Anexo B, Cuadros

29, 31, 33.

Biomasa microbiana de recirculación


29, 31, 33.

50


evaluación

Biomasa microbiana en la entrada

Figura 15. SSV (ppm) de entrada en los 3 reactores


30, 32, 34.

Biomasa microbiana en los reactores

Figura 16. SSV (ppm) en los 3 reactores en la etapa de evaluación

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 48 96 144 192 240 288

SSV

(p

pm

)

Tiempo (Horas)

SSV en la Entrada

PromedioSSV

0.00

500.00

1000.00

1500.00

2000.00

2500.00

3000.00

3500.00

4000.00

0 48 96 144 192 240 288

SSV

(p

pm

)

Tiempo (Horas)

SSV en los Reactores

PromedioSSV

51

Promedio de los 3 reactores 1758.64 (ppm) ver ANEXO B, Cuadros

30, 32, 34.

Biomasa microbiana en la recirculación

Figura 17. SSV (ppm) de recirculación del reactor 3 en la etapa de

evaluación

Promedio de los 3 reactores 8153.51 (ppm) ver ANEXO B, Cuadros

30, 32, 34.

6.5. Determinación de la relación entre el recuento en placa por el

método Pour – plate, y los Sólidos suspendidos volátiles.

Cuadro 12. Datos obtenidos para la determinación de la relación entre SSV

(mg/L) y el recuento en placa (UFC/mL)

Recuento (UFC/mL) SSV (mg/L)

9.20E+08 1056.77

1.60E+09 805.38

3.58E+09 983.51

6.87E+09 3290.68

7.40E+09 3996.78

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

24 96 192 240

SSV

(p

pm

)

Tiempo (Horas)

SSV en las Recirculaciones

PromedioSSV (ppm)

52

Figura 18. Relación entre los SSV (mg/L) y el recuento de

microrganismos (Numero/mL)

( )

(

) ( )

Figura 19. Relación entre los SSV (mg/L) y el recuento de

microrganismos (Numero/L) al cuadrado.

y = 4.74041E-07x + 95.3795 R² = 87.8744

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0.00E+00 2.00E+09 4.00E+09 6.00E+09 8.00E+09

SSV

(m

g/L)

UFC (Numero/mL)

Relacion entre SSV y UFC

y = 6.11513E-23x + 5.08930E+02 R² = 98.18

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 6E+25

SSV

(m

g/L)

UFC² (Numero/L)

Relacion entre SSV (mg/L) y UFC² (Numero²/L)

53



Cuadro 13. Parámetros biocinéticos obtenidos para el agua residual del camal

municipal Tingo María

Parámetro biocinéticos Valor Unidad

µmax 3.84 día-1

KS 587 mg/L

YXS 1.476 mgSSV/mgDBO

Kd 0.98 día-1

Figura 20. Variación en promedio para los 3 reactores de la carga

orgánica y biomasa microbiana en el tiempo de

evaluación.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 48 96 144 192 240 288

Co

nce

ntr

ació

n (p

pm

)

Tiempo (Horas)

SSV y DBO en los Reactores

DBO(ppm)

SSV(ppm)

54

Figura 21. Biomasa modelada (simulación) con la biomasa

experimental

Figura 22. Carga orgánica modelada (simulación) con la carga

orgánica experimental

55

Figura 23. Biomasa modelada (comparación) con la biomasa

experimental (R2 = 0.9638)

Figura 24. Carga orgánica modelada (comparación) con la carga

orgánica experimental (R2 = 0.8945)

56

Cuadro 14. Parámetros de diseño y características del equipo, para la

determinación de los parámetros biocinéticos.

Parámetro Valor Unidad

Volumen del decantador 4.16 Litros

Volumen del aireador 13.80 Litros

Caudal de Entrada* 0.42 Litros/hora

Caudal de recirculación* 0.06 Litros/hora

Biomasa de entrada* 556.46 mg/L

Sustrato de entrada* 1046.45 mg/L

Biomasa en el reactor* 1758.64 mg/L

Sustrato en el reactor* 267.96 mg/L

Biomasa de recirculación* 8153.51 mg/L

Tiempo de retención hidráulica 1.379 d-1

Relación A/M 0.432 mgDBO/mgSSV/día

* Valores obtenidos en promedio de los 3 reactores

VII. DISCUSION

7.1. Construcción del equipo simulador de un sistema de lodos


El volumen de la cámara de aireación del trabajo es de

20.5x21x31cm (13.8) Litros, que difiere con los volúmenes utilizados en los

trabajos de TORRES et al.,. 1999, (9.8 Litros) y VARILA & DIAZ 2008, (8

Litros). El volumen del decantador secundario del trabajo es de (4.16) Litros,

que difiere con los volúmenes utilizados en los trabajos de TORRES et al.,.

1999, (7.8 Litros) y VARILA & DIAZ 2008, (5.9 Litros) La regulación de los

caudales en el trabajo se realizaron de forma manual, por el método

volumétrico, a diferencia de VARILA & DIAZ 2008, que realizo su estudio con

una bomba peristáltica, el cual garantizaba un caudal constante. Para la

aireación, se utilizo una bomba de refrigeradora de potencia desconocida, a

diferencia de VARILA & DIAZ 2008, que utilizo difusores con una potencia de

35W/m3. Los parámetros de operación (pH y T ºC) se encuentran dentro de los

rangos obtenidos en el trabajo de VARILA & DIAZ 2008, sin embargo la

temperatura se encuentra fuera del rango propuesto por GIL 2001, 22.73 ºC,

frente a 30 – 45 ºC.

58

7.2. Construcción del equipo simulador de un sistema de lodos


El modelo de cinética microbiana utilizado fue el de Monod, el cual

asume a la DBO como único representante de la materia orgánica. El agua

residual de camal posee nitratos, fosfatos, compuestos minerales entre otros,

(GARZON etal. 2014) para el cual es recomendable la ecuación de la IAWPRC

(GERARD 1999).

7.3. Determinación de la carga orgánica en el periodo de evaluación

El agua residual de la actividad porcina posee nitratos, fosfatos,

compuestos minerales entre otros, (GARZON etal. 2014) lo que hace

necesario un análisis de otros elementos para una mejor representación de la

carga orgánica, cabe mencionar que la DBO solo como indicador de materia

orgánica si resulta factible (RAMALHO 1994), Para el trabajo se utilizaron

botellas de 500 mL, que difiere del volumen descrito por la APHA 1992,

(300mL), sin embargo se respetó las proporcionalidades de los factores de

dilución. La DBO promedio de entrada fue de 1046.45 ppm, a diferencia de la

DBO obtenida por GARZON etal. 2014, 5751 ppm; o por VARILA & DIAZ

2008, 750 ppm. Esto se puede deber a los métodos utilizados, a los factores de

dilución, a las ecuaciones para el cálculo, o a los equipos utilizados.

7.4. Determinación de la biomasa microbiana en el periodo de

evaluación y aclimatación

En la etapa de aclimatación, para poder correr el equipo en el

59

tratamiento de aguas, se necesita que la biomasa microbiana alcance en SSV

3500 ppm (RAMALHO 1994), a diferencia del trabajo realizado, que se obtuvo

en promedio para los 3 reactores 1872.09 ppm, para 3 semanas de

aclimatación, cabe recalcar que el trabajo tuvo como objetivo observar la

cinética de consumo para determinar los parámetros biocinéticos y no el de

tratamiento del agua residual del camal. También los SSV de entrada fueron de

556.46 ppm a diferencia GARZON etal. 2014 que obtuvo 2030 ppm o VARILA

& DIAZ. 2008 que obtuvo 1600 ppm, esta diferencia se puede deber a la forma

en que se determinaron los SSV, indirectamente a través del recuento de

microrganismos por medio de la ecuación (34), y la forma en que se realizó el

recuento, (sin hacer diluciones), y los conteos obtenidos, eran todos mayores

de 300 UFC/ placa, para lo cual según APHA 1992, no debe sobrepasar el

límite mencionado, lo que pudo causar un sesgo al momento del conteo tanto

en la etapa de aclimatación, como la de evaluación, cabe mencionar que a

pesar de tener conteos altos, se pudo diferenciar las UFC para dicho conteo.

La temperatura utilizada en la estufa para la incubación en los recuentos, es de

37 ºC, que difiere de la recomendada por REASONER 1998, lo que pudo

causar una segmentación en cuanto al crecimiento de microrganismos.

7.5. Determinación de la relación entre el recuento en placa por el

método Pour – plate, y los Sólidos suspendidos volátiles.

Según ATLAS et al., 2001, para el líquido del licor de mezcla el

recuento de microrganismos heterótrofos es de 6,6.109 UFC/mL le corresponde

4714.286 ppm de biomasa, y según la ecuación obtenida (34), para 6,6.109

UFC/mL le corresponde 3193.71 ppm de biomasa como SSV. Según

60

GARZON et al., 2014, para agua residual fresca (entrada) el recuento de

microrganismos es de 9,2.108 UFC/mL le corresponde 2030 ppm de biomasa, y

según la ecuación obtenida (34), para 9,2.108 UFC/mL le corresponde 507.24

ppm de biomasa como SSV. Este sesgo por defecto en la ecuación obtenida,

puede ser debido a la diferencia de métodos utilizados al momento de calcular

las UFC/mL de las muestras. La temperatura utilizada en la estufa para la

incubación en los recuentos, es de 37 ºC, que difiere de la recomendada por

REASONER 1998, lo que pudo causar una segmentación en cuanto al

crecimiento de microrganismos.



Los parámetros biocinéticos obtenidos en la práctica realizada no

se encuentran dentro de los rangos propuestos por GIL 2001, que es para

aguas residuales urbanas, excepto el valor de µmax, también FINAMORE

establece que para aguas residuales industriales, el valor de este parámetro es

bajo. El valor de YXS, es distinto al obtenido por FINAMORE et al.,. 1999, (1.476

mgSSV/mgDBO frente a 0.39 mgSSV/mgDBO), también está por encima del

establecido por GIL 2001, (1.476 mgSSV/mgDBO frente al rango de 0,38-0,75

mgSSV/mgDBO), esto se debe a que los valores de SSV siempre se

encuentran muy por encima de la DBO, haciendo que los mg de la carga

orgánica, produzcan mayor cantidad de mg de biomasa en teoría. Este sesgo

se puede deber a los elevados valores de biomasa calculado, al momento de

las recirculaciones, ya que se utilizaron diluciones de 10-7 al momento de medir

biomasa en los reactores, a diferencia de los periodos donde no hubo

61

recirculaciones, se utilizaron diluciones de 10-6.

El valor de Kd, es distinto al obtenido por FINAMORE et al.,. 1999,

(0.98 d-1 frente a 0.034 d-1), también está por encima del establecido por GIL

2001, (0.98 d-1 frente al rango de 0,01-0,14 d-1), Este valor alto de la tasa de

muerte endógena de los microrganismos, se puede deber a la sobresaturación

de biomasa microbiana en las recirculaciones de y la baja relación A/M

obtenida (0.432 mgDBO/mgSSV/día, frente al rango para el sistema

convencional propuesto por GERARD 1999, 0.8-2 mgDBO/mgSSV/día) ,las

recirculaciones no se realizaron en forma continua, si no que se vertió cada

periodo de tiempo todo el lodo decantado acumulado, saturando de biomasa

microbiana la cuba de aireación, disminuyendo la cantidad de alimento (carga

orgánica) por microrganismo (biomasa microbiana), causando muerte por

inanición, aumentando el valor de la tasa de muerte.

El valor de KS, es distinto al obtenido por FINAMORE et al., 1999,

(587 mg/L frente a 35 mg/L), también está por encima del establecido por (GIL

2001, (587 mg/L frente al rango de 12-120 mg/L), según FINAMORE, las aguas

residuales del tipo industrial siempre presentan valores muy elevados. Este

valor alto de la constante de semisaturación, refleja la alta cantidad de carga

orgánica o sustrato, que necesita el microrganismo para alcanzar la tasa

máxima de crecimiento, esto se puede deber a la baja relación A/M obtenida

(0.432 mgDBO/mgSSV/día, frente al rango propuesto por GERARD 1999, 0.8-2

mgDBO/mgSSV/día) este hace que sea necesario mayor cantidad de carga

orgánica o sustrato por microrganismo, para alcanzar la máxima tasa de

crecimiento, reflejado en el alto valor de KS, obtenido.

VIII. CONCLUSIÓN

1. Se construyó en equipo que simule un sistema de lodos activados a escala

de laboratorio, con una cuba de aireación de 20.5x21x31cm (13,8) Litros,

una cámara de decantación con dimensiones de área trapezoidal lateral de

20.5x11.25x11 cm, con un ancho de 21cm, obteniendo como volumen total

4,16 Litro, con una regulación manual del caudal entrada y una bomba de

refrigeradora de potencia desconocida.

2. Se determinó el modelo matemático descrito en las ecuaciones (31) y (32).

3. Se determinó la carga orgánica en la etapa de evaluación, teniendo como

promedio en la entrada 1046.45 ppm, y en el reactor 267.96 ppm.

4. Se determinó la biomasa microbiana tanto en la etapa de aclimatación,

como la de evaluación, obteniendo en la etapa de aclimatación en

promedio 715.75 ppm, 1872.09 ppm, 7732.36 ppm para la entrada al

reactor, en la cuba de aireación y en la recirculación respectivamente. En la

etapa de evaluación se obtuvo en promedio 556.46, 1758.64 ppm, 8153.51

ppm para la entrada al reactor, en la cuba de aireación y en la recirculación

respectivamente.

63

5. Se determinó la relación entre el recuento en placa de microrganismos por

el método Pour – Plate, con los sólidos suspendidos volátiles, descrita en la

ecuación (34).

6. Se determinaron los parámetros biocinéticos del agua residual del camal

municipal Tingo María, mediante un equipo que simulo un sistema de lodos

activados a escala de laboratorio, obteniendo como valores 3.84 día-1,

587mg/L,1.476 mgSSV/mgDBO y Kd 0.96 día-1 para los parámetros µmax,

KS, YXS y Kd, respectivamente

IX. RECOMENDACIONES

1. Utilizar una bomba peristáltica para la regulación del caudal de entrada,

garantizando así un flujo constante para no alterar la cantidad de carga

orgánica y biomasa microbiana en el sistema y evitar cambios bruscos que

pueden alterar los parámetros biocinéticos obtenidos, también se

recomienda utilizar difusores de aire de potencia conocida, para garantizar

una mezcla homogénea y una adecuada suministración de oxígeno

disuelto. Realizar un control continuo de los parámetros pH y T ºC, y la

relación A/M

2. Utilizar un modelo más riguroso para la evaluación de cada componente

del agua residual

3. Utilizar distintas diluciones y distintas metodologías para el reporte de DBO,

también se recomienda un análisis más riguroso de componentes en el

contenido de materia orgánica del agua residual, para obtener una mejor

representación de la materia orgánica.

4. En el recuento en placa de microrganismos, utilizar varias diluciones desde

el rango de 10-5 hasta 10-9 para obtener un recuento dentro del rango de

30 a 300 UFC/mL, para reportar los resultados. También utilizar otros

métodos, para la representación de biomasa microbiana, se recomienda

65

también utilizar una temperatura de 20 a 30 ºC para la incubación en

dichos recuentos, para evitar la segmentación de crecimiento de

microrganismos.

5. Utilizar diferentes métodos de recuento en placa de microrganismos para

comparar con la cantidad de SSV, y observar las diferencias

6. Utilizar un algoritmo estable para el ajuste de datos al modelo establecido,

hacer un control más riguroso de los parámetros de operación del reactor

(pH, y T ºC),

X. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA

APHA, AWWA, WPCF. 1992. Métodos normalizados para el análisis de aguas

potables y residuales, trad. por Díaz de Santos. 3 ed. Madrid, España,

Mc Graw-Hill. p. 562-573, 1486-1492, 745-753.

GERARD, K. 1999. Ingeniería ambiental, fundamentos entornos tecnologías y

sistemas de gestión, trad. por Antonio García Brage, 2 ed, Madrid,

España, Impresos y Revistas IMPRESA. p. 721-726.

RAMALHO, D. 1983. Tratamiento de aguas residuales, trad. por Domingo

Jiménez Beltrán, 3 ed, Ottawa, Canadá, Facultad de ciencia e ingeniería

Universidad de Laval de Canadá, Editorial REVERTE. p. 203-409.

ATLAS, R., BARTHA, RICHARD. 2001. Ecología microbiana y microbiología

ambiental, trad. por Isabel Capella. 3ed. Madrid, España, Editorial

REVERTE. p. 217-264.

CARRASCO, L. 2002. Métodos numéricos aplicados a la ingeniería, trad. por

Ricardo Figueroa García. 2 ed. Bogota, Colombia, Ediciones RFG. p.

440- 453.

67

SUNASS 2013. Estadísticas de EPPS de aguas residuales. [En Línea]:

SUNASS, (http://www.sunass.gob.pe/websunass/index.php/component/

content/article?layout=edit&id=307, 28 de Mayo del 2014)

FINAMORE, K. 1999. Congreso Universidad Central de Venezuela. [En Línea]:

RESEARCHGATE, (http://www.researchgate.net/publication/229009641_

I-190 CONSTANTES_CINTICAS_EN_UN_SISTEMA_DE_LODOS_ACTIV

ADOS_A_ESCALA_LABORATORIO, 5 Julio del 2014)

GIL, L. 2001. Modelización de procesos de lodos activados. [En Línea]:

BOOKS, (http://books.google.com.pe/books?id=qOu2R_xo2voC&printsec

=frontcover&hl=es&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=

false, 7 Marzo del 2014)

BOSCO, R. 2008. Tratamiento de efluentes lácteos, en lodos activados. [En

Línea]: SCIELO, (http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=

S0718-07642008000400003, 22 de setiembre del2014)

BLANCO, E. 2011. Lodos activados a escala laboratorio para el tratamiento de

efluentes de una industria papelera. [En Línea]: BVSDE,

(www.bvsde.paho.org/bvsaidis/aresidua/peru/ventar017.pdf, 8 de agosto

del 2014)

http://www.sunass.gob.pe/websunass/index.php/component/%20content/article?layout=edit&id=307

http://www.sunass.gob.pe/websunass/index.php/component/%20content/article?layout=edit&id=307

http://www.researchgate.net/publication/229009641_%20I-190%20CONSTANTES_CINTICAS_EN_UN_SISTEMA_DE_LODOS_ACTIV%20ADOS_A_ESCALA_LABORATORIO,%205%20Julio%20del%202014



http://books.google.com.pe/books?id=qOu2R_xo2voC&printsec%20=frontcover&hl=es&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false



http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=%20S0718-07642008000400003

http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=%20S0718-07642008000400003

http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/aresidua/peru/ventar017.pdf,%208%20de%20agosto%20del%202014

http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/aresidua/peru/ventar017.pdf,%208%20de%20agosto%20del%202014

68

LOPEZ, J. 2009. Tratamiento de aguas porcinas en lodos activados a escala

de laboratorio. [En Línea]: UCHILE, (www.tesis.uchile.cl/bitstream/handle

/2250/103317/lopez_c.pdf?sequence=3, 13 Agosto del 2014).

TORRES 2011. Alternativas de tratamiento biológico aerobio para el agua

residual doméstica del municipio de Cali, Colombia. [En Línea]: RACO,

(http://www.raco.cat/index.php/afinidad/article/view/268129, 2 abril del

2014).

VARILA & DIAZ2008. Tratamiento de aguas residuales mediante lodos

activados a escala laboratorio. [En Línea]: UELBOSQUE, (www.uel

bosque.edu.co/sites/.../tratamiento_aguas_residuales7-2.pdf, 6 de Marzo

del 2014).

GARZON 2014. Caracterización de aguas residuales porcinas y su tratamiento

por diferentes procesos en México. [En Línea]: Revistas UNAM

(http://www.revistas.unam.mx/index.php/rica/article/download/35858/39

967, 9 de Abril del 2014)

JU KIM, D, 2012. Relation of microbial biomass to counting units for

Pseudomonas aeruginosa. [En Linea]: AcademicJournals,

(http://www.academicjournals.org/article/article1380721635_Kim%20et

%20al.pdf, 3 de setiembre del 2014)

http://www.tesis.uchile.cl/bitstream/handle%20/2250/103317/lopez_c.pdf?sequence=3

http://www.tesis.uchile.cl/bitstream/handle%20/2250/103317/lopez_c.pdf?sequence=3

http://www.raco.cat/index.php/afinidad/article/view/268129%202%20abril%20del%202014

http://www.raco.cat/index.php/afinidad/article/view/268129%202%20abril%20del%202014

http://www.revistas.unam.mx/index.php/rica/article/download/35858/39967,%209%20de%20Abril%20del%202014

http://www.revistas.unam.mx/index.php/rica/article/download/35858/39967,%209%20de%20Abril%20del%202014

http://www.academicjournals.org/article/article1380721635_Kim%20et%20al.pdf

http://www.academicjournals.org/article/article1380721635_Kim%20et%20al.pdf

69

BUMHAN, W. 1998. Comparison of Microbial biomass Estimation Techniques

for the initial Rate Kinetic Studies. [En Linea]: EEER, (http://

www.eeer.org/upload/eer-3-1-47-6.pdf, 12 de setiembre del 2014)

CONTRERAS, E. 2001. Un método alternativo para la determinación de

biomasa en cultivos puros y sistemas de barros activados. [En Línea]:

SEDICI (http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/2384/Docu

mento_completo.pdf?sequence=1, 24 de setiembre del 2014)

REASONER, C. 1998. Agencia de protección ambiental de los Estados Unidos,

Recuento en placa de microrganismos heterótrofos [En Línea]: BVSDE,

(http://www.bvsde.paho.org/bvsala/e/fulltext/recuento/recuento.pdf, 5 de

setiembre del 2014)

NEIRA, J. 2002, Demanda Bioquimica de Oxigeno [En Línea]: SCRIBD,

(https://es.scribd.com/doc/207419022/DBO-Johanna-Neira 23 de

setiembre del 2014)

http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/2384/Docu%20mento_completo.pdf?sequence=1

http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/2384/Docu%20mento_completo.pdf?sequence=1

http://www.bvsde.paho.org/bvsala/e/fulltext/recuento/recuento.pdf

XI. ANEXOS

A. MODELO DE HOJAS PARA EL LLENADO DE DATOS

Cuadro 15. Hoja de mediciones de caudales, etapa de aclimatación.

Fecha Hora Caudal (L/min) Observación

Cuadro 16. Hoja de mediciones de biomasa microbiana, etapa de aclimatación

Fecha Hora

Caudal afluente

promedio (L/min)

Biomasa en el

afluente (mg/L)

Biomasa en el

reactor (mg/L)

Caudal de recirculación

(L/min)

Biomasa de recirculación

(mg/L)

71

Cuadro 17. Hoja de evaluación de la biomasa microbiana para la determinación de los parámetros cinéticos

Fecha Hora Caudal afluente

promedio (L/min)

Biomasa en el afluente (mg/L)

Biomasa en el reactor (mg/L)


(L/min)

Biomasa de recirculación

(mg/L)

72

Cuadro 18. Hoja de evaluación de la carga orgánica para la determinación de los parámetros cinéticos

Fecha Hora Caudal afluente

promedio (L/min)

Carga Orgánica en el afluente

(mg/L)

Carga Orgánica en el reactor

(mg/L)


(L/min)

Carga Orgánica de recirculación

(mg/L)

73

Cuadro 19. Hoja de trabajo para la determinación de la carga orgánica.

OD₀ (ppm)

OD₅ (ppm)

B₀ (ppm)

B₅ (ppm)

Factor de dilución (p)

Relación de siembra (f)

DBO₅ (ppm)

Cuadro 20. Hoja de trabajo para la determinación de la biomasa microbiana

Numero Fracción Factor de Dilución Numero de m.o.

por mL

Cuadro 21. Hoja de trabajo para la determinación de los SSV

Peso del papel (P.p)

(g)

P.p. después de la estufa

105 °C (g)

Peso crisol (P.c.) (g)

P.c. y P.p. después de la

mufla 550 °C

(g)

SST (mg/L)

SSV (mg/L)

Cuadro 22. Hoja de llenado de datos para el ajuste a la ecuación (34)

UFC (Numero/mL) SSV (mg/L)

74

B. HOJAS LLENAS CON LOS RESULTADOS`

Cuadro 23. Caudales de entrada y recirculación obtenidos, etapa de

aclimatación para el reactor 1

Fuente: Elaboración Propia

Tiempo (Horas) Caudal afluente promedio

(mL/min) Caudal de recirculación

(mL/min)

0 6.5 0

24 7.1 0

48 6.6 2400

72 6.9 0

96 6.4 0

168 7 0

192 6.5 3800

216 6.4 0

240 6.8 0

264 6.6 3800

336 6.6 3900

360 7.1 0

384 6.8 0

408 7.1 3900

432 6.8 0

Cuadro 24. Caudales de entrada y recirculación obtenidos, etapa de evaluación

para el reactor 1




(mL/min)

0 6.7 0

24 6.2 4000

48 7.1 0

72 6.9 0

96 7.3 4000

168 7.1 0

192 6.9 4000

216 7.2 0

240 7.1 4000

264 7 0

75






(mL/min)

0 6.8 0

24 6.3 0

48 6.3 2400

72 6.4 0

96 7.2 0

168 6.6 0

192 7.2 3800

216 6.6 0

240 6.5 0

264 6.8 3800

336 7 3900

360 6.8 0

384 6.7 0

408 6.8 3900

432 6.3 0


para el reactor 2




(mL/min)

0 6.4 0

24 6.8 4000

48 7.2 0

72 7.1 0

96 6.6 4000

168 6.7 0

192 7.2 4000

216 6.6 0

240 7 4000

264 6.5 0

76






(mL/min)

0 6.4 0

24 6.4 0

48 7 2400

72 6.7 0

96 6.4 0

168 6.4 0

192 6.6 3800

216 6.5 0

240 6.5 0

264 6.6 3800

336 7.2 3900

360 6.9 0

384 7 0

408 6.6 3900

432 6.7 0


para el reactor 3




(mL/min)

0 6.6 0

24 6.6 4000

48 6.5 0

72 7 0

96 7.1 4000

168 6.4 0

192 7.1 4000

216 6.8 0

240 6.9 4000

264 6.7 0

77

Cuadro 29. Biomasa microbiana de la entrada, reactor y recirculación

obtenidos, etapa de aclimatación para el reactor 1


Tiempo (Horas) Entrada (mg/L) Reactor (mg/L) Recirculación (mg/L)

0 549.98 388.84 0

24 1184.02 620.04 0

48 634.05 5709.94 5184.48

72 1222.56 875.76 0

96 518.45 847.73 0

168 1141.99 1085.94 0

192 956.33 5709.94 7286.3

216 994.86 1040.4 0

240 581.50 893.27 0

264 570.99 5850.06 9107.88

336 476.41 3222.79 11209.7

360 1078.93 1092.95 0

384 539.47 938.81 0

408 665.58 4413.82 11209.7

432 570.99 847.73 0

Cuadro 30. Biomasa microbiana de la entrada reactor y recirculación obtenidos,

etapa de evaluación para el Reactor 1



0 1285.61 388.84 0

24 670.83 4834.18 5920.12

48 760.16 1446.75 0

72 497.43 942.32 0

96 833.72 3397.94 5044.36

168 525.45 788.18 0

192 1106.96 4186.12 11700.12

216 532.46 1040.4 0

240 329.28 2732.36 8442.3

264 353.81 1054.41 0

78

Cuadro 31. Biomasa microbiana del reactor y recirculación obtenidos, etapa de




0 497.43 262.73

24 1099.95 616.53

48 1015.88 1453.76 3678.18

72 756.65 231.2

96 1348.67 227.7

168 1348.67 164.64

192 1184.02 5762.48 7321.33

216 560.48 1460.76

240 1141.99 599.02

264 581.50 3030.12 7461.45

336 655.07 4676.55 10333.94

360 1306.63 1113.96

384 518.45 374.82

408 1205.04 3432.97 10509.09

432 1243.58 385.33


evaluación para el reactor 2


Tiempo (Horas) Entrada (mg/L) Biomasa (mg/L) Recirculación (mg/L)

0 1285.61 518 0

24 670.83 3083 7076

48 760.16 399 0

72 497.43 571 0

96 833.72 3345 9914

168 525.45 574 0

192 1106.96 3398 10404

216 532.46 792 0

240 329.28 3100 11700

264 353.81 967 0

79





0 322.28 336.29

24 914.29 210.18

48 613.03 4886.73 3818.3

72 935.31 1092.95

96 973.84 479.92

168 528.96 287.25

192 549.98 4659.03 4659.03

216 952.82 798.69

240 539.47 385.33

264 570.99 5079.39 5394.67

336 581.50 1926.67 9142.91

360 539.47 1341.66

384 613.03 346.8

408 1015.88 4256.18 9668.36

432 602.52 826.72


evaluación para el reactor 3


Tiempo (Horas) Entrada (mg/L) Biomasa (mg/L) Recirculación (mg/L)

0 1285.61 532.46 0

24 670.83 1926.67 4729.09

48 760.16 441.38 0

72 497.43 994.86 0

96 833.72 2522.18 9283.03

168 525.45 1008.87 0

192 1106.96 2907.52 4694.06

216 532.46 861.75 0

240 329.28 3152.73 8932.73

264 353.81 851.24 0

80

C. DATOS PRIMARIOS OBTENIDOS EN LA PRACTICA

Cuadro 35. Recuento de microrganismos en la entrada del reactor 1, etapa de

aclimatación


Fecha Hora Numero Fracción Factor de Dilución

Numero de m.o. por mL

17/03/2014 11:35 92 8 1.00E+06 7.36E+08

18/03/2014 10:15 261 8 1.00E+06 2.09E+09

19/03/2014 9:40 175 8 1.00E+06 1.40E+09

20/03/2014 11:05 267 8 1.00E+06 2.14E+09

21/03/2014 10:40 278 8 1.00E+06 2.22E+09

24/03/2014 12:20 151 8 1.00E+06 1.21E+09

25/03/2014 9:15 157 8 1.00E+06 1.26E+09

26/03/2014 10:30 272 8 1.00E+06 2.18E+09

27/03/2014 10:50 154 8 1.00E+06 1.23E+09

28/03/2014 9:20 163 8 1.00E+06 1.30E+09

31/03/2014 1:05 166 8 1.00E+06 1.33E+09

01/04/2014 10:50 154 8 1.00E+06 1.23E+09

02/04/2014 11:45 175 8 1.00E+06 1.40E+09

03/04/2014 10:35 290 8 1.00E+06 2.32E+09

04/04/2014 11:40 172 8 1.00E+06 1.38E+09


evaluación.



Numero de m.o. por L

07/04/2014 11:35 321 4 1.00E+06 1.28E+09

08/04/2014 10:15 238 4 1.00E+06 9.52E+08

09/04/2014 9:40 434 4 1.00E+06 1.74E+09

10/04/2014 11:05 434 4 1.00E+06 1.74E+09

11/04/2014 10:40 238 8 1.00E+06 1.90E+09

14/04/2014 12:20 150 4 1.00E+06 6.00E+08

15/04/2014 9:15 116 8 1.00E+06 9.28E+08

16/04/2014 10:30 152 8 1.00E+06 1.22E+09

17/04/2014 10:50 94 8 1.00E+06 7.52E+08

18/04/2014 9:20 103 16 1.00E+06 1.60E+09

81

Cuadro 37. Recuento de microrganismos en la entrada del reactor 2 etapa de

aclimatación




17/03/2014 11:35 142 8 1.00E+06 1.14E+09

18/03/2014 10:15 314 8 1.00E+06 2.51E+09

19/03/2014 9:40 290 8 1.00E+06 2.32E+09

20/03/2014 11:05 216 8 1.00E+06 1.73E+09

21/03/2014 10:40 385 8 1.00E+06 3.08E+09

24/03/2014 12:20 385 8 1.00E+06 3.08E+09

25/03/2014 9:15 338 8 1.00E+06 2.70E+09

26/03/2014 10:30 160 8 1.00E+06 1.28E+09

27/03/2014 10:50 326 8 1.00E+06 2.61E+09

28/03/2014 9:20 166 8 1.00E+06 1.33E+09

31/03/2014 1:05 187 8 1.00E+06 1.50E+09

01/04/2014 10:50 373 8 1.00E+06 2.98E+09

02/04/2014 11:45 148 8 1.00E+06 1.18E+09

03/04/2014 10:35 344 8 1.00E+06 2.75E+09

04/04/2014 11:40 355 8 1.00E+06 2.84E+09


evaluación.




07/04/2014 11:35 321 4 1.00E+06 1.28E+09

08/04/2014 10:15 238 4 1.00E+06 9.52E+08

09/04/2014 9:40 434 4 1.00E+06 1.74E+09

10/04/2014 11:05 434 4 1.00E+06 1.74E+09

11/04/2014 10:40 238 8 1.00E+06 1.90E+09

14/04/2014 12:20 150 4 1.00E+06 6.00E+08

15/04/2014 9:15 116 8 1.00E+06 9.28E+08

16/04/2014 10:30 152 8 1.00E+06 1.22E+09

17/04/2014 10:50 94 8 1.00E+06 7.52E+08

18/04/2014 9:20 103 16 1.00E+06 1.60E+09

82


aclimatación




17/03/2014 11:35 157 8 1.00E+06 1.26E+09

18/03/2014 10:15 338 8 1.00E+06 2.70E+09

19/03/2014 9:40 181 8 1.00E+06 1.45E+09

20/03/2014 11:05 349 8 1.00E+06 2.79E+09

21/03/2014 10:40 148 8 1.00E+06 1.18E+09

24/03/2014 12:20 326 8 1.00E+06 2.61E+09

25/03/2014 9:15 273 8 1.00E+06 2.18E+09

26/03/2014 10:30 284 8 1.00E+06 2.27E+09

27/03/2014 10:50 166 8 1.00E+06 1.33E+09

28/03/2014 9:20 163 8 1.00E+06 1.30E+09

31/03/2014 1:05 136 8 1.00E+06 1.09E+09

01/04/2014 10:50 308 8 1.00E+06 2.46E+09

02/04/2014 11:45 154 8 1.00E+06 1.23E+09

03/04/2014 10:35 190 8 1.00E+06 1.52E+09

04/04/2014 11:40 163 8 1.00E+06 1.30E+09


evaluación.




07/04/2014 11:35 321 4 1.00E+06 1.28E+09

08/04/2014 10:15 238 4 1.00E+06 9.52E+08

09/04/2014 9:40 434 4 1.00E+06 1.74E+09

10/04/2014 11:05 434 4 1.00E+06 1.74E+09

11/04/2014 10:40 238 8 1.00E+06 1.90E+09

14/04/2014 12:20 150 4 1.00E+06 6.00E+08

15/04/2014 9:15 116 8 1.00E+06 9.28E+08

16/04/2014 10:30 152 8 1.00E+06 1.22E+09

17/04/2014 10:50 94 8 1.00E+06 7.52E+08

18/04/2014 9:20 103 16 1.00E+06 1.60E+09

83

Cuadro 41. Recuento de microrganismos en el reactor 1, etapa de aclimatación




17/03/2014 11:35 111 8 1.00E+06 8.88E+08

18/03/2014 10:15 177 8 1.00E+06 1.42E+09

19/03/2014 9:40 163 8 1.00E+07 1.30E+10

20/03/2014 11:05 250 8 1.00E+06 2.00E+09

21/03/2014 10:40 242 8 1.00E+06 1.94E+09

24/03/2014 12:20 310 8 1.00E+06 2.48E+09

25/03/2014 9:15 326 4 1.00E+07 1.30E+10

26/03/2014 10:30 297 8 1.00E+06 2.38E+09

27/03/2014 10:50 255 8 1.00E+06 2.04E+09

28/03/2014 9:20 167 8 1.00E+07 1.34E+10

31/03/2014 1:05 92 8 1.00E+07 7.36E+09

01/04/2014 10:50 312 8 1.00E+06 2.50E+09

02/04/2014 11:45 268 8 1.00E+06 2.14E+09

03/04/2014 10:35 252 4 1.00E+07 1.01E+10

04/04/2014 11:40 242 8 1.00E+06 1.94E+09

Cuadro 42. Recuento de microrganismos en el reactor 1, etapa de evaluación.




07/04/2014 11:35 152 8 1.00E+06 1.22E+09

08/04/2014 10:15 110 4 1.00E+07 4.40E+09

09/04/2014 9:40 126 8 1.00E+06 1.01E+09

10/04/2014 11:05 284 8 1.00E+06 2.27E+09

11/04/2014 10:40 144 4 1.00E+07 5.76E+09

14/04/2014 12:20 288 8 1.00E+06 2.30E+09

15/04/2014 9:15 166 4 1.00E+07 6.64E+09

16/04/2014 10:30 246 8 1.00E+06 1.97E+09

17/04/2014 10:50 180 4 1.00E+07 7.20E+09

18/04/2014 9:20 243 8 1.00E+06 1.94E+09

84





17/03/2014 11:35 75 8 1.00E+06 6.00E+08

18/03/2014 10:15 176 8 1.00E+06 1.41E+09

19/03/2014 9:40 83 4 1.00E+07 3.32E+09

20/03/2014 11:05 66 8 1.00E+06 5.28E+08

21/03/2014 10:40 65 8 1.00E+06 5.20E+08

24/03/2014 12:20 47 8 1.00E+06 3.76E+08

25/03/2014 9:15 329 4 1.00E+07 1.32E+10

26/03/2014 10:30 417 8 1.00E+06 3.34E+09

27/03/2014 10:50 171 8 1.00E+06 1.37E+09

28/03/2014 9:20 173 4 1.00E+07 6.92E+09

31/03/2014 1:05 267 4 1.00E+07 1.07E+10

01/04/2014 10:50 318 8 1.00E+06 2.54E+09

02/04/2014 11:45 107 8 1.00E+06 8.56E+08

03/04/2014 10:35 196 4 1.00E+07 7.84E+09

04/04/2014 11:40 110 8 1.00E+06 8.80E+08





07/04/2014 11:35 148 8 1.00E+06 1.18E+09

08/04/2014 10:15 176 4 1.00E+07 7.04E+09

09/04/2014 9:40 114 8 1.00E+06 9.12E+08

10/04/2014 11:05 163 8 1.00E+06 1.30E+09

11/04/2014 10:40 191 4 1.00E+07 7.64E+09

14/04/2014 12:20 164 8 1.00E+06 1.31E+09

15/04/2014 9:15 194 4 1.00E+07 7.76E+09

16/04/2014 10:30 226 8 1.00E+06 1.81E+09

17/04/2014 10:50 177 4 1.00E+07 7.08E+09

18/04/2014 9:20 276 8 1.00E+06 2.21E+09

85





17/03/2014 11:35 96 8 1.00E+06 7.68E+08

18/03/2014 10:15 60 8 1.00E+06 4.80E+08

19/03/2014 9:40 279 4 1.00E+07 1.12E+10

20/03/2014 11:05 312 8 1.00E+06 2.50E+09

21/03/2014 10:40 137 8 1.00E+06 1.10E+09

24/03/2014 12:20 82 8 1.00E+06 6.56E+08

25/03/2014 9:15 266 4 1.00E+07 1.06E+10

26/03/2014 10:30 228 8 1.00E+06 1.82E+09

27/03/2014 10:50 110 8 1.00E+06 8.80E+08

28/03/2014 9:20 290 4 1.00E+07 1.16E+10

31/03/2014 1:05 110 4 1.00E+07 4.40E+09

01/04/2014 10:50 383 8 1.00E+06 3.06E+09

02/04/2014 11:45 99 8 1.00E+06 7.92E+08

03/04/2014 10:35 243 4 1.00E+07 9.72E+09

04/04/2014 11:40 236 8 1.00E+06 1.89E+09





07/04/2014 11:35 111 8 1.00E+06 8.88E+08

08/04/2014 10:15 276 4 1.00E+07 1.10E+10

09/04/2014 9:40 413 8 1.00E+06 3.30E+09

10/04/2014 11:05 269 8 1.00E+06 2.15E+09

11/04/2014 10:40 194 4 1.00E+07 7.76E+09

14/04/2014 12:20 225 8 1.00E+06 1.80E+09

15/04/2014 9:15 239 4 1.00E+07 9.56E+09

16/04/2014 10:30 297 8 1.00E+06 2.38E+09

17/04/2014 10:50 156 4 1.00E+07 6.24E+09

18/04/2014 9:20 301 8 1.00E+06 2.41E+09

86

Cuadro 47. Recuento de microrganismos en la recirculación del reactor 1,

etapa de aclimatación




19/03/2014 9:40 148 4 1.00E+07 5.92E+09

25/03/2014 9:15 208 4 1.00E+07 8.32E+09

28/03/2014 9:20 260 4 1.00E+07 1.04E+10

31/03/2014 1:05 320 4 1.00E+07 1.28E+10

03/04/2014 10:35 320 4 1.00E+07 1.28E+10


etapa de evaluación




08/04/2014 10:15 135 4 1.00E+07 5.40E+09

11/04/2014 10:40 265 4 1.00E+07 1.06E+10

15/04/2014 9:15 134 4 1.00E+07 5.36E+09

17/04/2014 10:50 255 4 1.00E+07 1.02E+10


etapa de aclimatacion




19/03/2014 9:40 105 4 1.00E+07 4.20E+09

25/03/2014 9:15 209 4 1.00E+07 8.36E+09

28/03/2014 9:20 213 4 1.00E+07 8.52E+09

31/03/2014 1:05 295 4 1.00E+07 1.18E+10

03/04/2014 10:35 300 4 1.00E+07 1.20E+10

87




Fecha Hora Numero Fracción Factor de

Dilución

Numero de m.o.

por mL

08/04/2014 10:15 202 4 1.00E+07 8.08E+09

11/04/2014 10:40 283 4 1.00E+07 1.13E+10

15/04/2014 9:15 297 4 1.00E+07 1.19E+10

17/04/2014 10:50 334 4 1.00E+07 1.34E+10


etapa de aclimatación



Dilución

Numero de m.o.

por mL

19/03/2014 9:40 109 4 1.00E+07 4.36E+09

25/03/2014 9:15 133 4 1.00E+07 5.32E+09

28/03/2014 9:20 154 4 1.00E+07 6.16E+09

31/03/2014 1:05 261 4 1.00E+07 1.04E+10

03/04/2014 10:35 276 4 1.00E+07 1.10E+10





Dilución

Numero de m.o.

por mL

08/04/2014 10:15 169 4 1.00E+07 6.76E+09

11/04/2014 10:40 144 4 1.00E+07 5.76E+09

15/04/2014 9:15 334 4 1.00E+07 1.34E+10

17/04/2014 10:50 241 4 1.00E+07 9.64E+09

88

Cuadro 53. DBO en la entrada del reactor 1, etapa de evaluación.


Tiempo OD₀

(ppm)

OD₅

(ppm) B₀ (ppm) B₅ (ppm)

Factor de

dilución (p)

Relación de

siembra (f)

DBO₅

(ppm)

0 8.04 2.51 8.04 7.47 200 0.995 992.57

24 8.28 2.76 8.28 7.45 200 0.995 938.83

48 8.26 2.81 8.26 7.37 200 0.995 912.89

72 7.92 2.08 7.92 7.3 200 0.995 1044.62

96 7.87 2.23 7.87 7.26 200 0.995 1006.61

168 8.22 2.23 8.22 7.25 200 0.995 1004.97

192 7.82 1.22 7.82 7.13 200 0.995 1182.69

216 8.03 1.4 8.03 7.28 200 0.995 1176.75

240 7.85 0.87 7.85 7.24 200 0.995 1274.61

264 7.87 1.22 7.87 6.94 200 0.995 1144.93

Cuadro 54. DBO en el reactor 1, etapa de evaluación.


Tiempo OD₀

(ppm)

OD₅


Factor de

dilución (p)

Relación de

siembra (f)

DBO₅

(ppm)

0 7.97 2.72 7.97 7.21 200 0.995 898.76

24 7.71 5.94 7.71 7.24 200 0.995 260.47

48 7.84 4.85 7.84 6.44 200 0.995 319.40

72 8 6.36 8 7.02 200 0.995 132.98

96 8.26 5.93 8.26 6.55 200 0.995 125.71

168 7.68 6.74 7.68 6.85 200 0.995 22.83

192 7.88 6.54 7.88 6.65 200 0.995 23.23

216 7.69 5.32 7.69 7.2 200 0.995 376.49

240 8.14 6.08 8.14 6.8 200 0.995 145.34

264 8.1 5.73 8.1 6.73 200 0.995 201.37

89



Tiempo OD₀

(ppm)

OD₅


Factor de

dilución (p)

Relación de

siembra (f)

DBO₅

(ppm)

0 7.95 1.21 7.95 6.93 200 0.995 1145.02

24 7.93 1.56 7.93 6.91 200 0.995 1071.02

48 7.97 0.32 7.97 7.17 200 0.995 1370.80

72 7.95 1.21 7.95 7.35 200 0.995 1228.60

96 7.83 1.26 7.83 7.19 200 0.995 1186.64

168 8.02 0.62 8.02 6.92 200 0.995 1261.10

192 7.92 0.82 7.92 6.74 200 0.995 1185.18

216 8.05 1.1 8.05 6.91 200 0.995 1163.14

240 7.93 1.4 7.93 7.31 200 0.995 1182.62

264 7.94 0.85 7.94 7.27 200 0.995 1284.67



Tiempo OD₀

(ppm)

OD₅


Factor de

dilución (p)

Relación de

siembra (f)

DBO₅

(ppm)

0 7.32 1.7 7.32 6.96 200 0.995 1052.36

24 8.28 6.86 8.28 6.99 200 0.995 27.29

48 7.78 5.68 7.78 6.85 200 0.995 234.93

72 7.6 7.26 7.6 7.31 200 0.995 10.29

96 7.66 4.97 7.66 7.43 200 0.995 492.23

168 8.47 5.57 8.47 7.26 200 0.995 339.21

192 7.87 4.62 7.87 6.46 200 0.995 369.41

216 7.95 6.4 7.95 6.78 200 0.995 77.17

240 8.52 5.95 8.52 6.83 200 0.995 177.69

264 7.65 6.94 7.65 7.16 200 0.995 44.49

90



Tiempo OD₀

(ppm)

OD₅


Factor de

dilución (p)

Relación de

siembra (f)

DBO₅

(ppm)

0 8.02 0.87 8.02 5.57 200 0.995 942.45

24 7.74 2.85 7.74 7.13 200 0.995 856.61

48 8.08 3.52 8.08 7.68 200 0.995 832.40

72 8.01 3.61 8.01 7.46 200 0.995 770.55

96 7.72 1.3 7.72 5.76 200 0.995 893.96

168 8.08 0.14 8.08 5.02 200 0.995 979.06

192 7.73 0.92 7.73 5.09 200 0.995 836.64

216 7.96 2.46 7.96 6.29 200 0.995 767.67

240 7.86 0.4 7.86 5.52 200 0.995 1026.34

264 7.74 2.48 7.74 6.06 200 0.995 717.68



Tiempo OD₀

(ppm)

OD₅


Factor de

dilución (p)

Relación de

siembra (f)

DBO₅

(ppm)

0 7.27 3.96 7.27 7.39 200 0.995 685.88

24 8.38 6.22 8.38 6.33 200 0.995 24.05

48 7.17 5.35 7.17 6.21 200 0.995 172.96

72 8.21 5.19 8.21 7.18 200 0.995 399.03

96 8.1 6.46 8.1 6.83 200 0.995 75.27

168 8.5 4.45 8.5 6.35 200 0.995 382.15

192 8.35 5.7 8.35 7.28 200 0.995 317.07

216 7.6 4.88 7.6 7.25 200 0.995 474.35

240 7.97 6.5 7.97 7.13 200 0.995 126.84

264 8.62 6.97 8.62 7.21 200 0.995 49.41

91

Cuadro 59. Recuento en placa para la determinación de la relación de SSV

(mg/L) y UFC (Numero/mL).

Fuente: Elaboración propia

Numero Fracción Factor de dilución Numero de m.o. por L

131 2 1.00E+06 2.60E+08

54 1 1.00E+07 5.36E+08

94 1 1.00E+07 9.36E+08

83 2 1.00E+07 1.60E+09

57 1 1.00E+08 5.67E+09

Cuadro 60. Recuento en placa para la determinación de la relación de SSV

(mg/L) y UFC (Numero/mL).

Numero Fracción Factor de Dilución Numero de m.o. por

L

92 1 1.00E+07 9.20E+08

161 1 1.00E+07 1.61E+09

179 2 1.00E+07 3.58E+09

69 1 1.00E+08 6.90E+09

74 1 1.00E+08 7.40E+09

Cuadro 61. Sólidos Suspendidos Volátiles para la determinación de la relación

de SSV (mg/L) y UFC (Numero/mL).

Peso crisol (g)

Peso Crisol después de la

mufla 550 ºC (g)

Volumen de muestra

(mL)

Sólidos Suspendidos No Volátiles (mg/L)

Sólidos Suspendidos

Volátiles (mg/L)

41.9282 41.9347 50 130.6120 1056.7696

41.9282 41.9463 50 361.8378 805.3808

41.9282 41.9421 50 277.4002 983.5097

41.9282 42.0021 50 1478.4217 3290.6806

41.9282 41.9607 50 650.6385 3996.7795

92

Cuadro 62. Sólidos Suspendidos Totales para la determinación de la relación

de SSV (mg/L) y UFC (Numero/mL).

Peso Papel (g) Peso Papel después de la

estufa 105 ºC (g) Volumen de

muestra (mL) Sólidos Suspendidos

Totales (mg/L)

1.3288 1.3882 50 1187.3816

1.3341 1.3925 50 1167.2186

1.3595 1.4225 50 1260.9099

1.3291 1.5676 50 4769.1023

1.3439 1.5763 50 4647.4180

D. GALERIA DE FOTOS

Figura 25. Haciendo mediciones de pH y Temperatura ºC

93

Figura 26. Con los equipos corriendo el sistema

Figura 27. Haciendo el recuento de microrganismos

94

Figura 28. Haciendo la mediciones de Oxígeno Disuelto para la

determinación de la DBO (mg/L)

Figura 29. Con el filtrado para la incineración y posterior determinación

de SSV

95

Figura 30. Recuento en placa del reactor, etapa de evaluación

Figura 31. Recuento en placa del reactor para la calibración

96

Figura 32. Recuento en placa del reactor

Figura 33. Recuento en placa del reactor

97

Figura 34. Pesando el papel filtro

estimación de parámetros biocinéticos del agua residual del camal

Documents