El agua es el recurso natural más valioso de la tierra, sin ella no existiría vida. Alrededor del 71% de la corteza terrestre está cubierta por agua. A pesar de ser tan abundante, solo un reducido porcentaje es utilizable para el consumo humano. Si se quisiera describir el término “consumo humano”, se diría que es el uso del agua para el contacto con los seres humanos. El término es muy amplio ya que al considerar contacto humano se refiere a beber el agua, utilizarla para la limpieza de alimentos, limpieza de materiales, entre otras actividades. El agua es un recurso muy cuidadoso, a pesar de ello se desperdicia este líquido vital en actividades rutinarias con menor importancia y no se cuida que el ciclo regular de ésta llegue a completarse adecuadamente, por lo que cada vez se va reduciendo el volumen de agua potable. Se está viviendo una época crucial donde el correcto y racional uso del agua podría cambiar el curso de la vida de las personas dentro de los próximos años. El Perú es un país que tiene la suerte de contar con agua subterránea que proporciona y llega a satisfacer una considerable cantidad de personas con este vital líquido. Además, el precio del agua es económicamente reducido con respecto a muchos países, ésta puede ser una de las razones por las que no se sabe emplear de manera correcta y consciente el agua. En el Perú no se ha logrado solucionar el tema de la obstrucción del ciclo correcto de utilización del agua, debido a que el agua debe pasar por procesos de tratamiento después de ser empleada, para finalmente destinarla por efluentes adecuados hacia sus orígenes. En algunos lugares se han centrado solo en almacenar aguas residuales domésticas que producen no solo problemas de salud, sino también en el medio ambiente y una falta de control operacional por las entidades prestadoras de agua. En el presente trabajo se dará un alcance de la situación real del Perú en el tema de saneamiento. Se plantearán vías para la reutilización del agua y se buscará mediante una estructura de investigación alternativas de soluciones viables y rentables en el Perú. Las soluciones no solo tendrán como fondo principal el uso racional del agua sino brindar calidad de vida en urbanizaciones sostenibles a las personas.

El tratamiento de aguas residuales es un problema que aqueja a todo el mundo, dependiendo del lugar en mayor o menor medida, siendo Lambayeque el lugar de estudio de la presente tesis, se puede demostrar la evidente dificultad en el proceso ya mencionado. Es así como el documento en cuestión pretende dar una posible solución a la dificultad ya descrita, proponiendo el uso de Salvinia y Chlorella Vulgaris para mejorar la calidad de las aguas residuales en parámetros específicos como son el DBO, DQO, Ph, SST, contenido de cobre, contenido de zinc y coliformes fecales. Utilizando muestras de dos PTAR’s de la región, las cuales son la PTAR de Ferreñafe y la PTAR de Pimentel; se realizaron las aplicaciones de Salvinia, Chlorella Vulgaris y de Salvinia + Chlorella Vulgaris a cada muestra recolectada, obteniendo resultados favorables, concluyendo así que el tratamiento propuesto y ejecutado además de ser eco amigable y económico también es eficiente, confirmando la hipótesis planteada dentro de este escrito. / Wastewater treatment is a problem that afflicts everyone, depending on the place to a greater or lesser extent, being Lambayeque the place of study of this thesis, the evident difficulty in the aforementioned process can be demonstrated. Thus, the document in question intends to provide a possible solution to the difficulty already described, proposing the use of Salvinia and Chlorella Vulgaris to improve the quality of wastewater in specific parameters such as BOD, COD, pH, TSS, copper content, zinc content and fecal coliforms. Using samples from two WWTPs in the region, the Ferreñafe WWTP and the Pimentel WWTP, Salvinia, Chlorella Vulgaris and Salvinia + Chlorella Vulgaris were applied to each sample collected, obtaining favorable results, thus concluding that the proposed and implemented treatment is not only eco-friendly and economical but also efficient, confirming the hypothesis put forward in this paper.

En la presente tesis se efectuó la evaluación de un problema social relevante, a partir del problema identificado se procedió a desarrollar una solución. Es así que mediante la aplicación de diferentes metodologías y herramientas como lean startup se procedió a desarrollar un modelo de negocio sostenible el cual aborda dicho problema social relevante identificado. El modelo de negocio a desarrollar posee por nombre Puquio Más dicho nombre posee un vocablo en quechua que significa: “ manantial de agua que brota de la tierra”, que es lo que se busca transmitir, ya que el proyecto consiste en la ejecución de plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR), la cual recibirá las aguas residuales de diferentes fuentes como duchas, lavaderos de manos, lavaderos de ropa, lavadoras y la transformara en agua reutilizable para poder regar las áreas verdes de las edificaciones, adicionalmente a esto la infraestructura de la PTAR no se basará en solo tanques de forma estructural, por el contrario se concibe como una estructura que va formar parte del paisajismo o área verde de la edificación, de tal forma que sea amigable con el entorno visual y acompañe el diseño arquitectónico. El modelo de negocio planteado fue sometido a pruebas de deseabilidad, mediante la cual se plantearon dos hipótesis y las mismas fueron validadas a través de cuestionarios efectuados a diferentes usuarios. En referencia a la hipótesis N.° 1 el resultado obtenido fue que el 75% de los encuestados que son personas que trabajan en empresas inmobiliarias de Lima metropolitana y provincia estarían dispuestas a invertir en una PTAR. Con respecto a la segunda hipótesis el 100% de las personas encuestadas consideran razonable el precio establecido. Adicionalmente, Puquio más es un proyecto que cubre la ODS N°6 con un índice de relevancia social (IRS) del 33.33%. Por otro lado dicho proyecto genera un VAN promedio de S/ 4,231,893 con una inversión inicial de S/500,000 y un VAN social US$ 7,180,469. / In the present thesis the evaluation of a relevant social problem was carried out, From this starting point we proceed to develop a solution. Applying different methodologies and tools like Lean startup we develop a sustainable business model, which is ment to solve the social relevant problem identified. The name assigned to the business model in development is Puquio mas. This name carries within it a word in Quechua that means: “ water spring that flows from the earth”, and that is the scene that we want to transfer to the public. Because the project is about the execution of wastewater treatment plants (WWTP). Which receive wastewater from different sources such as showers, hand washing, laundry facilities, washing machines, transforming this into a reusable water in order to irrigate the green areas of the building in addition to this, the structure of the WWTP will not be based on septic tanks and cisterns, on the contrary, it is conceived as a structure that will be on the surface and will form part of the green area of the building., in such a way that it is visually friendly to the environment and attaches to the architectural design. The proposed business model was subjected to desirability tests, and in this desirability test we state two hypotheses, and those were validated through a questionnaire made to different users. In reference to the first hypotheses the result obtained was: 75% of the respondents who are people working in real estate enterprises from Lima and other province would want to invest in the purchase of a WWTP. Regarding the second hypotheses, the price established is reasonable according to the 100% of the people surveyed. Additionally, Puquio mas is a project covering the object number 6 from the Sustainable Development Goals from the ONU, witn a social relevance index (SRI) of 33.33%. On the other hand the project has a NPV of S/ 4,763,827 with a starting investment of S/500,000 and a social NPV of S/ 11,238,176.

Como consecuencia del incremento de los problemas de eutrofización en ríos, lagos y costas, se ha producido en las últimas décadas un notable aumento del interés por la eliminación de nutrientes en las aguas residuales previamente a su vertido en los sistemas naturales. Inicialmente, la eliminación de la materia orgánica y el nitrógeno presente en el agua residual se realizaba por medio de procesos biológicos mientras que el fósforo se eliminaba mediante procesos químicos. Sin embargo, las ventajas que presenta la eliminación biológica de fósforo han contribuido a que gradualmente este proceso haya sido implantado cada vez en más estaciones depuradoras de aguas residuales (EDARs). El control de un proceso tan complejo como es el tratamiento de las aguas residuales con eliminación biológica de fósforo, exige conocer las variables de calidad que definen la eficacia del mismo (concentración de ortofosfatos, de amonio, demanda química de oxígeno, ...). Los métodos existentes para la medición de estas variables en tiempo real suponen fuertes inversiones y elevados costes de mantenimiento. Por otro lado, existen otras variables (variables de proceso: pH, conductividad, ...) que se pueden medir en tiempo real por medio de sensores robustos, de bajo coste y que requieren poco mantenimiento, pero que no suministran de forma directa información del funcionamiento del proceso. El elevado número de variables de proceso que actualmente se registran en tiempo real en EDARs modernas, hace necesaria la utilización de técnicas que permitan extraer la información contenida en la gran cantidad de datos registrados. El objetivo principal de la presente tesis ha sido estudiar las posibilidades de utilización de las variables de proceso para obtener información acerca de la evolución de las variables de calidad, así como sobre la evolución del proceso a lo largo del tiempo, mediante la aplicación de métodos estadísticos multivariantes. De esta forma, se pretende detectar cualquier ano / Aguado García, D. (2005). Aplicación de métodos estadísticos multivariantes para la modelación y la monitorización de un reactor discontinuo secuencial para el tratamiento de aguas residuales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1910

El objetivo principal de la presente investigación es la generación de la información necesaria para el diseño de un biosistema integrado que utilice macrófitas para el postratamiento de las aguas mieles del café, buscando que sus efluentes generen el menor impacto negativo posible sobre el ecosistema acuático cafetero, presentando alternativas viables, desde el punto de vista técnico, económico, ambiental y social, para la adecuada disposición de la biomasa generada durante el proceso de depuración. En un primer ensayo, que constó de 18 tratamientos, se determinó el efecto de la concentración, en términos de DQO, de las aguas mieles del café tratadas mediante digestión anaerobia sobre el desempeño de sistemas acuáticos de tratamiento, a escala de mesocosmos, sembrados con las especies flotantes Eichhornia crassipes, Pistia stratiotes, Salvinia auriculata y la especie emergente Typha angustifolia, evaluando la remoción de los parámetros físico-químicos DQO, DBO5, ST, SST, NT, PT, K, S y del grupo de bacterias Coliformes. En un segundo ensayo, que constó de 24 tratamientos, se determinó el efecto de la carga orgánica de los efluentes de los sistemas anaerobios de tratamiento de las aguas mieles del café sobre el desempeño de sistemas acuáticos de tratamiento, sembrados con las mismas especies de plantas y determinando los mismos parámetros de remoción evaluados en el ensayo 1. Considerando el desempeño de las 4 especies acuáticas en la remoción de los parámetros DBO5, SST, NT, PT y K (medida como mg/m2-d) en los 2 ensayos evaluados, se determinó que la mejor especie para el postratamiento de las aguas mieles del café fue E. crassipes, seguida de P. stratiotes, T. angustifolia y S. auriculata. En un tercer ensayo, se evaluó el efecto del monocultivo vs la combinación de especies, en sistemas acuáticos para el postratamiento de las aguas mieles del café. / Rodríguez Valencia, N. (2009). Estudio de un biosistema integrado para el postratamiento de las aguas residuales del café utilizando macrófitas acuáticas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/4342

El presente trabajo es una propuesta de estudio de factibilidad para la construcción de 150 viviendas unifamiliares para el programa “Techo Propio”, en la comunidad de Qhellqhanqha ubicada en el distrito de Ollantaytambo, provincia de Urubamba, departamento de Cusco. El proyecto en mención consiste en el diseño y habilitación urbanística, el cual se estima en base a la cantidad de habitantes proyectada a 30 años, abarca también el diseño y planteamiento estructural de tres módulos de viviendas unifamiliares, elaboradas bajo las normas y reglamentos actuales de diseño teniendo en cuenta las normas vigentes del presente programa nacional de vivienda Techo Propio que promueve el Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento; estos modelos serán evaluados y comparados en base al costo, el tiempo de ejecución, el confort, entre otros, y de esta manera escoger la mejor alternativa. De igual manera, se plantea el uso de paneles solares como alternativa de viviendas autosustentables, el desarrollo de un sistema de tratamiento de aguas residuales con el uso de biodigestores, y la implementación de muros trombe para la calefacción en las viviendas.

D.L. A 792-2008 / Ministerio de Educación y Ciencia; Programa FEDER; Generalitat Valenciana; Universidad de Alicante.

Pharmaceuticals have been detected in natural waters for more than forty years, but with improvements in sample preparation procedures and analytical instrumentation, the number of scientific publications on the issue has increased significantly. Even though the concentration of pharmaceutical residues in surface and drinking water is not critical for human health according to the present level of knowledge, the consequences for the environment are not clear. Wastewater treatment plants (WWTPs) have been identified as the primary route of pharmaceuticals to the environment, with households as the major source point for most of the over-the-counter and prescription drugs. In this thesis, the first aim was to study the occurrence, fate and removal of 43 pharmaceuticals during conventional wastewater treatment. The target compounds were selected on the basis of their high consumption in Spain or/and frequently reported detection in wastewaters and the possibility to be analyzed under the same experimental conditions. They belong to different therapeutic classes, i.e. nonsteroidal anti-inflammatory agents and analgesics, lipid modifying agents, psycholeptic and antiepileptic drugs, beta-blocking agents, beta-2-adrenoreceptor agonists, H2-receptor antagonists, antibiotics, angiotensin converting enzyme agents, diuretics and antidiabetic drugs. A wide variation in removal efficiencies was observed even for individual compounds, and across therapeutic classes and treatment processes, without clear conclusion on the removal of any particular compound. According to mass balance calculations and estimated partition coefficients, the loss of the selected pharmaceuticals during biological wastewater treatment can be fully attributed to biodegradation/biotransformation. None of the studied compounds was entirely biodegraded and/or transformed during biological wastewater treatment, but the measured concentrations were below the levels of concern according to available toxicity data. Conventional WWTPs cannot be expected to be the only mechanism for controlling the entry of pharmaceuticals into the environment because they were neither designed nor can provide their complete removal. Therefore, the challenge is to look for solutions that would be the most economical and effective means of preventing further pollution of natural waters by pharmaceuticals. More appropriate management of sewage waters before they enter treatment plants as well as a stricter control of effluent discharges, along with an in-depth investigation on the development of new designs and strategies for the improvement of existing wastewater treatments should be considered. In light of this, as the second objective of this thesis, alternative approaches for the removal of the antiepileptic carbamazepine (CBZ) were studied in aqueous media in two laboratory scale experiments: a) biodegradation using white rot fungus T. versicolor in an air-pulsed fluidized bioreactor operated in batch and continuous modes, and b) advanced oxidation using TiO2-heterogeneous photocatalysis under simulated solar and UV-A irradiation, and under the combined use of ultrasound and UV-A irradiation (sonophotocatalysis). We selected CBZ as a representative example of compounds that are found to be refractory to biological treatment and ubiquitous in various environmental matrices. Both, the fungal and UVA-driven TiO2-photocatalytic treatments, very different in their nature, have been shown to be very effective in degrading carbamazepine in aqueous media. The fungal treatment resulted in average removals of 54 and 96% in batch and continuous reactor, respectively. Acute toxicity test using the bioluminescent marine bacterium Vibrio fischeri showed a decrease in toxicity during the treatment in both types of bioreactor. In the other study, initial CBZ concentrations were reduced for 95% during 120 min of the UV-driven photocatalytic experiment and sonophotocatalysis, while only 10 % of CBZ was photodegraded during under solar irradiation. A slight increase in toxicity in Daphnia magna acute toxicity testing was observed over the time-course of the photocatalytic experiments, which can be associated with the formation of transformation products of CBZ. Ultraperformance liquid chromatography coupled to a quadrupole-time-of-flight mass spectrometry was used for a tentative identification of the transformation products of CBZ formed during the performed experiments. Most of the tentatively identified intermediates exhibited only slight modifications of the CBZ molecular structure. The fungal as well as the photocatalytic processes yielded oxygenated transformation products. In the biological treatment using T. versicolor, transformation products were formed by enzymatic epoxidation and hydroxylation of seven-membered heterocyclic ring of the carbamazepine molecule. During the photocatalytic experiments, CBZ-related transformation products emerged from hydroxylation and further oxidation of different parts of the molecule of carbamazepine. The generated transformation products appeared to be more persistent than their parent compound, as they were present, although at low concentration, until the end of the experiments. The results of the thesis contribute to a better understanding of a) the magnitude of the selected pharmaceuticals that reach the environment through the wastewater and sludge discharge, b) the efficiency of typical conventional wastewater treatment plants regarding the removal of these compounds from raw wastewater, and c) possible developments of alternative technologies for their enhanced elimination. / Desde hace más de cuarenta años se ha detectado la presencia de fármacos en el ciclo de aguas, sobre todo debido a los avances en la química analítica que han permitido el desarrollo de nuevas metodologías analíticas para la determinación de estos compuestos de modo fiable y a bajas concentraciones. Las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDARs) han sido identificadas como la ruta principal de entrada de fármacos de origen humano en el medioambiente. Por tanto, el principal objetivo de esta tesis ha sido el estudio de la presencia, destino y eliminación de 43 fármacos seleccionados, durante el tratamiento convencional realizado en las EDARs. Los compuestos estudiados fueron seleccionados en base a los índices de consumo en España, a la frecuencia de detección en aguas residuales y además en base a la posibilidad de ser analizados bajo las mismas condiciones experimentales. Estos compuestos pertenecen a diferentes clases terapéuticas, i.e. antiinflamatorios no esteroideos , los agentes que reducen los lípidos séricos, ansiolíticos y antiepilépticos, los agentes bloqueadores beta-adrenérgicos, agonistas β2 adrenérgico, antagonistas H2 , antibióticos, inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina, diuréticos y antidiabéticos. Para el análisis cuantitativo se utilizó la cromatografía de líquidos acoplada a espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS), empleando un sistema híbrido triple quadrupolo/trampa de iones lineal. Como segundo objetivo hemos considerado evaluar tratamientos avanzados alternativos al tratamiento convencional para la eliminación de un fármaco antiepiléptico, la carbamazepina, uno de los compuestos más recalcitrantes al tratamiento biológico convencional. Se procedió a estudiar su degradación en medio acuoso mediante dos procedimientos a escala laboratorio: a) biodegradación utilizando el hongo ligninolitico Trametes Versicolor en un reactor fluidizado por pulsos de aire operando en modo batch y continuo, y b) oxidación avanzada mediante un tratamiento fotocatalitico en presencia de TiO2 bajo irradiación UV-A y solar, y aplicando la radiación UV en combinación con ultrasonidos (sonofotocatálisis). Para la evaluación de los tratamientos alternativos, se identificaron los productos de transformación de la carbamazepina, y se evaluó la toxicidad de las muestras tratadas. Se utilizó la LC-MS/MS con analizador de tipo cuadrupolo-tiempo de vuelo. También se evaluó la toxicidad de las muestras tratadas.

The use of simulation as an upgrading tool has been tested on real wastewater treatment plants (WWTP). Currently, the new WWTP have the possibility to monitor some process variables as the flows, oxygen concentrations and, some physical properties as temperature or pH. This thesis has been divided in two main sections: i) the use of the GPS-X software as an upgrading tool for real WWTP and ii) the use of the wavelet filter for the analysis of the online data / Els objectius que es planteja la present tesi doctoral són: i) efectuar una revisió dels models mecanístics de depuració d’aigües residuals, ii) avaluar-ne la fiabilitat en la simulació d’estacions depuradores d’aigües residuals reals, iii) estudiar la problemàtica de disposar de gran quantitat de dades en línia, iv) presentar la tècnica de filtrat de dades amb wavelets i v) avaluar la capacitat de filtrat de les wavelets en les dades disponibles en línia d’una EDAR urbana que enregistra els cabals d’operació i concentracions d’oxigen dissolt en línia

Los objetivos de esta tesis doctoral son la caracterización de un agua residual urbana, la prefermentación del agua residual y la optimización de la eliminación biológica de nutrientes en el tratamiento del agua residual en un reactor biológico secuencial (RBS). El agua residual de una zona residencial de Barcelona se caracterizó mediante parámetros típicos de las aguas residuales y, específicamente, mediante los ácidos grasos volátiles (AGV), el potencial de ácidos grasos volátiles (potencial de AGV) y la DQO fraccionada, con el fin de evaluar su aptitud a la eliminación biológica de fósforo. Se desarrolló una modificación del método original del potencial de AGV, que simplifica el procedimiento.Los valores promedio del agua residual afluente fueron: 282 mg/l MES, 472 mg/l DQO, 39 mg/l NT, 30 mg/l N-NH4, 12 mg/l PT, 7 mg/l P-PO4 soluble. Aunque se encontraron valores bajos de AGV (8,5 mg/l) y de la ratio VFA/PT (0,71 mg DQO/mg P), el potencial de AGV (118 mg/l) y la ratio potencial AGV/PT (18 mg DQO/mg P) fueron comparables con los valores recomendados para la eliminación biológica de fósforo. Del análisis del fraccionamiento de la DQO y de los datos del potencial de AGV se concluyó que la mayor parte de la DQO fácilmente biodegradable y, probablemente una fracción de la lentamente biodegradable, se emplearon para la producción de AGV, en la prueba del potencial de AGV.Se diseñó un ciclo complejo de 6 h para optimizar la eliminación biológica de nutrientes (EBN): llenado estático (1 h), llenado anóxico (0,75 h), llenado aireado (0,25 h), llenado anóxico (0,75 h), llenado aireado (0,25 h), reacción aeróbica (1,5 h), reacción postanóxica (0,75 h), decantación (0,63 h) y vaciado (0,12 h). El tiempo de llenado representó el 50% del total, mientras que la aireación supuso el 33% del tiempo del ciclo. El oxígeno disuelto se controló con un regulador PID, con un punto de consigna de 2,0 mg/l. El tiempo de retención hidráulico (TRH) fue de 8 h y el tiempo de retención de sólidos (TRS) de 24 d. El RBS, de 24 litros, se alimentó con el agua residual en dos fases experimentales diferentes. En la Fase 1, el reactor se alimentó con agua residual cruda. En la Fase 2, el agua residual cruda se alimentó a un decantador primario continuo, explotado como un prefermentador (tanque primario activado, TPA) y su efluente se utilizó para alimentar el RBS. En la Fase 1, los valores del efluente fueron: 39 mg/l MES, 87 mg/l DQO, 8.9 mg/l NT, 1.3 mg/l PT. Las concentraciones de nutrientes quedaron por debajo del límite para poblaciones entre 10.000 y 100.000 habitantes-equivalentes. El llenado estático permitió condiciones fuertemente anaeróbicas durante el llenado, lo que mejoró la eliminación biológica de fósforo. Además, la nitrificación y desnitrificación simultánea, junto con la fase postanóxica, permitieron mejorar la eliminación de nitrógeno.En la Fase 2, se diseño y estudió un TPA con el fin de analizar el efecto de la separación de sólidos primarios y de su prefermentación en el funcionamiento del RBS. El prefermentador, de 3 litros, operó bajo las condiciones siguientes: TRH 1,3 h, TRS 5 y 10 d, recirculación 52% y velocidad del rascador 0,5 rpm. El mejor funcionamiento se consiguió con un TRS de 5 d y con el prefermentador cubierto para un mejor control de la temperatura y el potencial de oxidación-reducción. En estas condiciones se observó solubilización de DQO (22 mg/l) y formación de AGV (34 mg/l). Aunque la fermentación acidogénica fue considerable, la producción de AGV alcanzó sólo el 35% del potencial de AGV del agua residual cruda. Este hecho se atribuyó al flujo no completamente mezclado, intrínseco del prefermentador. El efecto de retención de sólidos en el prefermentador predominó sobre el efecto de fermentación y solubilización, y la eliminación de nutrientes se vio perjudicada, especialmente la eliminación de fósforo. Los valores del efluente en esta fase fueron: 28 mg/l MES, 55 mg/l DQO, 11 mg/l NT, y 5.3 mg/l PT.