Como consecuencia de los problemas derivados de la escasez de agua, se está despertando un gran interés en el desarrollo de nuevas técnicas para la depuración de aguas. Una de estas novedosas técnicas es la fotocatálisis que puede emplear la radiación solar como fuente de energía. Con intención de ampliar las posibilidades en la aplicación de la fotocatálisis se va ha estudiar la posibilidad de emplear sensibilizadores orgánicos como fotocatalizadores: el catión 2,4,6-trifeniltiopirilio y el amarillo de acridina G. Ambos fotocatalizadores han conseguido importantes porcentajes de degradación (entre 60 y 80 %) de contaminantes fenólicos modelo como los ácidos ferúlico y cafeico logrando incluso mejores resultados que el dióxido de titanio. Se han escalado estas reacciones a planta piloto empleando la radiación solar directa demostrando la efectividad de estos procesos a escala pre-industrial. Además, los estudios de toxicidad y biodegradabilidad demuestran la total detoxificación del efluente e importantes aumentos en su biodegradabilidad; del orden de entre 6 y 10 veces. Se ha descartado la participación de especies transitorias como el radical hidroxilo o el oxígeno singlete en la oxidación de los contaminantes tratados, mientras que los estudios fotofísicos han demostrado la desactivación de los estados excitados singlete y triplete de los fotocatalizadores a estudio. Conocidos los rendimientos cuánticos de cada estado se han calculado las constantes de desactivación que están en todos los casos limitadas por la difusión en el disolvente. La termodinámica desde cada uno de los estados excitados ha demostrado que el proceso de transferencia electrónica es favorable. Se ha comprobado que la oxidación de los compuestos se lleva a cabo mediante un proceso de transferencia electrónica mayoritariamente desde los estados excitados triplete de los fotocatalizadores. / Santos-Juanes Jordá, L. (2008). Compuestos orgánicos como fotocatalizadores solares para la eliminación de contaminantes en medios acuosos: aplicaciones y estudios fotofísicos [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2642 / Palancia

Tesis por compendio / [ES] Los microplásticos (MPs) son partículas de material plástico menores que 5 mm que están siendo identificadas en el agua, tierra y aire. La presencia de estos contaminantes emergentes en el medio ambiente supone una preocupación global actualmente, ya que no se sabe con exactitud su concentración y composición debido a la falta de protocolos de cuantificación e identificación estandarizados en los diferentes medios donde se encuentran. Igualmente, se desconoce el alcance de los efectos negativos que podrían provocar en el medio ambiente. La presente tesis estudia la presencia de microplásticos en diferentes corrientes de agua residual y natural, así como en fangos de depuración generados en las estaciones depuradoras de aguas residuales. El objetivo principal de la tesis consiste en evaluar diferentes protocolos para la extracción de microplásticos contenidos en muestras con diferentes características, así como su cuantificación e identificación. Para ello, se propusieron metodologías para la extracción de microplásticos en matrices con elevada carga orgánica (licor mezcla, fango digerido anaeróbicamente y fango deshidratado) y también en efluentes residuales, así como en aguas naturales tratadas (potables) y sin tratar. Asimismo, se evaluaron los posibles efectos de la presencia de microplásticos en un proceso de depuración mediante un reactor biológico de fangos activos, así como la distribución de estas micropartículas en el fango y en el efluente depurado. Además, se contempló también la posible fragmentación de microplásticos en nanoplásticos (NPs) en un sistema de depuración de aguas residuales y, por lo tanto, también se evaluaron los posibles efectos de los nanoplásticos en la biomasa de los fangos activos. Se observó que cuanto mayor era la concentración de carga orgánica en una muestra más difícil era el proceso tanto de purificación de la muestra como de identificación de microplásticos. Por lo tanto, para las muestras de fango fue necesario aplicar protocolos más complejos de extracción de microplásticos. La peroxidación, demostró ser un tratamiento eficaz de todas las muestras estudiadas, resultando en la reducción de la materia orgánica y en la mejora de la identificación visual. En los ensayos con el reactor biológico se observó una acumulación significativa de microplásticos en el licor mezcla (fango activo) frente al efluente. Esta acumulación de microplásticos en el fango puede suponer la contaminación de los suelos agrícolas cuando estos son aplicados como fertilizantes. Con el objetivo de mitigar la contaminación de suelos agrícolas por microplasticos presentes en fangos, se propuso el uso de la técnica de ultrasonidos para la extracción de estas micropartículas presentes en el licor de mezcla. Mediante esta técnica, cantidades significativas de microplasticos fueron separadas de la matriz orgánica de los fangos, que es la que se aplica al campo. Finalmente, se estudió la presencia de microfibras en aguas naturales y potables mediante a técnica de tinción con Rojo Nilo con el objetivo de investigar la viabilibilidad y limitaciones de este método. Se observó que la emisión de fluorescencia, por parte de microfibras vírgenes y microfibras separadas de estas muestras de agua, puede manifestar diferentes comportamientos de fluorescencia lo cual podría estar relacionado con el grado de degradación de los materiales de las microfibras. / [CA] Els microplàstics (MPs) són partícules de material plàstic menors que 5 mm que estan siguent identificades en l'aigua, terra i aire. Actualment, la presència d'aquests contaminants emergents en el medi ambient suposa una preocupació global, ja que no se sap amb exactitud la seua concentració i composició a causa de la falta de protocols de quantificació i identificació estandarditzats en els diferents medis on es troben. Igualment, es desconeix l'abast dels efectes negatius que podrien provocar en el medi ambient. La present tesi estudia la presència de microplàstics en diferents corrents d'aigua residual i natural, així com en fangs de depuració generats en les estacions depuradores d'aigües residuals. L'objectiu principal de la tesi consisteix a avaluar diferents protocols per a l'extracció de microplàstics continguts en mostres amb diferents característiques, així com la seua quantificació i identificació. Per a això, es van proposar metodologies per a l'extracció de microplàstics en matrius amb elevada càrrega orgànica (licor mescla, fang digerit anaeróbicamente i fang deshidratat) i també en efluents residuals, així com en aigües naturals tractades (potables) i sense tractar. Així mateix, es van avaluar els possibles efectes de la presència de microplàstics en un procés de depuració mitjançant un reactor biològic de fangs actius, així com la distribució d'aquestes micropartícules en el fang i en l'efluent depurat. A més, es va contemplar també la possible fragmentació de microplàstics en nanoplásticos (NPs) en un sistema de depuració d'aigües residuals i, per tant, també es van avaluar els possibles efectes dels nanoplásticos en la biomassa dels fangs actius. Es va observar que com més gran era la concentració de càrrega orgànica en una mostra, més difícil era el procés tant de purificació de la mostra com d'identificació de microplàstics. Per tant, per a les mostres de fang va ser necessari aplicar protocols més complexos d'extracció de microplàstics. La peroxidació, va demostrar ser un tractament eficaç de totes les mostres estudiades, resultant en la reducció de la matèria orgànica i en la millora de la identificació visual. En els assajos amb el reactor biològic es va observar una acumulació significativa de microplàstics en el licor mescla (fang actiu) enfront de l'efluent. Aquesta acumulació de microplàstics en el fang pot suposar la contaminació dels sòls agrícoles quan aquests són aplicats com a fertilitzants. Amb l'objectiu de mitigar la contaminació de sòls agrícoles per microplàstics presents en fangs, es va proposar l'ús de la tècnica d'ultrasons per a l'extracció d'aquestes micropartícules presents en el licor de mescla. Mitjançant aquesta tècnica, quantitats significatives de microplàstics van ser separades de la matriu orgànica dels fangs, que és la que s'aplica al camp. Finalment, es va estudiar la presència de microfibres en aigües naturals i potables mitjançant a tècnica de tinció amb Rojo Nil amb l'objectiu d'investigar la viabilibilitat i limitacions d'aquest mètode. Es va observar que l'emissió de fluorescència, per part de microfibres verges i microfibres separades d'aquestes mostres d'aigua, pot manifestar diferents comportaments de fluorescència la qual cosa podria estar relacionada amb el grau de degradació dels materials de les microfibres. / [EN] Microplastics (MPs) are particles of plastic material smaller than 5 mm that are being identified in water, soil, and air. The presence of these emerging contaminants in the environment is currently a global concern since their concentration and composition are unknown exactly due to the lack of standardized quantification and identification protocols in the different media where they are found. Likewise, the extent of the negative effects that they could cause in the environment is unknown. This thesis studies the presence of microplastics in different streams of wastewater and natural water, as well as in sewage sludge generated in wastewater treatment plants. The main objective of the thesis is to evaluate different protocols for the extraction of microplastics contained in samples with different characteristics, as well as their quantification and identification. For this, methodologies were proposed for the extraction of microplastics in matrices with a high organic load (mixed liquor, anaerobically digested sludge, and dehydrated sludge) and also in wastewater, as well as in treated (potable) and untreated natural waters. Likewise, the possible effects of the presence of microplastics in a depuration process using an activated sludge biological reactor were evaluated and the distribution of these microparticles in the sludge and in the final effluent. In addition, the possible fragmentation of microplastics into nanoplastics (NPs) in a wastewater treatment system was also considered and, therefore, the possible effects of nanoplastics on the biomass of activated sludge were also evaluated. It was observed that the higher the concentration of organic load in a sample, the more difficult the process of both sample purification and microplastic identification. Therefore, for the sludge samples, it was necessary to apply more complex microplastic extraction protocols. Peroxidation proved to be an effective treatment for all the samples studied, resulting in the reduction of organic matter and the improvement of visual identification. In the tests with the biological reactor, a significant accumulation of microplastics was observed in the mixed liquor (activated sludge) compared to the effluent. This accumulation of microplastics in the sludge can lead to the contamination of agricultural soils when they are applied as fertilizers. To mitigate the contamination of agricultural soils by microplastics present in sludge, the use of the ultrasound technique was proposed for the extraction of these microparticles present in the mixed liquor. Through this technique, significant amounts of microplastics were separated from the organic matrix of the sludge, which is what is applied to the field. Finally, the presence of microfibers in natural and drinking water was studied using the Nile Red staining technique to investigate the feasibility and limitations of this method. It was observed that the fluorescence emission by virgin microfibers and microfibers separated from these water samples can show different fluorescence behaviors which could be related to the degree of degradation of the microfiber materials. / Authors thank the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities for the financial support (Reference of the project: RTI2018-096916-B-I00) / Bretas Alvim, C. (2022). Caracterización de microplásticos en aguas naturales y residuales, y su influencia y separación en procesos biológicos de depuración [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/185696 / TESIS / Compendio

Actualmente, las plantas de tratamiento de aguas residuales se enfrentan a problemas de sostenibilidad de gran importancia como la reutilización de las aguas, el balance energético, las emisiones de gases de efecto invernadero y la eutrofización (Tchobanoglous et al., 2014; Organización de las Naciones Unidas, 2017). En torno de esta problemática, el objetivo de este trabajo es proponer y analizar alternativas de tratamiento de aguas residuales para el proyecto Parque Científico, Tecnológico y Social PUNKU (PCTS-PUNKU) desde un enfoque sostenible. De acuerdo a las necesidades del proyecto, se analizan diferentes tecnologías de tratamiento según sus características ambientales, energéticas, económicas y funcionales. Luego, se diseña preliminarmente los principales componentes de cada alternativa, los cuales se verifican mediante el simulador Biowin. Por último, se realiza un análisis multicriterio de las alternativas propuestas mediante un modelo analítico jerárquico, el cual evalúa los criterios ambientales, energéticos, económicos y funcionales de cada alternativa. Entre los resultados se proponen tres alternativas para el PCTS-PUNKU: lodos activados, biorreactor de membrana (MBR), y biorreactor anaerobio de membrana (AnMBR). De acuerdo con el diseño preliminar, las alternativas propuestas presentan la capacidad de cumplir con los Estándares de Calidad Ambiental para el riego de áreas verdes y las recomendaciones de la Agencia de Protección del Medio Ambiente de los Estados Unidos para algunos usos urbanos en edificaciones. El análisis multicriterio no muestra una preferencia marcada entre las alternativas, pero resalta sus principales fortalezas: la funcionalidad y economía de los lodos activados; la alta calidad del efluente del MBR; y la eficiencia energética del AnMBR. En conclusión, las alternativas propuestas representan oportunidades para la sostenibilidad del PCTS-PUNKU mediante la recuperación de recursos, enfoque de desarrollo en el tratamiento de las aguas residuales.

Las empresas que vierten sus efluentes industriales al alcantarillado sanitario, ocasionan impactos negativos en la infractuctura del alcantarillado, lo cual hace más costoso su mantenimiento y también afecta la eficiencia de la plantas de tratamiento, a cargo de las Empresas Prestadoras de Servicio de Saneamiento (EPS). En ese contexto, se aprobaron los Valores Máximos admisibles (VMA) de las descargas de las aguas residuales no domésticas en el sistema de alcantarillado sanitario, estableciéndose que en caso de superar los VMA, el usuario deberá efectuar un pago adicional por exceso de concentración; no obstante, actualmente los impactos negativos al alcantarillado persisten. Por ello, resulta importante conocer si la referida regulación ha logrado que las empresas cumplan con los VMA. En es sentido, en el presente trabajo de investigación se analiza la aplicación de la regulación de los VMA en las empresas de la industria de curtiembre, por ser una de la más representativas en la generación de efluentes con alta carga contaminante y se centra en la ciudad de Lima por ser una de las ciudades que concentra el mayor porcentaje de curtiembres a nivel nacional. Para ello, se ha identificado a las empresas de curtiembre en Lima que se encuentran sujetas a la regulación de VMA y se ha realizado un análisis de los resultados de los monitoreos de los efluentes que vierten al alcantarillado público y del volumen promedio de agua consumido, durante el periodo 2014-2021, así como, de la información de sus instrumentos de gestión ambiental aprobados, sobre el volumen promedio agua consumido, el tipo de tecnología que emplean para tratar sus efluentes industriales, entre otros. En base a los resultados obtenidos, se realizan recomendaciones al marco regulario actual de los VMA.

En la actualidad, el agua es esencial para el desarrollo de una vida sostenible, y se considera el principal recurso natural para uso doméstico, industrial y agrícola (Higa Laura E. & Chen Weiqi, 2009). A pesar de su importancia, se tiene diversos problemas: la escasez, reparto no equitativo y el uso erróneo y desmesurado. Por ello, una buena alternativa es el incluir en la gestión del agua a las aguas residuales. Las aguas residuales poseen un alto valor energético, por lo que muchos países alrededor del mundo están reincorporándolos al ciclo productivo del agua (Crespi et al., 2005). Para que esto suceda, se empezó con el uso de plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) que mejoren la calidad del agua residual obteniendo valores que cumplan la legislación de cada país. En el Perú se empezó con la utilización de PTAR en el siglo XX con el sistema de lagunas facultativas (Moscoso C. Julio, 2011). Actualmente el 32.3% de las aguas residuales reciben un tratamiento previo y solo el 3.84% es reutilizado (SUNASS, 2015). Por lo que se plantea el diseño de PTAR que brinde tratamiento a una fracción de las aguas residuales provenientes de Los Olivos para su posterior aprovechamiento en el riego de áreas verdes en el mismo distrito. Para llevar a cabo el diseño de la PTAR se utiliza la siguiente metodología basada en el enfoque de Bozkurt et al., 2015: estimar los caudales de diseño, corroborar que dichos caudales sean abastecidos por los pobladores del lugar de estudio, caracterizar el agua residual, establecer los límites máximos permisibles para realizar el diseño través de método empíricos y el software BioWin 5.0. Para la selección de las tecnologías se hace uso del Análisis de Decisión Multicriterio (MCDA) priorizando el factor técnico. Los resultados obtenidos en cuanto a los grados de remoción de la materia orgánica y los sólidos en suspensión han sido satisfactorios, ya que se logra cumplir con los límites máximos permisibles establecidos (LMP) en el D.S. N°003-2010-MINAM. Para lograr cumplir con la Directiva Ambiental Europea EC 1998 será necesario mejorar la configuración y para ello se agregará un sistema anaerobio-aerobio, el tratamiento secundario estará constituido por reactores anaerobios de flujo ascendente y filtros percoladores, con esta tecnología se obtendría remociones de materia orgánica cercanas al 100%. Por lo que, esta configuración podrá ser utilizada como una buena opción para implementar una planta en Los Olivos.

La actual gestión del agua de riego de las áreas verdes del distrito de Pueblo Libre representa un riesgo para la salud de las personas que acuden a los centros de recreación ahí ubicados debido a la inadecuada calidad del agua usada para este fin. Esta realidad constituye un problema para la sostenibilidad de las áreas verdes de zonas urbanas por su escasa disponibilidad. La presente tesis tiene como objetivo proponer alternativas de manejo del agua de riego de las áreas verdes adecuadas a la realidad de zonas costeras del Perú en la cual se encuentra ubicado el distrito de Pueblo Libre. Para alcanzar el objetivo planteado, se analizó la gestión hasta diciembre 2017 aplicando dos herramientas metodológicas. La primera implicó la caracterización cualitativa del agua de riego mediante un análisis exploratorio de su calidad. La segunda se basó en la aplicación del Enfoque Ecosistémico mediante una auditoría de cumplimiento de los requerimientos de este enfoque que involucró el cumplimiento de los principios de la gestión integrada de recursos hídricos (GIRH). La caracterización cualitativa demostró que la calidad del agua de riego de las áreas verdes en el distrito representa un riesgo para la salud de las personas por su elevada concentración de coliformes fecales y Escherichia coli, excediendo el ECA de agua, Categoría 3 hasta en cincuenta y cuatro veces lo permitido. Por otro lado, la auditoría con Enfoque Ecosistémico puso en evidencia las fallas de la actual gestión del agua para riego de áreas verdes en esta zona urbana, así como la débil implementación de la GIRH en el distrito. Finalmente, se exponen algunas alternativas y plataformas de trabajo para la mejora de la gestión de aguas urbanas. / The current water management for irrigation of green areas in the Municipality of Pueblo Libre represents a public health risk, specially, for people who arrives to the recreational areas where poor water quality is used for this purpose. Furthermore, the maintenance of green areas represents a sustainability problem due to scarcity of water availability. This thesis has the aim of proposing alternatives for water management for irrigation of green areas adapted to coastal zones where the Municipality of Pueblo Libre is located. In order to reach this aim, the water management was evaluated from July 2016 until December 2017 applying two methodological tools. The first one, related to qualitative characterization of water using a water quality exploratory analysis. The second one, based on the application of the Ecosystem Approach Methodology by means of a compliance audit of the requirements of this approach. This methodology also allowed the compliance evaluation of the requirements of Integrated Water Resource Management (IWRM). The results of the qualitative characterization showed that the water quality used for irrigation of green areas in the Pueblo Libre District represents a risk for public health due to high concentrations of fecal coliforms and Escherichia coli that exceed the ECA Agua - Categoría 3 Peruvian Standard (around fifty-four times the permitted concentration). On the other side, the audit with Ecosystem Approach showed the failures in water management for irrigation of green areas in this urban area, furthermore, the weak implementation of the IWRM in this district. Some alternatives and implemented working groups were showed to improve the water management in urban areas. / Tesis

Ingeniero Civil / La falta de normativas específicas que regulen el manejo de las aguas residuales originadas en las plantas de tratamiento de agua potable del país da lugar a prácticas cuestionables como las descargas a cauces naturales. Las descargas de aguas residuales del tratamiento de agua potable no forman parte de la norma de descarga de efluentes líquidos a cuerpos de agua superficiales (D.S. N°90/2000). Esta falta de tratamiento provoca problemas ambientales, como embancamientos en el cauce. La ausencia de un control de las características y parámetros que deben ser reducidos en estas aguas es consecuencia de la falta de normativas que regulen su manejo, lo cual constituye un riesgo para la salud de la comunidad y su entorno. El objetivo es definir los procesos y las unidades que deben componer el tratamiento de las aguas residuales producidas. El propósito del estudio involucra la caracterización de las aguas residuales y la definición de los parámetros relevantes a reducir. Por otra parte se busca recopilar los procesos de tratamiento que se utilizan en Chile para las aguas residuales de las plantas de agua potable y contrastarlo con las situaciones en aquellos países que han regulado el manejo de estas aguas en sus plantas. Para ello se realizó una revisión bibliográfica y recopilación de antecedentes para caracterizar las aguas residuales. Se revisó la base de infraestructura de las plantas de tratamiento de agua potable de Chile para conocer si se provee algún tratamiento a las aguas residuales. Se revisaron normativas y estudios de países en los cuales se ha regulado el tema y los estándares que contemplan. Finalmente se define el tratamiento o el manejo de un agua residual de acuerdo a sus características.

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A lo largo de estos últimos años, las ciudades o centro urbanos juegan —y seguirán jugando— un rol importante en la economía mundial. Estos centros urbanos no solamente se caracterizan por una población aglomerada sino por la gran complejidad social que esta misma ha creado para atender sus propias necesidades. Así, la ciudad se gobierna por un determinado sistema político normativo que regula o establece un orden en otros sistemas. En ese sentido, encontramos regulaciones para el servicio de transporte público y privado, para el acceso a servicios básicos: agua, alcantarillado, energía eléctrica, entre otros servicios. / Tesis