Seminario de Título entregado a la Universidad de Chile en cumplimiento parcial de los requisitos para optar al Título de Químico Ambiental / Durante el proceso de elaboración de vino en una planta vitivinícola se generan residuos líquidos que se caracterizan por poseer alta carga orgánica y sólidos suspendidos, lo que hace imprescindible su paso por una planta de tratamiento previa descarga a un cuerpo de agua superficial. En este Seminario de Título se desarrolló una propuesta para modificar la planta de tratamiento de residuos líquidos que actualmente posee viña Montgras, para aumentar su capacidad de tratamiento y depuración de contaminantes, permitiendo así descargar el efluente a un cuerpo de agua superficial cercano (canal). Actualmente viña Montgras posee una piscina de aireación para el tratamiento de sus residuos líquidos. Se realizó un diagnóstico de este sistema de tratamiento, donde se analizaron los contaminantes más importantes, DBO5, Sólidos suspendidos y Nitrógeno total, los que fueron comparados con la normativa pertinente (DS Nº90). Se observó que todos estos parámetros exceden los máximos establecidos en la norma. Las diferencias fueron cuantificadas y su variación temporal fue analizada con datos históricos de la viña. Se observó el valor más alto para el mes de junio, justo después de la época de vendimia. Luego, se realizó una revisión bibliográfica de alternativas tecnológicas para modificar la planta. Las alternativas fueron comparadas en consideración de los resultados del diagnóstico y de acuerdo a criterios técnicos y económicos, y se determinó, con ayuda de criterio experto técnico, que la tecnología más adecuada para las necesidades de la viña es el tratamiento aerobio con lodos activados. Así, se desarrolló el diseño conceptual (incluyendo pruebas piloto) de una mejora basada en esta tecnología para la planta de tratamiento de residuos líquidos, obteniéndo el dimensionamiento de los equipos principales del sistema y un diagrama de flujos del proceso propuesto. Se determinó que con un estanque de lodos activados de 36 metros cúbicos, sometido a un flujo de aire de 1.476 litros por minuto debería ser posible cumplir con los requisitos legales para descargar el efluente de la viña Montgras a un cuerpo de agua superficial. / At wineries, waste water with a high concentration of organic pollutants and suspended solids is produced. This makes it necessary to have a treatment plant. In this work, a proposal to change the current waste water treatment plant of Montgras winery was developed. The improvements were designed to increase its treatment capacity and its pollutant reduction efficiency. This, to allow to discharge the effluent of the plant to a watercourse. First, a diagnosis of the current operation of the waste water treatment plant was performed. Most important pollutants were analyzed: BOD5, Total Suspended Solids, and Total Nitrogen, which were compared with the corresponding regulation (DS N° 90). The results exceed the regulation for all the pollutants. These differences were quantified and its changes over time were assessed with historical data from the winery. The highest value was in June, just after vintage time. Then, a literature review was conducted to identify technologies to improve the plant. Techno-economic features of the alternatives were compared with regard of the results of the diagnosis, and the most suitable technology to improve the waste water treatment plant was selected: Aerobic treatment with activated sludge. The conceptual design, and pilot tests, of an improvement based on this technology was developed. The sizing of the required equipment was determined, along with a flowchart of the proposed process. A 36 cubic meters activated sludge reactor with an air flow of 1.476 liters per minute is required. With the proposed improvements, the winery would be able to discharge its treated waste water to a watercourse.

Seminario para optar al título de Ingeniero Comercial, Mención Administración / El estudio que se presenta en estas páginas, tiene como finalidad alentar o desincentivar la inversión de una ampliación a una planta de tratamiento de aguas servidas en la comuna de Pichidegua, región de O’Higgins. La PTAS perteneciente a la cooperativa de APR El Patagual, ubicada en la localidad de Pataguas Cerro, en la comuna de Pichidegua, está conformada por socios que viven en el sector y que hacen uso de los servicios sanitarios ofrecidos por esta; actualmente la planta presenta daños en la infraestructura arrastrados desde el terremoto de 2010 y una demanda superior para la que fue diseñada, lo que significa una merma en la capacidad de utilización de la planta. El estudio aquí presentado, utiliza la metodología de evaluación de proyectos, para realizar el cálculo de los flujos y el VAN. Además se hace un análisis de la comuna donde está inserto el proyecto, un estudio de las leyes y normativas que rigen la puesta en marcha de este tipo de proyecto y una descripción de la solución propuesta. Finalmente se muestran los valores que entregan los estudios, en dos escenarios distintos, y se dejan expresados los datos para los interesados.

Ingeniero Civil Químico / El tratamiento de aguas residuales es uno de los procesos más importantes que se deben realizar para cuidar el medio ambiente. El principal objetivo de este tratamiento es permitir la disposición de estos efluentes, tanto domésticos como industriales, asegurando que estos no pongan en peligro la salud humana o causen daños inaceptables al medio ambiente. Sin embargo, este proceso tiene un alto costo energético, alcanzando un consumo de entre 560 y 2.300 GWh por año. Es por esto que hoy en día se buscan procesos alternativos para disminuir el gasto energético de estos tratamientos. Una de las alternativas que han surgido son las celdas de combustible microbiológicas, estos dispositivos son celdas electroquímicas que tienen la particularidad de utilizar microorganismos como catalizadores en el proceso de oxidación y/o reducción. El gran potencial de estos sistemas radica en la enorme variedad de microorganismos existentes, ya que, gracias a su metabolismo, abren la posibilidad de degradar diversos compuestos orgánicos presentes en aguas residuales y usarlos como combustibles. Bajo este contexto, el objetivo general de este trabajo de memoria de título fue diseñar, fabricar y caracterizar el ánodo de una celda de combustible microbiológica para la producción de energía a partir de la oxidación de compuestos orgánicos presentes en aguas residuales. Para cumplir con este objetivo, se utilizó el carbono vítreo reticular como material para la construcción de los ánodos utilizados en el estudio. Al calcular el área superficial del material y su conductividad eléctrica, éstas resultaron ser 70 m^2 g^{-1} y 1,11x10^4 Omega^{-1} m^{-1}, respectivamente. Estos valores lo hacen adecuado para su uso como electrodo en sistemas bioelectroquímicos. Con el fin de caracterizar el desempeño electroquímico del ánodo y la electroactividad de éste, se realizaron voltametrías cíclicas e impedancias de espectroscopía electroquímica en dos esquemas experimentales: uno con el anolito inoculado con la bacteria Acidiphilium cryptum y el otro utilizando un electrodo que fue previamente cultivado con el mismo microorganismo. Las voltametrías cíclicas mostraron que en ambos casos, al tener una mayor concentración de bacterias en la celda, la corriente aumentaba. Por otra parte, las impedancias de espectroscopía electroquímica arrojaron que los microorganismos causaron un aumento de la resistencia, tanto en el electrodo, como en la solución de la cámara anódica. Al complementar estos resultados con los de las voltametrías cíclicas, se notó que la actividad catalítica que muestra el microorganismo utilizado tiene un efecto mayor sobre la producción de corriente que el aumento de las resistencias del sistema que causa. En base a los resultados obtenidos a lo largo del estudio, se concluye que la bacteria Acidiphilium cryptum genera un aumento de corriente al ser utilizada en el ánodo de una celda de combustible microbiológica. En vista de lo anterior, se recomienda comenzar con el estudio del cátodo a utilizar, con el fin de realizar una caracterización electroquímica general del sistema.

El objetivo general de este trabajo de título es proponer un sistema de tratamiento de aguas residuales para la nueva ciudad de Chaitén, la cual será reubicada en la localidad de Santa Bárbara, provincia de Palena, Región de los Lagos. La selección se realizó mediante una metodología de decisión multicriterio conocida como AHP (Proceso Jerárquico Analítico), para lo cual se generó un modelo de selección de alternativas de tratamiento de aguas residuales, que se aplicó a la localidad de Santa Bárbara. Para alcanzar el objetivo planteado, se estudiaron las características de la zona donde se instalará la nueva ciudad, así como también las necesidades y aspectos más importantes de la antigua ciudad de Chaitén. Se analizaron las diferentes alternativas disponibles para el tratamiento de aguas residuales, considerado sus particularidades, aspectos de operación, ventajas y desventajas. Se escogieron seis tecnologías para compararlas entre ellas utilizando el modelo de decisión generado, en donde se consideran los aspectos más importantes que se debe tener en cuenta al momento de instalar una nueva planta de tratamiento de aguas residuales. Los resultados indican que los tratamientos de aguas residuales técnicamente apropiados para el caso de la localidad de Santa Bárbara son: emisarios submarinos, lodos activados con aireación extendida y lombrifiltros. La evaluación de costos de estas alternativas indica que el sistema que presenta menor costo anual equivalente es el de lombrifiltros, dejando en segundo lugar a emisario submarino y por último a aireación extendida. El Proceso Jerárquico Analítico reflejó ser una herramienta útil para estructurar y ordenar el problema de decisión, identificando los aspectos que influyen de manera directa en la selección de alternativas de tratamiento de aguas residuales. Este estudio sirve de base para quienes deben fijar prioridades y tomar decisiones en la selección de alternativas de tratamiento de aguas residuales de cualquier localidad. Como conclusiones finales se puede destacar que la localidad de Santa Bárbara requiere un sistema de tratamiento de aguas residuales que sea sencillo, fácil de operar, de bajos costos de mantención y operación, y de baja generación o tratamiento de lodos, dado a sus propias característicasy al aislamiento de la zona.Los emisarios submarinos resultaron ser una alternativa atractiva de solución, ya que proveen una tecnología eficiente, segura y relativamente económica para la disposición final de aguas residuales.

Ingeniera Civil en Biotecnología / La escasez de agua potable es un problema actual a nivel mundial. Para combatir este problema no sólo se ha desalinizado agua de mar sino que además se ha utilizado ésta en sustitución al agua potable. El reemplazo de ésta en inodoros ha dado lugar a la generación de aguas servidas salinas, cuyo tratamiento se diferencia del convencional por la influencia negativa que ejerce la sal en los microorganismos involucrados. El presente estudio persigue como objetivo fundamental, evaluar el efecto de un incremento brusco en la concentración de sales de mar sobre la cinética de remoción de la carga orgánica en bacterias de lodos activos. Para ello, se llevó a cabo la adhesión de bacterias a portadores de biomasa, desarrolladas en un reactor biológico de lodos activos convencionales, para posteriormente trasladar estos portadores a un reactor que contiene las mismas aguas servidas previamente cargadas con sal. La biomasa adherida se cuantificó como sólidos en base seca, mediante un método original, debido a falencias observadas en la metodología tradicional. El nuevo método es una mejor determinación de la biomasa adherida a portadores como masa seca por unidad de portador o de volumen de reactor. Los portadores con biomasa adherida, se sometieron por un período de seis horas a medios salinos de distintas concentraciones, en un reactor batch aireado. Las conversiones de carga orgánica, medida con el método de DQO para concentraciones de 1, 10, 100 y 1.000 ppm fueron superiores al 80%; mientras que sólo alcanza un valor de 52% para 10.000 ppm de sales de mar. En tanto para concentraciones mayores a 20.000 ppm, la carga orgánica aumentó en comparación con la DQO inicial, probablemente debido a una lisis celular causada por las sales. Se obtuvo un modelo cinético simple para la remoción de DQO durante la maduración del biofilm en un reactor de aguas servidas convencional. Además, se trató de ajustar un modelo a los resultados en medio salino, concluyendo que el modelo es más complejo de lo que se propone en el presente estudio y se requiere un diseño experimental más avanzado. Se concluye del trabajo que para desarrollar un tratamiento de aguas servidas salinas, no es recomendable iniciar el desarrollo de biomasa con inóculo de lodos activos de agua dulce, pues se observó la incapacidad de estos cultivos para enfrentar concentraciones sobre las 10.000 ppm. Por lo tanto, el desarrollo de un sistema de tratamiento de aguas servidas con agua de mar debiera desarrollarse inoculando bacterias procedentes de agua de mar real contaminada, donde se habrán adaptado bacterias que utilizan el agua residual para su metabolismo durante tiempos extensos en lugar de intentar la adaptación desde lodos activos de agua dulce.

El presente trabajo da cuenta del diseño de un Programa de Gestión Ambiental (PGA), basado en los lineamientos de los Sistema de Gestión Ambiental (SGA), para la sección Ecología y Medioambiente perteneciente al Laboratorio de Criminalística Central de la Policía de Investigaciones de Chile. El diseño del PGA propuesto aborda el proceso de descarte de muestras de agua, dentro de la actividad de muestreo de agua realizada por la Sección. La selección de éste proceso por sobre los demás se realizó en base al aspecto ambiental de mayor urgencia; la generación de residuos líquidos una vez terminada la labor pericial. En términos de metodología, el PGA se desarrolló en dos fases. Primero se realizó una caracterización de las aguas, a través de la revisión de los antecedentes disponibles, con el objetivo de obtener información sobre los contaminantes presentes; analitos de tipo inorgánico en su mayoría. Además, se identificó a la Sección como no generadora de RILes, por lo que se descarta la obligación del cumplimiento legislativo para el descarte de residuos a la red de alcantarillado. Sin embargo, la Sección decide mejorar sus prácticas ambientales mediante la propuesta de realizar un tratamiento interno de sus aguas. Esto permitió determinar las pautas para desarrollar la segunda fase; Diseñar un Programa de Gestión Ambiental en la medida que éste contribuya al control de impactos y en la reducción de los desechos líquidos. El PGA estuvo conformado por dos planes de acción para cumplir con los objetivos y metas planteadas en el programa. El primer plan consistió en el diseño de un sistema de tratamiento, que permita otorgar a la institución, la facultad de descartar los residuos líquidos por sus medios, mientras que el segundo, consistió en establecer un procedimiento para el manejo de éstos residuos líquidos, desde su generación, hasta el proceso de disposición final.

El objetivo principal de este trabajo es realizar una evaluación de algunas plantas de tratamiento de aguas servidas de los sectores rurales concentrados de las regiones IV, VI y RM con el fin de catastrar la situación actual del saneamiento rural en cuanto a cobertura, tipo de tratamiento y estado de las plantas. Se espera además, a partir de lo obtenido, proponer a nivel de factibilidad uno o más sistemas de tratamiento que resulten viables desde el punto de vista económico, ambiental y social. En la actualidad el país no cuenta con una normativa que respalde el saneamiento rural ya que la institucionalidad existente solamente aplica al agua potable rural, dejando la inversión en manos de múltiples entidades del Estado y la administración en Municipalidades, Comités y Cooperativas. Además, se ha incentivado el uso de sistemas de tratamiento de alto costo tanto en inversión como en operación y mantención, alejándose cada vez más de la tendencia internacional de incentivar el uso de sistemas de tratamiento sustentables. Para la evaluación de los sistemas, se visitaron plantas de tratamiento de las tres regiones mencionadas y se entrevistó a operadores de las plantas y dirigentes de los Comités y Cooperativas. Con los antecedentes recopilados se realizó un análisis de todo lo observado en cuanto al funcionamiento de las diferentes tecnologías, situación económica de ellas y la realidad entre las regiones. Los resultados arrojaron que en las tres regiones el estado general de las plantas es regular, siendo aquéllas en buen estado una excepción respecto del total. El sistema más utilizado corresponde al de Lodos Activados modalidad Aireación Extendida, que presenta altos costos en su operación y mantenimiento, por lo que en la totalidad de las plantas las tarifas son mucho menores a lo que se debiera cobrar para hacer de ellos sistemas económicamente autosustentables. En relación a los operadores, salvo en el caso que las plantas son monitoreadas por las empresas proveedoras, no poseen la competencia necesaria debido a la falta de preparación hacia ellos. Debido a todo lo anterior es que se vuelve indispensable una normativa que junto a una entidad gubernamental con competencia atienda y resuelva las necesidades del saneamiento rural. Respecto a la propuesta de alternativas de tratamiento, tanto de lo visto a nivel nacional como internacional se seleccionaron las tres opciones que a priori resultan más interesantes de implementar, las que posteriormente se evaluaron bajo los cinco criterios de sustentabilidad recomendados por la Sustainable Sanitation Alliance (2007), entidad conformada por variadas organizaciones y que tiene como fin común el saneamiento sustentable. De acuerdo a esto, se obtuvo que la mejor alternativa es el lombrifiltro, ya que se muestra como fuerte en 4 de los 5 aspectos evaluados y posee mayores antecedentes de cumplimiento de la normativa respecto al humedal y la unidad sanitaria seca. Sin embargo, estas dos alternativas resultan de igual forma viables de implementar ya que no mostraron puntos débiles en el análisis.

Memoria para optar al título de Arquitecto

Ingeniero Civil / En el presente Trabajo de Título se construyeron cuatro columnas de humedales construidos a escala de laboratorio, las que se operaron con agua gris sintética y finalmente se realizaron análisis de las muestras de afluentes y efluentes en términos de remoción de DQO, turbiedad, SST, NO3--N y PO4-3-P. Los humedales construidos (CW) se mantuvieron en operación durante 6 meses, operados en modo batch y las celdas de combustible microbianas se mantuvieron conectadas a un equipo Data Acquisition para la medición de voltaje en el tiempo. El agua gris sintética preparada presentó en promedio 380,4 mg/L y 477,8 mg/L de DQO soluble y total, respectivamente. Después de una semana de operación, las columnas sin la celda de combustible microbiana (MFC) removieron en promedio un 63% (concentración de efluente cercano a 175 mg/L) y 91% de DQO total y soluble, respectivamente. Las columnas con MFC removieron en promedio un 62% de DQO total y un 77% de DQO soluble. Además, se realizó análisis de pH, turbiedad, CE, SST, NO3--N y PO43--P. A una semana de tiempo de contacto en los CW, se alcanzó a remover un 87% y 100% del NO3- -N en las columnas con MFC y sin MFC respectivamente. El PO43--P tuvo una remoción cercana al 60% en todas las columnas de humedales construidos acoplados a una MFC. Los valores de turbiedad en el efluente superaron las 10 NTU. Además, durante el trabajo de las MFC se alcanzó una potencia máxima de 35,5 mW/m3. Durante la etapa en que se utilizó un potenciostato, éste valor aumentó a 767,4 mW/m3. Dado esto, se concluyó que la inclusión de la MFC a los humedales construidos diseñados, no reduce la remoción de materia orgánica, pero aprovecha su medio para generar energía eléctrica. En base a los resultados observados sería necesario integrar un sistema de pretratamiento que reduzca los niveles de turbiedad y SST a niveles inferiores a los exigidos por normativas ocupadas en Australia y Reino Unido. Como trabajo futuro se recomendó efectuar un análisis de la comunidad microbiana presente en las distintas zonas de las columnas para ver como varía su composición frente a los distintos tratamientos utilizados. Además sería beneficioso medir coliformes totales y fecales considerando que son parte de las exigencias presentadas por normativas en países extranjeros.

Ingeniero Civil, Mención Hidráulica, Sanitaria y Ambiental / El presente estudio busca cuantificar la eficiencia de remoción de sulfato y metales pesados de agua sintética símil a un drenaje ácido de mina, a través de una instalación experimental con columnas compuestas de piedra caliza como medio filtrante. De dichas columnas, la mitad se encuentra inoculadas con bacterias sulfato reductoras que utilizan corteza de pino como fuente de carbono. La experiencia presentó una remoción de 50% en la concentración de sulfato, mientras que para metales pesados tales como el hierro, arsénico, aluminio, plomo y zinc se obtuvieron eficiencias en la remoción cercanas al 100%. Las bacterias sulfato reductoras no tuvieron una buena adecuación al sistema de columnas, teniendo actividad sólo en los períodos cercanos a la inoculación. Se proponen lineamientos para próximas investigaciones y se recomiendan soluciones que favorezcan experiencias futuras relacionadas con el uso de bacterias sulfato reductoras en filtros.