Durante julio a setiembre del año 2016 se realizó el presente trabajo de investigación con los objetivos de determinar los efectos que produce la aplicación de lodos activados en las propiedades físico-químicas y el crecimiento del cultivo de avena, en un suelo contaminado con arsénico del distrito de Orcotuna, provincia de Concepción. Se utilizó el método general de investigación hipotético-deductivo, el tipo de investigación aplicada, en un nivel explicativo, planteando un diseño experimental completamente aleatorizado, donde se ubicaron cinco tratamientos con las diferentes dosis de lodos activados: 0, 5, 10, 15 y 20 %, con 3 repeticiones en macetas de PVC en 2 kg de suelo, sembrando el cultivo de avena (Avena sativa). Los resultados indican que los tratamientos con dosis altas de lodo activado disminuyeron significativamente la densidad aparente del suelo, disminuyeron el pH del suelo, la conductividad eléctrica incrementó significativamente, se incrementó el contenido de fósforo disponible en el suelo y hubo una disminución de potasio disponible en el suelo. Las dosis crecientes de lodos activados aplicados al suelo de Orcotuna, influyeron en la altura de planta, materia seca de la parte aérea y materia seca de raíz, del cultivo de avena. El suelo de Orcotuna, estuvo contaminado de arsénico, cadmio y plomo, y fue calificado como de fertilidad media, debido principalmente al contenido medio de carbono orgánico y potasio. El lodo activado presentó un exceso de sales solubles, bajo contenido de

En el contexto del Desarrollo Sustentable, Chile ha comenzado acciones dirigidas a los recursos hídricos enfocadas en un mejor aprovechamiento y tratamiento de las aguas residuales para su reuso en agricultura y otras actividades. La Tecnología de Lodos Activados es hoy en día el sistema de tratamiento más utilizado en el mundo debido a su buena relación costo/calidad. En este trabajo de título se estudió experimentalmente la relación entre las variaciones en la población biológica y los parámetros físicos y químicos convencionales. La biodiversidad del sistema se analizó mediante la técnica de biología molecular t-RFLP del 16S rDNA que retorna las abundancias relativas de los fragmentos de los diferentes filotipos bacterianos. Se observó que en el inóculo proveniente de una planta urbana en la época Invernal predominaron en situaciones de bulking los fragmentos de 33pb y 196pb que corresponderían posiblemente a bacterias filamentosas (hipótesis reforzada por observaciones al microscopio). En el período de Primavera en cambio se observó que los fragmentos que predominaban en los episodios de bulking fueron el 30pb, 48pb y el 194pb. Luego, se pudo concluir que en distintas épocas del año (distintas temperaturas, humedad, radiación solar, volumen de precipitaciones) es diferente la especie que adquiere mayor importancia durante una situación de bulking. Sin embargo, esto está sujeto a la precisión del t-RFLP, ya que eventualmente podrían ser la misma especie porque la diferencia en el largo de los fragmentos no es muy importante. Desarrollando diversos análisis estadísticos se concluyó que el Índice de Shannon-Wiener no era un buen indicador para describir o predecir bulking. Se mostró como la construcción matemática del índice de Shannon-Wiener no es conveniente para percibir de manera adecuada las variaciones de biodiversidad que experimentan estos sistemas, en donde existen muchas especies con abundancias relativas semejantes y pequeñas. Se propone estudiar por bandas entre la longitud de los fragmentos medidos en pares de bases con la suma acumulada de la abundancia relativa de los mismos.

La utilización de modelos para simular el proceso de tratamiento de aguas residuales provenientes de la cría intensiva de cerdos mediante lodos activados requiere para su implementación la determinación de los parámetros de entrada, entre los cuales se encuentran las fracciones de materia orgánica. Así, el objetivo principal de este estudio es la determinación de las fracciones de la Demanda Química de Oxígeno en purines de cerdo provenientes de dos sistemas: uno con pretratamiento mediante un biodigestor anaeróbico y otro sin esta unidad. El fraccionamiento se determinó a partir de la medición de la Tasa de Consumo de Oxígeno como indicador de la actividad biológica en un reactor de laboratorio operado en condiciones batch. El método utilizado corresponde al propuesto por Wentzel (1995) y requiere utilizar una muestra sin inóculo inicial, evaluándose la evolución del Oxígeno Disuelto en el reactor en períodos de 24 y 48 horas. Para conocer el fraccionamiento de DQO se requiere determinar ciertos parámetros cinéticos tales como la tasa de crecimiento máximo para la biomasa heterótrofa, que resultó 5,6 [día-1] y 4,3 [día-1] para el caso sin y con biodigestor respectivamente, y el coeficiente de máxima hidrólisis, cuyo valor resultante determinado fue 3,6 [mgDQO/mgDQO/día] para el caso sin biodigestor y 3,2 [mgDQO/mgDQO/día] para cuando sí hay digestión anaeróbica. Los resultados obtenidos para las fracciones de DQO con respecto al total indican: entre 1 y 2% del total de DQO se asocia a biomasa heterótrofa (se asumió que la biomasa autótrofa es despreciable); la DQO rápidamente biodegradable o disuelta corresponde a alrededor de un tercio del total para el caso sin biodigestor y cerca de un 10% para el caso con biodigestor; la DQO no biodegradable disuelta de aproximadamente un 15% del total cuando no hay biodigestor y cerca de un tercio cuando si lo hay; alrededor de la quinta parte del total corresponde a DQO lentamente biodegradable (biodegradable particulada) para los dos casos analizados, y cerca de un tercio corresponde a DQO no biodegradable particulada también para ambos casos. Los valores anteriores, si bien son particulares de los sistemas de tratamiento considerados en este estudio, revelan algunas diferencias con los valores típicamente considerados para aguas servidas domésticas e incorporados en los modelos tradicionales de lodos activados, indicando la necesidad de realizar las adaptaciones antes de su uso.

Las plantas industriales tienen la responsabilidad de mantener una convivencia armoniosa con el medio ambiente con el que interactúan a través de los recursos que usan y de los residuos que vierten. En una planta de celulosa la mayor cantidad de residuos son líquidos, por lo que, para cuidar el ambiente en que se encuentran, deben realizar esfuerzos para optimizar la operación de su planta de tratamiento de RILES. El presente trabajo desarrolla una herramienta para estos propósitos: un modelo predictivo para el tratamiento biológico de RILES. Una representación del proceso útil para adquirir conocimientos sobre los principios del proceso y para optimizar su operación. El modelo propuesto está basado en el Modelo de Lodos Activados número 1, (ASM1 por sus siglas en inglés), incluyendo expresiones para lidiar con la remoción de ion clorato, un contaminante de gran presencia en un proceso de celulosa con blanqueo ECF (libre de cloro elemental), donde ClO2 es el agente de blanqueo. Se propuso una metodología para la caracterización del flujo de entrada. Además, se determinaron los parámetros y condiciones iniciales del modelo usando antecedentes bibliográficos, experimentos a escala de laboratorio y optimización matemática. Se diseñó un montaje experimental para el trabajo de laboratorio, el cual tiene un gran potencial de aplicación para futuras estimaciones de parámetros o estudios relacionados. Se implementó una plataforma de simulación, simple y eficiente, basada en GNU Octave en combinación con código compilado escrito en C++. La eficiencia de la plataforma fue comprobado comparando con otras alternativas de implementación. La inclusión de código compilado en C++ disminuyó el tiempo de ejecución de 239 a 11 segundos, es decir, una reducciíon en un factor superior a 20. Se obtuvieron las concentraciones de cada variable a lo largo del sistema de reacción. A partir de ellas es posible hacer una lectura de los principios de operación del sistema, sin embargo, resulta necesario comprobar su fidelidad realizando una caracterización de los RILES en cada reactor. La capacidad de predicción del modelo fue determinada considerando datos históricos de entrada y salida del tratamiento biológico. Se logró predecir la salida de la DQO con una eficiencia superior al 93%. A su vez, las predicciónes de los SST y el ion clorato arrojaron valores en el orden de magnitud de los valores referenciales. En el caso de las predicciones de las variables nitrogenadas los resultados fueron menos precisos, por lo que se requiere mayor información sobre el comportamiento de estas variables a lo largo del sistema de reacción para poder ajustar los parámetros necesarios para describir adecuadamente estas variables. Finalmente, se logró desarrollar un modelo matemático para el tratamiento biológico de RILES. Con el grado de desarrollo alcanzado, constituye una herramienta aplicable para la optimización del proceso.

El objetivo de este trabajo de título fue evaluar el comportamiento del Sedimentador Secundario en una planta de tratamiento de aguas residuales (PTAS) de Lodos Activados con modalidad de Aireación Extendida, en condiciones de aumentos en las cargas y flujos afluentes, considerando diferentes escenarios. Se utilizó el software Biowin para simular el comportamiento de la PTAS Santiago Poniente, la cual en su línea de lodos está compuesta por un Espesador Gravitacional y un Deshidratador Mecánico, ambos con retornos al afluente del Reactor. La situación base se definió a partir de datos de caudales instantáneos capturados cada una hora durante siete días y las cargas orgánicas medias durante el mismo periodo. Luego, la situación base se modificó para generar cuatro diferentes escenarios, los que corresponden a distintas distribuciones de la carga afluente a la planta durante diferentes lapsos de tiempo. El tiempo de simulación en cada caso fue de un mes aproximadamente. Los cuatros escenarios considerados son: Carga Constante: aplicación de coeficientes de incremento a la carga base (variando entre 5% hasta 50%, con incrementos de 5%) Aumento por un día: incremento porcentual de la carga base durante un día a la semana (similar rango anterior). Aumento por una semana: incremento porcentual de la carga base durante una semana por medio. Una semana con incremento y la siguiente con la carga base. Aumento gradual: durante un día la carga es igual a la base, el siguiente día se incrementa la carga en un 5% de la carga base, y el siguiente un 10%, hasta alcanzar un máximo determinado; para luego disminuir a la misma tasa diaria hasta alcanzar la situación base nuevamente. Cada escenario se simuló utilizando dos edades de lodos (25 y 33 días), dos condiciones diferentes de sedimentabilidad del lodo (sedimentación buena y pobre), y dos formas de operar la PEAS a la entrada de la planta (utilizando un regulador de flujo y sin él). En cada simulación se registró la concentración de SST efluente del Sedimentador Secundario durante el periodo simulado. A partir de los resultados obtenidos se desprende que el sedimentador muestra mayor tolerancia a un aumento de carga y caudal para situaciones en las que el incremento corresponde a periodos cortos y graduales que para incrementos sostenidos o de mayor duración. Adicionalmente, las variaciones en el caudal afluente a la PTAS no producen mayor efecto en la calidad del efluente generadote esta unidad. Se concluye que el comportamiento del Sedimentador Secundario no se ve significativamente afectado por la operación de la PEAS; los aumentos abruptos en la carga afluente deterioran más la calidad del efluente que los aumentos graduales; los aumentos aislados de carga afectan más el funcionamiento del Sedimentador cuando su duración y frecuencia son mayores.

Tesis Magíster en Bioquímica área de Especialización Ambiental y Memoria para optar al Título de Bioquímica / Reducir la producción de purga de lodos y generar aguas potencialmente reutilizables en los tratamientos de plantas de aguas servidas es crucial en un escenario de escasez hídrica. En este contexto, el objetivo del presente trabajo es evaluar el efecto que produce la combinación de las estrategias lisis-crecimiento críptico (ozonización) y metabolismo de mantención (biorreactor de membrana), que definen la tecnología LA+, en términos de eficiencia en la minimización de la producción de lodos y en el mejoramiento de la calidad del agua tratada obtenida. La línea base se estableció con un sistema de lodos activados convencional (LAC) y se evaluaron los efectos de cada técnica metabólica por separado mediante ozonización (LAO3) y un biorreactor de membrana (BRM). Los resultados muestran que con dosis de 0,04 gO3/gSSTo ó 0,01 gO3/h*[SSVo] el sistema LA+ fue superior a los sistemas LAC, LAO3 y BRM, cumpliendo con los límites establecidos por el DS90 en todos los parámetros evaluados respecto a la calidad del agua tratada generada y además obteniendo una producción de lodos de purga 75% menor que LAC, produciendo 0,22 gSSV/d v/s 0,88 gSSV/d / The reduction of excess sludge production and the generation of potentially reusable water in wastewater treatment plants is critical in a scenario where there is water scarcity. In this context the aim of this work was to evaluate the effect produced by the combination of lysis-cryptic growth (ozonation) and maintenance metabolism (membrane bioreactor) strategies, both of them defining parts of the AS+ technology, in terms of efficiency in minimizing sludge production and improving the quality of obtained treated water. The baseline was established with a conventional activated sludge system (CAS) and the effects of each metabolic technique were evaluated separately during ozonation (ASO3) and while using a membrane bioreactor (MBR). The results showed that with a doses of 0,04 gO3/gSSTo or 0,01 gO3/h*[SSVo], the AS+ system was superior to CAS, ASO3 and MBR systems, complying with the established limits for all parameters given by the DS 90 when evaluated for the quality of the generated treated water and also AS+ achieved a excess sludge production 75% lower than CAS, producing 0,22 gSSV/d v/s 0,88 gSSV/d

Ingeniero Civil Químico / Ingeniero Civil en Biotecnología / La cobertura de tratamiento de aguas servidas en Chile alcanza al 83% del sistema sanitario. El proceso más habitual es lodos activos, que requiere transferir oxígeno a la velocidad adecuada para satisfacer la respiración de las bacterias que oxidan la carga orgánica del reactor, expresada precisamente como demanda de oxígeno. El oxígeno se suele suministrar como aire, mediante impulsión mecánica (sopladores o compresores), la que consume energía que resultaría optimizada en su costo si la eficiencia de transferencia de oxígeno fuese máxima. En esta memoria se construyó y operó un equipo normado para la determinación de la eficiencia de transferencia de oxígeno (OTE), en los reactores de lodos activos de una planta de tratamiento de aguas servidas de gran escala, bajo distintas condiciones de operación, reflejadas, por ejemplo, por diferentes calidades de agua y antigüedad de los difusores. El sistema utiliza el método de balance del gas de entrada y de salida (off-gas), que utiliza una cúpula flotante en el reactor biológico, para medir la fracción molar de oxígeno en el gas de salida y compararla con la de entrada (aire alimentado al reactor). Entre los indicadores de transferencia de oxígeno obtenidos, se calculó la eficiencia estándar de transferencia de oxígeno (SOTE) en condiciones de proceso. Casi en todos los casos, la SOTE en condiciones de proceso disminuyó entre 27 y 5% desde las 9 a las 20 horas, debido al sostenido aumento del flujo de aire por difusor necesario a lo largo de la jornada, entre 4 y 38 [Nm3/h] para el mismo rango horario. La comparación de los reactores con diferentes características del agua de proceso, mostró que la SOTE es mayor cuando el nivel de contaminación del agua es menor. Esto se observó mediante el factor alfa, número entre 0 y 1 que mide el grado de pureza del agua de proceso en comparación con el agua pura. En el caso de uno de los reactores, que recibe agua con un grado más avanzado de tratamiento, se obtuvieron SOTEs entre 28 y 12% para mediciones entre las 9 y 19 horas, mientras que para el otro reactor, que se encuentra antes en la serie de tratamiento (agua con menor factor alfa), las SOTEs obtenidas se movieron entre 20 y 7 %, en similar rango horario. No fue posible llegar a establecer reglas de optimización del proceso, pues el número de mediciones fue insuficiente para tal propósito. Se sugiere que el desarrollo requiere una observación experimental más prolongada, en reactores con diferentes características y, además, más rigurosas, destacándose la necesidad de disminuir la incertidumbre de las mediciones de temperatura, flujo y presión.

Memoria para optar al título de Ingeniera Civil Química / El crecimiento de la población mundial y aumento del desarrollo económico de los países ha generado una mayor producción de residuos, los que se asocian directamente a la actividad humana. En Chile, la mayor parte de estos es dispuesta en rellenos sanitarios y vertederos, emitiendo GEI directamente a la atmósfera, y generando lixiviados que pueden contaminar las aguas y provocar pérdida de nutrientes en los suelos. Bajo este contexto, el presente trabajo estudia la coincineración de residuos mediante el proceso Thermylis® como una alternativa a la disposición actual de lodos provenientes de PTAS, tomando como caso base los generados en distintas regiones del país. Se evalúa este proceso a través de una comparación técnica, económica y ambiental de distintas opciones de alimentación, consistentes en una mezcla de lodos con otros residuos sólidos seleccionados con el fin de aumentar el poder calorífico. Considerando la población residente, el número de sitios de disposición final, y la generación y destino de los residuos, se definen tres casos de estudio: Gran Santiago Región Metropolitana (caso 1), Rancagua y alrededores Región de O Higgins (caso 2), y Gran Concepción y alrededores Región del Biobío (caso 3). Se consideran los lodos generados en las principales PTAS de cada región, con lo que los flujos de alimentación para cada caso son 1.158[t/día], 105[t/día] y 249[t/día], respectivamente. A partir de la evaluación técnica, en los tres casos se seleccionan alimentaciones compuestas por lodos y plásticos, debido a que son las más favorables desde el punto de vista energético. Además, se determina que en todos ellos se cumple con la normativa ambiental vigente para este tipo de procesos (D29, MMA). Por otra parte, se realiza una evaluación económica a partir de un flujo de caja puro a 15 años, con lo que se obtiene un VAN de -195 [MUSD] para el caso 1, -45 [MUSD] para el caso 2 y -73 [MUSD] para el caso 3. Con esto, se concluye que el proyecto no es rentable desde el punto de vista económico en los escenarios planteados, debido a la alta inversión requerida por Thermylis® y el bajo costo por disponer residuos en Chile.