Memoria para optar al título de Diseñadora Industrial / El proyecto presentado a continuación para optar al título de Diseñadora Industrial, describe el proceso de diseño de la interfaz de Hydrogrey, producto perteneciente a la empresa Crear Comunidad Limitada (CRECOM Ltda.), Este artefacto es un sistema de reutilización de agua gris para domicilios particulares que reutiliza el agua proveniente de la lavadora para su uso en las descargas del estanque del inodoro. El enfoque de este proyecto es integrar el concepto de la sustentabilidad a lo largo del proceso de diseño para definir la identidad del producto.

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

Ingeniera Civil Química. Ingeniera Civil en Biotecnología / El agua es un recurso natural fundamental para la vida y la salud de las personas, y a lo largo del tiempo se ha vuelto un elemento indispensable en la producción industrial y generación de energía. Se espera que la demanda de agua dulce aumente en las próximas décadas, sin embargo, debido a los efectos del cambio climático se prevé que la disponibilidad de agua disminuya. Actualmente, en el ámbito industrial, especialmente en la industria de alimentos, se utilizan grandes volúmenes de agua en los procesos productivos, y dado el escenario futuro, las empresas tienen especial preocupación por mejorar la eficiencia del uso de agua, junto con optimizar los recursos disponibles. El presente trabajo tiene como objetivo plantear y evaluar técnica y económicamente estrategias que ayuden a minimizar los flujos de agua utilizados por una empresa de jugos sin aditivos. Para realizar esto, se utilizó la metodología denominada Six Sigma que se centra en la mejora continua de un proceso. El proceso productivo del jugo comienza con el lavado de frutas, luego sigue una molienda y prensado de la misma, el jugo resultante de esta etapa se pasteuriza, se envasa en caliente y luego sigue una etapa de enfriamiento, para finalizar con el etiquetado de las botellas. Entre las etapas de la línea principal y las etapas anexas al proceso, existen ocho que utilizan agua en su operación, de las cuales cinco serán evaluadas. Luego del análisis, surgen ocho alternativas para disminuir el consumo de agua actual. Las alternativas que resultan más atractivas de acuerdo a la inversión y al ahorro mensual que representan son: refrigerar el agua que entra en la etapa de enfriamiento, reutilizar el agua de enfriamiento, recircular el agua de lavado de frutas y utilizar una hidrolavadora para lavar pisos. Cabe destacar que todas las alternativas evaluadas están sujetas a los supuestos que se tomaron para llevar a cabo la evaluación técnica. Finalmente, como recomendación a la empresa se sugiere implementar protocolos de lavados para todas las operaciones para así estandarizar los métodos que se realizan de forma manual, también se sugiere implementar sistemas de medición los que permiten llevar un control del proceso.

El presente trabajo analiza una propuesta de reutilización de agua proveniente del concreto fresco retornado a las plantas de premezclado. Esta propuesta es dada mediante productos floculantes, los cuales ayudarán a la clarificación del agua concentrada en las pozas de las industrias de premezclado. Asimismo, el agua recuperada tendrá similares características que el agua convencional utilizada, y que posteriormente ingresará al nuevo diseño de concreto, en donde aportará en un 5% en la resistencia del concreto adicional. Por otro lado, se analizó la posibilidad de reutilizar los finos acumulados en el fondo de las pozas, pero estos no aportan resistencia al concreto ya que presenta el cemento ya hidratado; sin embargo, se puede utilizar para otros propósitos. Se realizó un análisis cualitativo y cuantitativo de la incidencia económica, ambiental y legal; en el estudio de aguas de lavado se han analizado parámetros básicos (densidad por pesada diferencial, pH mediante pHmetría, composición química) de tres muestras procedentes de distintas plantas de premezclado para evaluar la calidad de los vertidos. Se proponen soluciones aplicables y mejoras tecnológicas en el proceso de lavado de mixers con el fin de disminuir el volumen de los sólidos arrastrados, sin que ello perturbe el medio ambiente, y posibilitando un ahorro del agua. Por último, con el floculante elegido y los resultados obtenidos se analizará la optimización económica que produce este método para la limpieza de mixers de concreto premezclado. / The present work analyzes a proposal for the reuse of water from fresh concrete returned to the ready-mix plants. This proposal is given through flocculating products, which will help clarify the concentrated water in the pools of the premixing industries. Likewise, the recovered water will have similar characteristics to the conventional water used, and which will subsequently enter the new concrete design, where it will contribute 5% in the strength of the additional concrete. On the other hand, the possibility of reusing the fines accumulated at the bottom of the ponds was analyzed, but these do not provide resistance to the concrete since the cement already hydrated; however, it can be used for other purposes. A qualitative and quantitative analysis of the economic, environmental and legal incidence was carried out; In the study of washing water, basic parameters (density by differential weighing, pH by pH metry, chemical composition) of three samples from different premixing plants have been analyzed to evaluate the quality of the discharges. Applicable solutions and technological improvements are proposed in the mixer washing process in order to reduce the volume of entrained solids, without disturbing the environment, and making it possible to save water. Finally, with the chosen flocculant and the results obtained, the economic optimization produced by this method for cleaning ready-mix concrete mixers will be analyzed. / Tesis

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

La reutilización de aguas residuales comporta una serie de beneficios pero también conlleva un riesgo asociado a nivel sanitario y medioambiental debido a los componentes que puedan estar presentes en el agua residual, como microorganismos patógenos y contaminantes químicos tóxicos. Este riesgo asociado se ha de controlar para poder reutilizar el agua de la manera más segura posible. En este trabajo se evaluó la efectividad de diferentes tecnologías de regeneración (infiltración-percolación, fisicoquímico, filtro de anillas, dióxido de cloro, ácido peracético y radiación ultravioleta) y se establecieron las líneas de tratamiento más adecuadas para cumplir con los criterios de calidad establecidos por el RD 1620/2007 sobre reutilización de aguas residuales. También se evaluó un sistema de reutilización utilizado para el riego de un parque, considerando la EDAR, la ERA, el sistema de almacenamiento y la red de distribución hasta el punto de uso final del agua regenerada. Se estableció el comportamiento de diferentes parámetros microbiológicos y fisicoquímicos en cada etapa y las variaciones de calidad del agua regenerada a su paso por el sistema. Se realizó una evaluación cuantitativa del riesgo microbiológico (QMRA) asociado al riego del parque con agua regenerada, utilizando los patógenos de referencia de la OMS (Campylobacter, rotavirus y Cryptosporidium), concluyendo que el nivel de riesgo cumple con el nivel aceptable establecido. También se evaluó la influencia del riego con agua regenerada en las matrices ambientales suelo y agua subterránea, concluyéndose que, en el espacio de tiempo evaluado, no se aprecia una variación de la calidad fisicoquímica de estas matrices debido al riego. Por último, se aplicó un protocolo de análisis de peligros y puntos de control críticos (APPCC) en el sistema de reutilización, tal y como recomienda la OMS para gestionar el riesgo asociado a la reutilización de aguas. La aplicación de este protocolo permitió identificar los puntos de control críticos del sistema, recomendar límites críticos para cada punto y establecer medidas correctoras para las posibles desviaciones de estos límites. / Wastewater reuse provides an additional source of water resources, but there is a health and environmental risk associated with the use of reclaimed water, due to the potential presence of pathogens and toxic chemicals. These risks have to be controlled in order to be able to use reclaimed water in a safety way. In this work, several reclamation technologies have been evaluated (infiltration-percolation, physicochemical, chlorine dioxide, peracetic acid and ultraviolet radiation) to establish treatment lines that comply with the quality criteria of the national regulation RD 1620/2007 on wastewater reuse. A reuse system for the irrigation of a green area was evaluated, including the WWTP, the RWTP, the storage system and the distribution system to the irrigation place. Several microbial organisms and physicochemical parameters were monitored in each component to evaluate the variations on the reclaimed water along the system. A quantitative microbiological risk assessment (QMRA) was performed, using a computer model, in order to evaluate the risk associated to the green area irrigation, considering the three pathogens recommended by the WHO (Campylobacter, rotavirus and Cryptosporidium), resulting on the risk level complying with the acceptable level established. The environmental matrixes soil and groundwater were evaluated to determine any variation in the physicochemical quality due to the irrigation with reclaimed water, concluding that, for the time period of the study, there is not a significant variation. A hazard analysis and critical control point protocol was applied to the reuse system evaluated, as recommended by the WHO for risk management in water reuse. This protocol allowed establishing the critical control points of the system, the critical limits for each point and the corrective measures in case of deviation from the operational parameters.

L’aigua és un bé escàs i finit, i degut a factors com l’increment de la població i el canvi climàtic, les previsions indiquen que a mig termini un 40% de la població viurà amb un estès hídric significatiu. Això podria tenir efectes molt greus en el desenvolupament i en el benestar a les àrees afectades. És normal doncs, que els darrers anys hagi acrescut considerablement l’interès en l’obtenció de recursos hídrics alternatius i sostenibles com la regeneració d’aigua i la reutilització. Els avenços tecnològics per al tractament d’aigües estan fent possible l’obtenció d’aigua regenerada de qualitat que pot ser utilitzada per a restauració ambiental, per al reg en general i per a usos urbans no potables. Tot i així, aquesta activitat podria suposar un perill per la presència de patògens d’origen entèric (bacteris, virus i protozous) i també per la presència de microcontaminants com productes farmacèutics, hormones o subproductes de desinfecció. El RD 1620/2007 estableix el marc legal de la reutilització, i es basa en E. coli com a indicador de qualitat microbiològica de l’aigua regenerada (AR). Tot i així, E. coli pot no ser suficient en relació a la presència de patògens vírics o protozous. Un exemple és Cryptosporidium, que s’ha convertit en un patogen de referència ja que ha causat nombrosos brots de criptosporidiosi d’origen hídric. L’ús de microorganismes indicadors alternatius com bacteriòfags (SOMCPH o FRNAPH) o espores de clostridis reductors del sulfit (SRC), pot ser molt útil per a indicar la presència o per modelar el comportament de patògens vírics o de protozous. En aquesta tesi s’estudia d’una banda, la qualitat microbiològica de l’AR que produeixen cinc plantes de tractament, analitzant E. coli, indicadors alternatius, i Cryptosporidium com a patogen de referència. Es fan assajos de QMRA lligats a Cryptosporidium en les EDARs estudiades, i finalment s’estudien les implicacions, d’un procés de reutilització per a augmentar el cabal del riu Llobregat uns Km més a munt del punt de captació de la potabilitzadora. Els resultats d’aquesta part indiquen que la reutilització per a potabilització en l’escenari estudiat, no hauria de suposar cap risc per a la salut de les persones des de la perspectiva de les malalties infeccioses. S’observa que l’ús d’un altre indicador, a part d’E. coli, significaria una millora en la gestió de l’AR ja que permetria fer un seguiment molt més acurat tant de la qualitat de l’aigua com de l’eficiència dels diferents tractaments. És recomanable l’ús de tractaments multibarrera durant la regeneració per poder garantir una aigua segura, i en aquest sentit, la inclusió de llum UV és vital en la prevenció del risc associat a Cryptosporidium en AR. D’altra banda s’estudien processos fotocatalítics d’oxidació avançada (POAs) com a processos de regeneració en l’eliminació de microorganismes d’efluents secundaris reals. D’una banda, amb l’ús de làmpades d’UV i de l’altra amb l’ús de la radiació solar com a font de llum UV. Per fer-ho es va analitzar la inactivació de diferents indicadors (SOMCPH, FRNAPH, CB390PH i SRC) davant alguns POA: H2O2/UV, TiO2/UV i foto-Fenton. Els resultats indiquen que l’ús de POA té un gran potencial com a tractaments terciaris en el futur, especialment si estan basats en la radiació solar, ja que podrien ser una opció ambientalment sostenible i alhora eficaç en el tractament d’aigua. Tot i així, és necessari segui investigant la possible aplicació d’aquestes tecnologies ja que encara hi ha certes limitacions que fan que de moment no es facin servir de manera més estesa. Finalment, els resultats pel que fa a la inactivació de microorganismes ratifiquen que l’ús d’un altre indicador seria útil per assegura la qualitat microbiològica de l’aigua. / Population growth and climate change may worsen the current water scarcity problems, which could have serious effects on the development and on the public health of the affected areas. Therefore, there is an increasing interest in the improvement of sustainable water resources such as water reclamation. Technological advances in water treatment are making it possible to obtain reclaimed water (RW), which can be used for instance, for environmental restoration or for irrigation. However, water reuse may represent a health risk due to the presence of enteric pathogens or micropollutants. Spanish regulations on RW are based on E. coli, but it may not be useful to protect against viral o protozoan diseases. Cryptosporidium has become a reference pathogen since it has caused numerous waterborne outbreaks. Thus, the use of alternative indicators such as somatic coliphages (SOMCPH) or spores of sulphite reducing clostridia (SRC) may be better to monitor presence and behaviour of certain pathogens. The aims of this thesis were: (i) to study the microbiological quality of RW analysing Cryptosporidium as the reference pathogen and different microbial indicators such as E. coli, SOMCPH and SRC; (ii) to perform QMRA analysis related to the presence of Cryptosporidium in RW; (iii) to analyse the implications of planned-IPR (indirect potable reuse) in the Llobregat River; (iv) to test the effect of different AOP (advanced oxidation processes) on indicator microorganisms for water reclamation purposes. From the infectious diseases point of view, the health risks due to waterborne pathogens linked to planned-IPR in the Llobregat River can be safely managed. Furthermore, the use of another indicator, besides E. coli, would improve RW management. Multi-barrier systems including UV for water treatment are recommended to ensure RW quality, especially with regard to Cryptosporidium inactivation. AOPs have a great potential for water reclamation in the future, especially those based on solar light, because they are sustainable and effective technologies for the removal of microorganisms as well as for the mineralisation of emerging micropollutants. Within the solar based procedures, photo-Fenton showed the best performance in microbial inactivation during the experiments. However, it is necessary to further investigate this AOP to overcome some of its actual limitations.