Ingeniería y Arquitectura
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Item Puesta en marcha de un prototipo para el tratamiento de aguas contaminadas con arsénico(V) mediante el uso de la planta Justicia pectoralis Jacq(2023) Romero Chacón, Rosaura María; Umaña Arias, Diego AndrésItem Evaluación de un biofiltro anaeróbico como tratamiento secundario de aguas residuales urbanas para una planta de tratamiento ubicada en Monteverde(2021) Jiménez Quesada, Junior Enrique; Bustamante Román, Mauricio JoséEn Costa Rica, para el año 2019, solo el 15% de las aguas residuales ordinarias fueron captadas por un sistema de alcantarillado sanitario para un debido tratamiento. Si bien la mayor parte del porcentaje restante utiliza algún tipo de tratamiento local, estos no siempre son suficientes. Dado el crecimiento poblacional de zonas rurales debido al desarrollo de localidades turísticas; en los últimos años se tiene un aumento en los volúmenes de aguas residuales generados. Ante esto, es importante el estudio de la adaptación de tecnologías no convencionales de operación y mantenimiento sencillo que faciliten su integración en la ciudadanía para enfrentar la problemática mencionada. Los filtros anaerobios de flujo ascendente (FAFA) son sistemas compactos de tratamiento biológico de aguas residuales con bajo consumo energético y alta eficiencia de remoción de materia orgánica, por esto, darlo a conocer es importante y se convierte en el tema central de la presente investigación. El presente proyecto consta del diseño de un FAFA para el tratamiento secundario de las aguas residuales generadas en una serie de poblados del cantón de Monteverde de Puntarenas, para un periodo de operación de 25 años. Para la toma de decisiones operativas y detalles de componentes del FAFA, se ensambló un prototipo a escala en el que se compararon los rendimientos bajo escenarios controlados con variaciones en los tiempos de retención hidráulicos (TRH) y en los materiales de soporte de capa fija con el fin de determinar las combinaciones que ofrezcan mayor eficiencia en la depuración de las aguas residuales. Se obtiene que el TRH es el parámetro de diseño más influyente en el rendimiento del filtro, al mantenerlo en el rango de 0,5 a 1 día con un material de capa fija plástica el FAFA ofrece reducciones del 88% en la demanda biológica de oxígeno (DBO), 89% en la demanda química de oxígeno (DQO) y superiores al 70% en sólidos volátiles...Item Determinación de los parámetros de un sistema de humedales artificiales de flujo subsuperficial vertical para la optimización del diseño de modelos de caja negra bajo condiciones tropicales(2020) Venegas Castillo, Johel Alberto; Aguilar Álvarez, Ronald EstebanA nivel mundial, el 56% de las extracciones de agua dulce son consideradas aguas residuales, de las cuales el 80% son liberadas al ambiente sin ningún tratamiento, provocando el deterioro de los ecosistemas y de la salud pública [1]. Los humedales artificiales son una alternativa accesible para el tratamiento de las aguas residuales y deben ser diseñados bajo parámetros asociados a la temperatura de la zona donde se implementarán. Por lo tanto, el objetivo de este estudio es establecer los parámetros de diseño de un sistema de humedales artificiales de flujo subsuperficial vertical (HFSSV) a escala de laboratorio bajo tres tratamientos mediante los modelos de caja negra de remoción de contaminantes en aguas residuales ordinarias para su optimización en zonas tropicales. El estudio se elaboró utilizando nueve HFSSV, tres por cada tratamiento (Neomarica gracilis (lirio), Heliconia psittacorum (heliconia) y control (sin plantas)). El sustrato de los humedales está compuesto por 3 capas de distinto espesor, de forma descendente: granito de río (0,1 m), piedra cuarta de origen volcánico (0,18 m) y piedra canto rodado (0,07 m). Además se establecieron los siguientes criterios de operación: 0,32 m2 de área, 0,35 m de profundidad, 3,22 g DQO/m2/d de carga orgánica, 3 l/d de caudal, 12,3% de porosidad promedio del sustrato, 9,31 mm/d de carga hidráulica y un tiempo de retención hidráulica de 2,1 días. El objetivo específico 1 consistió en estudiar el crecimiento y retención de nutrientes por parte de las plantas, donde se obtuvo un aumento en el número de hojas y de longitud de lámina foliar para las plantas madre del lirio, a diferencia de las heliconias que presentaron...Item Determinación de la eficiencia y constantes cinéticas de remoción de DQO de un consorcio microbiano eficiente para tratar aguas residuales contaminadas con hidrocarburos en condiciones aerobias(2019) Zamora Alfaro, Raúl; Vidal Rivera, Paola MarcelaEl objetivo de este estudio es la estimación mediante métodos experimentales de la constante cinética de remoción y máxima eficiencia de remoción de DQO en aguas residuales oleosas de Refinería Costarricense de Petróleo (RECOPE) utilizando cómo biomasa el inóculo biológico Environoc ® 101 de la empresa Biodyne Costa Rica. Conocer estas constantes, así como las variables involucradas en la degradación de hidrocarburos es importante tanto para la aplicación de la técnica llamada bioaumentación en remediación de contaminaciones por hidrocarburos, así como el diseño de unidades de tratamiento secundario para la industria. Un sistema de reactor aerobio fue utilizado para realizar las pruebas de actividad microbiana, el substrato fue agua cruda emulsificada proveniente de la entrada del API de RECOPE la garita, a esta se le aplicó bioeaumentación y bioestimulación para promover la degradación microbiana. Se controló el ambiente a una temperatura de 25° C y PH de entre 6.5-7.5, con aireación constante de 3 l/min para mantener el oxígeno disuelto por encima de 2mg/l. Se realizaron también pruebas con combustible no emulsificado para conocer mejor el proceso de degradación y la reacción de la biomasa. Se determinaron los parámetros fisicoquímicos el agua en estudio los cuales se encuentran en un rango esperado para el tipo de industria. También se determinaron las variables importantes, cómo oxígeno disuelto, edad del lodo, la forma en que se encuentran los microorganismos en el agua y su relación con la degradación de materia orgánica Partiendo de un DQO promedio de 541 mg/l se logró una remoción de 70.5% del DQO con una tasa cinética volumétrica de 139.7 mg/l*h de DQO, para una concentración promedio de sólidos volátiles de 648 mg/L, por lo que se estima una tasa específica de 5.17 g DQO/ g MLVSS. La mayor eficiencia de remoción fue alcanzada a los 3 días de tiempo de retención con una eficiencia...Item Evaluación de la temperatura, sólidos totales, nutrientes y tiempo de residencia en la degradación de aguas residuales originadas del despulpado de cartón reciclado con un tratamiento de biorremediación(2017) Cruz Cortés, Erika; Molina Córdoba, Manuel EnriqueEl objetivo de este proyecto es evaluar la temperatura, sólidos totales, nutrientes y tiempo de residencia en la degradación de aguas residuales originadas del despulpado de cartón reciclado con un tratamiento de biorremediación utilizando bacterias. En una primera etapa experimental utilizando un sistema ¿Batch¿, se obtuvo una constante de velocidad de degradación promedio de 0,0034 h-1, de 0,0055 h-1 y 0,0073 h-1 para temperaturas de 28°C, 35°C y 40°C respectivamente. En la segunda etapa experimental, se analizó mediante un diseño experimental 23 por duplicado la concentración de sólidos, la temperatura y la concentración de nutrientes, encontrándose que las dos últimas variables mencionadas son significativas; encontrándose que es mejor utilizar una temperatura de 35°C y una concentración de 5 ppm de la fuente de Fósforo y 5 ppm de la fuente de Nitrógeno. En una tercera etapa se realizaron tres ensayos experimentales utilizando un sistema continuo anaerobio-aerobio en serie con una carga orgánica inicial equivalente a un DQO de 3645mg/L y de 3750mg/L para el segundo y tercer ensayo. El sistema se utilizó con un tiempo de residencia de 20,83 horas y una temperatura de 35°C, en el cual se midió el DQO, el DBO (5,20°C) y la producción de biogás entre 24 y 72 h en condiciones de estado estacionario a la salida de cada uno de los reactores. Respecto al DQO se determinó una constante de degradación promedio de 0,0034 h-1 para el reactor anaerobio y de 0,0064 h-1 para el reactor aerobio y, respecto al DBO se determinó un valor para la constante de degradación promedio de 0,311 h-1. Con las variables utilizadas en los experimentos la DQO genero resultados superiores a los indicados en la normativa nacional por lo cual en siguientes experimentos se deben hacer pruebas variando el procedimiento de inoculación bacteriana, las cantidades tanto de microorganismos, nutrientes y tiempo de residencia.Item Propuesta tecnológica para la reactivación de la planta de tratamiento de efluentes de la Fábrica Nacional de Licores(2015) Luna Bonilla, Marco Vinicio,; Molina Córdoba, Manuel EnriqueEl objetivo del presente proyecto es generar las bases tecnológicas para la reactivación de la planta de tratamiento de aguas residuales de la Fábrica Nacional de Licores. Se realizó una investigación sobre el diseño original de la planta de tratamiento de efluentes de FANAL para determinar los parámetros establecidos inicialmente para el tratamiento de los desechos líquidos. Se determinó que el diseño original de la planta de tratamiento no cuenta con la tecnología requerida para poder metabolizar la carga orgánica generada por la destilería ya que se consideró un efluente con una carga orgánica máxima de 60000 mg/L de DQO. De acuerdo con los datos investigados sobre la cantidad de contaminación presente en las vinazas, es posible obtener valores de DQO entre (80000-120000) mg/L por lo que el diseño original de la planta de tratamiento no resulta adecuado para metabolizar la carga orgánica tan alta presente en la vinaza. Además la tecnología presente en la planta actualmente es obsoleta o inexistente. Posteriormente se realizó el diseño de una planta piloto de tratamiento de vinazas con el objetivo de evaluar la metabolización de la carga orgánica con los reactores anaeróbicos y la laguna aeróbica existente en la planta de tratamiento de FANAL. Para este diseño se consideró como factor de escalamiento el tiempo de retención hidráulica del efluente en cada una de las etapas del tratamiento biológico de la planta. La capacidad establecida para los reactores UASB resultó de 0,098 m3 y la capacidad para la etapa aeróbica resultó de 0,179 m3. Se realizó un análisis experimental para determinar la reducción de la carga orgánica que se puede obtener luego de la etapa biológica de la planta de tratamiento de efluentes de FANAL. Se obtuvo vinaza por medio de fermentación, evaporación y acondicionamiento para posteriormente alimentar los reactores anaeróbicos de la planta piloto con un efluente con una carga orgánica...Item Evaluación de la viabilidad técnica para la utilización de un reactor del tipo U.A.S.B. en el tratamiento de aguas residuales de un beneficio(2004) Jaubert Calvo, Óscar Gerardo,; Chacón Scheidelaar, Michael HenryEl tratamiento y la solución de los problemas que ocasiona el manejo de las aguas residuales como las que proceden del beneficiado de café, encuentran una mejor y más viable solución parcial en el tratamiento anaerobio. Para poder manejar y estudiar de una forma sencilla el funcionamiento de los reactores anaerobios de aguas residuales se trabaja con modelos a escala, como el que se encuentra instalado en el laboratorio de Ingeniería Ambiental (U.C.R.) El análisis técnico se realiza con base en las observaciones y resultados de pruebas de laboratorio en cuanto a la remoción de DQO, para diferentes condiciones de operación. El diseño propuesto contempla la instalación de un reactor U.A.S.B., en el beneficio Coopedota R. L. El equipo se instalará en la segunda laguna anaerobia, de forma que esta actue como nivelador de carga y pH. La laguna aerobia se mantendrá en operación para que sirva como elemento para adecuar el efluente del reactor a las condiciones finales. El reactor se diseñó para un pico de cosecha de 1600ff y una carga contaminante total de 19 200 kg00ofm3 • El equipo se divide en cuatro modulos de 486m3 y con una velocidad de carga orgánica de 1Okg00ofdía m3• El costo del equipo instalado es de US$251 000, que se divide en la obra gris, tubería, bombas y el intercambiador de calor. El costo anual de operación es de US$49 000/año, que corresponde a US$0,20/m3.Item Parámetros operativos y capacidad de procesamiento del reactor anaerobio en el Beneficio Coopelibertad R.L(2000) Sánchez Hernández, Leonardo,; Jiménez Chacón, RonaldSe aplicó una metodología a nivel de laboratorio por medio de análisis químicos y de campo, con mediciones directas puntuales, monitoreando el balance de materiales (flujo de agua, producción de biogás y materia orgánica cruda), así como el controlar la estabilidad de un proceso anaerobio bastante complejo, por medio de dos reactores de flujo ascendente que conforman el sistema de tratamiento final de las aguas residuales en el beneficio Coopelibertad R.L. La estabilidad se evaluó por medio de tres parámetros : pH, alcalinidad y ácidos grasos volátiles (AGV's), donde estos dos últimos reflejaron comportamientos directamente proporcionales en los centros y a la salida de ambos reactores. Un resultado muy importante, fue el hecho de sustituir la soda cáustica por cal talco para el control del pH. Lo anterior representa un gran ahorro económico, así como una manipulación más sencilla y menos peligrosa por parte de los operarios del sistema. Con la cantidad de materia orgánica presente en las aguas mieles (denominada en términos de DQO), se logró determinar una eficiencia de remoción del 91.15%. La producción de gas, aparte de ser un subproducto de la descomposición de las aguas, que fue aprovechado como una fuente calorífica ó energética, mantuvo una relación directa con el DQO de afluente, ya que sirvió para definirla cantidad de materia orgánica cruda que ingresó al reactor, incrementando según las posibilidades entre un 4 y un 7% más cada día. Se logro determinar un consumo de agua por fanega menor al metro cúbico, así como el grado de contaminación por medio del DQO en todas las aguas que participan en los procesos de beneficiado húmedo. Esto último permitió identificar aquellas aguas que no era necesario su tratamiento, incrementando la eficiencia operativa del reactor anaerobio.Item Evaluación ambiental y sanitaria de dos sistemas individuales de tratamiento de aguas residuales domésticas mediante la construcción de prototipos en escala natural(2005) Serrano Salas, Hazel A.; Bolaños Céspedes, FreddyActualmente, el país enfrenta una carencia de alcantarillados sanitario. Ésto provoca que en la mayor parte del territorio nacional, se utilice el sistema de tanque séptico y zanjas de drenaje, como solución al problema de tratamieno y disposición de las aguas residuales domésticas. Las deficiencias en el planeamiento, construcción, diseño, operación y mantenimiento de estos sistemas, provocan que exista una gran contaminación de cuerpos de agua y mantos acuíferos. El objetivo de este proyecto es, evaluar el funcionamiento y la eficiencia de dos sistemas de tanque séptico, mejorados con la adición de un filtro anaerobio de flujo ascendente (FAFA) y un filtro percolador, para determinar la conveniencia de su implantación como solución al problema antes citado. Para la realización del proyecto, se describieron los sistemas (estructura física y familias que los utilizan). Posteriormente, se realizó una revisión de las dimensiones y características de los prototipos finales, con base en una serie de normativas, nacionales y extranjeras. Para evaluar su desempeño, se realizó un proceso de toma de muestras del agua residual en ambos sistemas. Éstas fueron analizadas en laboratorio, con el fin de determinar el valor de una serie de parametros físico - químíco, los cuales permiten conocer la calidad del agua. Los resultados obtenídos, fueron utilizados para determinar la eficiencia del tanque séptico y el bifiltro, en remoción de algunos de los contaminantes presentes en el agua residual. Posteriormente, los resultados así obtenidos, fueron analizados e interpretados. Con la información y experiencia adquirida, se elaboró un manual de operación y mantenimiento para el sistema con FAFA, por ser el más funcional. Ambos sístemas presentan efíciencias sumamente bajas en sus filtros, mientras que los tanques sépticos se comportan de manera saticfactoria, tomando en cuenta ...Item Evaluación de procesos operativos en sistemas anaerobios para el tratamiento de aguas residuales(2005) Lobo Méndez, Kenneth; Arias Zúñiga, Ana LorenaSe propone elaborar un manual de operación y mantenimiento para sistemas anaerobios de aguas residuales domésticas, específicamente reactores anaerobios; con base en la evaluación de cuatro plantas de tratamiento. La evaluación de cada sistema, se realizó considerando la operación, el rango de los parámetros de control y la eficiencia del sistema. Para esto, se realizaron varias visitas a cada planta, en donde se recolectó muestras de agua, para realizar pruebas de laboratorio y se realizaron entrevistas a los operarios, para describir la operación del sistema. A partir de los procesos operativos y de los lineamientos teóricos existentes para la operación de sistemas de éste tipo, se identificaron los procesos más importantes que se deben seguir, así como los que se están llevando a cabo en forma incorrecta. Los resultados obtenidos indican que los sistemas de tratamiento con reactores anaerobios, son una alternativa ambiental y económicamente factible; sin embargo, requieren de una operación adecuada y un mantenimiento continuo. Con respecto a las plantas evaluadas, la eficiencia global registrada en cada sistema fue proporcional al control y la operación del mismo, conforme mejora la operación del sistema se incrementa la eficiencia. Además, con base en los resultados, se elaboró el manual operacional para este tipo de plantas.