Maestría en Ingeniería - Ingeniería Ambiental

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Optimización del esquema secuencial coagulación-floculación-oxidación BAP (Co2+/HCO3-/H2O2) para el tratamiento de un agua residual textil
(Universidad Nacional de Colombia, 2025-07) Ariza Pineda, Francisco Javier; Sanabria González, Nancy Rocío; Macías Quiroga, Iván Fernando; Ariza Pineda[, Francisco Javier 0009000277287014]
En este trabajo final de maestría se investigó la aplicación del esquema secuencial coagulación–floculación–oxidación BAP (Co2+/HCO3⁻/H2O2) para el tratamiento de un agua residual proveniente de una industria textil (ARnD) de la región, contaminada con el colorante negro ácido 194 (NA–194). La investigación se desarrolló en el marco de la Convocatoria 852–2019 “Convocatoria de Proyectos Conectando Conocimiento 2019” del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación – Minciencias. Los resultados obtenidos para la oxidación de un agua residual textil contaminada con el colorante NA–194 con el sistema Co2+–BAP mostraron el potencial de este proceso de oxidación avanzada. Mediante un diseño central compuesto (DCC) basado en la metodología de superficie de respuesta se estudió el efecto de las concentraciones de H2O2 y NaHCO3 sobre la decoloración, mineralización y remoción de DQO. Para los ensayos realizados en el diseño experimental se obtuvieron decoloraciones mayores al 95.40%, con concentraciones medias y altas de peróxido de hidrógeno (450 – 1300 mM) y concentraciones medias de bicarbonato de sodio (100 – 250 mM). En los rangos mencionados anteriormente para decoloración, la mineralización y remoción de DQO alcanzaron valores mayores al 28.2 y 47.6%, respectivamente. La optimización multiobjetivo para la degradación del agua residual textil, enfocada en maximizar la decoloración, mineralización y remoción de DQO, con concentraciones de peróxido de hidrógeno y bicarbonato de sodio en el rango de estudio, se logró con 788.24 mM de H2O2, 183.26 mM de NaHCO3 y 45 µM de Co2+ (< 0.5 mg/L). Bajo las condiciones anteriores se obtuvo decoloración > 99.40%, mineralización de 32.51% y remoción de DQO de 56.02%. En el estudio cinético de decoloración se encontró que el proceso de oxidación ocurre a condiciones ambiente de 25 y 35 °C y presión atmosférica, y las diferencias en decoloración, mineralización y remoción de DQO a estas dos temperaturas fueron mínimas. El costo operativo de tratamiento del agua residual textil bajo las condiciones óptimas es de 28.85 USD/m3. Los altos costos de tratamiento se deben a las concentraciones elevadas de H2O2 y NaHCO3 requeridas para la degradación (Texto tomado de la fuente).
Decoloración y mineralización de un agua residual industrial textil mediante un proceso Electro-Fenton con generación de H2O2 in-situ
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Salazar Sogamoso, Luis Miguel; Dobrosz-Gómez, Izabela; Gómez García, Miguel Ángel; Salazar Sogamoso, Luis Miguel [0000113075]; Salazar Sogamoso, Luis Miguel [0009000959607089]; Grupo de Investigación en Procesos Reactivos Intensificados con Separación y Materiales Avanzados (Prisma)
La industria textil es conocida en el mundo como uno de los mayores consumidores de agua (en promedio 200-400 m3/ton de fibra procesada), siendo responsable de cerca del 20% de las aguas residuales que se generan en el sector industrial. Estos efluentes poseen una amplia variedad de sustancias químicas, que le confieren características de toxicidad, recalcitrancia y baja biodegradabilidad. Su descarga indebida a los cuerpos de agua puede afectar nocivamente la salud de los ecosistemas. En este sentido, resulta prioritario contar con métodos de tratamiento eficientes que garanticen una gestión sostenible del recurso hídrico, tal es el caso de los procesos avanzados de oxidación (PAOs). Con este precedente, en esta Tesis de Maestría se evaluó el desempeño técnico, económico y ambiental del proceso secuencial Coagulación-Floculación-Electro-Fenton-Neutralización, para el tratamiento de un efluente industrial textil contaminado con el colorante negro ácido 194 (NA194). Para esto se planeó y ejecutó un diseño experimental de tipo central compuesto inscrito con tres factores (j = 3.33 – 13.33 mA/cm2, [Fe2+] = 0.1 – 3.0 mM, [NaCl] = 0 – 2000 mg/L), con el fin de determinar las mejores condiciones operacionales (j = 5.10 mA/cm2, [Fe2+] = 1.88 mM y [NaCl] = 107.43 mg/L). Bajo estas condiciones, en un tiempo de 120 minutos se logró reducir la fracción residual de DQO hasta un valor de 0.33 (67% de eficiencia en la remoción de DQO) con un alto grado de mineralización (61%, COT/COT0 = 0.39) y bajo costo operacional (COpTEF-N = 5.92 USD/m3). Adicionalmente, se evidenció que la combinación secuencial CF-EF-N permite mejorar las características del efluente textil, mientras se reduce la huella ambiental, en comparación con el proceso Fenton (huella de carbono EF-N: 14.74 kg CO2-Eq/m3 vs. Fenton-N: 20.74 kg CO2-Eq/m3). Así, el tratamiento EF-N puede ser considerado una alternativa sostenible para futuras aplicaciones a gran escala (Texto tomado de la fuente).
Clasificación de las aguas del río Guarinó con respecto a los vertimientos mediante la implementación del modelo de calidad del agua QUAL2KW
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Tabares Arboleda, Claudia; Giraldo Ramírez, Paola Cecilia; Ramírez Franco, José Herney
Corpocaldas, bajo el Decreto 1076 de 2015, a fin de formular el Plan de Ordenamiento del Recurso Hídrico (PORH) para el río Guarinó; requiere de la utilización de modelos de simulación de calidad de agua como el QUAL2Kw, con el propósito de evaluar la capacidad asimilativa del río ante vertimientos. Para ello, este modelo fue calibrado con datos fisicoquímicos e hidráulicos del POMCA del río Guarinó del 2015, para determinar la calidad del agua e identificar los tramos del río donde se debe regular o prohibir vertimientos. El río Guarinó es crucial para el abastecimiento de agua potable en La Dorada, con un caudal medio de 39.55 m³/s y un sistema de alcantarillado que descarga en el río Magdalena. Los estudios indican que, en general, la calidad del agua es aceptable para consumo humano con tratamiento, aunque presenta variabilidad. El oxígeno disuelto es adecuado en la mayoría de las estaciones, excepto en la estación E2, donde la turbidez es regular. La calidad del río es buena en la temporada seca hasta la estación E7, pero se deteriora cuando ocurren vertimientos. Así mismo, durante la temporada de lluvias, la calidad del agua se mantiene generalmente buena, aunque presenta problemas con los sólidos disueltos y coliformes, con concentraciones de coliformes fecales superiores a los límites permisibles en algunas estaciones debido a vertimientos domésticos. La calidad del agua del río Guarinó muestra variabilidad significativa, con problemas específicos en áreas contaminadas por vertimientos. Con el objetivo de implementar el modelo QUAL2Kw en el río Guarinó, se recopiló información detallada sobre calidad del agua, tributarios y características hidráulicas del río, basada en datos del Plan de Ordenamiento de la Cuenca del río Guarinó del año 2015. Se realizaron dos campañas de monitoreo, en agosto de 2015 (caudales bajos) y noviembre de 2015 (caudales altos), de igual forma, se evaluaron los parámetros: pH, conductividad, oxígeno disuelto, sólidos suspendidos totales, temperatura, DBO5, DQO, fósforo total, nitratos, nitritos, sólidos sedimentables y coliformes. La calibración del modelo se ajustó utilizando datos históricos, se segmentó el río en cinco tramos, mostrando un aumento en el caudal a lo largo de este. Para los parámetros faltantes, se hicieron aproximaciones basadas en datos disponibles de información secundaria. Se identificaron 11 tributarios, aunque no se encontraron vertimientos directos, solo descargas dispersas. La calibración hidráulica y del modelo incluyó ajustar parámetros como DBO5 y DQO, utilizando datos históricos de estaciones cercanas y datos de temperatura del agua. La calibración se comparó con datos de monitoreo de la campaña seca y se validó con datos de la segunda campaña húmeda. El análisis de escenarios de saneamiento mostró que, en condiciones actuales (E0), el río presenta problemas de calidad con aumento en temperatura, conductividad, DBO y disminución en el oxígeno disuelto. Con proyecciones de saneamiento (E1), la calidad mejora parcialmente, pero persisten problemas con sólidos suspendidos y oxígeno disuelto. Se concluye que el modelo QUAL2Kw proporciona una línea base útil, sin embargo, necesita actualización con datos más precisos y actualizados, con el propósito de definir claramente las clases de vertimientos y objetivos de calidad. Es necesario mejorar la precisión del modelo mediante nuevas caracterizaciones, aforos, tiempos de viaje y medición de caudales, ya que las mediciones realizadas en el POMCA, aunque son útiles, pueden llevar a interpretaciones erróneas si no se actualizan (texto tomado de la fuente).
Tecnologías de tratamiento de aguas residuales aplicables al sector rural : Análisis bibliométrico
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Acosta González, Rubén Darío; Macias Quiroga, Ivan Fernando; Sanabria Gonzalez, Nancy Rocio
El aumento de la contaminación del recurso hídrico en las zonas rurales, debido al vertimiento de efluentes sin tratamiento y el intensivo uso de fuentes de agua por comunidades e industrias, plantea desafíos críticos en la gestión ambiental. Con solo el 0.3% del agua superficial disponible para el consumo humano [1], se vuelve esencial explorar soluciones innovadoras y accesibles para el tratamiento de aguas residuales (AR) en áreas rurales. A pesar de la evidente necesidad del desarrollo de tecnologías para el tratamiento de las aguas residuales (AR) en las zonas rurales, son pocas las publicaciones científicas sobre el tema y no hay análisis bibliométricos que permitan identificar tendencias en la disposición de estas aguas residuales. En este Trabajo Final de Maestría se realizó un análisis bibliométrico detallado de la productividad científica en sistemas de tratamiento de aguas residuales aplicables al sector rural, dado el vacío de conocimiento identificado en esta área. La metodología adoptada se basó en un enfoque estructurado, utilizando una ecuación de búsqueda empleando palabras claves, conectores booleanos, truncadores y bases de datos reconocidas como Scopus y Web of Science. Se implementaron herramientas computacionales avanzadas como Biblioshiny, ToS, Python, RStudio y Gephi para la recopilación, unificación, depuración y análisis de datos para la minería de datos y texto, culminando en la identificación de 909 artículos relevantes sobre los cuales se desarrolló el análisis bibliométrico. El análisis bibliométrico reveló contribuciones significativas de autores clave como Li Yinsheng, Liu Junxin, Zhang Xiaoling y Li Xiaohua, así como de revistas líderes como "Water Science and Technology" y "Journal of Cleaner Production", países con destacado aporte como China, Estados Unidos y Canadá. Se identificaron tecnologías innovadoras para el tratamiento de las AR en zonas rurales como la vermifiltración y los humedales construidos de flujo vertical por goteo con aireación. Además, se identificó una tendencia creciente hacia tecnologías descentralizadas, que ofrecen flexibilidad y adaptabilidad a las condiciones específicas de las comunidades rurales. Los hallazgos enfatizan la creciente importancia de enfoques integrados y sostenibles en el tratamiento de AR rurales, sugiriendo un cambio en la dirección de la investigación y la implementación de políticas. Las tendencias identificadas en este trabajo subrayan la necesidad de considerar aspectos tecnológicos y socioeconómicos, orientando hacia soluciones eficientes y económicas que mitiguen la contaminación del recurso hídrico y protejan la salud y el bienestar de las comunidades rurales. Finalmente, en este trabajo se realiza una descripción de las principales tecnologías empleadas en la disposición de las aguas en las zonas rurales y adicionalmente, a partir del análisis bibliométrico se planteó un diagrama de decisión, que puede ser empleado como herramienta, para el correcto uso de cada una de las tecnologías disponibles según las características de agua residual y área disponible (Texto tomado de la fuente).
Implementación de un modelo matemático para representar variaciones de la calidad del agua del rio Chinchiná por potenciales descargas de sedimentos provenientes del embalse Cameguadua de la Central Hidroeléctrica de Caldas - CHEC
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Guzmán Guzmán, Daniela María; Macías Quiroga, Iván Fernando; Castro Huertas, Mayra Andrea
La conservación de los cuerpos de agua ha sido uno de los temas de mayor relevancia para la sostenibilidad en el planeta dada su importancia para la regulación de los ecosistemas naturales y los servicios ecosistémicos de soporte, cultura y aprovisionamiento que presta a las diferentes comunidades. Entre otras actividades, el agua ha sido empleada para la generación eléctrica facilitando la prestación de este servicio a diversas poblaciones. En Colombia, aproximadamente el 70% de la energía eléctrica es generada en centrales hidroeléctricas, las cuales, en su mayoría, operan mediante la acumulación del recurso hídrico en embalses para conducirlo hacia generadores y turbinas y allí transformar la energía cinética y potencial del agua en energía eléctrica. En estos embalses se acumulan sedimentos provenientes de sus afluentes, debido a procesos erosivos naturales, aumentados por intervenciones antrópicas en las fajas de protección de los cauces y por vertimientos de centros poblados. Los sedimentos representan inconvenientes para la generación de energía, resaltando la tendencia a la colmatación de los embalses. Dichos sedimentos podrían ser evacuados mediante dragado y posterior disposición en cuerpos de agua naturales, sin embargo, si esta descarga se realiza de manera inadecuada pueden generarse graves impactos en la calidad del cuerpo de agua natural receptor y daños en los ecosistemas naturales, afectando los procesos biológicos que allí se desarrollan. Algunos de los impactos más comunes son el aumento en las concentraciones de sólidos, DBO, DQO y disminución del oxígeno disuelto, que pueden generar morbilidad en especies de flora y fauna, afectaciones a la salud de comunidades aledañas a los ríos receptores de sedimentos, generación de malos olores, entre otros. Una alternativa para evaluar la magnitud de los impactos ambientales mencionados y con ello promover la toma de decisiones, consiste en realizar una representación matemática de las condiciones de calidad del agua del río utilizando softwares de modelación en los que se pueden plantear escenarios de la descarga de estos sedimentos sobre un río receptor. Como caso de estudio se seleccionó el río Chinchiná planteado como posible receptor de los sedimentos provenientes del embalse Cameguadua de la Central Hidroeléctrica de Caldas - CHEC. Para evaluar los impactos que generarían las descargas mencionadas sobre la calidad del agua del río Chinchiná, fue necesario seleccionar un código de modelo apropiado, calibrarlo y validarlo con información secundaria proveniente de la Corporación Autónoma Regional de Caldas - Corpocaldas, para posteriormente plantear y evaluar diferentes escenarios de descarga de sedimentos. El primer paso para realizar la evaluación mencionada consistió en seleccionar un código del modelo que se ajustara a los requerimientos y limitaciones del estudio, para lo cual se diseñó una matriz de evaluación con criterios de selección acotados al estudio. Con la matriz mencionada, se seleccionó el Qual2kw como el más indicado para representar las condiciones del río Chinchiná y para analizar los efectos en la calidad del agua bajo diferentes escenarios de descarga de sedimentos provenientes del embalse Cameguadua. La modelación de la calidad del agua se realizó sobre el tramo V del río Chinchiná, entre las estaciones E22 y E28 establecidas por Corpocaldas para los diferentes monitoreos realizados y para la determinación de los objetivos de calidad expuestos en la Resolución 469 de 2014; estas estaciones fueron seleccionadas a partir del análisis de la influencia en los cambios de la dinámica del río que podrían generar los principales tributarios y bocatomas, lo cual afectaría los parámetros del modelo que fueron calibrados. La información utilizada fue obtenida de estudios realizados previamente en el área, resaltando los informes de monitoreo y modelaciones de la calidad del agua presentados por la Corporación, en los años 2013 y 2010; la información climatológica fue obtenida del IDEA de la Universidad Nacional de Colombia sede Manizales y de la página web del IDEAM, y los reportes de la calidad de las descargas de sedimentos fueron obtenidos de estudios realizados en el marco de contratos celebrados por la CHEC entre los años 2008 y 2010, que tuvieron como fin identificar las características fisicoquímicas de dichas descargas bajo pruebas controladas de dragado, cuyos datos se encuentran en el ANEXO VIII. Determinantes de la calidad del agua utilizados para seleccionar los escenarios de modelación y fueron obtenidos del Expediente 748 de Corpocaldas. Con la información mencionada, se calibró y validó el modelo obteniendo un valor de R2 de 0.64, lo cual se considera adecuado en este tipo de modelaciones. Adicionalmente, se realizó un análisis de sensibilidad e incertidumbre paramétrica con el fin de generar bandas de confianza a los datos obtenidos y con ello se identificó cuáles son los parámetros que afectan en mayor medida los valores de R2, encontrando que la Velocidad de Sedimentación de los SSI (vi) y la tasa de Nitrificación del NH4 (kna) son los parámetros más sensibles. Finalmente, empleando este modelo predictivo se evaluaron 15 escenarios de descarga de sedimentos, correspondientes a caracterizaciones de la calidad del agua de 5 campañas de monitoreo, seleccionadas a partir de análisis de frecuencias y verificación de valores máximos y mínimos de las concentraciones de determinantes de la calidad del agua que son de interés para este estudio (DBO5 y SST) tomados de una base de datos que contiene los resultados de 70 campañas de monitoreo ejecutadas en pruebas de dragado del embalse, que fueron desarrollados por el Consorcio González Aristizabal en el marco de contrato con la Central Hidroeléctrica de Caldas que fue reportado en el Expediente 748 de Corpocaldas. Las 5 campañas de monitoreo fueron ingresadas al modelo con 3 posibles caudales correspondientes a los valores máximo, mínimo y medio reportados en la base de datos mencionada. Se realizó verificación del cumplimiento de los objetivos de calidad del agua reglamentados por Corpocaldas para el tramo V del río Chinchiná, que establecen límites máximos y/o mínimos requeridos para el Oxígeno Disuelto, pH, DBO5, Sólidos Suspendidos Totales y Coliformes. A partir de la comparación de los 15 escenarios planteados respecto a los objetivos mencionados, se preseleccionaron, mediante la implementación de una matriz de valoración de cumplimiento, 6 escenarios de descarga, para los cuales se realizó el cálculo del Índice de Calidad del Agua (ICA – IDEAM de 6 variables) en la estación de monitoreo localizada posterior al punto de descarga previsto, evaluando este resultado a partir de lo obtenido para el ICA en la estación previa a la descarga en donde se obtuvo una calidad regular del agua (0.6), esperando entonces que este valor no disminuyera en gran medida, una vez incluida la descarga en la modelación. A partir de lo anterior, se identificaron 3 escenarios bajo los cuales la variación del ICA es mínima, los cuales corresponden a modelaciones con el caudal mínimo de descarga (0.19 m3/s); de estos, dos presentan valores típicos de las características fisicoquímicas evaluadas y uno presenta concentraciones mínimas (o menos críticas), lo cual podría considerarse un dato atípico. Se infiere entonces, que el caudal de la descarga de sedimentos es la característica que más influye en los escenarios modelados, adicionalmente, se recomienda revisar la información aquí obtenida a la luz de la posibilidad de manejo de concentraciones y/o caudales que se puedan tener al momento de descargar los sedimentos, ya que este estudio representa datos únicos evaluados a partir de campañas realizadas en la descarga de interés, pero que no aseguran que las concentraciones se mantengan estables a lo largo del tiempo (Texto tomado de la fuente).
Diseño de un sistema de tratamiento de agua potable compacta de 1 litro por segundo, para satisfacer la demanda de la empresa Sativa Nativa que opera en la localidad de Curvalito ubicada en la ciudad de Santa Marta
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Moreno Sanabria, José Arturo; Ramirez Franco, Jose Herney
La localidad de Curvalito enfrenta un desafío crítico en cuanto al abastecimiento de agua para potabilizar. Contrariamente a la gestión realizada por las autoridades y las empresas responsables, la comunidad aún enfrenta serias deficiencias en la disponibilidad de agua potable, lo que afecta negativamente las condiciones de vida de sus habitantes, además que dificulta el desarrollo económico de la región. Es así como esta localidad se caracteriza por una baja tasa de flujo, lo que impide satisfacer la demanda de la población local. Esta limitación en la cantidad de agua tratada no solo afecta el abastecimiento diario de los habitantes, sino que también conduce a problemas de la salud y el saneamiento. En respuesta a la problemática planteada, es imperativo desarrollar un sistema de tratamiento de agua para consumo humano que garantice el suministro de agua segura y suficiente para satisfacer las necesidades de la Empresa SATIVA NATIVA en la zona rural de Curvalito. El diseño de dicho sistema debe considerar las particularidades de la localidad, incluyendo las condiciones climáticas y los recursos locales. Además, es crucial asegurar la sostenibilidad ambiental, económica y social del sistema para garantizar su viabilidad a largo plazo. Es importante que la investigación se enfoque en evaluar las tecnologías y metodologías más adecuadas para el tratamiento del agua en la cantidad requerida, considerando aspectos como la fuente de agua, el tratamiento, la distribución eficiente y segura del recurso hídrico, así como la participación de los sectores alternativos de la economía en el proceso de implementación y gestión del sistema (Texto tomado de la fuente).
Diseño del sistema de tratamiento de los subproductos generados en una planta de potabilización rural del municipio de Palestina (Caldas)
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Jaramillo Rendón, Juan David; Macías Quiroga, Iván Fernando; Patiño Rincón, Diego Alejandro
El agua es un recurso vital para todos los seres vivos, pero las actividades humanas actuales requieren de procesos de potabilización para garantizar un uso seguro, los métodos convencionales de potabilización incluyen captación, conducción, floculación, sedimentación, filtración y desinfección. Estos procesos generan como subproducto una mezcla lodo/agua, resultado de la precipitación de sólidos presentes en el agua cruda. Anteriormente, era común que las plantas de tratamiento de agua desecharan los lodos en cuerpos de agua, lo cual afectaba su calidad. Sin embargo, la normativa ambiental prohíbe esta práctica y establece la necesidad de gestionar adecuadamente los lodos generados durante el proceso de potabilización. Debido a las condiciones socioambientales actuales, es necesario tomar medidas para mejorar los sistemas de tratamiento de agua potable y reducir su impacto en el entorno. Por lo tanto, este proyecto propone una metodología que ofrece opciones para el diseño de un sistema básico de tratamiento, el cual incluye información detallada sobre la naturaleza de los subproductos, su cantidad, el diseño del sistema, los costos preliminares de implementación y las posibilidades de uso o disposición final de los lodos generados durante las actividades de potabilización del agua. En el presente trabajo se describen los estudios realizados en la Planta de Tratamiento de Agua Potable (PTAP) San Antonio, que abastece una zona turística en Palestina, Caldas. Se cuantificaron los lodos generados en el proceso de tratamiento, donde se tienen concentraciones de 12050 mg/L de solidos totales, 125 mL/L de sólidos sedimentables, 171.60 mg SSV/L de solidos suspendidos volátiles y 809.00 mg SST/L de sólidos suspendidos totales, los cuales se eliminan mediante el retrolavado de los filtros, se realizaron pruebas de tratabilidad donde se obtuvieron remociones por encima del 95% implementando como agente coagulante el sulfato de aluminio Tipo A (Al2(SO4)3 – Tipo A) con una dosis de 70 mg/L y como agente espesante F7000 y DA-Aniónico (polímeros comerciales) con una dosis de 3 mg/L y se evaluaron alternativas para el diseño del sistema de tratamiento de los lodos, considerando costos, eficiencia y mantenimiento requerido, según la normativa ambiental vigente, RESOLUCIÓN 330 DE 2017 (Texto tomado de la fuente)
Implementación de un proceso biológico como postratamiento a la oxidación de un agua residual textil con el sistema Co/Al–PILC–BAP
(Universidad Nacional de Colombia, 2024-03) Salazar Loaiza, Aura María; Sanabria González, Nancy Rocío; Macías Quiroga, Iván Fernando; Salazar Loaiza, Aura Maria [1394404]; Procesos Químicos, Catalíticos y Biotecnológicos
El agua es una sustancia esencial para los seres vivos y durante la historia las poblaciones se han asentado en lugares donde se encuentre este recurso. Sin embargo, las fuentes hídricas están siendo contaminadas con metales pesados, patógenos y diversas sustancias orgánicas e inorgánicas. La industria textil genera gran cantidad de contaminantes al medio ambiente, entre los que se encuentran los colorantes utilizados en los procesos de teñido [1]. Se estima que del 10 al 15% de los colorantes empleados en la industria textil se descargan en las aguas residuales sin un tratamiento previo [2]. Para el mejoramiento de la calidad del agua y la descontaminación de las fuentes hídricas se han empleado sistemas de tratamiento físicos, químicos y biológicos [3, 4]. El uso de tratamientos combinados o acople de tecnologías es una opción para superar las desventajas de los procesos individuales [5]. El acople de procesos es uno de los métodos más efectivos para el tratamiento de aguas con compuestos orgánicos tóxicos y recalcitrantes, dado que mejora el índice de biodegradabilidad [6, 7]. El tratamiento biológico posterior a un proceso de oxidación avanzado presenta ventajas como la protección a los microorganismos de compuestos tóxicos o inhibitorios, incremento del grado mineralización de los contaminantes y reducción de los costos totales de tratamiento [8, 9]. En el presente trabajo final de maestría se realizó un ensayo de laboratorio de un proceso biológico aerobio como postratamiento a la oxidación de un agua residual textil con el sistema Co/Al–PILC–BAP, aumentando el índice de biodegradabilidad de 0.37 (antes del POxA) a 0.59 (después de POxA) y 0.94 (después del proceso biológico). El proceso biológico siguió la metodología establecida para prueba de Zahn-Wallens y permitió una remoción promedio en la demanda química de oxígeno (DQO) del 96.3%, llegando a un valor final de 20 ± 5 mg O2/L. Para analizar el efecto de los contaminantes presentes en el agua residual textil, se evaluó la fitotoxicidad con semillas de lechuga (Lactuca sativa L.) antes y después del acople de los procesos de oxidación química/tratamiento biológico, encontrándose un aumento en el porcentaje de germinación relativo del 31.82 al 100%, lo cual sugiere una disminución de los componentes tóxicos presentes en el agua. Por tanto, el acople de un POxA/sistema biológico es una alternativa para el tratamiento del agua residual textil objeto de estudio, el cual permitió cumplir con los límites máximos permisibles en DQO para el vertimiento de agua en la fabricación de productos textiles, establecidos en la Resolución 0631 de 2015 del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible de Colombia (Texto tomado de la fuente)
Evaluación del aporte de fuentes de emisión a la contaminación del aire por material particulado en la zona urbana de Manizales a partir de información de caracterización química y modelos de receptor
(Universidad Nacional de Colombia, 2023) Echeverri Gutierrez, Laura Ximena; González Duque, Carlos Mario; Aristizábal Zuluaga, Beatriz Helena; Grupo de Trabajo Académico en Ingeniería Hidráulica y Ambiental
Este trabajo tuvo como objetivo identificar las principales fuentes de material particulado (PM10 y PM2.5) en la zona urbana de Manizales, a partir del análisis de información de su composición química y la aplicación del modelo receptor PMF. En el periodo comprendido entre diciembre del 2018 y junio del 2019 se recolectaron 83 muestras de concentración en aire ambiente de PM10 y PM2.5, en las estaciones de monitoreo Gobernación, Liceo y Milán del Sistema de Vigilancia de Calidad del Aire de Manizales. Los filtros obtenidos fueron analizados en convenio con la Universidad de Costa Rica para obtener una caracterización química que constó de la determinación de la concentración de metales (Be, Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Mo, Ag, Cd, Sb, Ba, Hg, Pb) por espectrometría masas por plasma acoplado inductivamente; iones (fluoruro, cloruro, nitrato, sulfato) mediante cromatografía iónica; carbono orgánico (OC) y elemental (EC) a través de método NIOSH. En este trabajo se procesaron y evaluaron los datos de composición química de PM10 y PM2.5 para desarrollar una reconstrucción másica y un balance de masa, y así determinar los aportes que tuvieron los diferentes compuestos analizados a la composición de las partículas. Posteriormente, se empleó dicha información como base para la aplicación un análisis de componentes principales (PCA) y el modelo receptor matriz de factorización positiva (PMF), que permitió inferir la contribución porcentual de las diferentes fuentes a la contaminación por material particulado (PM10 y PM2.5) en la ciudad de Manizales. Las estaciones de calidad de aire de interés presentaron concentraciones de PM10 y PM2.5 por debajo de los límites máximos permitidos por la resolución 2254 del 2017. Tras aplicar el modelo de recomposición másica, las 80 muestras iniciales fueron depuradas a un total de 57 muestras procesadas y validadas, con un rango de recuperación entre el 60 y el 120%. La estación Liceo presentó las concentraciones más altas de PM10, seguida de la estación Gobernación y Milán, hallazgo consistente con el de Velasco (2015) según el cual en Liceo se registró la peor calidad de aire en Manizales debido, entre otras, al alto tráfico vehicular presente en la zona. Respecto a la caracterización química, el grupo con la mayor participación en todas las estaciones estudiadas fue la materia carbonácea, con aportes superiores al 40% a la concentración total del PM10 y PM2.5. Por su parte, la modelación de receptores permitió evidenciar la influencia sobresaliente de las fuentes antropogénicas en la contaminación del aire. Los resultados sugieren que las condiciones meteorológicas y la topografía accidentada de la capital caldense desencadenan en una afectación significativa de las fuentes cercanas al receptor, de esta manera Manizales, a pesar de tratarse de una ciudad pequeña con un área urbana reducida (~54 km2), presenta una contaminación heterogénea sectorizada, en donde las emisiones de tráfico vehicular, industriales y los aerosoles secundarios, fueron las principales fuentes de contaminación, comunes a todos los sitios de interés. (Texto tomado de la fuente)
Diseño de un electrocoagulador para la remoción de cromo (VI) de aguas residuales de una industria de recubrimientos metálicos
(Universidad Nacional de Colombia, 2023) Panesso Moreno, Juan Pablo; Macías Quiroga, Iván Fernando; Sanabria González, Nancy Rocío; Panesso Moreno, Juan Pablo; Panesso Moreno, Juan Pablo; Panesso Moreno, Juan Pablo
Los metales pesados, y en especial el cromo es considerado un metal altamente tóxico y uno de los contaminantes de mayor impacto ambiental en el planeta, por lo que se realizó una revisión bibliográfica sobre la problemática ambiental ocasionada por metales pesados presentes en aguas residuales y superficiales, específicamente cuando hay presencia de cromo hexavalente. Se presentan los efectos de dicho metal en la salud humana y el medio ambiente, así como el marco legislativo que regula la concentración de este elemento en los vertimientos de agua residual sobre fuentes superficiales de agua dulce. El presente trabajo aborda la problemática ambiental por el crecimiento del sector industrial metalmecánico en la ciudad de Manizales, tomando como caso de estudio una empresa de galvanizado que genera vertimientos con contenidos de cromo trivalente y hexavalente. Entre las diferentes técnicas para el tratamiento de aguas residuales con cromo se encuentran la reducción con agentes químicos, precipitación, adsorción, coagulación – floculación y electrocoagulación, seleccionando la electrocoagulación como la alternativa para tratar efluentes con contenido de cromo hexavalente y resaltando la importancia de cada una de las variables involucradas en el proceso de tratamiento. Se realizó una revisión sobre el estado del arte de la electrocoagulación, su evolución en el tiempo, aplicaciones en la remoción de cromo y áreas de interés Usando el modelo experimental OFAT (por sus siglas en inglés One Factor At a Time) se realizan ensayos preliminares para identificar el comportamiento de las variables de mayor importancia en el proceso de electrocoagulación para la remoción de cromo: solución conductora, pH, temperatura, distancia entre placas, densidad de corriente, número de placas y tiempo. También, se planteó un diseño experimental Box Behnken haciendo énfasis en los tres factores más significativos en el proceso de electrocoagulación obtenidos del modelo OFAT: pH, tiempo y densidad de corriente, siendo este último el factor más crítico para el proceso. El análisis de ANOVA arrojó que los valores óptimos fueron pH = 5.17, tiempo = 19.67 minutos y densidad de corriente (j) = 67.57 A/m2. El objetivo principal de este trabajo fue el diseño de un electrocoagulador para la remoción de cromo (VI) presente en aguas residuales de una industria de recubrimientos metálicos, el cual se definió mediante los resultados obtenidos de los ensayos preliminares realizados y el diseño experimental. El reactor planteado consistió en un tanque cúbico de flujo continuo con entrada inferior y salida superior por rebose hacía canaleta lateral de recolección. (Texto tomado de la fuente)
Estudio del funcionamiento de dos sistemas de tratamiento anaerobio comercial para aguas residuales domésticas, utilizado en áreas rurales del municipio de Manizales. Caso de estudio: Sector Tablazo
(Universidad Nacional de Colombia, 2023) Franco Henao, Hugo Ferney; Cardona Alzate, Carlos Ariel
La gestión de los recursos hídricos en Colombia a nivel normativo se ha desarrollado aproximadamente durante los últimos 30 años, siendo objeto de las políticas públicas con una alta relevancia en la última década. Esto debido al seguimiento y control de procesos por parte de las autoridades ambientales, ya que gran parte de la población, por instinto de supervivencia, seguridad y salubridad, habita cerca de los cuerpos de agua, convirtiéndose en puntos de captación para el aprovechamiento y método de transporte natural de las aguas residuales. La problemática del impacto ambiental, generada por la emisión de aguas residuales con tratamiento deficiente a los cuerpos de agua, es uno de los desafíos más importantes que enfrenta la disciplina de la bioingeniería en la actualidad. La presencia de sustancias contaminantes en aguas residuales depende directamente de su uso, como químicos tóxicos, metales pesados, materia orgánica y patógenos que pueden deteriorar la calidad del agua y afectar la salud de los organismos que dependen de ella para su restauración. La existencia de contaminantes en el agua afecta directamente su calidad, provocando la muerte de los organismos acuáticos y la alteración de los ecosistemas. Con el objetivo de afrontar esta problemática global, las grandes urbes se han ido adaptando a la construcción de instalaciones sanitarias, redes de alcantarillado y aumento en la cobertura de los sistemas de transporte y conducción de las aguas residuales, siendo estas, llevadas hacia sistemas centralizados de tratamiento. En la actualidad, los censos poblacionales indican una tendencia al aumento del número de habitantes en zonas rurales, debido a la búsqueda de mayor bienestar y tranquilidad que ofrecen estos entornos, consecuencia de las reformulaciones casi anuales de los planes de ordenamiento territorial, los cuales son más atractivos por la proximidad de estos sectores con la cabecera urbana. La regulación de los sistemas de tratamiento de aguas residuales descentralizados tiene mayores limitaciones en su control y manejo, siendo la mayor responsabilidad ambiental, el diseño de las unidades de tratamiento que componen estos sistemas; no obstante, la comercialización de sistemas prefabricados se ha convertido en la elección predeterminada para estas zonas, asociado a la disponibilidad en el mercado, facilidad de instalación y puesta en marcha. Sin embargo, se ha observado que existe disparidad entre las recomendaciones de la normatividad vigente y la realidad, en cuanto a la eficiencia de remoción de las cargas contaminantes de dichos sistemas. A partir de esto, se llevó a cabo una evaluación de los sistemas de tratamiento anaerobio comerciales, en el arranque, puesta en marcha y estabilización para dos poblaciones seleccionadas, con características socioeconómicas, piso térmico, condiciones meteorológicas y localización espacial similares, ubicadas en la vereda el Tablazo municipio de Manizales. Además, se desea establecer la eficiencia de la planta de tratamiento de aguas residuales en la eliminación de contaminantes, y garantizar que el agua tratada cumpla con los estándares mínimos requeridos para su reutilización o descarga a cuerpos de agua receptores. Principalmente se busca verificar el comportamiento hidráulico y constructivo de los sistemas de tratamiento con relación al diseño, basado en las guías técnicas de tratamiento. (Texto tomado de la fuente)
Evaluación de la operación de la planta de potabilización (PTAP) El Llano del municipio de Dorada - Caldas
(Universidad Nacional de Colombia, 2022) Florez Guerrero, Diego Alejandro; Patiño Rincon, Diego Alejandro; López Vásquez, Andrés Felipe
En el presente documento se lleva a cabo la evaluación de los procesos de coagulación, floculación y sedimentación de la Planta de Tratamiento de Agua “El Llano”, el cual surte de agua potable al municipio de la Dorada del departamento de Caldas, siguiendo la metodología desarrollada por la CEPIS/OPS. Este estudio se desarrolló analizando los datos históricos presentes en la planta, que permitieran establecer datos estadísticos para analizar el comportamiento de la planta en años anteriores, al mismo tiempo se realizó el seguimiento de parámetros de diseño de las diferentes unidades establecidas en la planta para el tratamiento del agua potable, los cuales fueron confrontados con la normatividad nacional Resolución 330 2017 y la Resolución 799 2021 y a la bibliografía consultada. Seguidamente se desarrolla la evaluación de los sistemas de tratamiento para potabilización de agua potable, siguiendo la metodología propuesta por la CEPIS/OPS en la cual se analizó el agua captada del río Guarino en diferentes épocas del año, para representar en los ensayos de tratabilidad las características más próximas al comportamiento real de la planta, los cuales permitieron observar que las condiciones óptimas obtenidas a partir de estos ensayos coinciden con los criterios de diseño evaluado en la planta de tratamiento. Los resultados obtenidos de la evaluación hidráulica concluye que la planta presenta un comportamiento con bajas zonas muertas en ambos floculadores en promedio del 2%, un flujo pistón promedio de 83% y flujo mezclado del 17 % a partir de la metodología de Wolf – Resnick, obteniendo así una gran eficiencia en la remoción de altas turbiedades y la capacidad de la planta para soportar por cortos intervalos altas variaciones en la calidad del agua captada, lo que genera una acumulación excesiva de lodos, por tal motivo el estudio recomienda la adecuación de procesos de limpieza sistematizados que permitan la adecuada remoción de los lodos acumulado evitando procesos de resuspensión y afectación de la calidad del agua sedimentada. Es importante resaltar que la planta cumple las características establecidas por normatividad vigente, y los parámetros recomendados por la CEPIS, pero la mayor problemática se encuentra fuera de esta debido a las características fisicoquímicas del agua captada en la parte baja de la cuenca del río Guarino, esta se encuentra condicionada a los impactos naturales y antrópicos que se generen aguas arriba de la captación, razón por la cual las características del agua presente picos muy elevados de hasta 20.000 ntu afectando la continuidad del tratamiento, por esto es importante enfocarse en procesos de gestión y acciones que fortalezcan la protección de la cuenca, mejorando las características del agua captada. (Texto tomado de la fuente)
Saneamiento básico en áreas rurales de Colombia, caso de estudio veredas la Garrucha, Mina Rica y Lisboa del corregimiento de la Cristalina, Manizales - Caldas
(Universidad Nacional de Colombia, 2020) Guzman Polo, Brajhan; Londoño Carvajal, Adela
Este trabajo tiene como fin proponer una solución de agua y saneamiento básico para áreas rurales de Colombia, el cual se realizó en las veredas Lisboa, La Garrucha y Mina Rica, pertenecientes al corregimiento La Cristalina como caso de estudio; donde se evidenció que estas presentan inconvenientes en acceso al agua potable y el goce de saneamiento básico, aún contando con sistemas de tratamiento de agua residual y potable. Es por esta razón, que surgió la necesidad de generar una propuesta que solucione estos problemas, y además plantee un aprovechamiento adecuado de residuos sólidos generados, de forma que ayude a gozar de buena salud y un ambiente sano a los habitantes del corregimiento. Por lo tanto, se plantea una estrategia metodológica con el objetivo de que los habitantes en cabeza de sus líderes sociales y en compañía de la Junta Administradora de acueducto, puedan hacer un seguimiento y mantenimiento de los sistemas existentes y un correcto aprovechamiento de residuos. Se proponen tres metodologías acordes a la población, para ser implementadas y garantizar un buen funcionamiento de los sistemas existentes, además se proponen alternativas de aprovechamiento de residuos. Es de resaltar que estas propuestas tendrán un gran impacto con los pobladores cuando logren apersonarse y trabajar en comunidad para garantizar y promover una mejor calidad de vida para las presentes y futuras generaciones. (Texto tomado de la fuente)
Diseño conceptual para el tratamiento de aguas coloreadas provenientes de la industria de alimentos utilizando el sistema peróxido activado con bicarbonato
(Universidad Nacional de Colombia, 2022) Daza Pacheco, Silvia Lucia; Macías Quiroga, Iván Fernando; Sanabria González, Nancy Rocío; Procesos Químicos, Catalíticos y Biotecnológicos - PQCB
Los vertimientos coloreados de la industria alimentaria tienen gran impacto en la calidad del agua de los cuerpos hídricos receptores, puesto que los colorantes, debido a su alto peso molecular, estructuras complejas y gran solubilidad en el agua, tienden a permanecer durante extensos periodos de tiempo en la naturaleza, alterando los procesos fotosintéticos. El ponceau 4R es un colorante sintético azoico, ampliamente utilizado en la industria alimentaria, cosmética y farmacéutica. Este colorante posee un grupo cromóforo de tipo -N=N-, dos anillos nafténicos, tres grupos sulfónicos (-SO3-) y un grupo hidroxilo (-OH), características que los hacen recalcitrante. Los Procesos de Oxidación Avanzados (POAs) han sido ampliamente estudiados para la degradación de compuestos coloreados. Los POAs se basan en la formación in situ de radicales hidroxilos (•OH), especies que reaccionan con la materia orgánica para transformarla a productos oxidados, CO2 y H2O. El sistema peróxido de hidrógeno activado con bicarbonato o sistema BAP (por sus siglas en ingles Bicarbonate Activated Peroxide), es una tecnología emergente que ha demostrado ser eficiente para la oxidación de colorantes, debido a la formación de radicales hidroxilo (•OH) y otras especies reactivas como el ion peroximonocarbonato (HCO4-), radical perhidroxilo (O2•-) y anión radical carbonato (CO3•-); que pueden degradar los contaminantes. El sistema BAP ha sido evaluado principalmente en medio homogéneo, presentando como desventaja la recuperación del catalizador, lo cual ha llevado a la implementación de este sistema de oxidación en medio heterogéneo. Una de las fases activas del sistema BAP es el cobalto, el cual se ha soportado sobre hidróxidos doble laminares (Co-Mg/Al LDH), diatomita, carbón activado y arcilla pilarizada, mostrando excelentes resultados. Sin embargo, todos las investigaciones han sido a nivel de laboratorio y no se han evaluado los costos de este sistema de tratamiento. En el presente trabajo final de maestría se planteó como objetivo general “Proponer un diseño conceptual para el tratamiento de un colorante azoico en medio acuoso empleando el sistema peróxido de hidrógeno activado con bicarbonato (BAP)”, siendo esta la primera fase del diseño de un proceso ingenieril, el cual permite proyectar el sistema de tratamiento BAP a una escala industrial. Los datos experimentales de decoloración catalítica del ponceau 4R en medio homogéneo y heterogéneo fueron el insumo para el desarrollo de este trabajo final, y estos fueron obtenidos en otros estudios realizados en el grupo de investigación. El desarrollo de un diseño conceptual puede ser complejo, debido a las diferentes alternativas de diseño para el mismo proceso, por tanto, para la selección entre el sistema homogéneo ii y heterogéneo se realizó una matriz de priorización para evaluar diferentes criterios a considerar en la implementación de la nueva tecnología de tratamiento de aguas coloreadas, entre estos, el costo anual total, el acceso y reuso de materias, los tiempos de operación y el tamaño de los equipos. Después de comparar el sistema homogéneo y el heterogéneo de acuerdo con cada criterio en la matriz, el sistema homogéneo fue la alternativa que obtuvo el mayor puntaje. Para un caudal de 50,000 m3/año, una concentración inicial de colorante de 50 mg/L, el costo de tratamiento del agua coloreada con el sistema Co2+-BAP se estimó en 10.11 USD/m3 (USD = 3661 COP). Con el fin de garantizar la máxima eficiencia y el menor costo de tratamiento del proceso homogéneo, se evaluó la configuración del sistema de reacción (serie, paralelo), donde nuevamente se utilizó una matriz de selección de alternativas para comparar estas dos opciones. La configuración en serie fue la alternativa que tuvo mayor puntuación y para esta se realizó el diseño conceptual del sistema de tratamiento BAP.
Compósitos quitosano-bentonita como material adsorbente para la remoción de un colorante aniónico azo en solución acuosa
(Universidad Nacional de Colombia, 2022) Velásquez Bustos, Willy Alexander; Macías Quiroga, Iván Fernando; Giraldo Gómez, Gloria Inés; Procesos Químicos, Catalíticos y Biotecnológicos - PQCB
La tartrazina es un colorante sintético empleado en la industria de alimentos, altamente soluble en agua y de difícil remoción en aguas residuales (dada su estructura compleja compuesta por anillo aromáticos, enlaces -N=N- y grupos sulfónicos), teniendo una vida media de 300 días en presencia de UV y su vertimiento presenta un riesgo para el ambiente, ya que impide la penetración de la luz, afectando así los procesos fotosintéticos y el oxígeno disuelto del medio, además de ser toxico para algunas especies acuáticas ya que su descomposición puede generar aminas aromáticas (sustancias cancerígenas y mutagénicas), por esta razón su tratamiento debe ser evaluado y estudiado. La remoción de colorantes ha sido ampliamente estudiada y evaluada mediante diferentes tecnologías, siendo la adsorción la más estudiada debido a su alta efectividad y diseño simple, así mismo se han evaluado diferentes tipos de adsorbentes, teniendo la arcilla un gran interés debido a su fácil modificación (por ejemplo, con sales de amonio y polímeros), y bajo costo. En el presente trabajo se realizaron ensayos de adsorción tipo batch, evaluando el compósito quitosano-bentonita como adsorbente en la remoción de tartrazina, analizando el efecto de las variables de adsorción (pH, velocidad de agitación, cantidad de adsorbente, tiempo de contacto y concentración de colorante) sobre la remoción, posteriormente se planteó un diseño experimental con el fin de observar el efecto de la carga de compósito y concentración de colorante, ya que con un pequeño cambio de estos factores se obtiene una gran variación en la remoción, con los parámetros encontrados a lo largo del estudio se realizó las isotermas de adsorción y finalmente se evaluó el compósito quitosano-bentonita sobre una muestra de agua residual no doméstica. Estableciendo por medio de una metodología de enfoque único que las mejores condiciones de relación de quitosano-bentonita, pH, velocidad de agitación, y tiempo de contacto, fueron de 1:1 g/g, 3.5, 300 rpm y 120 minutos respectivamente. Por medio de un diseño factorial 23 y una metodología de superficie de respuesta, ajustando los datos experimentales a un modelo de segundo orden, con un coeficiente de determinación r2=0.983 y se encontró que las mejores condiciones para la carga de adsorbente y concentración de colorante fueron de 0.350 g/L y 20.293 mg/L respectivamente. El modelo de isoterma que mejor represento el sistema a las temperaturas evaluadas (25, 35 y 45 °C) fue el modelo de Redlich-Peterson con r2>0.998, encontrando con los diferentes modelos que con el aumento de temperatura el sistema se favorece. Finalmente se evaluó el compósito quitosano-bentonita sobre la muestra de ARnD obteniendo una remoción de tartrazina del 98.616%. (Texto tomado de la fuente)
Degradación del colorante rojo Allura en solución acuosa mediante un proceso avanzado de oxidación.
(Universidad Nacional de Colombia, 2021-08) Mora Bonilla, Karla Yaneth; Sanabria González, Nancy Rocío; Macías Quiroga, Iván Fernando; Procesos Químicos, Catalíticos y Biotecnológicos
Los colorantes azoicos representan cerca del 70% de la producción mundial de colorantes. Estos se caracterizan por tener uno o varios grupos cromóforos de tipo -N=N- unidos a anillos de benceno o naftaleno con grupos -OH y -SO3H, características que los hacen muy estables químicamente y resistentes a la biodegradación. El rojo allura (C18H14N2Na2O8S2) es un colorante azoico ampliamente usado en las industrias alimentaría, farmacéutica y cosmética. Los Procesos de Oxidación Avanzados (POAs) basados en la activación del H2O2 han mostrado excelentes resultados en el tratamiento de aguas coloreadas . En el presente trabajo se utilizó una tecnología emergente (Co2+/NaHCO3/H2O2) para la degradación del colorante rojo allura en solución acuosa, donde el H2O2 es activado con NaHCO3 y el cobalto en solución (Co2+) actúa como catalizador para la descomposición del peróxido de hidrógeno. Para la evaluación y optimización del proceso de oxidación del colorante se utilizó la Metodología de Superficie de Respuesta (MSR), basada en un Diseño Central Compuesto (DCC). En el diseño experimental se estudiaron cuatro variables independientes (concentraciones de H2O2, NaHCO3, cobalto y colorante) y las variables de respuesta fueron decoloración y remoción de nitrógeno total (NT). Bajo las condiciones óptimas de reacción: 49.47 mg/L de rojo allura, 4.53 mM de H2O2, 8.45 μM de Co2+ y 2.00 mM de NaHCO3, se logró una decoloración total y remoción de NT de 55.3±0.53%. Adicionalmente, se encontró que un incremento en la temperatura del sistema de 25 a 45 °C aceleró la decoloración total de la muestra, pasando de 20 a 10 minutos de reacción. Con el fin de abordar la contaminación colateral asociada al cobalto utilizado en la descomposición catalítica del peróxido de hidrógeno, en este trabajo se utilizó una arcilla tipo bentonita para remover los iones de cobalto que quedaron en solución después del proceso de oxidación. Para evaluar el potencial del sistema Co2+/NaHCO3/H2O2 en la degradación de colorantes, se trató una muestra de agua real proveniente de una industria de alimentos de la ciudad de Manizales a las condiciones óptimas obtenidas en el diseño experimental, obteniéndose una decoloración del 96.4±0.34%, y remoción de NT del 17.23±0.12%. Los anteriores resultados sugieren que el sistema Co2+/NaHCO3/H2O2 es eficiente para la degradación de soluciones acuosas que contienen colorantes azoicos, y este es el primer trabajo que establece las condiciones óptimas para la degradación del rojo allura basado en la metodología de superficie de respuesta. Además, se propone un proceso de adsorción al final del POA, que permite reducir la concentración de cobalto a valores por debajo del límite de detección de la técnica de medición (< 0.01 mg/L, absorción atómica de llama) (Texto tomado de la fuente)
Adsorción de cromo hexavalente en solución acuosa empleando un compósito organoarcilla-alginato y su potencial aplicación en un efluente de curtiembre: caso de estudio municipio de Belén-Nariño
(Universidad Nacional de Colombia, 2021-09) Muñoz Martinez, Mayra Ximena; Sanabria González, Nancy Rocío; Giraldo Gómez, Gloria Inés
Los vertimientos de cromo hexavalente a las fuentes de agua generan problemas de contaminación en los ecosistemas acuáticos, debido a que esta especie se ha catalogado como mutagénica y carcinógena, es persistente en el medio y puede bioacumularse en los organismos vivos. Se han desarrollado diferentes tecnologías de tratamiento para la remoción de este metal pesado en el agua, cada una de ellas con ventajas y desventajas, y solo el análisis de las características químicas del metal, la carga en los vertimientos, las regulaciones ambientales y los costos de implementación de los procesos pueden determinar su aplicabilidad. La adsorción ha sido reconocida como un tratamiento adecuado para la remoción de metales en soluciones acuosas, debido a su alta eficiencia, simplicidad en las condiciones de operación y bajo costo. En los últimos años se ha incrementado el interés por adsorbentes naturales, con alta capacidad de adsorción, como los minerales arcillosos y sus derivados, los cuales son abundantes en la naturaleza, fácilmente modificables, biocompatibles con otros materiales como el alginato y altamente eficientes para la remoción de diversos compuestos orgánicos. En el presente trabajo final se evaluó el efecto de las variables que intervienen en el proceso de adsorción de cromo hexavalente en una columna de lecho empacado sobre compósitos de organoarcilla-alginato: concentración de fase activa en el adsorbente, pH, caudal de entrada, altura del lecho y concentración inicial de Cr (VI). La organoarcilla se sintetizó a partir de una arcilla tipo bentonita que se modificó con bromuro de hexadeciltrimetilamonio (HDTMA-Br) y se encapsuló en una matriz de alginato. Los resultados indican que la eliminación de Cr(VI) dependen del pH, la cantidad de adsorbente en el lecho, la concentración inicial de Cr (VI) y el caudal. Los datos experimentales de las curvas de avance se ajustaron a los modelos de Log Thomas, Yan, dosis-respuesta modificado y Log Bohart-Adams, y se calcularon los parámetros característicos de cada modelo. Se encontró que los datos experimentales de las curvas de ruptura tienen una tendencia asimétrica y que los modelos que mejor describen su comportamiento son Log Thomas y Yan. A partir del ensayo de adsorción en una muestra de agua residual proveniente de una industria de curtiembres del municipio de Belén-Nariño, se evaluó la potencialidad de los compósitos para la remoción de cromo, obteniéndose remociones de Cr(III) y Cr(VI) superiores del 93.5 y 99.2%, respectivamente (Texto tomado de la fuente)
Evaluación del impacto de la aplicación de porcinaza en el suelo como fertilizante nitrogenado de cultivos de café
(Universidad Nacional de Colombia, 2021) Villegas Calderón, Laura Inés; Londoño Carvajal, Adela
Evaluación Del Impacto De La Aplicación De Porcinaza Liquida En El Suelo Como Fertilizante De Cultivos De Café. En la actualidad, la necesidad de buscar alternativas ambientalmente sostenibles y económicamente rentables nos hacen reevaluar la manera en la cual se realiza la gestión de subproductos aprovechables altamente nutritivos como los derivados de las producciones porcícolas del país, al tiempo que se nos plantean opciones para realizar actividades de aprovechamiento en cultivos tales como el café, que pueden constituir a largo plazo, relaciones simbióticas positivas entre dos sistemas productivos completamente diferentes pero que con los estudios adecuados pueden ser igualmente compatibles. Este trabajo pretende evaluar la relación entre los impactos ambientales y el uso de la porcinaza como fertilizante orgánico, y además, se pretende constituir en una herramienta académica que permita, buscar la solución al uso de un subproducto como la porcinaza líquida, estableciendo los mecanismos que permitan el reuso de un material de gran interés nutricional, considerando aspectos agronómicos y ambientales de interés, de manera que se pueda determinar cuáles son las dosis seguras de aplicación de la porcinaza para el cultivo del café. De esta manera se espera minimizar los impactos ambientales negativos y potenciar aquellos impactos ambientales y agronómicos positivos derivados de buenas prácticas en los procesos de fertilización orgánica, al tiempo en que se puedan desarrollar las herramientas para medir los impactos posibles de su uso por parte de productores y autoridades de control, garantizando así el desarrollo de prácticas ambientalmente amigables. Palabras clave: Porcinaza líquida, fertilizante orgánico, impactos ambientales, reuso, agricultura orgánica, valorización agronómica (Texto tomado de la fuente)
Análisis y caracterización del material particulado PM10 y PM2.5 en la ciudad de Manizales
(2020) Franco Pineda, Daniel Alberto; Aristizábal Zuluaga, Beatriz Helena; Grupo de Trabajo Académico en Ingeniería Hidráulica y Ambiental
This work shows a study of the concentration, and the chemical and morphological composition of the particulate matter (PM10 and PM2.5) in the city of Manizales. For this purpose, concentration data measured between October 2018 to February 2019 in the 5 monitoring stations were analyzed. The chemical composition was determined by analyzing the presence of sulfate and nitrate ions in 46 PM10 samples collected at the Nubia (located near industrial zone in the southeast of the city) and Palogrande (located in the stadium sector on Paralela Avenue in the geographic center of the city) stations. Elemental composition analysis was carried out using the SEM/EDS technique for 18 filters of PM10 and PM2.5 from the Gobernación (located in the historic center of the city in the northwest of the city) and Nubia stations. Finally, the morphology (shape and particle size) of the particles present in the air of the city of Manizales was studied. Additionally, the PM10 concentration data for the years 2016 and 2017 in the 5 monitoring stations were analyzed. The PM10 concentration results show that the highest levels were obtained at the Liceo station , with values of 35.93 μg/m3 for 2016, 34.39 μg/m3 for 2017 and 29.69 μg/m3 for the period between October 2018 and February 2019, these values were mainly associated with the high vehicular flow at the area; followed by Milan station (32.02 μg/m3, 30.49 μg/m3 and 27.96 μg/m3), Gobernación PM10 (24.34 μg/m3, 26.53 μg/m3 and 20.55 μg/m3), Nubia (23.63 μg/m3, μg/m3 and 19.44 μg/m3) and Palogrande (23.21 μg/m3, 21.03 μg/m3, and 18.22 μg/m3). For the period between October 2018 and February 2019, the average PM2.5 concentration values were 13 μg/m3. On the other hand, the elemental composition results showed the presence of elements such as Pb, S, Cu, Na, Al, Cl and Fe which were associated with vehicular sources, Pb and Na due to combustion processes in their engines, Pb, S, K, and Cu due to reduce wear of tires and brakes, Fe, Cu and Pb due to wear of moving parts, Pb, Cr, Ge, Cu and Al were associated with road dust. Elements such as Fe, Al, S, Na, Ca and Mg were related to steel industries such as melting and welding. While elements such as P, S, Zn, F, As, Mn, Mg, Ga and Ti are attributed to volcanic sources. The morphological analysis, the first of its kind in the city of Manizales, showed different shapes. These range from spherical particles associated with the combustion of coal, to amorphous particles with sharp edges associated with volcanic emissions. Agglomerations of soot, related to vehicular emissions, especially for the combustion of diesel engines. Another type of particle identified was irregular geometric particles linked to natural sources such as mineral material (Texto tomado de la fuente)
Estudio de las concentraciones de hidrocarburos aromáticos policíclicos en matrices marinas de la bahía de Tumaco
(2020-11-06) Angulo Cuero, Jesús Alberto; Aristizábal Zuluaga, Beatriz Helena; Rosero Moreano, Milton Hernando; Grupo de Trabajo Académico en Ingeniería Hidráulica y Ambiental
Este trabajo presenta el desarrollo del estudio de las concentraciones de los 16 hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs) prioritarios por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (US-EPA) en matrices marinas de la bahía de Tumaco en la costa Pacífica colombiana, donde se evaluaron tres sub-áreas de estudio de interés de acuerdo a sus fuentes de contaminación. El análisis de HAPs fue realizado en muestras de sedimentos marinos y bivalvos (Anadara tuberculosa), adicionalmente se recolectaron muestras de agua marina para la caracterización fisicoquímica. Para el estudio de bivalvos se seleccionó la especie Anadara tuberculosa debido a su gran abundancia en el área de estudio y a su importancia comercial. En total se seleccionaron trece puntos de muestreo distribuidos así: siete en el área portuaria, cuatro en el área de desembocadura del río Rosario y dos en el área residencial. En cuatro puntos se realizó muestreo combinado de sedimentos marinos, Anadara tuberculosa y agua marina, en ocho puntos se realizó solo muestreo de sedimentos marinos y en un punto solo se obtuvieron muestras Anadara tuberculosa compradas a recolectores de bivalvos del área de desembocadura. Fueron recolectadas de 3 a 5 muestras de Anadara tuberculosa en cada punto de muestreo, dependiendo de la cantidad que fueran encontradas. El muestreo fue realizado el día 11 de septiembre de 2019 en dos períodos de bajamar. La metodología de muestreo para las diferentes matrices se basó en los siguientes protocolos analíticos: US-EPA 823-B-01-002, el protocolo analítico de INVEMAR y la guía de muestreo del Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA). En sedimentos marinos, las más altas concentraciones de Ʃ16HAPs fueron encontradas en el área de la desembocadura del río Rosario, con un un valor de 76.2 ng g-1 en la muestra marina y un rango de 171.4 a 564 ng g-1 en las muestras estuarinas, seguida por el área portuaria con un rango de 15.5 a 77.5 ng g-1 y finalmente el área Residencial con un rango de 16.5 a 26.5 ng g-1. Asimismo, en Anadara tuberculosa las más altas concentraciones de Ʃ16HAPs fueron encontradas en el área de desembocadura del río Rosario, con un rango de 31 a 169 ng g-1, seguida por el área residencial con un rango de 78 a 157 ng g-1 y por último el área portuaria con un rango de 24 a 63 ng g-1. Ningunas de las concentraciones de Ʃ16HAPs en las muestras de sedimentos marinos analizadas superaron la norma establecida por la Administración Oceánica y Atmosférica Nacional de los Estados Unidos (NOAA) (1684.1 ng g-1). Sin embargo, la concentración de algunos HAPs individuales como fenantreno (98.7 ng g-1), fluoranteno (160.7 ng g-1) y pireno (292.5 ng g-1) en la muestra SD5 y, acenafteno (8.6 ng g-1) y fluoreno (24.1 ng g-1) en la muestra SD6, ambas muestras en el área desembocadura, superaron la norma establecida por la guía de calidad de sedimentos (SQG, por sus siglas en inglés) para la protección de la vida acuática de Canadá (fenantreno = 87 ng g-1, fluoranteno = 113 ng g-1, pireno = 153 ng g-1, acenafteno = 6.7 ng g-1 y fluoreno = 21 ng g-1). Las concentraciones en cuatro muestras de Anadara tuberculosa excedieron el límite regulatorio para consumo humano colombiano (35 ng g-1) y cinco muestras el límite regulatorio de la Unión Europea (30 ng g-1). Límites reportados como la sumatoria de cuatro HAPs Ʃ4HAPs: benzo(a)pireno, benzo(a)antraceno, benzo(b)fluoranteno y criseno. Relaciones diagnósticas de algunos HAPs isómeros (fluoranteno-pireno y antraceno-fenantreno) fueron aplicadas en sedimentos marinos para estimar las posibles fuentes de contaminación. Se encontró que ambas relaciones diagnósticas para las dos muestras recolectadas en el estuario de la desembocadura del río Rosario sugieren que los HAPs provienen de fuentes petrogénicas. Para la muestra recolectada en el área desembocadura más externa (más alejada del estuario) sugieren que los HAPs provienen de combustión de biomasa, carbón o madera. Mientras que para las muestras de las áreas portuaria y residencial sugieren una combinación de fuentes petrogénicas y de combustión. Los equivalentes carcinogénicos (EqT) y mutagénicos (EqM) fueron determinados para las muestras de sedimentos marinos y Anadara tuberculosa para evaluar el riesgo toxicológico. En sedimentos marinos los equivalentes tóxicos variaron entre 0.07 y 7.56 EqT-BaP, por lo tanto, ninguno de los EqT-BaP obtenidos excedieron el valor recomendado por la guía canadiense de calidad de suelo para HAPs (600 EqT-BaP). Asimismo, los equivalentes mutagénicos variaron entre 0.17 y 9.45 EqM-BaP. Por su parte en Anadara tuberculosa los equivalentes tóxicos variaron entre 0.11 y 5.01 EqT-BaP, de la misma manera, los equivalentes mutagénicos variaron entre 0.15 y 6.12 EqM-BaP. Debido a la problemática ambiental por el uso de solventes orgánicos que presentan la mayoría de los métodos analíticos para la determinación de HAPs en matrices ambientales, se usaron métodos con bajo consumo de solventes orgánicos como extracción miniaturizada por ultrasonido y dispersión de la matriz en fase sólida. Con base en la eco-escala de análisis verde, se determinó que los métodos usados en este estudio presentan un análisis verde excelente (eco-escala de 80) para el análisis de sedimentos y aceptable para el análisis de Anadara tuberculosa (eco-escala de 58) (Texto tomado de la fuente)

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