UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA QUÍMICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUÍMICA TESIS “RENDIMIENTO DE LOS MICROORGANISMOS EFICACES (EM) PARA LA DEGRADACIÓN DE LA CARGA ORGÁNICA EN LA MEJORA DEL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES NO DOMÉSTICAS DE EXPENDIOS DE COMIDA” PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO QUÍMICO PRESENTADO POR CHUMACERO URTIAGA FIORELLA YESCENIA MARTÍNEZ LINARES CÉSAR FRANK ASESOR ING° ROBERTO LAZO CAMPOSANO CALLAO – 2018 PERU PRÓLOGO DEL JURADO La presente Tesis fue sustentada por la Bachiller CHUMACERO URTIAGA FIORELLA YESCENIA y el Bachiller MARTÍNEZ LINARES CÉSAR FRANK ante el Jurado de Sustentación de Tesis conformado por los siguientes docentes ordinarios de la Universidad Nacional del Callao: ING° RODRIGUEZ TARANCO OSCAR JUAN Presidente ING° RODRIGUEZ VILCHEZ RICARDO Secretario ING° IPANAQUE MAZA CALIXTO Vocal ING° LAZO CAMPOSANO ROBERTO Asesor Tal como está asentado en el Libro de actas N° 01 Folio N° 027 y Acta N° 026 de fecha 25 de enero del 2018, para optar el Título Profesional de Ingeniero Químico en la Modalidad de Tesis con Ciclo de Tesis, de conformidad a lo dispuesto en el Reglamento de Grados y Títulos de la Universidad Nacional del Callao, aprobado por Resolución de Consejo Universitario N° 309–2017–CU del 24 de octubre de 2017 DEDICATORIA La presente investigación de tesis está dedicada a: A mis padres, Rubén Antonio Chumacero Aguilar y Rosa Huadalupe Urtiaga Pastor, por su apoyo incondicional durante toda nuestra vida universitaria y personal. A mis hermanos, Noelia Chumacero y Rubén Chumacero, por estar alentándonos siempre con sus consejos y dándonos ánimos en cada etapa de mi vida. A nuestros profesores, que nos guiaron arduamente para alcanzar este título anhelado. CHUMACERO URTIAGA FIORELLA YESCENIA A mi madre, Rosa Ysabel Linares Rivas, por su apoyo incondicional durante toda nuestra vida universitaria y personal. A mis hermanos, María Martínez y Tommy Varas, por estar alentándonos siempre con sus consejos y dándonos ánimos en cada etapa de mi vida. A nuestros profesores, que nos guiaron arduamente para alcanzar este título anhelado. MARTÍNEZ LINARES CÉSAR FRANK AGRADECIMIENTO Principalmente a Dios por habernos acompañado y guiado a lo largo de nuestra carrera, por ser nuestra fortaleza en momentos de debilidad y por brindarnos una vida llena de aprendizajes, experiencias y sobre todo felicidad. A nuestros familiares que de una u otra manera alentaron a finalizar el desarrollo de la tesis. A los miembros del jurado examinador por su colaboración en la culminación de este proyecto. A la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Nacional del Callao por las asesorías proporcionadas para la realización de nuestro proyecto. A nuestros profesores que nos guiaron en el desarrollo de nuestro proyecto. Y finalmente, hacia todas las personas con las que compartimos este tiempo a través de quienes aprendimos a reconocer nuestras fortalezas y debilidades en este camino interminable que conduce a nuestra propia evolución. 1 ÍNDICE TABLAS DE CONTENIDO………………………………………………………… 0 RESUMEN ………………………………………………………………...………….1 ABSTRACT……………………………………………………………………...…....2 I. PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACION………………………………..3 1.1 Identicacion del problema……………………………………………...…....3 1.2 Formulación del problema .................................... ………….……………3 1.21 Problema general………………………………………………………..3 1.2.2 Problemas especificos………………………………………………….3 1.3 Objetivos de la investigación ............................................................. ….4 1.3.1 Objetivo general…………………………………………………………4 1.3.2 Objetivos especificos…………………………………………………...4 1.4 Justificación……………………………………………………………........5 1.5 Importancia……………………………………………………………….....5 II. MARCO TEÓRICO ……………………………………………...……………..6 2.1. Antecedentes .................................................................................... ….6 2.2 Bases Teoricas………………………………………………………………10 2.3 Marco Conceptual………………………………………………………......11 2.3.1 Aguas Residuales (AR)…………………………………………………..11 2.3.1.1 Aguas Residuales domésticas (ARD)…………………………...11 2.3.1.2 Aguas Residuales no domésticas (ARND)…………………..….12 2 2.3.2 Contaminantes fisicoquímicos de aguas residuales no domésticas...13 2.3.2.1 Solidos Suspendidos totales (SST) ………………………..........13 2.3.2.2 Aceites y Grasas (AYG) …………………………………….........13 2.3.2.3 Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO)……………………….13 2.3.2.4 Demanda Química de Oxigeno (DQO)…………………….........14 2.3.3 Parametros fisicoquímicos de aguas residuales no domésticas…….14 2.3.4 Tratamiento Anáerobico………………………………………………….15 2.3.5 Microorganismos como biodegradadores……………………………...17 2.3.6 Microorganismos eficaces (EM) y su uso en aguas residuales……...18 2.3.7 Microorganismos eficaces (EM)………..………………………………..20 2.3.7.1 Bacterias Fotosinteticas (Rhodopseudomonas papustris)….....20 2.3.7.2 Bacterias acidos lacticas ( Lactobacillus spp)………………......22 2.3.7.3 Levaduras (Saccharomyces)……………………………………...24 2.3.8 Marco legal y normativo……………………………………………….....26 2.3.9 Recomendaciones de SEDAPAL………………………………………..29 2.3.9.1 Ubicación de los dispositivos aisladores de grasa…………......29 2.3.9.2 Dimensionamiento de los dispositivos aisladores de grasa.…..29 2.3.9.3 Importancia sobre los dispositivos aisladores de grasas………30 2.4 Definicion de terminos……………………………………………………....32 III. VARIABLES E HIPÓTESIS………………………………………………...35 3.1 Variables de la investigación……………………………………………….35 3 3.2 Operacionalización de Variables…………………………………….…….36 3.3 Hopotesis General e Hipotesis Específicas……………………………....37 IV.METODOLOGÍA…………………………………………………......................38 4.1 Tipo de Investigación………………………………………………………..38 4.2 Diseño de la Investigación………………………………………………….38 4.3 Población y muestra…………………………………………………….......40 4.4 Técnica e instrumentos de recolección de datos…………………..…....40 4.5 Procedimientos de recolección de datos…….………………….………..42 4.6 Procesamiento estadistico y análisis de datos…………………………...51 V. RESULTADOS…………………………………………………………………...64 VI. DISCUSION DE RESULTADOS……………………………………….……..93 6.1 Contrastacion de hipotesis con los resultados……………………..........93 6.2 Contrastacion de resultados con otros estudios similares………………96 VII. CONCLUSIONES………………………………………………………………97 VIII. RECOMENDACIONES ………………………………………………………98 XI. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS………………………………….……….99 ANEXOS…………………………………………………………………………...101 ANEXO N° 01 Matriz de consistencia……………………………………..........102 ANEXO N° 02 Informes de análisis: Empresa TYPSA………………………..103 ANEXO N° 03 D.S. N°021-2009-VIVIENDA……………………..……………..109 ANEXO N°04: Análisis del Ph de los microorganismos eficaces…….………111 4 TABLAS DE CONTENIDO 2.1 Anexo N° 1: (VMA)- D.S. N° 021-2009 VIVIENDA…………………15 3.1 Operacionalización de variables………………………………..........36 4.1 Factores y niveles………………………………………………………39 4.2 Diseño de taguchi………………………………………………………39 4.3 Diseño de Taguchi: Resultados de análisis de degradación………52 4.4 Diseño de Taguchi para DBO…………………………………………53 4.5 Análisis estadístico de Demanda Bioquímica de Oxigeno………...54 4.6 Diseño de Taguchi para DQO…………………………………..........55 4.7 Análisis estadístico de Demanda Química de Oxigeno….………...56 4.8 Diseño de Taguchi para SST………………………………………….58 4.9 Análisis estadístico de Solidos Suspendidos Totales………………59 4.10 Diseño de Taguchi para AyG………………………………………..61 4.11 Análisis estadístico de Aceites y Grasas……………………..........62 5.1 Características fisicoquímicas del agua residual no doméstica del expendio de comida y los VMA………………………………… ……64 5.2 Resultados iniciales en el análisis de DBO ......…………………….65 5.3 Resultados iniciales en el análisis de DQO………………………....67 5.4 Resultados iniciales en el análisis de SST…………………………..68 5.5 Resultados iniciales en el análisis de AyG…………………………..70 5.6 Comparación de diferentes concentraciones sobre DBO…………72 5.7 Comparación de diferentes concentraciones sobre DQO………...74 5.8 Comparación de diferentes concentraciones sobre SST….……….76 5.9 Comparación de diferentes concentraciones sobre AyG…………..78 5.10 Concentración de los EMa comparados con la norma…………...80 5 5.11 Tiempo Vs Concentraciones de EMa sobre DBO…………………81 5.12 Tiempo Vs Concentraciones de EMa sobre DQO………………...83 5.13 Tiempo Vs Concentraciones de EMa sobre SST………………….84 5.14 Tiempo Vs Concentraciones de EMa sobre AyG………………….85 5.15 Tiempo de inoculación de los microorganismos eficaces…..........86 5.16 Rendimiento de EMa: % de degradación sobre DBO…………….87 5.17 Rendimiento de EMa: % de degradación sobre DQO…………….88 5.18 Rendimiento de EMa: % de degradación sobre SST……………..89 5.19 Rendimiento de EMa: % de degradación sobre AyG……………..90 5.20 Resultados del Rendimiento de EMa: % de degradación………..92 TABLA DE GRÁFICOS 4.1 Interacción para DBO medias de datos………………………….…..54 4.2 Efectos principales para DBO ……………………………………......55 4.3 Interacción para DQO medias de datos……………………………..57 4.4 Efectos principales para DQO…………………………………….…..57 4.5 Interacción para DQO medias de datos……………………………..59 4.6 Efectos principales para SST .......……………………………….......60 4.7 Interacción para AyG medias de datos……..…………………….….62 4.8 Efectos principales para AyG ……..…………………………….…....63 5.1 Comparación del valor inicial prom. con VMA EN DBO……….......66 5.2 Comparación del valor inicial prom. con VMA EN DQO…………...68 5.3 Comparación de valor inicial prom. con VMA en SST…………......69 5.4 Comparación del valor inicial prom. con VMA en SST……………..71 5.5 Comparación de diferentes concentraciones sobre DBO………...73 6 5.6 Comparación de diferentes concentraciones sobre DQO………...75 5.7 Comparación de diferentes concentraciones sobre SST…………77 5.8 Comparación de diferentes concentraciones sobre AyG…………79 5.9 Tiempo Vs Concentraciones de EMa sobre DBO…………………..82 5.10 Tiempo Vs Concentraciones de EMa sobre DQO…………….…..83 5.11 Tiempo Vs Concentraciones de EMa sobre SST…………………84 5.12 Tiempo Vs Concentraciones de EMa sobre AyG…………………86 5.13 Rendimiento de EMa: % de degradación sobre DBO………….…88 5.14 Rendimiento de EMa: % de degradación sobre DQO……………89 5.15 Rendimiento de EMa: % de degradación sobre SST…................90 5.16 Rendimiento de EMa: % de degradación sobre AyG………….....91 TABLAS DE FIGURAS 2.1 Proceso biológico en anaerobiosis…………………………………...17 2.2 Microorganismos eficaces (EM)……………………………………...20 2.3 Bosquejo de un sistema de tratamientos de grasas…………….…30 4.1 Recolección de muestra.………………………………………………42 4.2 Dosificación en envases rectangulares……………………………...43 4.3 Proceso de la toma de muestra……………………………………....44 4.4 Proceso de activación de EMTM..…………….……………………….46 4.5 Proceso de tratamiento de EMTM…………………………….……….47 CUADROS 4.1 Características diseño de Taguchi……………………………………51 7 RESUMEN La presente tesis determina el rendimiento de los microorganismos eficaces (EM) para la degradación de la carga orgánica en la mejora del tratamiento de las aguas residuales no domésticas de expendios de comida, buscando cumplir la norma D.S. N° 021–2009–VIVIENDA. La investigación realizada fue de tipo experimental y consistió en la degradación de los siguientes parámetros fisicoquímicos: Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO), Demanda Química de Oxigeno (DQO), Solido Suspendidos Totales (SST) y Aceites y Grasas (AyG), con respecto a la concentración de los microorganismos eficaces (EM) y el tiempo de inoculación, mediante un diseño experimental de la metodología Taguchi. Finalmente se obtuvo un rendimiento de los microorganismos eficaces (EM) con un porcentaje de degradación en el análisis de DBO de 98,65 %, de DQO de 99,56 %, de SST de 96,75% y AyG de 99,92% en una concentración de 4% de microorganismos eficaces activados (EMa) en el tiempo de inoculación de 27 días. Palabras claves : Agua residual no doméstica, carga orgánica, rendimiento de microorganismos eficaces (EM). 8 ABSTRACT This thesis determines the performance of effective microorganisms (EM) for the degradation of the organic load in the improvement of the treatment of non- domestic wastewater from food outlets, seeking to comply with the D.S. N° 021– 2009–HOUSING. The research carried out was of an experimental type and consisted of the degradation of the following physicochemical parameters: Biochemical Oxygen Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD), Total Suspended Solids (TSS) and Oils and Fats (AyG), with respect to the concentration of effective microorganisms (EM) and the time of inoculation, by means of an experimental design of the Taguchi methodology. Finally, the results of a performance of effective microorganisms (EM) with a percentage of degradation in the BOD analysis of 98,65%, COD of 99,56%, SST of 96,75% and AyG of 99,92% in a concentration of 4% activated effective microorganisms (EMa) at the inoculation time of 27 days. Keywords: Non–domestic wastewater, organic load, yield of effective microorganisms (EM) 9 I. PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACION 1.1 Identificación del problema Los expendios de comida requieren de un proyecto que se encuentre de acuerdo con las condiciones de los servicios, debido a que no cumple su función con la estructura de manera eficiente. En ese contexto de ideas se hace necesario analizar parámetros fisicoquímicos, al aplicar diferentes concentraciones de microorganismos eficaces (EM) en diferentes tiempos, sobre las aguas residuales no domésticas, como un mecanismo que permita disminuir o mitigar la alteración producida al ser descargado a la red de alcantarillado sanitario, de la misma forma determinar si existe un rendimiento de degradación significativo sobre los parámetros fisicoquímicos evaluados al aplicar microorganismos eficaces en diferentes proporciones. En tal sentido se considera necesario realizar un estudio que contemple alternativas para el mejor tratamiento para la disposición final de las aguas residuales no domesticas de expendios de comida. 1.2 Formulación del problema 1.2.1 Problema General ¿Cuál es el rendimiento de los microorganismos eficaces (EM) para la degradación de la carga orgánica (DBO, DQO, SST y AyG) en la mejora del tratamiento de las aguas residuales no domésticas de expendios de comida? 1.2.2 Problemas específicos 1) ¿Cuál será la concentración de los microorganismos eficaces (EM) para la degradación de la carga orgánica (DBO, DQO, SST y AyG) en la mejora del tratamiento de las aguas residuales no domésticas de expendios de comida? 10 2) ¿Cuál es el tiempo de inoculación de los microorganismos eficaces para la degradación de la carga orgánica (DBO, DQO, SST y AyG) en la mejora del tratamiento de las aguas residuales no domésticas de expendios de comida? 1.3 Objetivo de la investigación 1.3.1 Objetivo General Determinar el rendimiento de los microorganismos eficaces (EM) para la degradación de la carga orgánica (DBO, DQO, SST y AyG) en la mejora del tratamiento de las aguas residuales no domésticas de expendios de comida 1.3.2 Objetivos Específicos 1) Determinar la concentración de los microorganismos eficaces (EM) para la degradación de la carga orgánica (DBO, DQO, SST y AyG) en la mejora del tratamiento de las aguas residuales no domésticas de expendios de comida. 2) Determinar el tiempo de inoculación de los microorganismos eficaces para la degradación de la carga orgánica (DBO, DQO, SST y AyG) en la mejora del tratamiento de las aguas residuales no domésticas de expendios de comida. 1.4 Justificación Las razones que justifican la investigación propuesta son las siguientes: 1) Legal: Según SEDAPAL el producto que se obtendrá permitirá cumplir con la norma de apoyo al consumidor, VALORES MÁXIMOS ADMISIBLES (VMA) de las descargas de aguas residuales no domésticas en el sistema de alcantarillado sanitario D.S.N° 021–2009–VIVIENDA, Anexo Nº 11 (1) 2) Teórica: Porque los productos obtenidos contribuirán al desarrollo de conocimientos en el campo de los procesos biológicos de tratamiento de aguas residuales no domésticas. 1 Según SEDAPAL DS Nº021-2009-VIVIENDA http://www.sedapal.com.pe/recomendaciones http://www.sedapal.com.pe/recomendaciones 11 3) Tecnológica: Genera un conocimiento para los alumnos de la Facultad de Ingeniería Química. 1.5 Importancia Según Rojas Castañeda, Milagros (2012), define que los microorganismos eficaces (EM) podrían ser una alternativa frente al problema ambiental de la contaminación hídrica, puesto que este consorcio sería utilizado por los compuestos contaminantes presentes en el agua residual como fuente de carbono y energía para su metabolismo y crecimiento, y se reduciría así sus concentraciones en el agua.2(2) El objetivo será analizar cuatro parámetros fisicoquímicos presentes en las aguas residuales no domésticas tras aplicar tres diferentes concentraciones de microorganismos eficaces (EM); para evaluar su rendimiento en la degradación de la materia orgánica. 2 Cita obtenida de Rojas Castañeda, Milagros (2012) http://dspace.unitru.edu.pe/handle/UNITRU/2408 http://dspace.unitru.edu.pe/handle/UNITRU/2408 12 II. MARCO TEÓRICO 2.1 Antecedentes Valdez Atilio (2016). Desarrollo una investigación titulada “Aplicación de microorganismos eficaces (EM) para el tratamiento de las aguas residuales domesticas en la localidad de Chucuito (Puno)”, determinaron evaluar el efecto con la aplicación de dosis de microorganismos eficaces (EM) en el tratamiento de aguas residuales. Se apoyó en las investigaciones de los microorganismos eficaces (E.M) de Teruo Higa (1980) El método que empleo fue análisis de parámetros físicos, químicos y microbiológicos, sin tratamiento y con tratamiento en el laboratorio, con dosificaciones de 0%, 1%, 1,5% y 2% de EMa activado, la dosificación se aplicó cada 15 días durante un tiempo de tres meses y obtuvo los resultados siguientes disminución significativa de pH, DBO, DQO, SST, Aceites y grasas; y microorganismos patógenos. Con la dosis de aplicación del 2% en todos los tratamientos obtuvieron un 80,75% de remoción. Concluyo que los microorganismos eficaces (EM), tienen efecto sobre los parámetros físicos, químicos y microbiológicos, después del tratamiento (tres meses) se obtuvo una disminución significativa de la carga organica.3 Rojas Milagros (2012). Desarrollo una investigación titulada “Efecto de la concentración de los “Microorganismos Eficaces” (EM) en la degradación de materia orgánica de aguas residuales domésticas de las lagunas de oxidación del distrito de Moche – Región La Libertad.” Determinaron evaluar el efecto de la 3 Cita obtenida de la tesis de Valdez Atino (2016) http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085, sin embargo el programa URKUND deriva https://www.google.com.pe/search?q=microorganismos+eficaces&s http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085 https://www.google.com.pe/search?q=microorganismos+eficaces&s 13 concentración de los “Microorganismos Eficaces” (EM) en la degradación de materia orgánica de aguas residuales domésticas. Se apoyó en las investigaciones de los microorganismos eficaces (E.M) de Teruo Higa (1980). Para ello se construyeron seis biorreactores de aireación y agitación constante tipo airlift de material de vidrio de 2 L de volumen total, los cuales fueron esterilizados con hipoclorito de sodio al 2,0%/24 h y luz Ultravioleta (LUV) por 60 minutos. El EM fue previamente activado con una solución de 0,5% de melaza y agua destilada denominándose Microorganismos Eficaces Activados. Un biorreactor fue cargado sólo con 1,7 L de ARD sin los EMA (denominado como Control), los otros cinco biorreactores fueron cargados con 200 mL de EMA a las diluciones de 6,25%, 12%, 25%, 50% y 100% respecto a la concentración recomendada por el fabricante. La utilización del EM en todas las diluciones tuvo un efecto positivo en la disminución de la DBO5 y los Coliformes totales y termo tolerantes (p< 0,05). No hubo diferencia significativa al utilizar las diluciones de EM al 50% y 100% respecto a la proporción recomendada (p< 0,05)4 Herrera Fernando y Corpas Eduardo (2012). Desarrollaron una investigación titulada, “Reducción de la contaminación en agua residual industrial láctea utilizando microorganismos benéficos”, tuvieron el objetivo de alcanzar las reducciones impuestas por la normatividad ambiental vigente y muestran la capacidad de una mezcla de microorganismos benéficos (MB) para reducir cargas contaminantes en agua residual. Se apoyó en las investigaciones de Los microorganismos efectivos o E.M. de Teruo Higa (1980).Los métodos que 4 Cita obtenida de la tesis de Rojas Milagros (2012) http://dspace.unitru.edu.pe/handle/UNITRU/2408 sin embargo el programa URKUND deriva a la pagina: http://alicia.concytec.gob.pe/vufind/Record/UNIT_b1eeb1e465e057f9ffb607c7bb39577/details http://dspace.unitru.edu.pe/handle/UNITRU/2408 http://alicia.concytec.gob.pe/vufind/Record/UNIT_b1eeb1e465e057f9ffb607c7bb39577/details 14 utilizaron fueron los análisis fisicoquímicos de la DBO5, DQO, ST y SST para dos tipos de residuos, aguas de lavado (mañana) y aguas de proceso (tarde), se encontraron reducciones en la DQO de 71,65 % (tarde) y 66,96% (mañana), en la DBO de 68,58% (tarde) y 61,22% (mañana), en los ST de 70,45% (tarde) y 70,34% (mañana) y para los SST se alcanzaron reducciones de 78,77% (tarde) y 71,48% (mañana). Los resultados obtenidos experimentalmente fueron analizados mediante un Análisis de varianza (ANOVA) permitiendo encontrar niveles de interacción entre las variables de respuesta seleccionadas. Finalmente se hacen recomendaciones necesarias para alcanzar el cumplimiento de la Legislación Ambiental vigente en cuanto a calidad y uso del recurso hídrico.5 Cardona Juanita y García Luisa (2008). Desarrollaron una investigación titulada “Evaluación del efecto de los microorganismo eficaces sobre la calidad de un agua residual doméstica”, determinaron que los microorganismos eficaces (EM®) han sido reportados como una alternativa frente al problema ambiental de la contaminación hídrica, como objetivo monitorear algunos de los cambios fisicoquímicos y microbiológicos que se presentaron en un ARD tras aplicar 3 diferentes concentraciones de EM®; evaluando su efecto, la relación entre parámetros y de éstos con la calidad del agua, así como el efecto de la profundidad en la acción de EM® Se apoyó en las investigaciones de Los microorganismos efectivos o E.M. de Teruo Higa (1980). El método que emplearon fue que evaluaron tres dosis de 5 Cita obtenida de Biotecnología en el Sector Agropecuario y Agroindustrial Vol 11 No. 1 (57 - 67) Enero - Junio 2013, de Herrera Fernando y Corpas Eduardo (2012), http://www.scielo.org.co/pdf/bsaa/v11n1/v11n1a07.pdf, sin embargo según el programa URKUND deriva a la página: http://dspace.unitru.edu.pe/handle/UNITRU/2408 http://www.scielo.org.co/pdf/bsaa/v11n1/v11n1a07.pdf http://dspace.unitru.edu.pe/handle/UNITRU/2408 15 EM® (1/10 000, 1/5 000 y 1/3 000 v/v), empleando tanques de 1,10 x 0,56 m y 7 mm de espesor que contenían 110 L de ARD cada uno (n = 3) Se tomaron muestras del ARD en dos alturas (20 cm y 40 cm) a los 0, 10, 30 y 45 días analizando parámetros fisicoquímicos (OD, pH, T, DQO, DBO5, ST, NO3, NO2-, NH4+, PO4 -3, SO4 -2 y S2-) y microbiológicos (coliformes totales y fecales, heterótrofos totales, levaduras, lactobacilos y bacterias fotróficas). Bajo las condiciones del estudio, los resultados no mostraron diferencias significativas entre las profundidades evaluadas, de igual forma no se observaron diferencias significativas entre el control y los tratamientos para la mayoría de los parámetros, a excepción de la disminución significativa de S2- (30 y 45 d) y coliformes fecales (10 d), así como recuentos significativamente mayores en levaduras y mayor DBO5 (30 y 45 d) en los tratamientos. Concluyeron que la mayoría de los parámetros evaluados, no se observaron diferencias significativas entre el control y los tratamientos, a excepción de la disminución significativa de S2- (30 y 45 d), coliformes fecales (10 d), así como recuentos significativamente mayores en levaduras y mayor DBO5 (30 y 45 d) de los tratamientos con respecto a los controles, mostro un claro efecto positivo de la aplicación de EM6 2.2 Bases Teóricas Los Microorganismos Eficientes (Effective Microorganisms) son un cultivo tecnológico que junta distintas especies de microorganismos beneficiosos aeróbicos y anaeróbicos. Sembrados en un medio líquido, esta combinación inteligente contiene alrededor de ochenta tipos de microorganismos, siendo mayoritariamente bacterias fotosintéticas, bacterias del ácido láctico y levaduras de fermentación; microorganismos muy integrados en la cultura humana. Los 6 Cita obtenida de la tesis Cardona Juanita y García Luisa (2008), http://javeriana.edu.co/biblos/tesis/ciencias/tesis204.pdf, sin embargo según el programa URKUND nos deriva a la página: http://dspace.unitru.edu.pe/handle/UNITRU/2408 http://javeriana.edu.co/biblos/tesis/ciencias/tesis204.pdf http://dspace.unitru.edu.pe/handle/UNITRU/2408 16 Microorganismos Eficientes (ME) son una Tecnología ecológica adecuada y completamente inofensiva, puesto que se elabora únicamente con microorganismos existentes en la naturaleza que desempeñan funciones favorables para la salud de los ecosistemas y seres vivos, sin que haya ninguna manipulación genética en su preparación. Estos microorganismos efectivos actúan complementándose unos con otros: En contacto con la materia orgánica, los ME generan un campo de resonancia que ordena dicha materia, segregando simultáneamente sustancias beneficiosas como ácidos orgánicos, antioxidantes, minerales y vitaminas. El resultado es que limpian el medio de elementos tóxicos y gérmenes patógenos, puesto que se alimentan de estos, transformando los residuos en antioxidantes beneficiosos para ecosistemas y organismos.7 2.3 Marco Conceptual 2.3.1 Agua Residual (AR) Novotny y Sánchez (2003), indican, el agua residual (AR), es aquella que ha sufrido una alteración en sus características físicas, químicas o biológicas por la introducción de contaminantes como residuos sólidos, biológicos, químicos, municipales, industriales, agrícolas etc., afectando así los ecosistemas acuáticos y su entorno.8 Metcalf y Eddy (2003), indican, las AR provienen del sistema de abastecimiento de una población, por esta razón son líquidos de composición variada que pueden clasificarse según su origen en aguas residuales domésticas (ARD), industriales, de infiltración y pluviales. Las dos primeras son las más relacionadas con la contaminación del agua. (8) 7 Cita obtenida de https://microorganismoseficientes.wordpress.com/2013/04/10/tecnologia-de-los-microorganismos-eficientes/ , sin embargo el programa URKUND nos deriva a la página: https://www.tesis -renata cunalata cruz.docx 8 Cita obtenida de la tesis de Valdez Atino (2016) http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085, sin embargo URKUND nos deriva a la página: TESIS_TRATAMIENTO_DE_AGUAS_RESIDUALES_DE_UNA_CURTIEMBRE_EN_LA_CIUDAD_DE_CUENCA.pdf (http://dspace.ucuenca.edu.ec/bitstream/123456789/26955/1/Tesis.pdf.pdf) https://microorganismoseficientes.wordpress.com/2013/04/10/tecnologia-de-los-microorganismos-eficientes/ http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085 http://dspace.ucuenca.edu.ec/bitstream/123456789/26955/1/Tesis.pdf.pdf 17 2.3.1.1 Aguas residuales domésticas (ARD) Mara y Cairncross (1990), indican, las aguas residuales domésticas (ARD) son aquellas provenientes de las actividades domésticas cotidianas como lavado de ropa, baño, preparación de alimentos, limpieza, etc., por lo cual son principalmente una combinación de heces humanas y animales, orina y agua gris. Estas, presentan un alto contenido de materia orgánica, compuestos químicos domésticos como detergentes y compuestos clorados y microorganismos patógenos y no patógenos. Leyva (1998), indican, las ARD se clasifican de acuerdo con su composición, la cual varía según los hábitos de la población que las genera. (8) (Metcalf y Eddy, 2003), indican, en lo que se refiere a la composición de compuestos químicos, las ARD pueden contener varios tipos de proteínas (albúminas, globulinas y enzimas industriales (detergentes)) producto de la actividad microbiana en la propia ARD; carbohidratos como glucosa, sacarosa, almidón y celulosa y grasas animales y aceites, provenientes de los alimentos, junto con los respectivos productos de la degradación de los compuestos mencionados, así como sales inorgánicas y otros compuestos inertes9 2.3.1.2 Aguas residuales no domésticas (ARND) SEDAPAL (2011), indica, las aguas residuales no domésticas son aquellas descargas que son desechadas al sistema de alcantarillado sanitario. Es decir, proceden de los procesamientos realizados de actividades comerciales e industriales (fábricas, panaderías, lavanderías, establecimientos de comida, restaurantes, comedores populares, mercados, centros comerciales, hoteles, 9 Cita obtenida de la tesis de Valdez Atino (2016) http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085, sin embargo URKUND nos deriva a la página: http://jenniferjacquelinepereacopete.pdf http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085 http://jenniferjacquelinepereacopete.pdf/ 18 entre otros) y contienen aceites, detergentes, antibióticos, ácidos, grasas y otros productos y subproductos de origen mineral, químico, vegetal o animal. Su composición es muy variable, dependiendo de las diferentes actividades industriales.10 2.3.2 Contaminantes fisicoquímicos de aguas residuales no domésticas: 2.3.2.1 Solidos Suspendidos Totales (SST) Los “solidos suspendidos totales” se definen como la materia que permanece como residuo después de la evaporación y secado a 103ºC – 105°C. El valor de los sólidos totales incluye materias disueltas (solidos disueltos totales: porción que pasa a través del filtro) y no disuelto (solidos suspendidos totales: porción de solidos totales retenidos por un filtro)11 2.3.2.2 Aceites y Grasas (AyG) Castro (1995), indica que su eliminación es el tratamiento de un agua residual o efluente debe ser completa porque alteran los procesos aerobios y anaerobios, forman películas que impiden el desarrollo de la fotosíntesis y cubren los fondos y lechos de ríos y lagos degradando el ambiente durante el proceso de descomposición.12 2.3.2.3 Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO) Kiely (2003), dice que el DBO5 es la cantidad de oxígeno disuelto consumido en una muestra de agua por los microorganismos cuando se descompone la materia orgánica a 20°C en un periodo de cinco días. Los valores del DBO5 de las aguas residuales industriales (las industrias de alimentación) pueden alcanzar algunos miles. (8) 10 Cita obtenida de las recomendaciones de SEDAPAL http://www.sedapal.com.pe/recomendaciones 11 Cita obtenida de la tesis de Valdez Atino (2016) http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085 12 Cita obtenida de la tesis de Valdez Atino (2016) http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085 http://www.sedapal.com.pe/recomendaciones http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085 http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085 19 2.3.2.4 Demanda Química de Oxigeno (DQO) Metcalf y Eddy (1998), dicen que la determinación de la DQO se emplea para medir el contenido de materia orgánica tanto de las aguas naturales como de las residuales. En el ensayo, se emplea un agente químico fuertemente oxidante en medio acido para la determinación del equivalente de oxigeno de la materia orgánica que puede oxidarse.13 El valor de la DQO es siempre superior al de la DBO5, porque muchas sustancias orgánicas pueden oxidarse químicamente, pero no biológicamente. La DQO se usa para comprobar la carga orgánica de aguas residuales que, o no son biodegradables o contienen compuestos que inhiben de los microorganismos. La relación DBO5/DQO indica la biodegradabilidad de las aguas residuales urbanas: DBO5/DQO ≥ 0,4 Aguas residuales muy biodegradables DBO5/DQO 0,2 - 0,4 Aguas residuales biodegradables DBO5/DQO ≤ 0,2 Aguas residuales poco biodegradables. 2.3.3 Parámetros fisicoquímicos de aguas residuales no domesticas: Existen varios parámetros fisicoquímicos de importancia que caracterizan a los efluentes residuales no domésticas y cuyos valores se encuentran estrechamente relacionados con el grado de contaminación de la misma. Por esta razón, cuantificar las concentraciones de estas sustancias es de gran interés en el tratamiento del agua residual. 13 Cita obtenida de la tesis de Valdez Atino (2016) http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085, sin embargo URKUND nos deriva a la página: trabajo de trado Gonzalo Montesinos2013.docx http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085 20 En el Perú, según el Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento establece la norma y SEDAPAL recomienda que los desagües cuyas características físicas y químicas difieran de los de tipo doméstico, deberán sujetarse estrictamente al DS Nº 021 – 2009 – VIVIENDA, (Valores Máximos Admisibles (VMA) de las descargas de aguas residuales no domesticas en el sistema de alcantarillado sanitario.1415 TABLA N° 2.1 ANEXO N° 1: (VMA)- D.S. N° 021-2009 VIVIENDA PARAMETRO UNIDAD EXPRESION VMA PARA DESCARGAS AL SISTEMA DE ALCANTARILLADO Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO) mg/L DBO5 500 Demanda Química de Oxigeno (DQO) mg/L DQO 1000 Solidos Suspendidos Totales (SST) mg/L SST 500 Aceites y Grasa (AYG) mg/L AYG 100 Fuente : Norma Legal Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento (2009) 2.3.4 Tratamiento Anaeróbico Lazcano César (2013) define que el tratamiento anaeróbico es uno de los sistemas más complejos para aguas residuales, se realiza por metanogénesis que es un proceso en el que los equivalentes de electrón de la materia orgánica (DBO) se utilizan para reducir el carbono a su estado mínimo, -4, en CH4 o metano. Cada mol de metano contiene 8 equivalentes de electrón o 64g de DBO o DQO. El proceso se lleva a cabo en reactores completamente cerrados, en ausencia completa de oxígeno y donde los microorganismos presentes tanto facultativos 14 Según SEDAPAL DS Nº021-2009-VIVIENDA http://www.sedapal.com.pe/recomendaciones 15 Según Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento establece la Norma Legal de DS Nº 021 – 2009 – VIVIENDA, http://www3.vivienda.gob.pe/direcciones/Documentos/DS_2009_021.pdf http://www.sedapal.com.pe/recomendaciones http://www3.vivienda.gob.pe/direcciones/Documentos/DS_2009_021.pdf 21 como anaeróbicos estrictos van a realizar la digestión anaeróbica tal como se describió anteriormente, hasta transformar la materia orgánica en CO2 y CH4;algunas ventajas de la digestión anaerobia son la alta capacidad de depuración cuando se aplican cargas elevadas y la baja producción de lodos (5 a 10 veces menos que los procesos aerobios), bajo requerimientos de nutrientes y recuperación de energía como gas metano.16 • Microbiología del proceso anaeróbico Lazcano César (2013) define que el proceso de digestión anaeróbica es llevado a cabo por un consorcio de microorganismos, entre los que se encuentran bacterias heterotróficas facultativas, bacterias acetogénicas y arqueas metanogénicas; el proceso anaeróbico consiste en una serie de reacciones bioquímicas originadas por microorganismos que transforman la materia contaminante (desagüe, lodos, etc.), en gas metano y CO2 (biogás). (11) Esta conversión se realiza en forma natural en diferentes ambientes, como en el estómago de los rumiantes (rumen), sedimentos marinos, de ríos y lagos, fuentes termales, volcanes y en sistemas controlados como los digestores anaerobios. Estas transformaciones las realiza una serie de bacterias y otros microorganismos que actúan sinérgicamente, distinguiéndose principalmente cuatro etapas en el proceso.17 16 Cita Obtenida del libro de Biotecnología ambiental de aguas y aguas residuales (Cesar Lazcano Carreño) https://es.scribd.com/document/335326771/Biotecnologia-Ambiental-de-Aguas-y-Aguas-Residuales-1 17 Cita Obtenida del libro de Biotecnología ambiental de aguas y aguas residuales (Cesar Lazcano Carreño) https://es.scribd.com/document/335326771/Biotecnologia-Ambiental-de-Aguas-y-Aguas-Residuales-1 https://es.scribd.com/document/335326771/Biotecnologia-Ambiental-de-Aguas-y-Aguas-Residuales-1 https://es.scribd.com/document/335326771/Biotecnologia-Ambiental-de-Aguas-y-Aguas-Residuales-1 22 Los procesos importantes que ocurren en un sistema anaeróbico son: hidrolisis, acidogénesis, acetogénesis y metanogénesis18 FIGURA Nº 2.1 PROCESO BIOLÓGICO EN ANAEROBIOSIS Fuente : Biotecnología ambiental de aguas y aguas residuales (Cesar Lazcano Carreño – 2014) 2.3.5 Microorganismos como biodegradadores Los microorganismos son los seres más primitivos y numerosos que existen en la Tierra, colonizan todo ambiente y participan en forma vital en todos los ecosistemas y están en interacción continua con plantas animales y el hombre.19 Los microorganismos son clave para el funcionamiento de los sistemas biológicos y el mantenimiento de la vida sobre el planeta, porque participan en procesos metabólicos, ecológicos y biotecnológicos de los cuales dependemos 18 Cita Obtenida del libro de Biotecnología ambiental de aguas y aguas residuales (Cesar Lazcano Carreño) https://es.scribd.com/document/335326771/Biotecnologia-Ambiental-de-Aguas-y-Aguas-Residuales-1 19 Cita obtenida de la tesis de Huane Lourdes y Rivera Ronnie (2014). http://cybertesis.unmsm.edu.pe/bitstream/cybertesis/3885/1/Huan%C3%A9_jl.pdf https://es.scribd.com/document/335326771/Biotecnologia-Ambiental-de-Aguas-y-Aguas-Residuales-1 http://cybertesis.unmsm.edu.pe/bitstream/cybertesis/3885/1/Huan%C3%A9_jl.pdf 23 para sobrevivir y enfrentar los retos del futuro. Estos retos son gigantescos para la continuidad de la vida, en particular, para satisfacer la demanda de alimentos y medicamentos y resolver problemas ecológicos y de contaminación ambiental. Los microorganismos participan en procesos ecológicos que permiten el funcionamiento de los ecosistemas, y biotecnológicos que son esenciales para la industria farmacéutica, alimenticia y médica; son los principales responsables de la descomposición de la materia orgánica y del ciclaje de los nutrientes (carbono, nitrógeno, fosforo, azufre, etc.) descomposición y mineralización de desechos orgánicos (materia orgánica).20 2.3.6 Microorganismos eficaces (EM) y su uso en aguas residuales Higa y Parr (1994), indican, se usa el término “microorganismos eficaces” o en inglés efficient microorganisms (EM) para denotar cultivos mixtos específicos de microorganismos benéficos conocidos que son empleados efectivamente como inoculantes microbianos.21 Sangkkara (2002), indica, EM es una tecnología desarrollada por el Doctor Teruo Higa en la década de los ochenta en Okinagua, Japón y ha sido empleada en diferentes campos como la agricultura, industria animal, remediación ambiental, entre otros y se encuentra en la actualidad ampliamente distribuida.22Estudios realizados por Silva y Silva (1995) emplearon EM para el tratamiento de ARD utilizo el sistema de lodos activados. Los resultados mostraron que el consumo 20 Cita obtenida de la tesis de Huane Lourdes y Rivera Ronnie (2014). http://cybertesis.unmsm.edu.pe/bitstream/cybertesis/3885/1/Huan%C3%A9_jl.pdf 21 Cita obtenida de la Maestría de Mario Morocho (2017) TESIS_TRATAMIENTO_DE_AGUAS_RESIDUALES_DE_UNA_CURTIEMBRE_EN_LA_CIUDAD_DE_CUENCA.pdf,http://dspace.ucuenca.edu.ec/ bitstream/123456789/26955/1/Tesis.pdf.pdf 22 Cita obtenida de la tesis Cardona Juanita y García Luisa (2008), http://javeriana.edu.co/biblos/tesis/ciencias/tesis204.pdf, sin embargo según el programa URKUND nos deriva a las páginas TESIS_TRATAMIENTO_DE_AGUAS_RESIDUALES_DE_UNA_CURTIEMBRE_EN_LA_CIUDAD_DE_CUENCA.pdf; Tesis-Renata Cunalata Cruz.docx y TESIS_ESCRITO EM.docx http://cybertesis.unmsm.edu.pe/bitstream/cybertesis/3885/1/Huan%C3%A9_jl.pdf http://dspace.ucuenca.edu.ec/bitstream/123456789/26955/1/Tesis.pdf.pdf http://dspace.ucuenca.edu.ec/bitstream/123456789/26955/1/Tesis.pdf.pdf http://javeriana.edu.co/biblos/tesis/ciencias/tesis204.pdf 24 de oxígeno en el sistema de tratamiento disminuyó al igual que la producción de lodos, la DQO y los malos olores.23 Clesceri et al. (1999), realizaron un estudio para determinar el efecto de EM en la estabilización de lodos sépticos, mostrando disminución de olor, pH y coliformes. De igual forma, Szymansky y Patterson (2003), evaluaron la efectividad del uso de EM, para reducir olores y disminuir la cantidad de lodos generados en los tratamientos de AR, se evaluaron alcalinidad, pH, conductividad, ST, SS y SD, presentando significativas mejoras en estos parámetros. Higa y Chinen (1998), indican, la razón por la cual EM ha sido empleado para el tratamiento de AR es que los microorganismos que contiene secretan ácidos orgánicos, enzimas, antioxidantes y quelantes metálicos creo un ambiente antioxidante que ayude al proceso de separación sólido/líquido, el cual es el fundamento de la limpieza del agua.24 FIGURA N° 2.2 MICROORGANISMOS EFECTIVOS (EM) Fuente : http://www.emrousa.com/about.html (Mauricio Ramírez – 2006) 23 Cita obtenida de la tesis Cardona Juanita y García Luisa (2008), http://javeriana.edu.co/biblos/tesis/ciencias/tesis204.pdf, sin embargo según el programa URKUND nos deriva a las páginas TESIS_TRATAMIENTO_DE_AGUAS_RESIDUALES_DE_UNA_CURTIEMBRE_EN_LA_CIUDAD_DE_CUENCA.pdf; Tesis-Renata Cunalata Cruz.docx y TESIS_ESCRITO EM.docx 24 Cita obtenida de la tesis Cardona Juanita y García Luisa (2008), http://javeriana.edu.co/biblos/tesis/ciencias/tesis204.pdf, sin embargo según el programa URKUND nos deriva a las páginas TESIS_TRATAMIENTO_DE_AGUAS_RESIDUALES_DE_UNA_CURTIEMBRE_EN_LA_CIUDAD_DE_CUENCA.pdf; Tesis-Renata Cunalata Cruz.docx y TESIS_ESCRITO EM.docx http://javeriana.edu.co/biblos/tesis/ciencias/tesis204.pdf http://javeriana.edu.co/biblos/tesis/ciencias/tesis204.pdf 25 2.3.7 Microorganismos del EM 2.3.7.1 Bacterias fotosintéticas (Rhodopseudomonas palustris) Holt (2000), indica, dentro de gremio de organismos fotosintéticos que hacen parte de EM se encuentra Rhodopseudomonas palustris. Que estas son bacterias fototróficas facultativas clasificadas dentro de las bacterias púrpura no del azufre, el cual comprende un grupo variado, tanto en morfología, filogenia y su tolerancia a diferentes concentraciones de azufre.25 Vivanco (2003), son microorganismos capaces de producir aminoácidos, ácidos orgánicos y sustancias bioactivas como hormonas, vitaminas y azúcares empleados por otros microorganismos, heterótrofos en general, como sustratos para incrementar sus poblaciones. (8) JGI (2005), indica, R. palustris es encontrada comúnmente en suelo y aguas y posee un metabolismo muy versátil al degradar y reciclar gran variedad de compuestos aromáticos, como bencénicos de varios tipos encontrados en el petróleo, lignina y sus compuestos constituyentes y por lo tanto está implicado en el manejo y reciclaje de compuestos carbonados. No sólo puede convertir CO2 en material celular, sino también N2 en amonio y producir H2 gaseoso. Crece tanto en ausencia como en presencia de oxígeno (JGI, 2005). En ausencia de oxígeno, prefiere obtener toda su energía de la luz por medio de la fotosíntesis, crece y aumenta su biomasa absorbiendo CO2, pero también puede crecer degradando compuestos carbonados tóxicos y no tóxicos cuyo el oxígeno está presente llevando a cabo respiración.26 25 Cita obtenida de la tesis de Valdez Atino (2016) http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085, sin embargo URKUND nos deriva a la página TESIS_ESCRITO EM.docx 26 Cita obtenida de la tesis de Valdez Atino (2016) http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085, sin embargo URKUND nos deriva a la página TESIS_ESCRITO EM.docx http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085 http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085 26 Kyun et al. (2004), indica, que este microorganismo presenta un crecimiento fototautotrófico con H2, sulfuro y tiosulfato como donadores de electrones en presencia de pequeñas cantidades de extracto de levadura. Su crecimiento fotoheterótrofico es posible con varios sustratos orgánicos como azúcares simples y complejos. El sulfato puede ser usado como la única fuente de azufre, mientras que el amonio, dinitrogeno, algunos aminoácidos, y en algunas cepas el nitrato, pueden ser usados como fuente de nitrógeno. Como factores de crecimiento requiere de p–aminobenzoato y, algunas cepas biotina. Su crecimiento óptimo ocurre a una temperatura de 30-37°C y pH 6.9 (rango 5.5- 8.5) (Holt, 2000) En ocasiones no se hace uso de Rhodopseudomonas porque no se conoce detalladamente su metabolismo. Sin embargo, estas bacterias se han utilizado tanto en cultivos puros como mixtos para evaluar su actividad metabólica. Cetinkaya y Ostürk (1999),manifiesta, que debido a la gran variedad de rutas metabólicas que puede llegar a tomar este microorganismo según sus necesidades y condiciones ambientales, como parte del mismo produce una serie de enzimas y coenzimas según sea el caso, dentro de las que se encuentran amilasas, hidrolasas y proteasas, así como ubiquinonas y la coenzima Q10, las cuales participan directamente en los procesos de remoción de sulfuro de hidrógeno, nitratos, sulfatos, sulfitos, hidrocarburos, halógenos y nitratos reduciendo de esta forma la demanda biológica de oxígeno. Teniendo en cuenta las condiciones de crecimiento para la bacteria fototrófica palustris, así como los estudios reportados por Honda et al., (2006), en donde se optimiza el crecimiento de estos microorganismos bajo condiciones de anaerobiosis para el tratamiento de AR, se considera que las poblaciones de estos microorganismos 27 pueden llegar a adaptarse de forma exitosa a las condiciones que presentan las ARND.27 2.3.7.2 Bacterias Ácido Lácticas (Lactobacillus spp.) Rodríguez- Palenzuela (2000), indica, que dentro de los microorganismos que conforman el multicultivo EM los más abundantes son las bacterias ácido lácticas. (8) Estos microorganismos producen ácido láctico a partir de azúcares y otros carbohidratos generados por bacterias fotosintéticas y levaduras, como parte de su metabolismo. Sustainable Community Development (2001), indica, el ácido láctico es un componente con propiedades bactericidas que puede suprimir a los microorganismos patógenos, mientras ayuda a la descomposición de la materia orgánica, incluso en el caso de compuestos recalcitrantes como la lignina o la celulosa, ayudando a evitar los efectos negativos de la materia orgánica que no puede ser descompuesta. Early (1998), indica, no se tiene gran información precisa acerca de la forma en la cual actúan las bacterias acido lácticas en el tratamiento de las aguas contaminadas, pero teniendo en cuenta sus características, se plantea que al disminuir el pH se genera una inhibición de patógenos. Sin embargo, no sólo el ácido láctico es responsable de los efectos antimicrobianos generados por los lactobacilos. En el estudio realizado por Kelly et al. (1998), se determinó que parte del comportamiento antagónico frente a patógenos del ácido láctico se debía a la producción de péptidos antimicrobianos y compuestos de bajo peso molecular, como la bacteriosina clase I, y la nisina, 27 Cita obtenida de la tesis de Valdez Atino (2016) http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085, sin embargo URKUND nos deriva a la página TESIS_ESCRITO EM.docx http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085 28 péptido de 34 carbonos que es activo frente a la mayoría de las bacterias Gram positivas. (8) Merck (2003), indica, en lo que se refiere a los requerimientos de crecimiento para el grupo de las bacterias ácido lácticos, se encuentran como generalidades que estas son bacterias micro aerofílicas, razón por la que debe procurarse que la incubación se realice en una atmósfera con 5% de CO2.28 Por lo general, para su crecimiento se emplean una incubación de tres días, a 37°C o hasta cinco días a 30°C, puesto que son microorganismos de crecimiento relativamente lento y sus rendimientos metabólicos dependen de la temperatura directamente.29 2.3.7.3 Levaduras (Saccharomyces sp) Harvey et al., (1985), indica, el tercer grupo dentro de los gremios de microorganismos presentes en EM son las levaduras. Todos los miembros de Saccharomyces emplean diversas fuentes de carbono y energía. En primer lugar, se encuentran la glucosa y la sacarosa, aunque también pueden emplearse fructuosa, galactosa, maltosa y suero hidrolizado, porque Saccharomyces no puede asimilar lactosa. También puede utilizarse etanol como fuente de carbono. El nitrógeno asimilable debe administrarse en forma de amoníaco, urea o sales de amonio, aunque también se pueden emplear mezclas de aminoácidos. Ni el nitrato ni el nitrito pueden ser asimilados.30 Aparte de carbono y el nitrógeno los macroelementos indispensables son el fósforo que se emplea comúnmente en forma de ácido fosfórico y el Mg+2 como sulfato de magnesio, que también provee 28 Cita obtenida de la tesis de Valdez Atino (2016) http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085, sin embargo URKUND nos deriva a la página TESIS_ESCRITO EM.docx 29 Cita obtenida de la tesis de Valdez Atino (2016) http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085, sin embargo URKUND nos deriva a la página TESIS_ESCRITO EM.docx 30 Cita obtenida de la tesis de Valdez Atino (2016) http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085, sin embargo URKUND nos deriva a la página TESIS_ESCRITO EM.docx http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085 http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085 http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085 29 azufre. Finalmente son también necesarios el Ca+2, Fe+2, Cu+2 y Zn+2 como elementos menores. Un requerimiento esencial está constituido por las vitaminas del grupo B como biotina, ácido pantoténico, inositol, tiamina, piridoxina y niacina. Existen, sin embargo, algunas diferencias entre las distintas cepas. Entre las vitaminas mencionadas la biotina es requerida por casi la totalidad de las mismas. (Harvey et al., 1985)31 Estos microorganismos sintetizan sustancias antimicrobianas a partir azúcares, y aminoácidos secretados por las bacterias fotosintéticas, también producen sustancias bioactivas como hormonas y enzimas que son sustancias empleadas por las bacterias ácido lácticos presentes en el EM® (ACARA, 2006) Como parte de su metabolismo fermentativo, las levaduras producen etanol en relativamente altas concentraciones, que es también reconocida como sustancia antimicrobiana (Mlikota et al., 2004). Se asume por lo tanto que, al degradar los carbohidratos presentes en AR, se producirá etanol, el cual puede funcionar como sustancia antagónica frente a microorganismos patógenos (Sustainable Community Development, 2001).32 Los requerimientos anteriormente mencionados cambian según las condiciones de cultivo, porque el aumento de la aerobiosis disminuye los requerimientos de esa vitamina y el uso de urea como fuente de nitrógeno los aumenta por la necesidad de biosíntesis de tres sistemas enzimáticos que contienen biotina. En el caso de la tiamina, se ha demostrado que aumenta la actividad fermentativa de la levadura (Harvey et al., 1985). Teniendo en cuenta que, durante el presente 31 Cita obtenida de la tesis de Valdez Atino (2016) http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085, sin embargo URKUND nos deriva a la página TESIS_ESCRITO EM.docx 32 Cita obtenida de la tesis de Valdez Atino (2016) http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085, sin embargo URKUND nos deriva a la página TESIS_ESCRITO EM.docx http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085 http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085 30 estudio, las condiciones fueron anaeróbicas, los requerimientos de estas vitaminas y sus efectos sobre las poblaciones pudieron variar, a pesar de que las ARD, se caracterizan por ser una muy buena fuente de compuestos vitamínicos. Finalmente debe mencionarse al O2 como otro requerimiento para la producción de levadura, puesto que se necesita 1 g de O2 para la producción de 1 g de levadura seca en el caso de crecimiento en condiciones óptimas.33 Si existe limitación de O2 no se puede alcanzar los rendimientos óptimos, lo cual genera que los valores normales de la velocidad específica de crecimiento para levaduras, que se encuentran en el orden de 0,45 a 0,6 h-1 como máximo, sean mucho menores (Adams, 1986). Es así como R. cereviceae, puede encontrar condiciones óptimas en un rango relativamente amplio de condiciones de oxígeno, puesto que, a pesar de requerir este factor para su crecimiento, sus exigencias no son altas y con bajas concentraciones, puede realizar normalmente su metabolismo fermentativo, aunque es probable que lo haga en una forma un poco menos eficiente (Adams, 1986). Así mismo, para las poblaciones de levaduras, la temperatura óptima se ha establecido en 28,5°C, dado que a mayores temperaturas disminuye el rendimiento, probablemente debido al aumento de energía de mantenimiento (Adams, 1986). El rendimiento celular puede también afectarse por la presencia de inhibidores como SO2, ácido aconítico y metales pesados o restos de herbicidas o bactericidas que pueden estar presentes en las melazas (Sustainable Community Development, 2001).34 33 Cita obtenida de la tesis de Valdez Atino (2016) http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085, sin embargo URKUND nos deriva a la página TESIS_ESCRITO EM.docx 34 Cita obtenida de la tesis de Valdez Atino (2016) http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085, sin embargo URKUND nos deriva a la página TESIS_ESCRITO EM.docx http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085 http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085 31 2.3.8 Legal Normativo En el Perú las normas que regulan los Valores Máximos Admisibles (VMA) de las aguas residuales no domésticas e industriales se encuentran regulados por:35 • El Decreto Supremo Nº 021–2009–VIVIENDA (VMA) – (publicado el 21.11.2009) • El Decreto Supremo Nº 003–2011–VIVIENDA (Reglamento) – (publicado el 22.05.2011) • El Decreto Supremo Nº 010–2012–VIVIENDA (Modificación al Reglamento) – (publicado el 04.03.2012) • La Resolución Ministerial Nº 116–2012–VIVIENDA (Parámetros según la CIIU) – (publicada el 19.06.2012); • El Decreto Supremo N° 001–2015–VIVIENDA (Modificación al D.S. 021– 2009–VIVIENDA y su Reglamento) – (publicado el 10.01.2015) • La Resolución de Consejo Directivo Nº 025–2011–SUNASS–CD (Metodología para determinar el pago adicional por exceso de concentración de parámetros) - (publicada el 20.07.2011); y, • La Resolución de Consejo Directivo Nº 044–2012–SUNASS-CD (Directiva sobre VMA) – (publicada el 10.01.2013) En el Decreto Supremo N°021–2009 Vivienda definen los Valores máximos admisibles (VMA) de descargas del agua residual no doméstica al sistema de alcantarillado sanitario a fin de evitar el deterioro de las instalaciones, infraestructura sanitaria, maquinarias, equipos y asegurar su adecuado funcionamiento. Son aplicables en el ámbito nacional y son de obligatorio 35 Cita obtenida de la tesis de Valdez Atino (2016) http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085, sin embargo URKUND nos deriva a la página TESIS_ESCRITO EM.docx http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/4085 32 cumplimiento exigible por las entidades prestadoras de servicios de saneamiento (SEDAPAL).3637 Se tiene un marco legal que contempla a la DBO, DQO, TSS y AyG como los parámetros obligatorios de medir para la evaluación de valores máximos admisibles cuyos límites correspondientes son: 500 mg/L, 1 000 mg/L, 500 mg/L y 100 mg/L es decir por encima de estos rangos la entidad prestadora de servicios de saneamiento (SEDAPAL en Lima es la empresa encargada de llevar a cabo esta tarea) se encuentra facultada en virtud del Decreto Supremo N° 021– 2009 Vivienda a imponer el cobro de tarifas aprobadas por la autoridad correspondiente (SUNASS) e incluso disponer la suspensión del servicio de descargas al sistema de alcantarillado conforme a la regulación prevista en el reglamento que deriven de la vulneración de los Valores Máximos Admisibles.38) En el Perú las normas que rigen las descargas de efluentes son de carácter transectoriales y sectoriales donde intervienen diversas instituciones que tienen competencias exclusivas y compartidas, lo que en la práctica complica la fiscalización y sanción en caso no se cumplan dichas normas, lo que resulta en un incumplimiento general por parte de los entes generadores de estos efluentes salvo aquellos que tienen como exigencia en la calidad de sus procesos para certificarse (grandes empresas exportadoras). Existe interés por parte de algunas entidades estatales como Sedapal y el organismo de evaluación y fiscalización ambiental en lograr el cumplimiento de las normas, pero las 36 Según SEDAPAL DS Nº021-2009-VIVIENDA http://www.sedapal.com.pe/recomendaciones 37 Según Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento establece la Norma Legal de DS Nº 021 – 2009 – VIVIENDA, http://www3.vivienda.gob.pe/direcciones/Documentos/DS_2009_021.pdf 38 Según SEDAPAL DS Nº021-2009-VIVIENDA http://www.sedapal.com.pe/recomendaciones http://www.sedapal.com.pe/recomendaciones http://www3.vivienda.gob.pe/direcciones/Documentos/DS_2009_021.pdf http://www.sedapal.com.pe/recomendaciones 33 competencias compartidas, aplicación de sanciones y vacíos legales reduce el alcance y el cumplimiento de sus metas.3940 Para lograr la adecuación de los parámetros, que exige el Reglamento, se puede evitar el ingreso de sólidos y grasas hasta conseguir que el efluente sea compatible con los valores mencionados anteriormente o construir una trampa de grasa. (1) (10) 2.3.9 Recomendaciones de SEDAPAL 2.3.9.1 Ubicación de las trampas de grasa y solidos Se instalarán las trampas de grasa en los conductos de desagüe de lavaderos, lavaplatos u otros aparatos sanitarios instalados en Restaurantes, cocinas de hoteles, hospitales y similares, donde exista el peligro de introducir en el sistema de desagüe, grasa en cantidad suficiente para afectar el buen funcionamiento de éste41) 2.3.9.2 Dimensionamiento de las trampas de grasa y sólidos para expendios de comida: El dimensionamiento depende: • Principalmente del tipo de grasas y aceites (vegetales y animales que son poco solubles en el agua y son saponificables) a remover. • De la cantidad y volumen de grasas evacuados. • De caudal promedio e instantáneo descargado. • Del periodo de mantenimiento • Base para el Diseño de Trampa de sólidos y grasas 39 Según SEDAPAL DS Nº021-2009-VIVIENDA http://www.sedapal.com.pe/recomendaciones 40 Según Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento establece la Norma Legal de DS Nº 021 – 2009 – VIVIENDA, http://www3.vivienda.gob.pe/direcciones/Documentos/DS_2009_021.pdf 41 Según SEDAPAL DS Nº021-2009-VIVIENDA http://www.sedapal.com.pe/recomendaciones http://www.sedapal.com.pe/recomendaciones http://www3.vivienda.gob.pe/direcciones/Documentos/DS_2009_021.pdf http://www.sedapal.com.pe/recomendaciones 34 Volumen convencional: 600 a 700 L. El Largo (L) debe ser mucho mayor que el ancho (a), de preferencia L = 1,8ª. La altura útil húmeda debe ser tal que haga fácil la limpieza de los sólidos y grasas retenidas. El ingreso y salida pude ser a través de una trampa "tee", bafle, campana o cualquier otro sistema que permita el flujo laminar.42 FIGURA N° 2.3 BOSQUEJO DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTOS DE SOLIDOS Y GRASAS Fuente : Recomendación SEDAPAL (2009) 2.3.9.3 Importancia sobre las trampas de grasa y solidos • La instalación de las trampas de grasa que usen tanques sépticos sólo es obligatoria cuando se trate de establecimiento que preparen y expendan alimentos (como restaurantes, hoteles, campamentos y similares). • La capacidad mínima de la trampa de grasa deber ser de120 L. • La trampa de grasa tendrá una cobertura hermética. La grasa almacenada deberá ser eliminada cuando el volumen alcance un espesor equivalente al 50% de la altura del líquido en ella. • La trampa de grasa estará ubicada en lugar de fácil acceso y la proximidad de los artefactos que descarguen desechos grasos. • El tubo de ventilación tendrá un diámetro mínimo de 50 mm (2") 42 Según SEDAPAL DS Nº021-2009-VIVIENDA http://www.sedapal.com.pe/recomendaciones http://www.sedapal.com.pe/recomendaciones 35 • Los interceptores se ubicarán en sitios donde puedan ser inspeccionados y limpiados con facilidad. No se permitirá colocar encima o inmediato a ellos maquinarias o equipos que pudiera impedir su adecuado mantenimiento. La boca de inspección será de dimensiones adecuadas. (1) 2.4 Definición de términos a) Aceites y grasas: Se entiende por grasas y aceites el conjunto de sustancias pobremente solubles que se separan de la porción acuosa y flotan formando natas, películas y capas iridiscentes sobre el agua. b) Aguas residuales no domésticas: Proceden de los procesamientos realizados en fábricas, expendios de comida, restaurantes y contienen aceites, detergentes, antibióticos, ácidos y grasas y otros productos y subproductos de origen mineral, químico, vegetal o animal. c) Bacterias: Son microorganismos unicelulares de tipo procariótico, constituidos por una sola célula autónoma que además no tiene membrana nuclear. d) Bacterias ácido lácticas: Las bacterias del ácido láctico comprenden un caldo de bacterias fermentadoras y productoras de ácido láctico. 1) Bacterias heterótrofas: La bacteria heterótrofa–HB obtiene dióxido de carbono de sustancias orgánicas como carbohidratos y proteínas. 2) Bacterias facultativas: Son bacterias que pueden desarrollarse tanto en presencia como en ausencia de oxígeno. 3) Bacterias fotosintéticas: Son bacterias fototróficas facultativas. 4) Bacteria lactobacillus spp.: Estos microorganismos producen ácido láctico a partir de azúcares y otros carbohidratos generados por bacterias fotosintéticas y levaduras, como parte de su metabolismo. 36 5) Bacteria Rhodopseudomonas palustris: Son microorganismos capaces de producir aminoácidos, ácidos orgánicos y sustancias bioactivas empleados por otros microorganismos. 6) Bacteria Saccharomyces: Es un microorganismo de la familia de la levadura. 7) Biodegradación: Descomposición natural y no contaminante de una sustancia o producto por la acción de agentes biológicos. 8) DBO: La demanda bioquímica de oxígeno (DBO) es un parámetro que mide la cantidad de dioxígeno consumido al degradar la materia orgánica de una muestra líquida. 9) DQO: La Demanda Química de Oxígeno (DQO) se define como cualquier sustancia tanto orgánica como inorgánica susceptible de ser oxidada, mediante un oxidante fuerte. 10) Enzimas: Son moléculas de naturaleza proteica que catalizan reacciones químicas. 11) Inoculación: Es ubicar algo que crecerá y se reproducirá. 12) Levaduras: Las levaduras son importantes por su capacidad para realizar la descomposición mediante fermentación. 13) Metanogénesis: Es la formación de metano por parte de los seres vivos. Es una forma de metabolismo microbiano muy importante y extendida. 14) Microorganismos eficaces (EM): son un cultivo tecnológico que junta distintas especies de microorganismos beneficiosos aeróbicos y anaeróbicos. 37 15) Proteínas: Son biomoléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos. 16) SST: Los sólidos suspendidos totales se definen como la porción de sólidos retenidos por un filtro de fibra de vidrio que posteriormente se seca a 103-105ºC hasta peso constante. 17) Sustancias orgánicas: Las sustancias orgánicas se forman naturalmente en los vegetales y animales. 18) Sustancias inorgánicas: Se denomina sustancia inorgánica a toda sustancia que carece de átomos de carbono en su composición química. 19) Tratamiento anaeróbico: Es un sistema complejo para aguas residuales donde se realiza la metanogénesis. https://es.wikipedia.org/wiki/Amino%C3%A1cido https://es.wikipedia.org/wiki/Sustancia https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo https://es.wikipedia.org/wiki/Carbono 38 III. VARIABLES E HIPÓTESIS 3.1. Variables de la Investigación. Y = El rendimiento de los microorganismos eficaces (EM) para la degradación de la carga orgánica (DBO, DQO, SST y AyG) 𝒀 = 𝒇(𝒙𝟏, 𝒙𝟐) X1 = Concentración de microrganismos eficaces activados (UFC/mL) X2 = Tiempo de inoculación de los microorganismos eficaces activados (días). Y= El rendimiento de los microorganismos eficaces (EM) para la degradación de la carga orgánica (DBO, DQO, SST y A y G). Y= f (X1, X2) X1 = Concentración de microorganismos eficaces activados (UFC/mL). X2 = Tiempo de inoculación de los microorganismos eficaces activados (días) 39 3.2. Operacionalización de variables. TABLA N° 3.1 OPERACIONALIZACION DE VARIABLES 3.3. Hipótesis general e hipótesis específicas Hipótesis General El rendimiento de los microorganismos eficaces (EM) para la degradación de la carga orgánica (DBO, DQO, SST y AyG) será favorable en la mejora del tratamiento de las aguas residuales no domésticas de expendios de comida. VARIABLE DEP. DIMENSIONES INDICADORES MÉTODO Y = El rendimiento de los microorganismos eficaces (EM) para la degradación de la carga orgánica (DBO, DQO, AyG y SST). - mg O2/L - mg O2/L - mg de TSS/L - mg de aceite y grasa/L - DQO - DBO - SST -Aceites y grasa -Método colorimétrico. - Prueba de DBO de cinco días - Metodología analítica - Método gravimétrico VARIABLE IND. DIMENSIONES INDICADORES MÉTODO X1 = Concentración de microrganismos eficaces activados. - Unidades Formadoras de Colonias /mL - UFC/mL - Dosificación en diferentes porcentajes de EMa. X2 = Tiempo de inoculación de los microorganismos eficaces activados. - Tiempo - Días - Realizar corridas experimentales y evaluar 40 Hipótesis Específicas 1) La concentración de los microorganismos eficaces (EM), reducirá considerablemente la carga orgánica (DBO, DQO, SST y AyG) en la mejora del tratamiento de las aguas residuales no domésticas de expendios de comida 2) El tiempo de inoculación de los microorganismos eficaces (EM) para la degradación de la carga orgánica (DBO, DQO, SST y AyG) será necesario en la mejora del tratamiento de las aguas residuales no domesticas de expendios de comida. 41 IV. METODOLOGÍA 4.1. Tipo de Investigación Para definir el tipo de investigación se consultó el libro “Metodología de la investigación científica” de Jaime M. Deza Rivasplata y Sabino Muñoz Ledesma (Deza & Muñoz, 2010), por lo que se concluyó que la investigación es de tipo combinada. El tipo de investigación es experimental, se descubrió que la variable X1 = Concentración de microrganismos eficaces (UFC/mL) y la variable X2 = Tiempo de inoculación de los microorganismos eficaces (días) harán variar cada vez a la variable "Y = El rendimiento de los microorganismos eficaces (EM) para la degradación de la carga orgánica (DBO, DQO, SST y AyG) 4.2. Diseño de Investigación 42 Y = El rendimiento de los microorganismos eficaces (EM) para la degradación de la carga orgánica (DBO, DQO, SST y AyG) X1 = Concentración de microrganismos eficaces activados (UFC/mL) X2 = Tiempo de inoculación de los microorganismos eficaces activados (días). En la Tabla 4.1 se observa los dos factores y tres niveles establecidos en el presente trabajo de investigación. TABLA N° 4.1 FACTORES Y NIVELES N Factores Notación Niveles 1 Concentración de microrganismos eficaces activados (EMa) X1 2% EMa 3% EMa 4% EMa 2 Tiempo de inoculación de los microorganismos eficaces activados (EMa). ( días ) X2 4 13 27 En la Tabla 4.2 se observa el diseño creado para la investigación, la metodología Taguchi de arreglo ortogonal L9 (3^2) de 2 factores y tres niveles, por el tipo de diseño ortogonal se realizaron nueve corridas experimentales. Se analizó la varianza (ANOVA) mediante el Modelo lineal general y para determinar el tratamiento más efectivo. TABLA N° 4.2 DISEÑO DE TAGUCHI Nª X1 = Tiempo de inoculación de EMa (días) X2 = Concentración de EMa DBO (mg/L) DQO (mg/L) TSS (mg/L) AYG (mg/L) 1 4 2% 15 525 35 366 3 564 1 659 2 4 3% 14 350 24 072 3 700 1 590 3 4 4% 10 552 19 980 5 128 1 038 4 13 2% 3 285 8 820 2 476 1 362 5 13 3% 2 916 7 034 3 200 1 267 6 13 4% 2 092 4 558 2 808 758 7 27 2% 705 780 416 250 8 27 3% 663 720 184 51.29 9 27 4% 486 530 110.5 7,8 43 4.3. Población y muestra No se aplica en la presente investigación y se considera el criterio de muestra experimental. a) Muestra experimental. - La muestra está constituida por el volumen de 60 L de agua residual no doméstica extraídas de la trampa de grasa del expendio de comida, para analizar los parámetros fisicoquímicos DBO, DQO, SST y AyG en el laboratorio acreditado TYPSA, dicha muestra será analizada tomando en cuenta una muestra testigo inicial para realizar las comparaciones cuando se agreguen diferentes concentraciones de microorganismos eficaces activados (EMa) en diferentes tiempos. 4.4. Técnicas e instrumentos de recolección de datos Para dar respuesta a los objetivos planteados, se tomó la muestra experimental del expendio de preparación de comida de la localidad de Lima del distrito de Lurín (Zona Sur). Para el tratamiento se realizó los análisis de parámetros fisicoquímicos de las aguas residuales no domésticas en el laboratorio acreditado por INACAL (TYPSA), a una temperatura ambiental que oscila entre 18°C y 14°C como mínimo según registros de SENAMHI. Se determinó las características fisicoquímicas de la muestra testigo 0% sin tratamiento y con tratamiento de concentraciones del 2%. 3% y 4% de EMa (Microorganismos eficaces activado) en diferentes tiempos que son 4,13 y 27 días, durante casi un mes. De la misma forma se realizó cuadros comparativos con los Valores Máximos Admisibles para Descargas de Aguas Residuales No Domésticas para el Sistema de Alcantarillado D.S. N° 021–2009–VIVIENDA, para finalmente efectuarse las interpretaciones y conclusiones respectivas. 44 a) Materiales y equipos 1) Peachimetro 2) Espectrofotómetro 3) Balanza 4) Baldes de 20 L y uno de 80 L 5) Recipientes rectangulares (envases de plástico) capacidad de 9,8 L 6) Jarra de plástico de 1 L 7) Jarra de plástico de 2 L 8) Vasos precipitados de 1 000 mL, 600 mL y 250 mL 9) Probeta de 100 mL 10) Baguetas 11) Guardapolvo 12) Guantes quirúrgicos desechables. 13) Cofia 14) Mascarilla 15) Marcador indeleble b) Insumos 1) Microorganismos eficaces EMTM (EM. AGUA) 2) Melaza de caña de azúcar 3) Agua residual no doméstica de expendio de comida. 4) Agua destilada 4.5. Procedimientos de recolección de datos 4.5.1. Recolección de Muestra En la Figura 4.1 (Ver pag. Nº 45) se observa la toma de muestra extraída de la trampa de grasa del expendio, fueron tomadas manualmente en tres baldes de 45 20 L, los cuales fueron mezclados en un balde de 80 L (29 de octubre del 2017); se toma la muestra testigo M–01 y M–02, fue traslada al laboratorio para su respectivo análisis de caracterización de los parámetros fisicoquímicos (7 de noviembre del 2017) FIGURA N° 4.1 RECOLECCION DE MUESTRA En la Figura 4.2 (Ver pag. Nº 46) se observa que del balde de 80 L se vaciará a nueve envases rectangulares de plástico de capacidad de 9,8 L (simulando las trampas de grasa y solidos). En cada envase rectangular se añadió cinco L de agua residual no doméstica. Se etiqueto cada envase rectangular con el porcentaje de concentración que se añadirá para el tratamiento experimental con el EMa. Los porcentajes de concentración de EMa para el tratamiento experimental son 2%, 3% y 4%. El primer análisis de muestras con concentraciones de EMa de 2%, 3% y 4% se tomaron de la primera serie de los tres primeros envases rectangulares que son M–03, M–04 y M–05. (14 de noviembre del 2017) El segundo análisis de muestras con concentraciones de EMa 2%, 3% y 4% se tomaron de la segunda serie de 3 envases rectangulares 46 siguientes que son M–06, M–07 y M–08. (23 de noviembre del 2017) El tercer análisis de muestras con concentraciones de EMa 2%, 3% y 4% se tomaron de la segunda serie de tres envases rectangulares finales que son M–09, M–10 y M–11 (6 de diciembre del 2017) FIGURA Nº 4.2 DOSIFICACIÓN EN ENVASES RECTANGULARES 4.5.1.1. Proceso de la toma de muestra: En la Figura 4.3 (Ver pag. Nº 47) se observa el proceso de toma de muestra para trasladar al laboratorio TYPSA, se detalla de la siguiente manera: a) Muestreo. - En esta actividad se recolecto muestras de agua residual no doméstica de expendios de comida, en nueve envases experimentales de tratamientos 2%, 3% y 4% EMa, previamente esterilizados. b) Rotulado de muestras. - Se etiqueto con los datos, procedencia de la muestra, punto de muestreo, fecha y hora de muestreo, tipo de muestra y característica de la muestra. 47 c) Transporte y almacenamiento. - Como el tiempo de traslado del lugar de la muestra al laboratorio TYPSA dura 1hora y 15 minutos, se realizó en un cooler a temperatura 4ºC, en frascos de vidrio de 1 L (AyG), frasco de plástico de 1 L (DBO), frasco de 1 K (SST) y frasco de 500 mL (DQO) d) Análisis. - Se realizaron los siguientes análisis: DBO, DQO SST, AyG, una vez obtenido los resultados de los análisis estos fueron comparados con la norma legal de Valores Máximos Admisibles para Descargas de Aguas Residuales No Domésticas para el Sistema de Alcantarillado D.S. N° 021– 2009–VIVIENDA, de la misma forma fueron comparadas con los envases experimentales de tratamiento del 0%,(muestra testigo), 2%, 3%, 4% de EMa. FIGURA N° 4.3 PROCESO DE LA TOMA DE MUESTRA 4.5.1.2. Proceso de activación de los microorganismos (EMTM): Según, Higa (1993), la base de la tecnología EM es el EM1 que es el original y se encuentra en estado líquido, los EM están vivos y se les puede multiplicar dándole una fuente de alimentación las cuales se convierten en “EM activados” (EMa), sin embargo, varios sectores los emplean de forma pura. Para la presente investigación el EM1 se adquirió de los representantes de BIOEM SAC 48 y la activación de EM1 se realizó siete días antes de la inoculación a los envases rectangulares experimentales. En la Figura 4.4 (Ver pag. Nº 49) se observa el proceso de activación de EMTM, se detalla paso a paso de la siguiente manera: a) Agua natural: Para la presente investigación de tesis se utilizó la dosis (concentración al 5,15%), es decir para la activación de 4 236 L de EMa se utilizó 3 800 L de agua natural o de manantial libre de cloro. b) Acondicionamiento: Como es de conocimiento sabemos que los microbios se multiplican mucho más rápido a temperaturas relativamente altas, se acondiciono el agua natural a 25°C c) Mezclado: Una vez acondicionado el agua natural de 3 800 mL, se agregó 218 mL de melaza de caña de azúcar y 218 mL de EM1, toda la mezcla hace 4 236 L de EMa, luego se agita para que la mezcla se uniformice, la melaza es la fuente de alimento para los microorganismos eficaces. d) Envasado: Para su envasado se utilizó un galón de plástico de 5 L con cierre hermético. e) Fermentación: Para que se multiplique el EM, se realizó en condiciones anaeróbicas, durante siete días a temperatura constante de 25°C f) Extracción de aire: A partir del tercer día se deja escapar un poco de aire para luego dejar la tapa entreabierta. g) EMa: Después de los siete días se verifica su calidad, es decir se verifico el pH a 3,2 – 3,8 49 FIGURA Nº 4.4 PROCESO DE ACTIVACIÓN DE EMTM 4.5.1.3. Proceso de Tratamiento con EMa de las aguas residuales no domésticas de expendios de comida: En la Figura 4.5 (Ver pag. Nº 50) se observa el proceso de tratamiento con los microorganismos eficaces activados (EMa) de las aguas residuales no domésticas de expendios de comida, se detalla de la siguiente manera: a) Toma de muestra: Para saber el nivel de contaminación de las aguas residuales no domésticas se tomó una muestra representativa de las trampas de grasa de expendio de comida, para luego ser llevada al laboratorio TYPSA y realizar su respectivo análisis fisicoquímico. b) Llenado de baldes para la mezcla: Para la presente investigación se prepararon baldes de capacidad de 20 L (tres baldes) para el tomado de muestras de las trampas de grasas de los expendios de comida; y la mezcla de los tres baldes de 20 L se realizó en un balde de capacidad de 80 L c) Llenado de envases para los tratamientos: Se prepararon nueve envases rectangulares de plástico de capacidad de 9,8 L. En cada uno de los envases 50 se dará la aplicación de diferentes concentraciones de EMa y se añadirá 5 L del agua residual no doméstica de expendios de comida. d) Inoculación: Se inoculo tres diferentes concentraciones de EMa con tres repeticiones por tratamiento, para el primer tratamiento se inoculo 2% de EMa es decir 100 mL de EMa en 5 L de agua residual, de la misma forma para el segundo tratamiento de inoculo 3% de EMa es decir 150 mL de EMa en 5 L de agua residual y para el ultimo tratamiento se inoculo 4% de EMa es decir 200 mL de EMa en 5 L de agua residual; todos los tratamientos tuvieron tres series de repeticiones. El día 10 de noviembre del 2017 a los 9 envases rectangulares se añadieron las dosificaciones establecidas del 2%, 3% y 4% de EMa, esta investigación tuvo duración de 27 días (7 de noviembre al 9 de diciembre del 2017) FIGURA Nº 4.5 PROCESO DE TRATAMIENTO DE EMTM 4.5.2. Determinación de los Parámetros fisicoquímicos Los parámetros fisicoquímicos de las aguas residuales no domésticas del expendio de comida de LIMA ZONA SUR, se determinaron empleando la 51 metodología descrita en los métodos (SM) Standard Methods y (EPA) Environmental Protecction Agency. 4.5.2.1. Solidos suspendidos totales: Se determinó mediante la metodología analítica, la muestra se debe encontrar a temperatura ambiente. Se seleccionó el volumen de la muestra de 100 mL. Enseguida se mezcló bien la muestra y se depositó el volumen seleccionado en la cápsula de evaporación previamente tarada. Luego se colocó la cápsula en una placa calefactora y se evaporo la muestra hasta casi la sequedad pero evitando ebullición y salpicaduras. Se llevó la muestra evaporada a la estufa a 103-105°C por 1 hora. Se enfrió la cápsula en el desecador, pesando rápidamente para evitar cambios en el peso por exposición al aire y/o degradación del residuo y registrar los datos. Finalmente se repetido el calentamiento sólo por 1 hora, hasta que la diferencia con la pesada previa sea < 4% o < 0,5 mg (seleccionar el valor que resulte menor), con lo cual se considera se obtuvo peso constante. El peso finalmente obtenido será Peso B Solidos totales (mg/L) = (B – A) × 1000/volumen de muestra Donde: • peso de la cápsula de evaporación vacía (en mg) • peso de la cápsula de evaporación + residuo seco (en mg) 4.5.2.2. Demanda bioquímica de oxigeno Es la cantidad de Oxigeno consumido por los microorganismos para degradar la materia orgánica en las aguas residuales no domesticas de expendios de 52 comida, se determinó en un periodo de incubación de cinco días a 20°C En botellas Winkler de 300 mL, se agregaron 1 mL de inoculo, la cantidad de muestra según el valor de estimado y el resto se llenó con agua de dilución. Se prepararon cuatro botellas por muestra, control y patrón respectivamente de las cuales tres se sometieron a incubación por cinco días a 20°C y en la otra se determinó el oxígeno disuelto (OD) inicial, los resultados se muestran en la Tabla N° 4.2. (Ver pag. Nº 42) DBO (mg/L) = (OD1 – OD2) -*100/PM (1) Donde: OD1 : Oxígeno disuelto antes de incubación (mg/L) OD2 : Oxígeno disuelto después de incubación, cinco días a 20°C (mg/L) ODc : Diferencia de oxígeno disuelto en el control antes y después de incubación (mg/L) PM : Porcentaje de muestra. 4.5.2.3. Demanda Química de Oxigeno (DQO) Para la determinación de la DQO soluble se empleó el método colorimétrico. Se prepararon tubos de digestión agregado de 1 mL de solución de dicromato de potasio 0,025N, 3 mL de ácido sulfhídrico (H2S4) y trazas de sulfato de plata (AgS4). Luego de adicionaron en cada tubo 2 mL de la muestra previamente filtrada al vacío, también se preparó un blanco agregando 2 mL de agua destilada. Los tubos fueron colocados en un bloque para digestión (HACH) por reflujo a 150°C durante dos horas. Las lecturas se realizaron en un espectrofotómetro UV – Vis (HACH DR/2000) a una longitud de onda de 600, los resultados se muestran en la Tabla N° 4.2. (Ver pag, Nº 42) 53 DQO (mg/L) = (Absorbancia – 0.00552/0.0003294) (2) 4.5.2.4. Aceites y grasas (AyG) Para la determinación de los AyG se utilizó el método gravimétrico. Se agregaron 250 mL de muestra en un balón de separación, luego se adicionaron 3 mL de ácido clorhídrico y 20 mL de xileno como solvente. Posteriormente se realizó el proceso de extracción (tres veces), recolectando en un vaso de precipitado (P4), previa filtración en papel filtro conteniendo N2S4 y en la fase orgánica se dejó evaporar hasta alcanzar peso constante (P5), los resultados se muestran en la Tabla N° 4,2. (Ver pag. Nº 42) AyG (mg/L) = (P5 – P4) x /VM (3) Donde: P4 : Peso del vaso de precipitado (g) P5 : Peso del vaso de precipitado + muestra (g) VM : Volumen de muestra (mL) 4.6. Procesamiento estadístico y análisis de datos Se recolecto los datos en tablas Excel y fueron procesadas mediante el programa estadístico Minitab17, se creó un diseño de la metodología Taguchi de dos factores y tres niveles realizando análisis de varianza (ANOVA) mediante el Modelo lineal general y para determinar el tratamiento más efectivo se realizaron las gráficas de interacción y gráficas de efectos principales con respecto a la concentración y el tiempo de inoculación de microorganismos eficaces activados (EMa) 54 4.6.1. Análisis estadístico de la degradación de los parámetros fisicoquímicos al tratamiento con diferentes dosis de EMa de las aguas residuales no domésticas de expendios de comida. A continuación, se presenta el análisis estadístico de la degradación de los parámetros fisicoquímicos al tratamiento con diferentes concentraciones de EMa de las aguas residuales no domésticas de expendios de comida de Lima zona Sur (Lurín). Se determinó estadísticamente por el Diseño metodológico de Taguchi, que permite elegir un proceso que funciona de manera más consistente identificando los factores de control que minimicen el efecto de los factores de ruido en la operación. En el Cuadro 4.1 se identifica características del diseño Taguchi. CUADRO N° 4.1 CARACTERISTICAS DISEÑO DE TAGUCHI Diseño de Taguchi Diseño Taguchi de arreglo ortogonal: L9(3^2) Factores: 2 Corridas: 9 Columnas de L9(3^4) Arreglo 1 2 Se observa en la Tabla 4.3 (Ver pag. Nº 55) el diseño Taguchi de nueve corridas experimentales con dos factores del tiempo y concentración de EMa y sus niveles correspondientemente; con los resultados de los cuatro parámetros fisicoquímicos analizados en el laboratorio acreditado TYPSA. 55 TABLA N° 4.3 DISEÑO DE TAGUCHI: RESULTADOS DE ANÁLISIS DE DEGRADACIÓN Nª X1 = Tiempo de inoculación de EMa (días) X2 = Concentración de EMa DBO (mg/L) DQO (mg/L) TSS (mg/L) AYG (mg/L) 1 4 2% 15 525 35 366 3 564 1 659 2 4 3% 14 350 24 072 3 700 1 590 3 4 4% 10 552 19 980 5 128 1 038 4 13 2% 3 285 8 820 2 476 1 362 5 13 3% 2 916 7 034 3 200 1 267 6 13 4% 2 092 4 558 2 808 758 7 27 2% 705 780 416 250 8 27 3% 663 720 184 51,29 9 27 4% 486 530 110,5 7,8 4.6.2. Análisis Diseño de Taguchi de los parámetros fisicoquímicos. a) Análisis estadístico de EMa sobre Demanda Bioquímica de Oxigeno.- De la Tabla N° 4.4 se observan los valores del diseño de Taguchi en un modelo lineal general de Tiempo de inoculación de EMa vs. Concentración de EMa, diferentes concentraciones de tratamiento de EMa para análisis estadístico. TABLA N° 4.4 DISEÑO DE TAGUCHI PARA DBO Nª X1 = Tiempo de inoculación de EMa (días) X2 = Concentración de EMa DBO (mg/L) 1 4 2% 15 525 2 4 3% 14 350 3 4 4% 10 552 4 13 2% 3 285 5 13 3% 2 916 6 13 4% 2 092 7 27 2% 705 8 27 3% 663 9 27 4% 486 El análisis estadístico realizado al parámetro DBO, los resultados se muestran en la Tabla N° 4.5, (Ver pag. Nº 56) donde se indica que los 56 valores obtenidos durante la presente investigación son significativos puesto que los valores p son menores a 1, existe evidencia suficiente porque los datos obtenidos reflejan un seguimiento real y concordante con lo establecido en la metodología de la presente investigación, se concluye que si hay diferencia entre tratamientos de concentraciones de EMa. Además, el modelo explica el 97,69 % de la varianza. TABLA N° 4.5 ANALISIS ESTADISTICO DE DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO En la Gráfica N° 4.1 (Ver pag. Nº 57) de interacción, las líneas no son paralelas. Este efecto de interacción indica que la relación entre el tiempo de inoculación de EMa y la degradación de Demanda Bioquímica de Oxigeno depende del valor de concentración de EMa. 57 GRÁFICO Nº 4.1 INTERACCION PARA DBO MEDIAS DE DATOS En la Gráfico N° 4.2 de efectos principales el tiempo de inoculación de los microorganismos eficaces activados (EMa) es la variable de mayor influencia con respecto a la concentración de EMa. GRÁFICO Nº 4.2 EFECTOS PRINCIPALES PARA DBO b) Análisis estadístico de EMa sobre Demanda Química de Oxigeno De la Tabla N° 4.6 (Ver pag. Nº 58) se observan los valores del diseño de Taguchi en un modelo lineal general de Tiempo de inoculación de EMa vs. 58 Concentración de EMa, diferentes concentraciones de tratamiento de EMa para análisis estadístico. TABLA N° 4.6 DISEÑO DE TAGUCHI PARA DQO Nª X1 = Tiempo de inoculación de EMa (días) X2 = Concentración de EMa DQO (mg/L) 1 4 2% 35 366 2 4 3% 24 072 3 4 4% 19 980 4 13 2% 8 820 5 13 3% 7 034 6 13 4% 4 558 7 27 2% 780 8 27 3% 720 9 27 4% 530 El análisis estadístico realizado al parámetro DQO, los resultados se muestran en la Tabla N° 4.7 (Ver pag. Nº 59), donde se indica que los valores obtenidos durante la presente investigación son significativos puesto que los valores p son menores a 1, existe evidencia suficiente porque los datos obtenidos reflejan un seguimiento real y concordante con lo establecido en la metodología de la presente investigación, se concluye que si hay diferencia entre tratamientos de dosificaciones de EMa. Además, el modelo explica el 94,46 % de la varianza. En la Gráfico N° 4.3 (Ver pag. Nº 59) de interacción, las líneas no son paralelas. Este efecto de interacción indica que la relación entre el tiempo de inoculación de EMa y la degradación de Demanda Química de Oxigeno depende del valor de concentración de EMa. 59 TABLA N° 4.7 ANALISIS ESTADISTICO DE DEMANDA QUÍMICA DE OXIGENO GRÁFICO Nº 4.3 INTERACCION PARA DQO MEDIAS DE DATOS En la gráfica N° 4.4 (Ver pag. N٥ 59) de efectos principales el tiempo de inoculación de los microorganismos eficaces activados (EMa) es la variable de mayor influencia con respecto a la concentración de EMa. 60 GRÁFICO Nº 4.4 EFECTOS PRINCIPALES PARA DQO c) Análisis estadístico de EMa sobre Solidos Suspendidos Totales De la Tabla N° 4.8 se observan los valores del diseño de Taguchi en un modelo lineal general de Tiempo de inoculación de EMa vs. Concentración de EMa, diferentes concentraciones de tratamiento de EMa para análisis estadístico. TABLA N° 4.8 DISEÑO DE TAGUCHI PARA SST Nª X1 = Tiempo de inoculación de EMa (días) X2 = Concentración de EMa SST (mg/L) 1 4 2% 3 564 2 4 3% 3 700 3 4 4% 5 128 4 13 2% 2 476 5 13 3% 3 200 6 13 4% 2 808 7 27 2% 416 8 27 3% 184 9 27 4% 110,5 El análisis estadístico realizado al parámetro SST, los resultados se muestran en la Tabla N° 4.9 (Ver pag. Nº 62), donde se indica que los 61 valores obtenidos durante la presente investigación son significativos puesto que los valores p son menores a 1, existe evidencia suficiente porque los datos obtenidos reflejan un seguimiento real y concordante con lo establecido en la metodología de la presente investigación, se concluye que si hay diferencia entre tratamientos de dosificaciones de EMa. Además, el modelo explica el 94.54% de la varianza. TABLA N° 4.9 ANALISIS ESTADISTICO DE SOLIDOS SUSPENDIDOS TOTALES En la gráfica N° 4.5 (Ver pag. Nº 62) de interacción, las líneas no son paralelas. Este efecto de interacción indica que la relación entre el tiempo de inoculación de EMa y la degradación de Solidos Suspendidos Totales depende del valor de concentración de EMa. 62 GRÁFICO Nº 4.5 INTERACCION PARA DQO MEDIAS DE DATOS En la Gráfica N° 4.6 de efectos principales el tiempo de inoculación de los microorganismos eficaces activados (EMa) es la variable de mayor influencia con respecto a la concentración de EMa. GRÁFICO Nº 4.6 EFECTOS PRINCIPALES PARA SST d) Análisis estadístico de EMa sobre Aceites Y Grasas De la Tabla N° 4.10 (Ver pag. Nº 63) se observan los valores del diseño de Taguchi en un modelo lineal general de Tiempo de inoculación de EMa vs. 63 Concentración de EMa, diferentes concentraciones de tratamiento de EMa para análisis estadístico. TABLA N° 4.10 DISEÑO DE TAGUCHI PARA AYG Nª X1 = Tiempo de inoculación de EMa (días) X2 = Concentración de EMa AYG (mg/L) 1 4 2% 1 659 2 4 3% 1 590 3 4 4% 1 038 4 13 2% 1 362 5 13 3% 1 267 6 13 4% 758 7 27 2% 250 8 27 3% 51,29 9 27 4% 7,8 El análisis estadístico realizado al parámetro AYG, los resultados se muestran en la Tabla N° 4.11 (Ver pag. Nº 64) , donde se indica que los valores obtenidos durante la presente investigación son significativos puesto que los valores p son menores a 1, existe evidencia suficiente porque los datos obtenidos reflejan un seguimiento real y concordante con lo establecido en la metodología de la presente investigación, se concluye que si hay diferencia entre tratamientos de dosificaciones de EMa. Además, el modelo explica el 97,43 % de la varianza. 64 TABLA N° 4.11 ANALISIS ESTADISTICO DE ACEITES Y GRASAS En la Gráfica N° 4.7 de interacción, las líneas no son paralelas. Este efecto de interacción indica que la relación entre el tiempo de inoculación de EMa y la degradación de aceites y grasas depende del valor de concentración de EMa. GRÁFICO Nº 4.7 INTERACCION PARA AYG MEDIAS DE DATOS 65 En la Gráfica N° 4.8 efectos principales el tiempo de inoculación de los microorganismos eficaces activados (EMa) es la variable de mayor influencia con respecto a la concentración de EMa. GRÁFICO Nº 4.8 EFECTOS PRINCIPALES PARA AYG 66 V. RESULTADOS Los resultados reportan información de las lecturas de las aguas residuales no domésticas de expendios de comida del tratamiento con diferentes concentraciones de EMa (Microorganismos Eficaces Activados), analizados en el laboratorio TYPSA empresa acreditada por INACAL. 5.1. Caracterización fisicoquímica de las aguas residuales no domésticas de expendios de comida. En la Tabla N° 5.1 se muestran los valores agrupados del agua residual no doméstica inicial, los valores máximos admisibles para descargas al sistema de alcantarillado respectivamente. Estos valores se comparan en cuadros estadísticos, la caracterización de los parámetros fisicoquímicos respectivamente. Los resultados del análisis reportado por el laboratorio acreditado TYPSA, de las aguas residuales no domesticas de expendios de comida de Lima, zona Sur, indican que en la mayoría de los parámetros evaluados se encuentran por encima de los Valores Máximos Admisibles. TABLA N° 5.1 CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS DEL AGUA RESIDUAL NO DOMÉSTICA DEL EXPENDIO DE COMIDA Y LOS VMA PARAMETRO UNIDAD RESULTADOS OBTENIDOS VALORES MAXIMOS ADMISIBLES D.S.N°021-2009- VIVIENDA, Anexo Nº 1 M-01 M-02 Prom. Demanda bioquímica de oxigeno mg/L 36 275 36 250 36 262,5 500 Demanda química de oxigeno mg/L 120 876 120 877 120 876,5 1 000 Solidos suspendidos totales mg/L 3 401 3 400 3 400,5 500 Aceites y grasas mg/L 10 849 10 848 10 848,5 100 67 5.2. Lectura inicial de parámetros fisicoquímicos del agua residual no doméstica del expendio de comida. 5.2.1. Estado inicial de los parámetros fisicoquímicos evaluados a) Demanda Bioquímica de Oxigeno En la Tabla 5.2 se observan los resultados de análisis de los valores iniciales reportados por el laboratorio TYPSA y el valor promedio de Demanda Bioquímica de Oxígeno en la zona de estudio del agua residual no domestica de expendios de comida. TABLA N° 5.2 RESULTADOS INICIALES EN EL ANALISIS DE DBO PARÁMETRO VALORES MÁXIMOS ADMISIBLES (D.S. N°021–2009–VIVIENDA, ANEXO Nº 1) MUESTRAS INICIALES O TESTIGOS M-01 M-02 Promedio Demanda bioquímica de oxígeno (mg/L) 500 36 275 36 250 36 262,5 Se usa como una medida de la cantidad de oxígeno requerido para la oxidación de la materia orgánica biodegradable presente en la muestra de agua y como resultado de la acción oxidación bioquímica aerobia. La demanda de oxígeno de las aguas residuales no domésticas de expendios de comida es resultado de tres tipos de materiales: (1) materiales orgánicos carbónicos utilizados como fuente de alimentación por organismos aeróbicos; (2) nitrógeno oxidable derivado de la presencia de nitritos, amoniaco y en general compuestos orgánicos nitrogenados que sirven como alimentación para bacterias especificas (Nitrosomas y Nitrobacter) y (3) compuestos químicos reductores (ion ferroso, sulfitos, sulfuros que oxidan por oxígeno disuelto). 68 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 D.S.N°021-2009- VIVIENDA PROMEDIO Series1 500 36262.5 Comparación de valores DBO iniciales con VMA En las aguas residuales no domésticas, casi toda la demanda de oxígeno se debe a materiales orgánicos carbónicos. Los valores de la DQO serán siempre mayores que los valores de la DBO, para una misma muestra y esta diferencia puede hacerse más grande, cuanta más resistencia a la degradación biológica tengan los materiales presentes. Pueden existir compuestos que sean oxidados químicamente en la prueba de DQO y que no sean oxidados biológicamente en la prueba de DBO, debido a la no existencia de bacterias capaces de asimilarlos. En las lecturas de Demanda Bioquímica de Oxígeno, se ha registrado el valor inicial promedio de 36 262,5 mg/L, lo que indica que la Demanda Bioquímica de Oxigeno del agua residual no doméstica de expendios de comida está sobrepasando los Valores Máximos Admisibles según DS N° 021–2009–VIVIENDA, ANEXO Nº 1, lo que se aprecia en el siguiente gráfico. GRÁFICO N° 5.1 COMPARACION DEL VALOR INICIAL PROMEDIO CON VMA EN DBO 69 En el Gráfico 5.1 (Ver pag. Nº 68) se observa la comparación de valores Demanda Bioquímica de Oxigeno del agua residual no doméstica de expendios de comida y Valores Máximos Admisibles (D.S. N° 021–2009– VIVIENDA, ANEXO Nº 1). b) Demanda Química de Oxigeno En la Tabla 5.3 se observan los resultados de análisis de los valores iniciales reportados por el laboratorio TYPSA y el valor promedio de Demanda Química de Oxígeno en la zona de estudio del agua residual no doméstica de expendios de comida. TABLA N° 5.3 RESULTADOS INICIALES EN EL ANALISIS DE DQO PARÁMETRO VALORES MÁX