Ciencias e Ingeniería Ambientales
Permanent URI for this communityhttps://hdl.handle.net/11191/6733
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- Evaluación del proceso combinado Ácido Peracético-Luz Ultravioleta para desinfección de agua residual tratada para utilizarse en riego de áreas verdes(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2007-09) González Aragón, AbelardoEste trabajo se centró en el proceso de desinfección, buscando alternativas para eliminar algunos aspectos objetables de la generalizada práctica de desinfección con cloro y sus derivados. El objetivo principal del proyecto fue evaluar la capacidad del proceso de desinfección combinado ácido peracético–luz ultravioleta (PAA-UV), para alcanzar la calidad bacteriológica establecida en las normas mexicanas, para la utilización de agua residual tratada en riego de áreas verdes y zonas recreativas. Un segundo objetivo fue observar el efecto sinérgico de la aplicación combinada de los agentes desinfectantes (proceso PAA-UV), respecto al efecto particular de cada agente desinfectante.
- Remoción de cromo hexavalente, presente en aguas residuales industriales por métodos electroquímicos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2003-01) Barrera Díaz, Carlos EduardoEn esta investigación se estudia la reducción de Cr(VI) por medio de técnicas electroquímicas, para cumplir con los límites máximos permisibles señalados en la normatividad ambiental. Se realizaron pruebas experimentales con distintos tipos de reactores electroquímicos que emplean electrodos de acero al carbono. Se identificaron tres variables pH, densidad de corriente y régimen de flujo, que afectan de manera decisiva el proceso de reducción de Cr(VI). Asimismo, se realiza un estudio termoquímico de los sistemas Cr(VI)-Cr(III)-H2O-e- y Fe(III)-Fe(II)-H2O-e-, lo cual permite optimizar las condiciones a las cuales la remoción de cromo se lleva a cabo. Con la finalidad de identificar las ventajas que ofrece el uso de la técnica electroquímica sobre los métodos clásicos de reducción química, se compararon dos métodos para remover el Cr(VI) de aguas residuales industriales. Estos métodos se basan en la siguiente reacción de reducción: 3Fe (II) (ac) + Cr (VI ) (ac) ↔ 3Fe (III) (ac) + Cr (III) (ac), Sin embargo la forma en que se añade el ion ferroso es diferente. Cuando se utiliza un método químico se agrega FeSO4⋅7(H2O)(s), mientras que cuando se emplea el método electroquímico el hierro se disuelve del ánodo. Una vez que ocurre el proceso de reducción, se modifica el pH de la solución acuosa con una solución 1M de hidróxido de calcio, para que los iones Cr(III)(ac) y Fe(III)(ac) precipiten. Los resultados experimentales muestran que usando ambos métodos de tratamiento es posible alcanzar una eficiencia de reducción de Cr(VI) del 99.5 %. Sin embargo, el método electroquímico, además de tener un mejor control de proceso, genera una cantidad significativamente menor de lodos residuales (60 %) en comparación con el método químico. Finalmente se propone un modelo matemático para realizar una simulación del proceso. En conclusión, se encuentran las condiciones óptimas para poder reducir al Cr(VI) en forma continua mediante el empleo de un reactor electroquímico de flujo ascendente.
- Síntesis y caracterización de nanopartículas de oro y su funcionalización con sondas específicas de DNA de Achlya sp. y Escherichia coli(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2015-06) Chavez Sandoval, Blanca EstelaEl auge por la utilización de nanopartículas (NPs) de metales nobles en diversos campos, ha derivado en la síntesis inorgánica de NPs metálicas, sin embargo, las metodologías utilizadas para su obtención son generalmente costosas e involucran el uso de químicos peligrosos, es por ello que recientemente ha aumentado el desarrollo de alternativas sustentables y amigables con el ambiente. Sintetizar AuNPs biológicamente es un procedimiento simple, poco costoso y menos perjudicial para el ambiente. El uso de extractos de plantas para la síntesis de nanomateriales aún no se ha explorado completamente, sin embargo, representa una buena alternativa ya que además de las ventajas antes mencionadas se obtienen NPs estables de diferente tamaño y forma. En este trabajo se realizó la síntesis y caracterización de AuNPs, así como su funcionalización con sondas específicas de DNA de dos microorganismos de interés ambiental Achlya sp. y Escherichia coli (E. coli). Achlya sp. es un hongo que infecta peces en piscifactorías, acuarios y embalses naturales; E coli, es una bacteria patógena para los humanos y constituye una fuente de contaminación en alimentos y agua. La sonda o secuencia blanco diseñada para Achlya sp. es: 5’GCACCGGAAGTACAGACCAA3’ y para E.coli: 5’TTGCTTTGGCAAGTCCTCCT 3’ Las AuNPs obtenidas por síntesis química y por síntesis biológica a partir de extractos de laurel, nopal, cebolla, pera y café, fueron funcionalizadas con DNA de Achlya sp. y E. coli y pueden ser utilizadas en el diseño y construcción de biosensores ambientales para detectar a los microorganismos antes mencionados, excepto las NPs de café a pH 9, ya que estas no mostraron mediante caracterización por UV-Vis, una buena funcionalización. Por otro lado, se propone que, para la síntesis biológica, el ácido málico puede estar actuando como agente reductor y el grupo amino como agente estabilizador. Los genosensores permiten monitorear, prevenir y corregir aspectos que causan desequilibrios ecológicos en ambientes acuáticos. Estos nuevos dispositivos analíticos proporcionan información de forma rápida, simple y de bajo costo, comparada con las técnicas de análisis convencionales.
- Degradación del 2,5-DCP en agua destilada y en agua residual por los procesos de oxidación avanzada con ozono y ozono-UV combinados con un tratamiento biológico(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2016-12-08) Alexander, JacquelineEn los últimos años la contaminación de los suministros de agua se ha incrementado debido a la descarga continua de las aguas residuales de las industrias químicas y farmacéuticas, sin tratamiento adecuado que eliminan los compuestos orgánicos recalcitrantes que contienen. Estos contaminantes ponen en peligro la calidad de las aguas superficiales y subterráneas, la salud de la población y dañan los ecosistemas. En vista de estos problemas, en el presente trabajo se estudió la efectividad de la combinación de los procesos de ozono y ozono-UV con un proceso biológico para aumentar la biodegradabilidad y reducir los niveles de la toxicidad del 2,5-diclorofenol (2,5-DCP) y los compuestos intermedios generados durante la oxidación. Se hizo un estudio comparativo en un reactor de columna equipado con un difusor de vidrio poroso de burbuja fina para aplicar el ozono con una transferencia de masa volumétrica kLa de 1.58 min-1. En cada experimento se utilizó un volumen de 1.5 L con concentración de 3.07 mM de 2,5-DCP en solución acuosa con agua destilada y con agua residual municipal, a un pH inicial de 7. Se usó una dosis de ozono aplicado de 22 mg min-1 con un flujo de gas de oxígeno-ozono de 0.7 L min-1. Además, se utilizó una lámpara de UV con longitud de onda de 254 nm para llevar a cabo los tratamientos con ozono-UV. Los resultados obtenidos, mostraron que el 2,5-DCP se degrada completamente con una dosis de ozono de aproximadamente 1.2 g h-1 en las dos soluciones estudiados tratadas con ozono y ozono- UV. Los mejores resultados se obtuvieron con el proceso de ozono-UV después de 60 min en la solución acuosa de 2,5-DCP con agua residual, lo que muestra que la adición de fotólisis (intensidad de la lámpara UV = 4 mW cm-2) al ozono mejora la eliminación de DQO (75%), la mineralización (53%) y la biodegradabilidad (DBO5 / DQO) de 2,5-DCP de 0.2 a 0.85. La toxicidad del 2,5-DCP y sus productos intermedios se analizó para diferentes intervalos de tiempo con la prueba de inhibición de la respiración de lodos activados. Los análisis de la prueba de toxicidad mostraron que los tratamientos O3 y O3-UV fueron eficaces en disminuir la toxicidad del 2,5-DCP y de sus productos intermedios, que fueron menos tóxicos para los microorganismos en el lodo activado (IC25 = 125 mg/L), que el 2,5-DCP sin tratamiento (IC50 = 50 mg/L). Los resultados de este trabajo muestran que la materia orgánica y la materia inorgánica presentes en el agua residual, tuvieron un efecto positivo sobre la oxidación del 2,5-DCP, lo que apoya el uso potencial de los procesos de ozono y ozono-UV para tratar efluentes contaminados con alta concentración de compuestos clorofenólicos.
- Estudio de la remoción de arsénico en agua con zeolita natural mexicana(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2017) Palma Aramburu, FelipeLa presencia de arsénico en las fuentes de abastecimiento de agua es indeseable por sus efectos negativos para la salud ya que la exposición a arsénico aún en bajas concentraciones durante largos periodos de tiempo ocasiona diversos problemas para la salud de las personas. La mayor amenaza por ingesta de arsénico proviene de la ingestión prolongada de agua con bajas concentraciones de arsénico inorgánico, por lo que la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1-1994 establece que el límite es de 0.025 mg/L de iones arsénico en agua. En éste trabajo se presenta el empleo de un medio adsorbente que consiste en una zeolita natural mexicana (tipo clinoptilolita) recubierta con óxido de manganeso o de hierro, como una alternativa simple y de bajo costo para remover el arsénico mediante una columna de flujo descendente con material filtrante para adsorber los iones arsénico. Este sistema simple, combina las ventajas de un filtro convencional con las de un medio adsorbente natural, proporcionando un tratamiento en continuo, de bajo costo y relativamente fácil de operar. Se estudió la capacidad de remoción de arsénico con zeolitas naturales usando un agua sintética, tomando en cuenta las siguientes variables en estudio: material adsorbente (zeolita natural y modificada), concentración de arsénico de 1 a 3 ppm, pH de la solución (5 y 7), temperatura de prueba de 25°C y 60°C, tiempo de contacto (1 o 24 h) y sistema de remoción (columna o tanque agitado). El uso de una zeolita natural mexicana acondicionada con un recubrimiento de óxido de manganeso o con óxidos de fierro, permitió contar con un material adsorbente que presenta una alta superficie efectiva para remover de forma eficiente y económica el arsénico en un agua sintética que contiene una concentración de 1 y 3 ppm.
- Síntesis de biodiesel a partir de grasa animal y vegetal por catálisis heterogénea(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2017-01) Oliva Montes, Jesus JosimarEn este estudio se realizó la síntesis de biodiesel por medio de una serie de reacciones de transesterificación, evaluando la conversión, selectividad, rendimiento y cinética de cada una; además de la caracterización de los productos de dichas reacciones por medio de cromatografía de gases. Las materias primas utilizadas fueron grasa de pollo cruda y aceite de ricino (proveniente de la higuerilla). Los catalizadores usados fueron hidróxido de potasio soportado en γ-alúmina (KOH/ γ-Al2O3) y zirconia sulfatada (ZrO/H2SO4) con tiempos de 1, 6 y 9 horas. Las reacciones fueron hechas con un catalizador, un aceite y un tiempo a la vez con el objetivo de poder comparar los resultados y determinar cual es la forma más eficiente para producir biodiesel. El alcohol utilizado fue metanol en todos los casos. Se hizo una extracción en un equipo Soxhlet de los aceites contenidos en las materias primas (grasa de pollo y semillas de higuerilla trituradas) para comparar la cantidad de aceite contenido en cada una. El contenido de aceite en la higuerilla fue de 47.35% y en el pollo de 45.70%. Además, se hizo una extracción por medio de calor del aceite de pollo con un rendimiento del 46%. La síntesis de los catalizadores se hizo por el método de sol-gel (ZrO/H2SO4) y método de impregnación (KOH/ γ-Al2O3). La caracterización de los materiales arrojó que ambos se pueden considerar como catalizadores nanoestructurados y con áreas superficiales grandes, 105 m2/g para KOH/γ-Al2O3 y 129 m2/g para ZrO2/SO4. La cromatografía de gases fue hecha en un equipo HP, utilizando un estándar de 37 metil ésteres marca Sigma Aldrich. Los análisis arrojaron que la mejor conversión de los aceites fue con la catálisis básica, obteniendo eficiencias de hasta 69.01% con el aceite de pollo durante 9 horas. Las eficiencias con el catalizador ácido no fueron las esperadas, ya que no se llegó ni al 40%. Los resultados de la selectividad y rendimiento indican que las reacciones tienen una tendencia a formar principalmente metil oleato y linoleato cuando se usa aceite de pollo y metil ricinoleato cuando se usa aceite de ricino; con rendimientos de hasta 22.80, 20.89 y 36.27% respectivamente. La cinética de las reacciones fue de primer orden al inicio y de segundo orden al final en el caso de 1 y 6 horas; mostrando un mejor comportamiento en las de 9. En las reacciones hechas con aceite de ricino no se pudo determinar un comportamiento.
- Diseño y evaluación de un tanque séptico UASB para el tratamiento descentralizado de aguas residuales municipales(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2016) Santiago Díaz, Ángel LuisEn este proyecto se diseñó y construyó un prototipo de un tanque séptico UASB a escala laboratorio (45 L de volumen efectivo, fabricado en acrílico) para, posteriormente, evaluar su desempeño en el tratamiento descentralizado de AR municipales de la UAM-A a la temperatura ambiente de la Ciudad de México. Las modificaciones efectuadas en este prototipo consistieron en el flujo ascendente del líquido dentro del tanque, la instalación de un separador trifásico junto a la inoculación con lodo biológico en el primer compartimiento y la instalación de dos compartimientos adicionales. El tanque séptico UASB fue inoculado con lodo anaerobio y estabilizado bajo un tiempo de retención hidráulica (TRH) de 72 horas. Durante esta fase se obtuvieron porcentajes de remoción promedio de DQO total y soluble y de DBO5 total de 75.2 ± 6.5%, 54.8 ± 6.7%, 64.2 ± 4.8%, respectivamente y de ST y SST de 25 ± 5% y 62 ± 5%, respectivamente. Una vez estabilizado, el tanque fue operado bajo dos TRH diferentes (72 y 48 horas), durante 40 días cada uno. Los porcentajes de remoción de DQO total y soluble, DBO5, ST y SST fueron de 69.6 ± 3.6%, 48.0 ± 10.0%, 69.1 ± 4.6 %, 32.4 ± 7.2 % y 84.5 ± 6.5 % para el TRH de 72 horas y de 70.1 ± 5.2%, 39.4 ± 10.0%, 75.8 ± 2.8 %, 31.7 ± 6.7% y 85.7 ± 5.5% para el TRH de 48 horas, respectivamente. Las modificaciones propuestas mejoraron notablemente el desempeño del tanque séptico, con respecto a lo reportado en la literatura científica. De acuerdo con los resultados obtenidos en la operación del tanque séptico UASB bajo los TRH de 72h y 48h y el análisis estadístico (p > 0.05) se pudo establecer que la disminución en el TRH de 72h a 48h no tuvo ningún efecto importante en el desempeño del tanque séptico UASB. Por otro lado, en condiciones de baja carga orgánica volumétrica (menores a 15 mg. DQO total / L-h), el tanque séptico UASB tuvo un mejor desempeño que el reactor UASB; mientras que, cuando la carga orgánica oscilo entre 15 y 20 mg. DQO total / L - h, ambos sistemas tuvieron desempeños similares. De acuerdo con la Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEMARNAT-1996, la cual establece los límites máximos permisibles en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales, con respecto a los parámetros de concentración de DBO5 y sólidos suspendidos, el efluente del tanque séptico UASB podría ser descargado en ríos y embalses naturales usados para riego agrícola y uso público urbano, en aguas costeras utilizadas para explotación pesquera y recreación, en estuarios y en humedales naturales. Dado que este sistema se puede construir con materiales locales de bajo costo dada la sencillez de la tecnología y su fácil operación, constituye una alternativa económica para la gestión descentralizada de las aguas residuales municipales.
- Factores de emisión de contaminantes atmosféricos y climáticos, y evaluación del potencial oxidativo y cancerígeno de las partículas finas por la quema de residuos agrícolas(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2017) SANTIAGO DE LA ROSA, NAXIELILa quema de los residuos en la agricultura es un proceso químicamente ineficiente, lo que genera la emisión de diversos contaminantes atmosféricos que tienen implicaciones sobre la salud y el calentamiento global. Las partículas atmosféricas, los aerosoles de carbono orgánico (OC, por sus siglas en ingles), el monóxido de carbono(CO), el óxido nítrico (NO) y los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs)se relacionan con daños a la salud y el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4) y los aerosoles de carbono negro (CN)tienen un efecto sobre el calentamiento global, ya que inducen a un forzamiento radiativo positivo. Con base en lo anterior, el objetivo de este trabajo fue determinarlos factores de emisión (FE) de partículas atmosféricas, HAPs, OC, CN, CO, CO2,NOy CH4a partir de la quema de los residuos de arroz, caña de azúcar, maíz, sorgo y trigo, para relacionar sus características fisicoquímicas con las emisiones y el comportamiento de la combustión, para ello se utilizaron dos metodologías de quema: en la primera se utilizó una cámara de combustión cerrada 3CEcon condiciones controladas, instalada en la Universidad Federico Santa María, Chile y en la segunda, una cámara de combustión abierta, construida en la Universidad Autónoma Metropolitana(UAM), unidad Azcapotzalco.
- Obtención de parámetros hidrodinámicos, fisicoquímicos y químicos para la operación eficiente del tratamiento de aguas residuales municipales en el sistema humedal de la UAM-Azcapotzalco(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2017-12) OSORNIO BERTHET, LUIS JESUSEl agua siempre ha sido un factor determinante de los seres vivos; en México la CONAGUA reporta en sus Estadísticas del Agua en México, que del total de aguas residuales municipales solo se trata el 35%, mientras de las aguas residuales industriales y las descargadas directamente a cuerpos receptores de propiedad nacional, únicamente es el 18% el agua tratada. Las aguas residuales no tratadas aportan contaminantes orgánicos e inorgánicos, tanto nutrientes como compuestos potencialmente tóxicos, microorganismos patógenos, residuos de fertilizantes, plaguicidas y los llamados contaminantes emergentes, a los cuerpos receptores causando el deterioro de calidad del agua. En los últimos años, los sistemas naturales de tratamiento de aguas residuales se han establecido en todo el mundo como una alternativa a los sistemas convencionales, entre ellos, se tienen a los humedales naturales y a los artificiales, asimismo, los sistemas lagunares, donde se pueden realizar combinaciones, ya que tienen ventajas respecto a otros sistemas de tratamiento en cuanto a costos iníciales competitivos de construcción, bajos costos de operación y mantenimiento, poco personal especializado para su operación y mantenimiento, además son estéticamente agradables a la vista. Del caudal total de aguas residuales tratadas (83.6 m3/s)en 2008, de las 1833 plantas de tratamiento de aguas residuales municipales, sólo el 0.56% recurrió al uso de humedales como su proceso principal. Este proyecto tuvo como objetivo el evaluar los parámetros tanto hidrodinámicos, como los fisicoquímicos y químicos que permitan hacer eficiente el tratamiento de un agua municipal en un sistema Humedal-Laguna piloto instalado en la Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Azcapotzalco, donde uno de sus objetivos fue el obtener las características para diseñar sistemas de tratamiento a mayor escala de aguas residuales, principalmente en aquellas poblaciones que no tienen ningún tipo de tratamiento, principalmente en las comunidades rurales. Para mejorar la eficiencia del tratamiento se remodeló y realizaron pruebas previas, físicas, fisicoquímicas y químicas en el humedal sub-superficial de flujo horizontal (SSFH). Una primera fase experimental fue el diseño a escala del humedal para las pruebas hidráulicas e hidrológicas, así como en el humedal remodelado. En un fase posterior se sembraron las plantas hidrófitas Phragmitesaustralisy Typha latifolia, monitoreando la tasa de crecimiento yse obtuvieron los parámetros fisicoquímicos, asimismo se modeló el transporte de sólidos totales en suspensión (ST) y la hidrodinámica del humedal mediante el software IBER, para finalmente obtener las cinéticas de degradación de la materia orgánica (MO) a través de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) y de la demanda química de oxígeno (DQO), de los ST, compuestos nitrogenados y fósforo en dos periodos (en la época de estiaje y en el periodo posterior a las lluvias). Finalmente se evaluó la calidad del agua tratada por el humedal SSFH utilizando y comparando dos índices de Calidad del Agua, el colombiano y el mexicano.
- Determinación de los parámetros hidrológicos, hidráulicos e índices de calidad para la recuperación de la laguna del sistema de tratamiento natural en la UAM-Azcapotzalco(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2017-12) GARCIA MARTINEZ, MAGDALENALas lagunas de estabilización son construidas para el tratamiento de aguas residuales domésticas, municipales y una amplia variedad de aguas industriales. Estos sistemas se han diseñado frecuentemente bajos los métodos de diseño racional que dan una explicación en términos cinéticos de lo que ocurre en estas lagunas. En la presente tesis se pretende describir de manera eficiente las condiciones y parámetros de operación de una laguna de maduración que complementa el tratamiento del agua residual que proviene del tratamiento de un humedal, con el objeto de dar continuidad al tratamiento destinado a la remoción de materia orgánica y lograr la obtención de un efluente de calidad, según la Norma Oficial Mexicana NOM-003-SEMARNAT-1997. Dicho sistema está ubicado en las instalaciones de la Universidad Autónoma Metropolitana de la Unidad Azcapotzalco. Se analizaron en primer lugar los tiempos de retención hidráulica y el comportamiento del flujo, para lo cual se construyó en un prototipo a escala; se modeló a través de un software IBER, el cual trabaja en dos dimensiones, analizando los módulos de sólidos sedimentables, turbulencia, número de Froude y velocidad, con la finalidad de evaluar de forma adecuada el comportamiento del sistema, asimismo se construyeron curvas peraltadas en los cambios de canal para evitar la formación de cortos circuitos. Se analizaron los parámetros fisicoquímicos in situ como son: temperatura, pH, conductividad eléctrica, sólidos totales, oxígeno disuelto, potencial redox, así como parámetros ex situ como son: DBO, DQO, alcalinidad, dureza, nitratos y algunos metales como fueron: magnesio, calcio, hierro, potasio y también fueron cuantificados los fosfatos. Se realizaron dos fases de muestreo principalmente en primavera e invierno en los años 2016 y 2017. Se llevó a cabo la obtención de la constante cinética de la degradación (k) de primer orden considerando la etapa de crecimiento exponencial y su relación con el tiempo de decaimiento de la DQO y DBO y con el modelo de Polprasert-Bhattarai se obtuvó el número de dispersión óptimo justificando el incremento de mamparas pasando de 3 a 6 y obteniendo así un régimen de flujo disperso con tendencia a pistón. Posteriormente se analizaron dos modelos de Índice de Calidad del Agua (ICA) correspondiente al modelo colombiano y modelo mexicano, los cuales contemplaron 5 y 9 parámetros respectivamente. Los resultados de ambos modelos clasificaron el agua del sistema bajo un criterio “aceptable”, es decir que resultó óptima para cultivos y para el desarrollo de la vida acuática.