UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

UNI del Norte

RECINTO UNIVERSITARIO AUGUSTO C. SANDINO

Protocolo de investigación para Optar al Título de

“EVALUACIÓN DEL USO DE BIOFERMENTO DE SUERO LÁCTEO EN EL TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE AGUAS RESIDUALES DE LA CIUDAD DE ESTELÍ, NICARAGUA.”

Autores:

Br. Jaritza Lisseth Rojas Parrilla.

Br. Anayansy Corea Cruz.

Br. Sara Lila Armas Bojorge.

Tutora:

Ing. Xochilth Graciela Arauz Cruz

Asesor:

Ing. Claudio Pichardo

Estelí, Enero 2014

INTRODUCCIÓN

Las aguas residuales son el resultado de la combinación de desechos líquidos y solidos provenientes de actividades domésticas e industriales provocando olores desagradables y gases tóxicos para la salud. El tratamiento de estos efluentes en la ciudad de Estelí ha sido una buena alternativa en el manejo de estos contaminantes, pero esta no cuenta con la etapa de tratamiento biológico. El suero lácteo es otro agente contaminante procedente de las industrias lácteas.

En este sentido, el suero lácteo puede ser empleado como medio de desarrollo de biofermento mediante la combinación de diferentes desechos como melaza, semolina o afrecho de arroz y abono orgánico.

El objetivo de este estudio es la evaluación del biofermento de suero lácteo en el tratamiento biológico de las aguas residuales e implementar nuevas alternativas para la disminución de la contaminación ambiental.

La presente investigación pretende determinar las propiedades físicas-químicas de las Aguas Residuales, para la evaluación del uso del Biofermento del suero lácteo; durante el tratamiento biológico de los efluentes presentando la rentabilidad que tiene la implementación de este producto.

La investigación se realizara en la planta de tratamiento de aguas residuales de la Ciudad de Estelí. Esta será del tipo experimental con etapas de observación y análisis del producto en muestras de aguas tratadas de la ciudad, evaluando la aplicabilidad del biofermento de suero lácteo. Se utilizaran métodos cuantitativos para la recolección de datos y muestras de las mismas. Con el apoyo técnico y financiero del Programa de Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD).

JUSTIFICACIÓN

En la Ciudad de Estelí las fuentes hídricas son de gran importancia en los hogares e industrias para la realización de actividades pero estas generan una cantidad excesiva de aguas residuales y siendo esta fuente de contaminación ambiental debido a los químicos y malos olores que estas generan durante su descomposición por lo que se llegó a una solución de implementar un tratamiento físico y biológico, disminuyendo de tal forma la demanda bioquímica y química de oxigeno que son aplicadas a estos tipos de efluentes.

En la industria láctea se utiliza gran cantidad de agua en el proceso productivo, el consumo de agua aproximado en relación al producto elaborado es, que por cada litro de leche se utilizan 3.5 litros de agua, en el caso del procesamiento del queso se utilizan 8 litros de agua por cada litro de leche y para crema 3 litros de agua, la limpieza de las instalaciones, además de detergentes, ácido nítrico y sosa. (Lanuza Armas, Marzo 2012) por lo que se traduce que esta industria se desecha grandes volumenes de agua.

En cuanto a los residuos lecheros, estos han sido sin duda una gran fuente de contaminantes principalmente el suero láctico que equivale al 84.4% (Lanuza Armas, Marzo 2012), presentando este una variedad de aplicaciones debido a que es rico en nutrientes y por lo general se utiliza en la fabricación de bebidas energéticas, ácido láctico, fertilizantes entre otros.

Por lo que se decidió realizar esta investigación debido a la necesidad que existe para el aprovechamiento de residuos como lo es el caso de suero láctico siendo este una alternativa para la evaluación del uso de Biofermento en la aplicación del tratamiento de aguas residuales tratadas durante el proceso biológico por el cual son sometidos para la obtención de agua limpia y su posterior aprovechamiento.

La importancia de esta investigación radica en la implementación de este producto que ayudará a minimizar la contaminación que generan las aguas residuales mediante un tratamiento biológico que permitirá la reducción de carga microbiana, beneficiando tanto a las industrias como a la población de la ciudad de Estelí.

ANTECEDENTES

Durante el proceso de revisión bibliográfica, para la realización de la presente investigación en el plano internacional y nacional los biofermentos fueron desarrollados en la década de los 70, por el profesor Teruo Higa de la Facultad de Agricultura de la Universidad de Ryukyus en Okinawa, Japón. Inicialmente este producto fue desarrollado para el mejoramiento de suelos y el tratamiento de residuos agropecuarios, sin embrago en los últimos años se ha intentado extrapolar su aplicación al campo del tratamiento de aguas. (Rodriguez)

En Colombia según estudios realizados por Juanita Cardona Gómez y Luisa Alejandra García Galindo de la Pontifica Universidad Javeriana de la carrera de microbiología industrial señalan el uso de este Biofermento para el tratamiento de aguas residuales, teniendo como recomendación que este sea aplicado durante su tratamiento biológico (Cardona Gomez J. , 2008).

En Nicaragua se realizo un estudio sobre el efecto de enmiendas orgánicas, (Trichoderma), biofermento y metalaxilen el manejo del mal seco (Phytium Myriotilum Dreshs) en Quequisque (Xanthosoma Sagittyfolium (L). Schott) en suelo infectado con maceteras, por las Brs. Johanelly Carcache Torres y Darwin Armin Díaz Mayorga de la Facultad de agronomía en la Universidad Nacional Agraria en la ciudad de Managua. (Carcache & Diaz, 2011)

El objetivo de este estudio fue el efecto del compost, humus de lombriz, dry, dry + humega, humega, trichoderma, biofermento y metalaxil sobre el comportamiento agronomico de las plantas de quequisque infectadas con Pythium myriotylum mediante ensayos en maceteras.

En la Ciudad de Estelí se evaluará el biofermento de suero lácteo en el tratamiento biológico de las aguas residuales tratadas ya que no se han realizado estudios acerca de la aplicabilidad de este.

OBJETIVOS

Objetivo general

Evaluar el uso de Biofermento de suero lácteo en el Tratamiento Biológico de Aguas Residuales en la Ciudad de Estelí, Nicaragua.

Objetivos específicos.

Caracterizar las aguas residuales tratadas en la planta de tratamiento de la Ciudad de Estelí.

Formular el biofermento de suero lácteo para aplicarlo a las aguas residuales tratadas en la ciudad de Estelí.

Determinar el efecto del uso Biofermento de suero lácteo en el Tratamiento Biológico de Aguas Residuales a través de la medición de parámetros físicos y químicos.

Determinar los costos de producción del Biofermento de suero lácteo.

MARCO TEÓRICO

En este capitulo se detallan las bases teóricas que sustentan la investigación como conceptos básicos de las aguas residuales, el tratamiento que son sometidas estas, las características físico- químicas de estos efluentes, los métodos que se utilizan para la limpieza de las aguas, la aplicación de biofermentos en el tratamiento de aguas, así como las características y funcionamiento que se detallará a continuación:

Generalidades de los residuosResiduos:Clasificación de residuos Industriales:Propiedades Físicas del agua:Composición química de aguas residualesMétodos de tratamiento de aguas residualesBiofermento

MATERIALES Y MÉTODOS

A continuación se detallará la metodología a utilizar para la investigación como la ubicación del estudio, tipo de investigación, diseño experimental, las actividades que se realizaran para lograr los objetivos planteados, Universo y muestra, procesamiento y análisis de la información.

Ubicación del estudio

El estudio se realizara en la Ciudad de Estelí, en la planta de tratamiento de las aguas residuales ubicada en la salida norte de la misma.

Esta investigación se realizará con el apoyo de la Empresa de Acueductos y Alcantarillado (ENACAL) y el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo

(PNUD).

Tipo de investigación

Esta investigación es experimental, con actividades de observación y análisis, que son procedimientos importantes en la investigación científica; de observación tomando en

Lugar a realizar el estudio (Estelí)

cuenta todos los parámetros que son necesarios para el correcto análisis del efecto del biofermento en las aguas residuales tratadas en la planta.

Diseño Metodológico

La evaluación se hará según sea el número de tratamientos, repeticiones y tamaño de muestras con el que se pretenda realizar la experimentación en este caso será (4x4) cuatro repeticiones y cuatro tratamientos los que van a estar distribuidos de la siguiente manera:

En donde:

2, 3, 4 y 5 Litros son los tamaños de las muestras de aguas residuales a tratar las que fueron distribuidas según el tamaño de la muestra obtenida para evaluar.

T1, T2, T3 y T4 representan los tratamientos de biofermento que estarán expuestas las aguas tratadas. Se realizará un aumento de dosis por cada muestra para identificar los cambios con respecto al tiempo de residencia del producto en las aguas tratadas.

Se tomará como referencia la relación 1:1000 (1 parte de biofermento y 1000 partes de agua). Este aumento de dosis consistirá en que el:

T1= 0.014 litros ~ 14 ml

Para el análisis de resultados se tomará una muestra como testigo de 9 litros de aguas tratadas; que consiste en dejar la muestra en el mismo periodo de tiempo que las que están en tratamiento con el objetivo de ver la efectividad del producto en los efluentes que están sometidos a la experimentación.

Tratamientos

T1 T2 T3 T4

Tamaño de muestras

2L 2L 2L 2L

3L 3L 3L 3L

4L 4L 4L 4L

5L 5L 5L 5L

El tiempo de inoculación del biofermento va a variar para identificar si hay cambios constantes en las muestras; las cuales serán llevadas cada semana al laboratorio y determinar si disminuye la carga orgánica e identificar si el producto es efectivo al aumentar su tiempo de residencia.

El tiempo que se dejaran las muestras con los tratamientos serán los siguientes:

M1 y T1= Una Semana

M2 y T2= Dos semanas

M3 y T3= Tres semanas

M4 y T4= Cuatro semanas

Universo

La investigación tomará como universo el agua tratada que sale de la planta de tratamiento de aguas residuales de la ciudad de Estelí llegando este un volumen de 104.2 litros/s (Castillo & ENACAL, 2013), del cual se tomará muestras aleatorias para realizar análisis a escala de laboratorio.

Muestra

Para la selección de las muestras aleatorias se utilizara la siguiente formula:

Donde:

N = Total de la población

Zα= 1.96 al cuadrado (si la seguridad es del 95%)

p = proporción esperada (en este caso 5% = 0.05)

q = 1 – p (en este caso 1-0.05 = 0.95)

d = precisión (en su investigación use un 5%).

La muestra que se utilizará para la evaluación será de 64 litros de aguas tratadas tomando un margen de error del 7%. Este dato fue obtenido teniendo en cuenta que la población es de 104.2 litros.

Procesamiento y análisis de la información

Los programas ofimáticos que se utilizaran para el desarrollo de la investigación serán:

SPSS siendo este el indicado para la incorporación de información y sus respectivos gráficos estadísticos que servirán para el análisis de los resultados finales durante la experimentación

Microsoft Word 2010 para la realización del trabajo final.

Microsoft Visio 2007 donde se realizara flujo grama de procesos y el diseño de la planta.

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

ACTIVIDADES

MESES Y SEMANAS

MES 1 MES 2 MES 3 MES 4

S1

S2

S3

S4

S1

S2

S3

S4

S1

S2

S3

S4

S1

S2

S3

S4

Caracterizar las aguas residuales tratadas en la planta de tratamiento de la Ciudad de Estelí.

Solicitar la entrada a la planta mediante la gestión con la Empresa de Acueductos y Alcantarillados (ENACAL).

Acceder a la planta de tratamiento de aguas residuales.

Interceptar el caudal y/o caudales de salida de las aguas tratadas para realizar el muestreo.

Tomar muestras de aguas

residuales tratadas y hacer los análisis microbiológicos, físicos y químicos en un laboratorio antes de la evaluación con el producto.

Formular el biofermento de suero lácteo para aplicarlo a las aguas residuales tratadas en la ciudad de Estelí.

Recolección de las materias primas para la elaboración del biofermento.

Formulación del biofermento de suero lácteo a escala de laboratorio.

Determinar el efecto del uso Biofermento de suero lácteo en el Tratamiento Biológico de Aguas Residuales a través de la medición de parámetros

Recolectar muestras de aguas tratadas realizando cuatro tratamientos distintos con las mismas cantidades.

Añadir pequeñas

físicos-químicos y microbiológicos.

cantidades de Biofermento a partir de la relación de 1000 L de aguas añadir 1L de Biofermento.

Realizar pruebas físicos- químicos y microbiológicos de las aguas previamente tratadas con el Biofermento en el laboratorio en donde se recolectaran datos para la evaluación de la experimentación.

Determinar la viabilidad de la producción del Biofermento de suero lácteo.

Determinar los costos y gastos de producción del Biofermento de suero lácteo.

Determinar la rentabilidad del producto a partir de ejercicios contables lo cual se pretende comprobar y analizar si este es rentable.

BIBLIOGRAFÍA