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Trabajo de investigación Remplazar las sustancias químicas utilizadas en los procesos de tratamiento de las aguas crudas como el sulfato de aluminio, por extractos obtenidos a partir de plantas o semillas en este caso por el mucílago de tallos de pitaya, explorando alternativas naturales para procesos convencionales del tratamiento de aguas. Pregrado Ingeniero Civil 1. INTRODUCCIÓN 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 3. JUSTIFICACIÓN 4. OBJETIVOS 5. ESTADO DEL ARTE 6. ANTECEDENTES 7. ALCANCES Y LIMITACIONES 8. MARCO TEÓRICO 9. METODOLOGÍA 10.CONCLUSIONES 11. RECOMENDACIONES 12. BIBLIOGRAFÍA ANEXOS

RESUMEN La operación de coagulación-floculación para la remoción de partículas suspendidas es muy utilizada en el tratamiento de aguas residuales. Entre los floculantes más empleados actualmente se encuentran los copolímeros de acrilamida, sin embargo, el uso extensivo de estas moléculas recalcitrantes podría ocasionar efectos indeseables en los ecosistemas. En estudios recientes se han reportado sustancias poliméricas extracelulares de origen microbiano con propiedades floculantes semejantes a los polímeros sintéticos. Estos hallazgos muestran el gran potencial de los polímeros microbianos en el área ambiental y la importancia de estudios adicionales que permitan su producción a gran escala. ABSTRACT The coagulation-flocculation operation for the removal of suspended particles is widely used in wastewater treatment. Among the flocculants most used today are acrylamide copolymers, however, the extensive use of these recalcitrant molecules could cause undesirable effects on ecosystems. Recent studies have reported extracellular polymeric substances of microbial origin with flocculating properties like synthetic polymers. These findings show the great potential of microbial polymers in the environmental area and the importance of additional studies that allow their large-scale production., {"references":["Xiong B, Loss RD, Shields D, Pawlik T, Hochreiter R, Zydney AL, et al. Polyacrylamide degradation and its implications in environmental systems. NPJ Clean Water. 2018;1(1):1-9.","Guezennec AG, Michel C, Bru K, Touze S, Desroche N, Mnif I, et al. Transfer and degradation of polyacrylamide-based flocculants in hydrosystems: a review. Environ Sci Pollut Res 2015; 22(9):6390-6406.","Kusnin N, Syed MA, Ahmad SA. Toxicity, pollution and biodegradation of acrylamide–a mini review. JOBIMMB 2015; 3(2):6-12.","Guzzo J, Guezennec AG. Degradation and transfer of polyacrylamide based flocculent in sludge and industrial and natural waters. 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Effect moringa seed powder and natural flocculant and coagulant in sewage treatment, it was assessed process waters resulting coffee mill were used more than 2000 NTU turbidity and water from the chemical peeling vegetables 91,5 Nephelometric turbidity units (UNT). Treatments were performed using the test jar at 130 revolutions/minute at 21,5°C temperature with agitation time of 30 minutes to wastewater coffee mill waters and 15 minutes for chemical peeling vegetables. To determine water quality was evaluated: turbidity, pH, electrical conductivity, chlorides, suspended solids, total coliforms and fecal supernatant; comparison with aluminum sulfate using the same dosing was performed, the results indicate that using 4 g/600 mL of wastewater coffee processing efficiency of 80,9% and 73,5% was obtained with moringa seed powder and sulfate using aluminum respectively and 0,15 g/600 mL water chemical peeling vegetable efficiency of 66,75% with Moringa had and aluminum sulfate 63,5%; stating that the moringa seed powder is more effective in improving the various parameters established in the investigation., Se evaluó el efecto del polvo de semilla de moringa como coagulante y floculante natural en el tratamiento de aguas residuales, se utilizaron aguas resultantes del proceso de beneficio de café con turbidez mayor a 2000 Unidades Nefelométricas de turbidez (UNT) y aguas provenientes del pelado químico de vegetales con 91,5 UNT. Los tratamientos se realizaron empleando el test de jarras a 130 revoluciones/minuto a temperatura de 21,5ºC con tiempo de agitación de 30 minutos para aguas residuales de beneficio de café y 15 minutos para aguas de pelado químico de vegetales. Para determinar calidad del agua se evaluó: turbidez, pH, conductividad eléctrica, cloruros, sólidos suspendidos, coliformes totales y fecales del sobrenadante; se efectuó la comparación con sulfato de aluminio utilizando la misma dosificación, los resultados indican que empleando 4 g/600 mL de agua residual de beneficio de café se obtuvo una eficiencia del 80,9% y 73,5% con polvo de semilla de moringa y sulfato de aluminio respectivamente y empleando 0,15 g/600 mL de agua del pelado químico de vegetales se tuvo una eficiencia del 66,75% con moringa y con el sulfato de aluminio de 63,5%; estableciendo que el polvo de semilla de moringa es más efectivo en mejorar los diferentes parámetros establecidos en la investigación.

Los bio-floculantes empleados en esta investigación fueron diseñados por medio de la reacción de Mannich, la cual contempla tres principales reactivos; un substrato que contiene un hidrógeno activo (extractos tánicos de acacia, quebracho y castaño), formaldehído y derivados de amina (etanolamina, dietanolamina y cloruro de amonio). A partir de las combinaciones entre extractos y aminas se generaron 9 bases de Mannich o floculantes naturales, los cuales se evaluaron en tres muestras de aguas residuales de distintas fuentes en dos fases experimentales. En la fase I se analizaron variables fisicoquímicas tales como pH, potencial de óxido-reducción (ORP), turbidez, color, sólidos totales; de los datos obtenidos se generó un diseño completamente al azar multivariado (DCA-Manava) con arreglo factorial y gráficas de medias (SPSS-Statistics), posteriormente los 3 bio-floculantes con respuestas estadísticamente significantes fueron examinados en una fase II en donde se evaluaron nitratos, nitritos, demanda química de oxígeno (DQO), fósforo total, conductividad, condiciones microbiológicas y los cinco parámetros analizados en la primera fase. Para esta segunda etapa, el análisis estadístico se orientó con DCA con bloques. Como resultado se evidenció una reducción significativa (p=0,0000; α=0,01) de los parámetros fisicoquímicos analizados en los diferentes tipos de aguas residuales obteniendo porcentajes de remoción entre 50 y 90% según el parámetro. Se determinó que los floculantes con mayor eficiencia son aquellos modificados con cloruro de amonio y a su vez se ratificó que el uso de Sulfato de aluminio como coagulante genera descensos significativos en el pH. The bioflocculants used in this study were designed using the Mannich reaction which includes three main reagents; a substrate containing an active hydrogen (tannins extracts of acacia, quebracho and Chestnut), formaldehyde and amine derivatives (ethanolamine, diethanolamine, ammonium chloride). From combinations of extracts and amines 9 bases Mannich or natural flocculants were generated, these products were evaluated in three wastewater samples from different sources in two experimental phases. In phase I physicochemical variables such as pH, redox potential (ORP), turbidity, color, total solids were analyzed; of the data obtained was generated a completely randomized design multivariate (CRD-Manava) with factorial arrangement and means plots (SPSS-Statistics), later the 3 bioflocculants with statistically significant responses were examined in a phase II where were evaluated nitrates, nitrites, Chemical oxygen demand (COD), total phosphorus, conductivity, microbiological conditions and the five parameters previously analyzed. For this second phase, the statistical analysis was oriented with a CRD-blocks. A significant reduction (p = 0.0000; α = 0.01) was demonstrated physicochemical parameters analyzed in the different types of wastewater, obtaining removal percentages between 50 and 90% depending on the parameter. It was determined that the flocculants more efficient they are those containing Acacia and were modified with ammonium chloride and in turn demonstrated that the use of aluminum sulfate as a coagulant generates significant decreases in pH. Magíster en Ciencias Biológicas Maestría

Proyecto de Investigación. Instituto Tecnológico de Costa Rica. Escuela de Química. Centro de Investigación en Protección Ambiental (CIPA), 2009-2010 Se evaluó la efectividad de los productos naturales moringa (Moringa oleifera), mozote de caballo (Triumfetta semitriloba) y tuna (Cactus lefaria) en la remoción de sustancias suspendidas y coloidales en agua de consumo humano. Se utilizó agua artificial a partir de agua del tubo con caolín, como patrón de turbidez, y en algunos casos con ácidos húmicos como patrón de color. Disoluciones salinas de moringa 0,25 molar mostraron remociones del 90 % para la turbidez y de 93 % para el color pero con una baja remoción en la DQO (37 %) soluble, en comparación con menores remociones de turbidez y color al emplear la moringa extraída en agua destilada o en etanol/NaCl. El tratamiento con mejor remoción de DQO (67%) se logró con disoluciones de moringa extraídas con etanol y NaCl 0,25 molar. En muestras de agua con solo turbidez artificial la remoción de turbidez se incrementó al aumentar la turbidez inicial cuando se ensayó la moringa extraída en NaCl 0,62 molar, obteniendo una eficiencia del 97 % cuando la turbidez inicial fue de 200 FTU. Las disoluciones salinas de tuna mostraron actividad coagulante en agua con turbidez artificial, sin embargo, su desempeño fue comparable con el de las disoluciones extraídas en agua destilada. Se recomienda continuar ensayando la moringa oleífera extraída en NaCl en el tratamiento de agua para consumo humano y residual. En estudios fitoquímicos realizados a los extractos acuosos y salidos de los tres productos naturales se han encontrado componentes con propiedades coagulantes y/o floculantes. _____________________________________________________________________ Abstract The effectivness of the natural products moringa (Moringa oleifera), mozote (Triumfetta semitriloba) and nopal cactus (Cactus lefaria) for the removal of suspended solids and colloids from potable water was evaluated. Artificial water was prepared using tap water with kaolin, as a standard of turbidity and in some cases humic acids, as a standard of colour. Moringa oleifera saline solutions 0,25 mol/l showed removals of 90 4 % for turbidity and of 93 % for colour, however, the soluble COD removal was low (37%), in comparison with lower removals of turbidity and colour when using moringa extracted with distilled water or ethanol/NaCl. Treatment with better removal of COD (67%) was achieved with solutions of ethanol extracted Moringa and 0.25 molar NaCl. In water samples with only artificial turbidity, turbidity removal increased with increasing initial turbidity when tested moringa NaCl 0.62 molar extracted, obtaining an efficiency of 97% when the initial turbidity was 200 FTU. The nopal cactus salt solutions showed coagulation activity in water with artificial turbidity, however, its performance was comparable to that of the solutions extracted in distilled water. We recommend further testing saline extracted Moringa oleifera in the treatment of drinking water and wastewater. Phytochemical studies conducted in the aqueous extracts and came out of the three natural products have been found components with coagulating properties and / or flocculants. Palabras clave: coagulante, floculante, demanda química de oxígeno. Key words: coagulant, flocculant, chemical oxygen demand.

A.L. dos Santos, and F. Mora. 2007. Experimental analysis of fl occulant treatments of organic waste from swine production. Cien. Inv. Agr. 34(1):49-56. Swine production is an important part of the Brazilian agro-industry whose development depends in part on the environmental strategy adopted by the companies involved in the industry. This study examined organic waste treatment experiments from a swine agro-industry located in southern Brazil. Five experiments were conducted that independently considered the following fl occulants: Type-1: calcium hydroxide, Type-2: aluminum sulfate + calcium hydroxide, Type-3: calcium hydroxide + dolomite, Type-4: dolomite, and Type-5: aluminum sulfate. All experiments were conducted at the following doses: 0, 1.25, 2.5, 5, 10 and 20 mL. Total solids of the solid fraction (g⋅m -3 ) were analyzed in a longitudinal study. A parallel experiment was conducted to compare the treatments at a fi xed dose of 20 mL. The analysis was carried out using Generalized Linear Models (GLM) and Generalized Estimating Equations (GEE). These were used because the response variable did not follow a normal distribution; this was confi rmed by ShapiroWilk test. The Gamma distribution was considered in both GEE and GLM approaches. All equations evidenced a positive effect of the doses on fl occulation. Quantity of the total solids was dependent on fl occulant type, with values ranging from 8,444 to 21,070 g⋅m -3 , for Type-1 and Type-2, respectively. No signifi cant differences were evidenced between Type-2, Type-4 and Type-5 fl occulants; these all demonstrated higher total solid values. Type-1 and Type-3 fl occulants should not be considered for use due to ineffi ciency. The quantity of biofertilize feasible for production in this swine industry would be dependent on the fl occulant type used.

La producción porcina se considera un importante segmento de la agroindustria Brasileña, cuyo desarrollo depende en parte de la estrategia ambiental adoptada por las empresas. Se examinaron experimentos de tratamientos de residuos orgánicos en una agroindustria porcina localizada en el sur de Brasil. Los siguientes tipos de floculantes fueron considerados como cinco experimentos independientes: Tipo-1: hidróxido de calcio, Tipo-2: sulfato de aluminio + hidróxido de calcio, Tipo-3: hidróxido de calcio + dolomítico, Tipo-4: dolomítico y Tipo-5: sulfato de aluminio, con las siguientes dosis: 0,00-1,25-2,50-5,00-10,00-20,00 mL. Se analizaron los sólidos totales de la fracción sólida (gm³) en un estudio longitudinal. Un experimento paralelo se realizó para comparar entre los floculantes, con una dosis fija de 20 mL. Debido a que la variable respuesta no presentó una distribución normal, establecido por la prueba de Shapiro-Wilk, se utilizaron los modelos lineales generalizados (GLM) y su extensión para datos correlacionados: Ecuaciones Generalizadas (EG). La distribución Gamma se consideró en este análisis. Todas las ecuaciones evidenciaron un positivo efecto de la dosis sobre la floculación. La cantidad de sólidos totales dependió del floculante, con valores de 8.444 a 21.070 gm³, para Tipo-1 y Tipo-2, respectivamente. Los floculantes Tipo-2, Tipo-4 y Tipo-5 no fueron estadísticamente diferentes, mostrando los valores más altos de sólidos totales. Los floculantes Tipo-1 y Tipo-3 no se debieran considerar debido a su ineficiencia. La cantidad de biofertilizante factible de ser producido sería dependiente del tipo floculante usado en esta agroindustria porcina Swine production is an important part of the Brazilian agro-industry whose development depends in part on the environmental strategy adopted by the companies involved in the industry. This study examined organic waste treatment experiments from a swine agro-industry located in southern Brazil. Five experiments were conducted that independently considered the following flocculants: Type-1: calcium hydroxide, Type-2: aluminum sulfate + calcium hydroxide, Type-3: calcium hydroxide + dolomite, Type-4: dolomite, and Type-5: aluminum sulfate. All experiments were conducted at the following doses: 0, 1.25, 2.5, 5, 10 and 20 mL. Total solids of the solid fraction (g-nr³) were analyzed in a longitudinal study. A parallel experiment was conducted to compare the treatments at a fixed dose of 20 mL. The analysis was carried out using Generalized Linear Models (GLM) and Generalized Estimating Equations (GEE). These were used because the response variable did not follow a normal distribution; this was confirmed by Shapiro-Wilk test. The Gamma distribution was considered in both GEE and GLM approaches. All equations evidenced a positive effect of the doses on flocculation. Quantity of the total solids was dependent on flocculant type, with values ranging from 8,444 to 21,070 g-rrr³, for Type-1 and Type-2, respectively. No significant differences were evidenced between Type-2, Type-4 and Type-5 flocculants; these all demonstrated higher total solid values. Type-1 and Type-3 flocculants should not be considered for use due to inefficiency. The quantity of biofertilize feasible for production in this swine industry would be dependent on the flocculant type used