MINI-CURSO DE RIESGO MICROBIANO. Tutor: Ing. Verbyla Matthew CASO DE ESTUDIO:

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1 UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN MINI-CURSO DE RIESGO MICROBIANO Tutor: Ing. Verbyla Matthew CASO DE ESTUDIO: Operador de una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Presentado por: ALIAGA MELENDEZ ROCIO AYALA CANO CARMEN FUENTES VERA MELIZZA FLORES APAZA NORMA FIGUEROA YERKO 29 de Agosto del 2014 COCHABMABA BOLIVIA 1

2 OPERADOR DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 1. RESUMEN La experiencia demuestra que las lagunas facultativas es una de las tecnologías de tratamiento más extendidas en el mundo; sin embargo los mecanismos y extensión de la eliminación de microorganismos en estos temas son poco conocidos. Objetivo del trabajo fue evaluar la dosisreacción de Ascaris y enterovirus para un operador que trabaja en una planta de tratamiento de aguas residuales. El método empleado para analizar el riesgo microbiano para un operador de planta residual, fue un modelo estadístico en base a la simulación Monte Carlo; Esquema de Dosis -Reacción para Áscaris (Huevo de helminto) y Enterovirus, y la probabilidad de infección del mismo operador por este parasito y virus. El riesgo microbiológico para un operado de planta residual se ve inminente para Ascaris, y en menor magnitud para Enterovirus. 2. INTRODUCCION El alto crecimiento demográfico en los países en desarrollo se produce en las pequeñas ciudades estrechamente ligadas a zonas agrícolas, con la falta de acceso al agua y saneamiento (Verbyla M, et al., 2013). En consecuencia esto se ha convertido cada vez más importante para evaluar las aguas residuales para su reutilización potencial (Verbyla M, et al., 2013). Para ello se implementó plantas de tratamiento donde se recibe las aguas residuales que son sometidos a un proceso natural. Para el funcionamiento adecuado de esta planta es necesario contar con personal capacitado (operadores). Los operadores que trabajan en estas plantas de aguas residuales tienen la responsabilidad de desarrollar las actividades de operación y asegurar la eficiencia de la planta ( ellos enfrentan varios peligros día a día ( uno de ellos es la transmisión de enfermedades causadas por Ascaris y Enterovirus y otros que pueden causar infecciones intestinales, pulmonares y de otro tipo (Oakley & Salguero, 2011). Dado que los microorganismos son una amenaza para la salud pública, son resistentes a aguas residuales, y pueden persistir en el medio ambiente, es así que el objetivo del trabajo es evaluar la probabilidad de infección con Ascaris y enterovirus para un operador de una planta de tratamiento de aguas residuales y comparar el riesgo para un operador 2

3 que trabaje tiempo completo (5 días/semana), medio tiempo (10 días/mes), y por rotación (un día/mes). Asumiendo que el operador ingiere 10mg/día. Es importante saber la dosis reacción de microorganismos para ver en qué grado de infección a la que está expuesto el operador al realizar su trabajo diario. 3. METODOS La metodología utilizada para analizar el riesgo microbiano para un operador de planta residual ubicado en la zona de los yungas (La Paz Bolivia) fue un modelo estadístico en base a la simulación monte Carlo; Esquema de dosis reacción para Áscaris (Huevo de helminto) y Enterovirus, y la probabilidad de infección del mismo operador por este parasito y virus MODELO ECRM PARA ASCARIS Simulación Monte Carlo Se ingieren accidentalmente por un operador que trabaja en una planta de tratamiento de agua residual 10 mg de material contaminado, el material contaminado contiene un 85% de agua y 15% de lodo. Según la publicación "Wastewater Infrastructure for Small Cities in an Urbanizing World: Integrating Protection of Human Health and the Environment with Resource Recovery and Food Security" por Matthe E. Verbyla el año La concentración de Ascaris en las matrices de lodo y agua están expresados en la tabla 4.1 con la correlación que los huevos de helminto están clasificados aproximadamente de 78.9% de Taenia, 19.1% Ascaris, 1.7% Trichuris y 0.3% de Hookworm. D = C (lodo)*m+ C (agua) V 3

4 Tabla 1. Parámetros de la simulación Monte Carlo Distribución D dosis (huevos / dia)?? Promedio c(lodo) m c(agua) V concentracion de ascaris en el lodo masa de lodo que se ingiere accidentalmente concentracion de ascaris en el agua volumen de agua que se ingiere accidentalmente Modelo DOSIS REACCION Ascaris Limite Superior El modelo dosis reacción o respuesta no fue evaluado por la indisponibilidad de datos de voluntarios que participaron en la experiencia, en contra parte se obtuvo los datos para un modelo de regresión Beta-Poisson basados en la publicación Mara (2010) donde Tabla 2. Parámetros para el modelo "Beta Poisson" Parámetros Limite Inferior Desviacion Estandar (huevos/g) Uniforme g Normal (huevos/l) Uniforme L Normal 8.50E E-06 N50 La media de la dosis efectiva para ascaris Coeficiente de Ineficacia (alfa) PUBLICACION "Estimation of Ascaris infection risks in children under 15 from the consumption of wastewaterirrigated carrots" Duncan Mara (2010) PUBLICACION "Estimation of Ascaris infection risks in children under 15 from the consumption of wastewaterirrigated carrots" Duncan Mara (2010) Probabilidad de infección diaria, anual y DALY S Se calculara la probabilidad de infección en base a las ecuaciones correspondientes al modelo dosis respuesta para Ascaris, como sigue un comportamiento modelo beta Poisson la ecuación correspondiente es: 4

5 3.2. MODELO ECRM PARA ENTEROVIRUS Simulación Monte Carlo Enterovirus Se ingieren accidentalmente por un operador que trabaja en una planta de tratamiento de agua residual 10 mg de material contaminado, el material contaminado contiene un 85% de agua y 15% de lodo. Según la publicación "A case study of enteric virus removal and insights into the associated risk of water reuse for two wastewater treatment pond systems in Bolivia" por E. M. Symond el año 2014 la concentración de Enterovirus en las matrices de lodo y agua se expresan en la siguiente table. Tabla 3. Parámetros para la simulación Monte Carlo - Enterovirus D dosis (ui / dia)?? Promedio c(lodo) m c(agua) V concentracion de enterovirus en el lodo masa de lodo que se ingiere accidentalmente concentracion de enterovirus en el agua volumen de agua que se ingiere accidentalmente Modelo DOSIS REACCION Enterovirus El modelo dosis reacción o respuesta fue evaluado en base al experimento 63 realizado por Yin Huang (2002) en pruebas con cerdos. Distribución Parámetros Intervalo de confianza (ui/g) LogNormal g Normal (ui/ml) LogNormal 62 0 ml Normal Experimento 63 (Yin Huang 2002) Dosis Voluntarios Infectados Voluntarios Total f observado Infectados 2.50E E E

6 Probabilidad de Infección diaria, anual y DALY S Se calculara la probabilidad de infección en base a las ecuaciones correspondientes al modelo dosis respuesta para Enterovirus, como sigue un comportamiento modelo exponencial la ecuación correspondiente es: 4. RESULTADOS 4.1. ECRM PARA ASCARIS Resultados de la Simulación Monte Carlo Aplicando los modelos expuestos en la metodología se obtuvieron los siguientes gráficos para el modelo Monte Carlo para una corrida de 1000 datos Figura 1. Simulación de Monte-Carlo, para Ascaris 6

7 Figura 2. Histograma con las ecuaciones planteadas, para Ascaris D = C (lodo)*m+ C (agua) V Resultados de la probabilidad de infección diaria y los DALY S Como ya se tenía los datos N 50 y α se promedió a calcular las probabilidades de infección para una corrida de 1000 datos. Figura 3. Histograma de probabilidad de infección diaria (Ascaris) 7

8 Figura 4. Histograma de probabilidad de infección anual (Ascaris) Figura 5. Años de vida ajustados por la muerte y discapacidad (Ascaris) 8

9 4.2. E.C.R.M. PARA ENTEROVIRUS Resultados de la simulaciónn Monte Carlo Figura 6. Histograma de la dosis, para Enterovirus Figura 7. Histograma con las ecuaciones planteadas, para Enterovirus D = C (lodo)*m+ C (agua) V 9

10 Resultados del Modelo Dosis Reacción Figura 8. Modelo Dosis-Reacción Resultados de la probabilidad de Infección Figura 9. Histograma de probabilidad de infección diaria con Enterovirus. 10

11 Figura 10. Histograma de la probabilidad de infección anual con Enterovirus Figura 11. Histograma de años de vida ajustados por muerte y discapacidad. 11

12 5. RECOMENDACIONES Qué debe saber el operador? El personal responsable para la operación y el mantenimiento del tratamiento de aguas residuales requiere tener conocimientos sobre diversos temas vinculados con su trabajo para cumplir con las responsabilidades que ella demanda. Estas son: -Estar completamente familiarizado con la planta de tratamiento de aguas residuales, para lo cual debe conocer: - La función de cada uno de los procesos que conforma la planta de tratamiento. - La capacidad de tratamiento de cada proceso operacional. -La forma de evaluar la operación de cada proceso y de la planta de tratamiento. -El vínculo entre los diferentes procesos que conforman la planta de tratamiento. -Estar completamente familiarizado con la teoría y la práctica de los procesos operacionales de la planta de tratamiento y de otros tipos de plantas mayores. -Estar familiarizado con las características de las aguas residuales a ser tratadas incluyendo las variaciones del caudal, cargas orgánicas y de sólidos, etc. -Estar familiarizado con los procesos de mantenimiento, teniendo en mente que es imposible realizar una buena operación sino existe un buen mantenimiento. -Estar familiarizado y ser consciente de la importancia de su trabajo en la conservación del medio ambiente y de la salud de la población en general. -Estar familiarizado con los dispositivos legales. Medidas de seguridad para el operador Las medidas de seguridad están dirigidas a que el personal cumpla con sus funciones y proteja su integridad física, así como su salud, para lo cual se hace necesario que cuente con los equipos y las herramientas apropiadas para la realización de su trabajo y de los elementos necesarios para presentar su integridad física. -El equipo de protección individual recomendable para el operador que labora en las plantas de tratamiento es: Casco de seguridad Botas de jebe Guantes de cuero 12

13 Mascarillas anti-gas para los operadores de la cámara de rejas. Mamelucos Chalecos salvavidas cuando se ingrese en bote a los reactores o sedimentadores o que limpien las paredes o diques interiores de los mismos. -Periódicamente, todos los operadores de la planta de tratamiento deberán ser sometidos a análisis parasitológico e inmunizados contra enfermedades tales como fiebre tifoidea, hepatitis y tétanos. -Una vez concluida esta tarea, debe lavarse y desinfectarse todos los materiales para evitar un foco de infección y el operador debe realizarse un buen aseo personal luego de la manipulación. -Colocar letreros y señales para la prevención de accidentes en las diferentes vías al interior de la planta de tratamiento de aguas residuales. -Colocar cercas de protección en toda la ruta de visita -Prevenir la instalación de extintores contra incendios en las oficinas. -Emplear el equipo de seguridad brindado por la empresa. -Se debe medir la cantidad de lodo y la cantidad de líquido cada cierto tiempo. -En caso de abandono de un tanque séptico, es recomendable que se rellene con tierra o piedras para evitar que se convierta en un foco infeccioso en una madriguera de animales indeseables. 6. REFERENCIAS Oakley S. & Salguero L. (2011). Tratamiento de Aguas Residuales Domésticas en Centroamérica. Un Manual de Experiencias, Diseño, Operación y Sostenibilidad. USAID. Pp Symonds, E.M., Verbyla, M.E., Lukasik, J.O., Kafle, R.C., Breitbart, M., Mihelcic, J.R. (2014). A case study of enteric virus removal and insights into the associated risk of water reuse for two wastewater treatment pond systems in Bolivia. Water Research, 65, U.S. EPA. (2011). Exposure Factors Handbook. National Center for Environmental Assessment Office of Research and Development U.S. Environmental Protection Agency Washington, DC Pp

14 Verbyla, M.E., Oakley, S.M., Mihelcic, J.R. (2013). Wastewater infrastructure for small cities in an urbanizing world: Integrating protection of human health and the environment with resource recovery and food security. Environmental Science & Technology, 47(8), Hay otra información en la página wiki de la Universidad Estatal de Michigan: residuales-lista_139529/ Bplantas%2Bde%2Btratamiento%2Bde%2Baguas%2Bnegras%2By%2Bdesechos.html?show_te xt=1 14