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CAPÍTULO I
ANTECEDENTES DE AGUAS RESIDUALES
DOMÉSTICAS
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1.1 ANTECEDENTES DE AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS
Su inicio data de fines de 1800 y principios del actual siglo y coincide con la
época de la higiene. Esto se desarrolló como consecuencia de la relación entre
contaminación de los cursos y cuerpos de agua y las enfermedades de origen
hídrico.
Los diversos usos que da el hombre al agua generan aguas residuales que
se presentan en forma aislada o mezcladas en diferentes concentraciones.
Se originan en las viviendas familiares por:
La preparación de alimentos, el lavado de platos, la limpieza de la casa, el
lavado de la ropa e higiene personal.
El uso del inodoro.
El lavado de las superficies pavimentadas externas y de automóviles; en
los edificios públicos por:
La limpieza del edificio, la higiene personal, la preparación de alimentos y
el lavado de vajilla en la cafetería (cuando existe).
El uso de baños públicos.
El lavado de superficies pavimentadas externas automóviles; en los
pequeños establecimientos comerciales por:
1.2 CONCEPTO DE AGUAS RESIDUALES
Son desechos líquidos provenientes de la actividad doméstica en
residencias, edificios e instituciones; principalmente por el metabolismo humano,
llegan a las redes de alcantarillado por medio de descargas de instalaciones
hidráulicas; por lo tanto, las aguas residuales contienen diversas sustancias de
origen natural o artificial que pueden ser más o menos dañinas para el hombre,
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los animales y el ambiente. Es así que emergen como un líquido turbio, de color
gris o amarillento, color séptico, en el cual van suspendidas partículas de
sedimentos, heces, residuos vegetales, tiras de papel y materiales sintéticos.
Cuanto más largo sea el colector que los conduce y mas turbulento el flujo en la
alcantarilla, más pequeñas serán las partículas presentes en el agua residual.
1.3CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES
DOMÉSTICA
1.3.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
Se dice que el agua residual domestica fresca y aeróbica tiene el olor del
queroseno o de tierra recién revuelta. Las aguas residuales envejecidas y
sépticas son bastante más ofensivas al sentido del olfato. Las frescas tienen un
color gris características. Las sépticas son negras. Este color se debe a la
precipitación de sulfuro de hierro.
Las temperaturas de las aguas residuales oscilan, normalmente, entre 10 y
20º.En general, la temperatura del agua residual será mayor que la del suministro
de agua, debido a la adición de agua tibia de los hogares y al calentamiento
dentro del sistema de drenaje de la estructura.
1.3.2 CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS
Como la cantidad de sustancia químicas presentes en las aguas residuales
es así ilimitada, normalmente se limitara la descripción a unas cuantos tipos
generales. Con frecuencia, estos tipos de sustancias se conocen mejor por el
nombre de la prueba que se usa para medirlos que por lo que incluyen.
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1.3.2.1 COMPUESTOS ORGANICOS VOLÁTILES (COVs)
Los COV's son sustancias químicas orgánicas cuya base es el carbono y
se evaporan a temperatura y presión ambiental generando vapores, que pueden
ser precursores del ozono en la atmósfera. Además del carbono es posible hallar
en su composición hidrógeno, flúor, oxígeno, cloro, bromo, nitrógeno o azufre.
Poseen propiedades volátiles, liposolubles, tóxicas e inflamables (en sus
acepciones de riesgos). Por otra parte son muy buenos disolventes y muy
eficaces para la disolución de pinturas, y para el desengrase de materiales.
Algunos de estos COV's son:
butano
propano
xileno
alcohol butílico
metiletilcetona
acetona
etilenglicol
tricloroetileno
clorobenceno
limoneno
Los COV's proceden de distintas fuentes naturales y artificiales, aunque su
mayor producción se realiza en actividades industriales. Algunas de los
principales preparados que contienen COV's son:
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Pinturas y barnices con base disolvente
Disolventes
Pegamentos
Dispersantes
Agentes desengrasantes y limpiantes
Entre las sustancias naturales podemos encontrarlo en:
Disolventes biodegradables (limoneno procedente de los cítricos)
Emisiones generadas por los vegetales
Los contaminantes orgánicos del aire lo comprende los hidrocarburos y otras
sustancias (alrededor del 50 por 100).Muchos de ellos son reactivos (excluyendo
el CH4) en el aire y provocan efectos considerables sobre la salud y el ambiente.
El más abundante es el metano con unas concentraciones ambientales entre 1 y
6 ppm. Las sustancias menos abundantes y las más reactivas son los
compuestos orgánicos volátiles entre los que se incluyen: óxido de etileno,
formaldehido, fenol, fosgeno, benceno, tetracloruro de carbono,
clorofluocarbonos (CFC) y Bifenilos policlorados (PCB).Casi todos éstos son
productos elaborados y son cancerígenos conocidos o sospechosos. Muchos son
percusores para los oxidantes fotoquímicas y reaccionan con el NOx y O2 para
producir niebla y contaminación por aerosoles en presencia de radiación solar.
Estos compuestos pueden producir irritación de ojos, garganta y pulmones así
como inhibición del crecimiento de las plantas.
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1.4 EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA RESIDUAL
1.4.1 SÓLIDOS SUSPENDIDOS TOTALES (SST).- Está compuesta por
partículas orgánicas o inorgánicas fácilmente separables del líquido por
sedimentación, filtración o centrifugación.
1.4.2 DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO (DBO).- Es la cantidad de oxígeno
necesaria para la oxidación química (destrucción) de la materia orgánica. Esta
prueba proporciona un medio indirecto de la concentración de maetria orgánica en
el agua residual.
1.4.3 CARBONO ORGÁNICO TOTAL (COT).- Es una cantidad analítica exacta.
Se determina mediante la oxidación térmica de sustancias inorgánicas, a través
de la combustión a elevada temperatura y la posterior medición de la cantidad de
CO2 formado. Teóricamente, la cantidad de carbono orgánico puede variar entre
aproximadamente 8% (para CCl4) y 94% para C10 H8-naftalina). La variación es
mucho menor en el caso de las mezclas encontradas en agua y aguas residuales.
Sin embargo, el contenido del carbono orgánico en aguas residuales representa
solo una parte de la contaminación.
Mediante el análisis de DQO se determina el equivalente en oxígeno de la
materia orgánica que puede oxidar un oxidante químico enérgico (dicromato de
potasio) en un medio acido. La DQO de un desecho, en general, será mayor que
la DBO5, ya que hay compuesto susceptibles de oxidarse mas química que
biológicamente. La DBO5 normalmente es menor que la DBO total, y esta es
menor que la DQO, excepto cuando el residuo es totalmente biodegradable.
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El análisis de DQO requiere aproximadamente una hora. Si se puede
correlacionarla con la DBO5 podrá servir de apoyo en el control de operación de la
planta de tratamiento de aguas residuales.
1.5 CANTIDAD DE AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS
Es igual al agua consumida del sistema de abastecimiento menos el agua
utilizada para cocinar, beber, regar el césped y el jardín. Las heces y otros
productos de desecho que se añaden a las aguas residuales llegan
aproximadamente a solo 1.4kg por persona al día. Puede decirse que la cantidad
de aguas residuales domésticas es casi un 80% del consumo de agua.
Puesto que el consumo de agua depende esencialmente de los hábitos y
de las condiciones de vida, al mejorar éstos, la cantidad de aguas residuales
también aumenta.
El volumen de aguas residuales sufre variaciones horarias, diarias y
anuales. Puede apreciarse claramente un incrementó de desagües residuales al
comienzo de la semana, debido al lavado de ropa, y al final de la semana, debido
a la limpieza de la casa.
1.6 COMPOSICIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS
Las aguas residuales domésticas son peligrosas debido a la posible
presencia de una alta población de microorganismos patógenos. Contienen, sobre
todo, bacterias Eschericha coli, las que generalmente son inocuas y suelen estar
presentes en los intestinos del hombre y de los animales de sangre caliente,
agrupándose en colonias. Estas sirven como indicadores de contaminación fecal.
Aproximadamente entre 1011y 1013 bacterias coli son evacuadas en las aguas
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residuales diariamente por una persona. El número total de bacterias, incluidos
los grupos que se consideran inofensivos, es casi 103 veces mayor.
Los microorganismos están presentes en las aguas residuales en forma de
virus y bacterias (como las salmonellas causantes de la tifoidea o paratifoideas)
Y en forma de parásitos como por ejemplo huevos de helmintos. Estos
microorganismos provienen de hospitales, de viviendas de personas infectadas,
de portadores de enfermedades, etc. El agua residual tratada no es
bacteriológicamente pura y, en algunos casos, es necesario esterilizarla, además
de aplicarle un tratamiento mecánico-biológico.
Aparte de organismos patógenos, en las aguas residuales domésticas
están presentes bacterias no patógenas que descomponen la materia orgánica
mediante procesos de hidrólisis, reducción y oxidación. En esta descomposición
también participan fermentadores y enzimas. Finalmente, esta agua contiene
también hormonas, estimulantes y vitaminas provenientes de las excretas de
personas y animales.
Los valores de carga de las aguas residuales domésticas no suelen ser
utilizadas al diseñar las plantas de tratamiento de aguas residuales. Su cálculo
puede ser necesario sólo en casos específicos como el de edificaciones aisladas
o plantas de tratamiento muy pequeñas.
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CAPÍTULO II
TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES
DOMÉSTICAS
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2.1 TRATAMIENTO DE AGUAS A NIVEL DOMICILIARIO
El tratamiento a nivel domiciliario obedece a los mismos principios que las
grandes plantas depuradoras, sin embargo es posible mejorar la eficiencia en la
relación costo x m3 de agua tratada, si se observan algunos principios básicos
tales como la separación de las aguas grises y negras, el consumo racional y
limitado de detergentes y la exclusión de productos químicos agresivos en la
limpieza cotidiana. Es claro que la complejidad de un sistema apropiado de
tratamiento a nivel casero esta en relación directa con nuestra cultura de
consumo.
2.1.1 AGUAS GRISES Y NEGRAS
Las aguas grises son todas aquellas que son usadas para nuestra higiene
corporal o de nuestra casa y sus utensilios. Básicamente son aguas con jabón,
algunos residuos grasos de la cocina y detergentes biodegradables. Es
importante señalar que las aguas grises pueden transformarse en aguas negras si
son retenidas sin oxigenar en un tiempo corto. El tratamiento es sencillo si
contamos con el espacio verde suficiente, aprovechando la capacidad de
oxigenación y asimilación de las plantas del jardín o el huerto mediante un
sistema de "drenaje de enramado".
Las aguas negras son las que resultan de los sanitarios y que por su
potencial de transmisión de parásitos e infecciones conviene tratar por separado
con sistemas de bioreactores.
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2.4 SISTEMAS BÁSICOS DE TRATAMIENTO CASERO
Generalmente al construir se piensa poco en la disposición de las aguas
residuales, por este motivo se suele recurrir a referencias de ultima pagina en los
manuales de construcción o se enfrenta uno a una variedad de recetas y métodos
en los que no existe una verdadera comprensión de los procesos que se
promueven y que se presentan como soluciones infalibles. Por otra parte algunos
sistemas bien diseñados para condiciones especificas medioambientales no se
adaptan otras condiciones o son interpretados y adaptados de manera poco
escrupulosa. Un ejemplo claro de esta situación es el de las fosas sépticas.
Es importante comprender que el sistema de tratamiento más adecuado
debe ser el que considere las condiciones específicas del medio ambiente e
incluso de las culturales. La instalación de los sistemas de tratamiento no solo
debe contemplar eficacia en si de la depuración, sino también debe analizar la
relación de los elementos circundantes, las necesidades particulares, el costo, el
mantenimiento, el rehúso, y la utilización o disposición de los sub productos de la
depuración.
2.3 TRATAMIENTO PRELIMINAR
Está destinado a la preparación o acondicionamiento de las aguas
residuales con el objetivo especifico de proteger las instalaciones, el
funcionamiento de las obras de tratamiento y eliminar o reducir sensiblemente las
condiciones indeseables relacionadas principalmente con la apariencia estética de
las plantas de tratamiento.
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2.4 TRATAMIENTO PRIMARIO.
Tiene como objetivo la remoción por medios físicos o mecánicos de una
parte sustancial del material sedimentable o flotante, es decir, el tratamiento
primario es capaz de remover no solamente la materia que incomoda sino
también una fracción importante de la carga orgánica y que pueden representar
entre el 25 y el 40% de la DBO.
Y entre el 50 y 65% de los sólidos suspendidos, entre los tipos de tratamientos
primarios se citan:
Sedimentación primaria
Flotación
Precipitación química
Filtros gruesos
Oxidación química
Coagulación, floculación, sedimentación y filtración
2.5 TRATAMIENTO SECUANDARIO
La reducción de los compuestos orgánicos presente en el agua residual
domésticas, acondicionada previamente mediante tratamiento primario, se realiza
exclusivamente por procesos biológicos. Este proceso reduce o convierte la
materia orgánica finamente dividida y/o disuelta en sólidos sedimentables
floculentos que puedan ser separados por sedimentación en tanques de
decantación. Los procesos biológicos mas utilizados son los lodos activados y
filtros percoladores.
Son muchas las modificaciones de estos procesos que se utilizan para
hacer frente a los requerimientos específicos de cada tratamiento. Así mismo,
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dentro de este grupo se incluye a las lagunas de estabilización y aeradas, así
como el tratamiento biológico empleando oxigeno puro y el tratamiento
anaeróbico.
2.6 TRATAMIENTO TERCIARIO
Tiene como objetivo complementar los procesos anteriormente indicados
para lograr efluentes más puros, con menor carga contaminante y que pueda ser
utilizado para diferentes usos como recarga de acuíferos, recreación, etc. Las
sustancias o compuestos comúnmente removidos son
Fosfatos y nitratos
Huevos y quistes de parásitos
Sustancias tenso activas
Algas
Bacterias y virus
Sólidos totales y disueltos
Temperatura
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CAPÍTULO
III
AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS EN EL PERÚ
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3.1 LAS AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS EN EL PERÚ
Las aguas residuales con fines de reutilización es uno de los aspectos más
olvidados en las ciudades del Perú. De las aproximadamente 2600 ciudades del
país, solo 61 cuentan con sistemas para el tratamiento de los desagües. Sin
embargo, no existe información precisa sobre el estado de operación de estas
plantas de tratamiento y mucho menos sobre el uso de los efluentes en la
agricultura. Además, según la legislación vigente, el tratamiento de las aguas
residuales es competencia directa de las municipalidades provinciales ( ley
26339,Art.5).
En general, los desagües se vierten a los ríos o a los cuerpos de agua
superficial. Así la contaminación biológica, física y química atenta contra la
ecología de las aguas superficiales y representa un riesgo para la salud de la
población.
Se reconoce que los métodos biológicos son los más adecuados para tratar
las aguas residuales domésticos en países en desarrollo como el Perú. Se trata
de aprovechar la capacidad natural de los microbios de atar y estabilizar la
contaminación orgánica predominante en los desagües domésticos. De esta
manera, se evita introducir compuestos químicos durante los procesos de
tratamiento que pueden encarecer el costo de descontaminación.
El método de tratamiento de aguas residuales es usado en el país es el
de las lagunas de estabilización.
A menor escala también se usan sistemas tipo tanque séptico o tanque
Imhoff. Prácticamente, no existen plantas de tratamiento de aguas residuales que
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empleen el método denominado Reactor Anaeróbico de Flujo Ascendente
(RAFA), y operen en condiciones reales de trabajo.
El RAFA es un dispositivo de tratamiento primario de los desagües que
permite reducir entre un 60% y un 80 % de materia orgánica y entre un 70 % y
80% de sólidos suspendidos totales, pero no es efectivo para eliminar los
microorganismos patógenos que causan enfermedades al hombre. Para cumplir
con los requisitos de la legislación peruana respecto a calidad de las aguas
superficiales, se complementa el proceso de tratamiento con unidades de
tratamiento secundario y , eventualmente, terciario.
3.2 CARACTERIZACIÓN DE LA PROBLEMÁTICA
Huarochirí es una zona de expulsión de población. Entre los censos de
1981 y 1993, debido a la migración, la tasa de crecimiento poblacional se
mantuvo estática, muy por debajo de las tasas de crecimiento promedio. Los
pobladores migran principalmente Lima, La Oroya y Chosica, debido a la carencia
de servicios básicos y a la inexistencia de actividades económicas-productivas
que generan demanda de mano de obra. Los mismo ocurre en las comunidades
rurales de cada uno de los distritos.
Este distrito fue priorizado por OACA debido a que su población contaba
con un antecedente de organización y lucha por su medio ambiente. En 1934,
debido a la alta contaminación producida por una planta de transformación de
minerales, se originó un enfrentamiento que ocasionó la muerte de cinco
pobladores. Este suceso histórico constituye un elemento referencial muy
importante para el éxito de la experiencia.
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OACA realizó una evaluación de la cuenca alta del río Rímac, desde el
distrito de Ricardo Palma hasta Chilca. Ello permitió identificar una de las fuentes
de contaminación del río, vertimiento de descargas y desagües domésticos de
todos los centros de la provincia de Huarochirí que están asentados en los
márgenes del río y no cuentan con sistemas de tratamiento de aguas servidas.
En la capital del distrito de San Mateo, se estima una producción de aguas
servidas de 260m3 por día, sumada a la producción del conjunto de ciudades de
la provincia localizadas en el eje de la Carretera Central, daría un total
aproximado de 1500m3/día de aguas servidas al río Rímac sin ningún
tratamiento.
DESCRIPCÍÓN
En 1994 OACA diseño el programa “alternativas integrales para el
saneamiento ambiental de la cuenca alta del río Rimac”, compuesto por diversos
proyectos que se ejecutan en cada uno de los distritos con la perspectiva de
conciliar las agendas ambientales de los diversos usuarios de la cuenca. Los
componentes más importantes del programa son:
El fortalecimiento para la gestión y la planificación de los gobiernos locales.
La ampliación de la infraestructura y el equipamiento de servicios básicos
por el mejoramiento del agua potable y el alcantarillado.
El tratamiento de los residuos sólidos.
Estos tres componentes se combinan una propuesta de mayor alcance que
busca articular la gestión del desarrollo rural con el crecimiento urbano.
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3.3 ESQUEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES.
EL RAFA
Está compuesto por dos unidades: el reactor y el sedimentado, el reactor
se ubica en la parte inferior y permite la degradación de la materia orgánica en un
medio carente de oxigeno (reacción anaeróbica)
El sedimentador está colocado en la zona superior y facilita el descanso de los
lodos hacia el reactor.
El desagüe ingresa por doce puntos equidistantes colocados en la parte
inferior de la unidad que mide 4 x 3 x 9 metros. Posteriormente, atraviesa la zona
del reactor y sube lentamente hasta llegar a las tres placas de sedimentación que
están colocadas transversalmente en la parte superior en un ángulo de 50º.
Finalmente, el agua clarificada se extrae por reboce mediante una serie de
vertederos triangulares.
En el RAFA se refieren los lodos y se produce un tratamiento primario que
permite obtener agua clarificada que se canaliza a los filtros o filtros percoladores.
FILTROS LENTOS
En general, existe muy poca investigación sobre filtros lentos. Es por esto
que inicialmente se considero un volumen de ingreso relativamente pequeño de
0.5 I/s. En este caso la tasa de aplicación estimada es de 200 litros de agua por
hora y por cada metro cuadrado de filtro lento.
FILTROS PERCOLADORES
Se instalan dos filtros percoladores en serie con capacidad para el
tratamiento de 4 I/s. El primero, con grava de 3“, trabaja con desagüe de 125mg/I
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de demanda biológica de oxigeno (DBO5). El segundo cuenta con grava de 3” y
recibe un desagüe con DBO5 de 62,5 mg/I
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CONCLUSIONES
CAPÍTULO I
Debemos conocer las características, su composición tanto física como química y
otros de los diferentes tipos de aguas residuales para hacer un buen tratamiento
respectivo. Las aguas residuales producidas por la actividad diaria del hombre,
deben ser recolectadas por el sistema de alcantarillado que lo conduce a la
planta de tratamiento de aguas residuales o al punto de disposición final.
CAPÍTULO II
El propósito para realizar los diferentes tipos de tratamientos a las aguas
residuales es evitar las contaminaciones físicas, químicas, bioquímicas, biológicas
y radioactivas de los diferentes tipos de agua residuales, así también evitar el
impacto ambiental ecológico. Los conocimientos técnicos y experiencias prácticas
son necesarios en la selección y análisis de los procesos de tratamiento como
costo en las operación y mantenimiento, evaluación económica, consideraciones
ambientales de impacto, impacto operacional, generación de residuos, calidad de
las aguas residuales y otras consideraciones.
CAPÍTULO III
Se busca desarrollar y construir un modelo alternativo para el tratamiento de
aguas residuales, así poder reducir los niveles de contaminación del río Rímac y,
por ende, proteger la salud de la población que usa las aguas del río.
Proponiendo el diseño de una planta de tratamiento de agua residual, la cual
incluye un Reactor Anaeróbico de Flujo Ascendente (RAFA) y una serie de filtros
biológicos que permitan el reciclaje del agua.
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BIBLIOGRAFÍA
MACKENZIE, Davis.Ingenieria y Ciencias Ambientales. México: Mac Grau-Hill
2005.75p.
ISBN: 0-07-235053-9
CONTAMINACIÓN ambiental por Orosco B. Carmen [et al.]. España, Madrid.:
Thomson, 2005.682p.
ISBN: 84-9732-178-2
KIELY, Gerard.Ingeniería Ambiental. México: Mac Grau-Hill, 2006.1309p
ISBN: 0-07-709127-2
Revista de Agua y Saneamiento: Experiencia en el Perú. Lima. Octubre 2008
ISBN: 9972470083
Revista del Comité de Agua y Saneamiento. Lima , 26 (26).Abril 2008.
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ANEXO 1
ESQUEMA DE UN PROCESO DE LODOS ACTIVADOS
Leyenda:
Disponibilidad proyectada de los proceso
Fuente
http://www.quimica.uc.cl/index.php
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ANEXO 2
ESQUEMA TRAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS
Leyenda:
secuencia completa de tratamientos que pueden aplicarse a aguas residuales
domésticas.
Fuente
http://www.quimica.uc.cl/index.php
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ANEXO 3
GENERACIÓN DE AGUAS RESIDUALES
Leyenda:
Generación de las aguas residuales domésticas y su traslado a la planta
Fuente : Revista de Agua y Saneamiento: Experiencia en el Perú. Lima. Octubre
2008
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