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UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR
CÁCERES VELÁSQUEZ PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
“CARACTERÍSTICAS Y VENTAJAS COMPARATIVAS
DEL TRATAMIENTO TRADICIONAL MEDIANTE LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN Y UNA NUEVA TECNOLOGÍA POR LODOS ACTIVADOS PARA
TRATAR DE MANERA ECOEFICIENTE LAS AGUAS RESIDUALES DE LA CIUDAD DE JULIACA”
PRESENTADO POR: Ing. BARAHONA PERALES, FRANZ JOSEPH
ASESOR: Dr. Ing. EFRAIN PARILLO SOSA
JULIACA - PERÚ 2017
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ÍNDICE
PRESENTACIÓN 2
I. EL PROBLEMA 3
1.1. EXPOSICIÓN DE LA SITUACIÓN PROBLEMÁTICA 3
1.2. FORMULACIÓN DEL PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 4
1.3- JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 4
II. OBJETIVOS E HIPÓTESIS 5
2.1. OBJETIVO GENERAL 1 5
2.2. OJETIVOS ESPECÍFICOS 1 5
2.3. OBJETIVO GENERAL 2 5
2.4. OJETIVOS ESPECÍFICOS 2 5
2.5. HIPÓTESIS GENERAL 1 6
2.6. HIPÓTESIS GENERAL 2 6
2.7. HIPÓTESIS ESPECÍFICAS 6
2.8. VARIABLES 6
III. MARCO TEÓRICO DELIMITADO Y ESTILO 7
3.1. COMPOSICIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES 7
3.2. CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES 7
3.2.1. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS 8
3.2.2. CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS 8
3.2.3. CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS 8
3.3. CAUDAL DE LAS AGUAS RESIDUALES 9
3.4. PROCESOS Y METODOS DE TRATAMIENTO 9
3.4.1. PROCESOS FÍSICOS 9
3.4.2. PROCESOS QUÍMICOS 10
3.4.3. PROCESOS BIOLÓGICOS 10
3.5. DESCRIPCIÓN Y PREDIMENSIONAMIENTO DE LAS
ETAPAS DE TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES
POR LODOS ACTIVADOS 10
3.5.1. TRATAMIENTO PRELIMINAR O PRIMARIO 10
3.5.2. TRATAMIENTO SECUNDARIO 11
3.5.3. TRATAMIENTO DE LODOS O FANGOS 11
IV. MATERIAL Y MÉTODOS 13
5.1. DISEÑOS DE INVESTIGACIÓN 13
5.2. ETAPAS DE TRABAJO 13
5.3. TIPO DE INVESTIGACIÓN 14
5.4. NIVEL 14
5.5. POBLACIÓN 14
5.6. MUESTRA 14
5.7. TAMAÑO DE LA MUESTRA 14
5.8. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE COLECTA DE DATOS 14
5.9. TÉCNICAS DE ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN 14
5.10. DISEÑO DE CONTRASTACIÓN DE LA HIPÓTESIS 14
5.11. MATRIZ DE CONSISTENCIA 14
V. RECURSOS HUMANOS, CRONOGRAMA, PRESUP. Y FINANCIAMIENTO 14
6.1. RECURSOS HUMANOS, PRESUP Y FINANCIAMIENTO 14
6.2. CRONOGRAMA 15
VI. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 15
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PRESENTACIÓN
El recurso hídrico es uno de los mas importantes en el uso industrial, comercial y
doméstico; el agua que es tomada de ríos y vertientes es usada con fines de limpieza,
consumo y procesos industriales; pero al ser sobre utilizada y no reconstituida, este
recurso esta escaseando de forma alarmante, haciendo que seres vivos, cosechas, y el
consumo mismo del hombre se vea limitado. Por ello el uso de técnicas de rehabilitación
de aguas y descontaminación, como el uso de pozas de lodos activados, es una de las
medidas que se deben tomar en cuenta para todos los tipos de industria, además de su
correcto funcionamiento, para una adecuada rehabilitación del agua y que esta sea
reutilizada o devuelta a su cauce natural.
Este trabajo se fundamenta principalmente en desarrollar los principales
componentes de una planta de tratamiento de aguas residuales por lodos activados
actualmente la mas usada a nivel mundial. Un aspecto muy importante dentro de este
trabajo es el relacionado con las características y composición de las aguas residuales,
las cuales permitirán una mayor comprensión del comportamiento de las aguas
servidas, igualmente se destaca y se detallan los equipos y componentes principales
necesarias para el funcionamiento de las plantas depuradoras de las aguas residuales,
en los distintos niveles de tratamiento que ocurren en estas. Como aplicación de los
conocimientos adquiridos se ha seleccionado una planta de tratamiento de aguas
residuales por LODOS ACTIVADOS aireación extendida, para describir su
funcionamiento por ser este sistema el más adoptado en los países como el nuestro.
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I. EL PROBLEMA
1.1. EXPOSICIÓN DE LA SITUACIÓN PROBLEMÁTICA
1.1.1. DESCRIPCIÓN DE LA REALIDAD PROBLEMÁTICA.
Desde hace mucho tiempo la disposición y tratamiento de las aguas
residuales industriales, comerciales y domesticas, ha sido un problema que
ha generado preocupación a los sectores público y privado encargados de
preservar el medio ambiente.
Las ecosistemas receptores como el mar, ríos y lagos en muchas ocasiones,
no han sido capaces por si solas, de absorber y neutralizar la carga
polucional que tales residuos imponen. Por lo tanto estos volúmenes de agua
han venido perdiendo sus condiciones naturales de apariencia física y su
capacidad para sustentar una vida acuática adecuada, que responda al
equilibrio ecológico que se espera de ellos, para preservar los cuerpos de
agua.
Es de suma importancia, desde el punto de vista de saneamiento ambiental,
la necesidad del tratamiento de aguas residuales generadas por las distintas
actividades de una población o ciudad, ya que ha partir de la mismas se
realiza la recarga de los acuíferos. Además el vertimiento de estas aguas
residuales, dependiendo del grado de descarga, ocasiona problemas de
contaminación en el suelo, las aguas subterráneas y el aire, lo que puede
generar problemas graves de salud publica.
Estas aguas residuales antes de ser vertidas en las masas receptoras deben
recibir un tratamiento adecuado, el cual sea capaz de modificar sus
condiciones físicas, químicas y biológicas a tal grado que su disposición final
no provoque problemas de contaminación en las mismas. Las plantas de
tratamiento de aguas residuales, tanto anaeróbicas como aeróbicas deben
ser diseñadas, o construidas y operadas con el objeto de convertir las aguas
residuales, a través de los procesos depurativos, en un afluyente final
aceptable con un estandar de calidad ambiental adecuado y al mismo tiempo
disponer adecuadamente de los sólidos separados durante el tratamiento.
Dificultad: Deficiente tratamiento de las aguas negras o servidas en la
ciudad de Juliaca.
Contexto: Ciudad de Juliaca, Región Puno y País.
Enfoque: Ambiental.
Síntomas: el agua que es tomada de ríos y vertientes es usada con
fines de limpieza y consumo; pero al ser sobre utilizada, no
reconstituida y no tratada, este recurso está escaseando y
contaminando de forma alarmante, haciendo que seres vivos,
cosechas, y el consumo mismo del hombre se vea limitado y en algunos
casos eliminado.
Causas: Decisión política. Escasez de recursos. Implementación de
nuevos sistemas modernos acordes a nuestra realidad por parte de la
Empresa de Saneamiento de la ciudad de Juliaca
Consecuencias: Contaminación directa del efluente (río Coata).
Enfermedades gastrointestinales y de la piel a los pobladores aguas
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abajo del río. Contaminación del Lago Titicaca y muerte de varias
especies casi en extinción.
Tratamiento: Es de un 30% mediante ocho lagunas de oxidación.
Resultados: Fracaso en tratar las aguas negras o servidas de la ciudad
de Juliaca.
Prognosis: Agudización de la problemática ambiental.
Control de la prognosis: Decisión política, asignación de recursos por
parte del gobierno local, regional y central.
1.1.2. TÍTULO.
“CARACTERÍSTICAS Y VENTAJAS COMPARATIVAS DEL
TRATAMIENTO TRADICIONAL MEDIANTE LAGUNAS DE
ESTABILIZACIÓN Y UNA NUEVA TECNOLOGÍA POR LODOS
ACTIVADOS PARA TRATAR DE MANERA ECOEFICIENTE LAS AGUAS
RESIDUALES DE LA CIUDAD DE JULIACA”
1.2. FORMULACIÓN DEL PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
A continuación procederemos a desarrollar el planteamiento del problema:
Pregunta General:
¿Qué características principales debe tener una nueva tecnología por
lodos activados para tratar de manera ecoeficiente las aguas residuales de
la ciudad de Juliaca y que ventajas comparativas ha de tener con respecto
a la tecnología tradicional con lagunas de estabilización que se viene
aplicando sin éxito actualmente?
Preguntas específicas:
1. ¿Cuál es el grado de investigación y desarrollo tecnológico sobre los
procesos de tratamiento de aguas residuales por lodos activados en
nuestra Región?
2. ¿En qué grado se da el uso irracional excesivo de los recursos hídricos
y la no devolución al ecosistema con la calidad inicial provocando así
contaminación a nuestro ecosistema?
3. ¿En cuánto aumentara la eficiencia y eficacia en el tratamiento de las
aguas residuales aplicando una nueva tecnología por lodos activados
adaptada a la ciudad de Juliaca?
4. ¿Cuáles deben ser las estrategias de control ambiental, aplicados
eficientemente para reducir la contaminación en el efluente?
5. ¿Cómo monitorear y realizar un seguimiento eficaz del tratamiento con
una nueva tecnología ecoeficiente?
1.3. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
1.3.1. PERTINENCIA TEMÁTICA:
El estudio tiene una incidencia directa en la reducción de la contaminación
ambiental. Ninguna institución gubernamental a la fecha se preocupa por
el tratamiento de aguas negras o servidas en la ciudad de Juliaca.
1.3.2. RELEVANCIA PARA EL DESARROLLO:
Utilidad del estudio y relevancia metodológica del diagnóstico y diseño
experimental de la investigación.
1.3.3. ORIGINALIDAD DEL ESTUDIO:
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No sé de ninguna investigación realizada en la región, que haya tenido
como objetivo el estudio del tratamiento de aguas negras o servidas en la
ciudad de Juliaca. Así mismo, señalo que la metodología de trabajo para
desarrollar esta investigación es novedosa y relativamente original.
1.3.4. OPORTUNIDAD DEL ESTUDIO:
El presente trabajo de investigación se articula convenientemente con el
plan nacional de control ambiental y con los planes regionales de
descontaminación de nuestros suelos y aguas
1.3.5. MODERNIDAD DE LAS PROPUESTAS:
Utilizaremos el conocimiento científico y tecnológico de frontera para
adaptar una nueva tecnología para el tratamiento de aguas negras o
servidas en la ciudad de Juliaca.
1.3.6. VIABILIDAD DE LA INVESTIGACIÓN:
Tenemos la motivación, formación académica, experiencia en el área,
acceso a las fuentes de información, los recursos y el soporte institucional
necesarios.
II. OBJETIVOS E HIPÓTESIS
2.1 OBJETIVO GENERAL 1:
Diseñar una nueva tecnología por lodos activados ecoeficiente para tratar
las aguas residuales de la ciudad de Juliaca
2.2 OBJETIVO ESPECÍFICOS 1:
1. Dotar de material bibliográfico y brindarle mayor información a aquellos
profesionales quienes quieran familiarizarse con el desarrollo de la
contaminación del agua en nuestro país y especialmente en nuestra
región.
2. Fomentar mayor información sobre la importancia en la operación y
mantenimiento de una planta de tratamiento ecoeficiente de aguas
residuales, para que el servicio de administración sea eficiente y vista
como un centro de costos y no como centro de beneficios.
3. Identificar la posibilidad del reúso del agua en el efluente de una planta de
tratamiento por lodos activados cumpliendo con las normas establecidas y
Límites Máximos Permisibles.
2.3 OBJETIVO GENERAL 2:
Demostrar experimentalmente que una planta de tratamiento de aguas
residuales por lodos activados es significativamente más ecoeficiente que
la tecnología tradicional mediante lagunas de oxidación.
2.4 OBJETIVO ESPECÍFICOS 2:
1. Adaptar la mejor tecnología aplicada a zonas altas.
2. Determinar los costos de operación y mantenimiento de acuerdo a la
magnitud de la planta de tratamiento de aguas residuales.
3. Seleccionar las estrategias de control ambiental aplicadas.
4. Seleccionar y presupuestar las tecnologías aplicables para el tratamiento
de aguas residuales
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5. Diseñar un sistema de monitoreo y seguimiento de la planta de tratamiento
de aguas residuales.
2.5 HIPÓTESIS GENERAL 1:
H1: “Una nueva tecnología por lodos activados tiene la característica
principal de producir una masa activa de microorganismos capaces de
remover materia orgánica presente en el agua”
Las características y funciones que cumplirá una nueva tecnología por
lodos activados son:
Ofrece mayores rendimientos que los demás tratamientos biológicos
en cuanto a remoción de DBO y sólidos en suspensión.
La eficiencia para la remoción de DBO se encuentra entre el 85 y el
90%
Su aplicación son para poblaciones mayores
El proceso de lodos activados es muy flexible y se puede adaptar casi
en la totalidad de los problemas biológicos de aguas residuales”
La función del lodo activado es absorber y flocular
2.6 HIPÓTESIS GENERAL 2:
H2: “Una planta de tratamiento de aguas residuales por lodos activados es
más ecoeficiente y factible que la tecnología tradicional mediante lagunas
de oxidación”
2.7 HIPÓTESIS ESPECÍFICAS:
H2.1: “La implementación de una nueva tecnología por lodos activados
es factible y viable en relación a un análisis costo beneficio del proyecto
con la población beneficiaria”
H2.2: “La factibilidad de una planta de tratamiento de aguas residuales
por lodos activados nos permite cumplir las normas y parámetros
establecidos por el ente regulador”
H2.3: “El diseño de un sistema de monitoreo y seguimiento ecoeficiente
de la planta de tratamiento de aguas residuales por lodos activados
controlara física, química y bacteriológicamente las aguas que salen al
efluente”
2.8 VARIABLES:
VARIABLE INDEPENDIENTE
X = Tecnología para el tratamiento de aguas residuales
VARIABLA DEPENDIENTE
Y = Ecoeficiencia de la Tecnología
2.8.1 UNIDADES DE ESTUDIO:
UNIDADES DE ANÁLISIS
Desarrollo Ambiental
Ciencia y tecnología
Investigación científica
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Investigación tecnológica
Innovación tecnológica
Plantas de tratamiento
Nuevas tecnologías
Adaptación tecnológica
Contaminación del agua
Contaminación del suelo
Tipos de tratamiento
Métodos de tratamiento
Selección del tratamiento
UNIDADES DE OBSERVACIÓN
Planta actual de tratamiento de aguas servidas
Empresa de saneamiento de la ciudad de Juliaca
Bibliografía especializada
Tipos de contaminantes
Población usuaria
Sistema operacional de la EPS
Sistema comercial de la EPS
Control físico, químico y bacteriológico
Efluente contaminado
Poblaciones afectadas
Cultivos afectados
Vida acuática afectada
Animales afectados
III. MARCO TEÓRICO DELIMITADO Y ESTILO
3.1 COMPOSICION DE LAS AGUAS RESIDUALES
Las aguas residuales están compuestas fundamentalmente por las aguas
de abastecimiento de una población, después de haber sido contaminadas
por diversos usos desde el punto de vista de su origen, es el resultado de
la combinación de los líquidos o desechos arrastrados por el agua,
procedentes de las viviendas, edificios comerciales e instituciones públicas
o privadas, a ello hay que añadirle las aguas provenientes de los
establecimientos industriales, las aguas subterráneas y superficiales o de
precipitación. La cantidad o volumen de aguas residuales que se
produzca, varía de acuerdo con la población y depende de diversos
factores, asimismo pueden ser originadas por:
a) Desechos humanos y animales
b) Desperdicios domésticos
c) Agua de lavado de calles y corrientes pluviales
d) Infiltración de aguas subterráneas
e) Desechos industriales
3.2 CARACTERISTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES
El conocimiento de la naturaleza de las aguas residuales es fundamental
para la gestión de la calidad del ambiente y para el establecimiento de
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normativas o leyes que regulen las concentraciones de los contaminantes
presentes en ellos, así como la planificación de proyectos y explotación de
las infraestructuras tanto de acopio como de tratamiento y evacuación de
las mismas.
Con el propósito de comprender la importancia que tiene la composición
de las aguas servidas para el tratamiento de las mismas, se deben de
tener en cuenta una serie de conceptos básicos, relacionados con los
análisis de laboratorio para líquidos cloacales, los cuales incluyen
parámetros de calidad físicos, químicos y biológicos. Cabe destacar que
muchos de estos parámetros están relacionados entre ellos, Por ejemplo,
una propiedad física como la temperatura afecta tanto a la actividad
biológica como a la cantidad de gases disueltos en ella, los cuales están
clasificados en características químicas. Podemos presentar los
principales parámetros de calidad que deben ser tenidos en cuenta en el
tratamiento de las aguas residuales.
3.2.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
a) Temperatura
b) Sólidos totales
c) Densidad
d) Olor
e) Color
f) Turbiedad
3.2.2 CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS
En las aguas residuales son varias los componentes orgánicos e
inorgánicos para la determinación y control de la calidad del agua.
Dentro de los parámetros químicos orgánicos más importantes de las
aguas residuales, se encuentran los siguientes.
a) Ph
b) Nitrógeno
c) Fósforo
d) Cloruros
e) Grasas y aceites
f) Agentes tenso activos
g) Compuestos orgánicos volátiles
h) Pesticidas y productos químicos de uso agrícola
i) Demanda química de oxigeno (DQO)
j) Proteínas.
k) Hidratos de carbono
l) Gas metano.
m) Oxígeno disuelto.
n) Sulfuro de hidrogeno (gas)
3.2.3 CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS
En las aguas residuales viven organismos de diversos tamaños. Estas
pueden identificarse con la ayuda de un microscopio, completando con la
observación de sus reacciones con respecto al medio ambiente
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a) Microorganismos
b) Bacterias
c) Hongos
d) Algas
e) Protozoo
f) Organismos patógenos
g) Demanda bioquímica de oxigeno (DBO)
h) Relación entre la dbo y la dqo.
3.3 CAUDAL DELAS AGUAS RESIDUALES
Para establecer los tipos de operación y procesos a utilizar en el
tratamiento de las aguas residuales, es preciso conocer los caudales y la
composición de las aguas a tratar, así como analizar las condiciones y
necesidades de la población a servir. El conocimiento de todos estos
caudales permite dimensionar correctamente las diversas instalaciones del
proceso y las interconexiones entre ellos.
Los caudales las aguas residuales se establecen considerando la
procedencia, las tasas correspondientes de utilización de agua y el tipo y
estado de las alcantarillas.
Es común calcular la capacidad de una planta de tratamiento de aguas
residuales para el caudal medio diario de la localidad donde se piensa
edificar, sin embargo se debe realizar análisis con otros datos de caudales
que proporcionara parámetros importantes, los cuales permitirán realizar
los cálculos adecuados para las diversas instalaciones del proceso y las
interconexiones entre ellas, evitando así el sobredimensionamiento en las
mismas. Dichos parámetros son:
3.3.1 CAUDAL MEDIO DIARIO
Es el caudal medio en 24 horas obteniendo a partir de los datos de todo el
año.
3.3.2 CAUDAL MÁXIMO DIARIO
Es el máximo caudal obtenido a partir de los datos anuales de explotación
3.3.3 CAUDAL PUNTA HORARIO
Es el caudal que se da en un periodo de 24 horas, obteniendo a partir de
los datos anuales de explotación.
3.3.4 CAUDAL MÍNIMO HORARIO
Es el caudal permanentemente mínimo que se presenta en un periodo de
24 horas, obtenido a partir de los datos anuales.
3.3.5 CAUDAL MÍNIMO DIARIO
Es el caudal mínimo registrado en 24 horas a partir de los datos de
explotación.
3.4 PROCESOS Y METODOS DE TRATAMIENTO DE LAS AGUAS
RESIDUALES
La clasificación de tratamiento de aguas residuales se basa en los
métodos y/o procesos utilizados para eliminar los contaminantes, se
pueden identificar tres procesos fundamentales para el buen
funcionamiento de la planta, como son:
3.4.1 PROCESOS FÍSICOS
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Es el tipo de tratamiento en el cual se llevan cambios a través de la
aplicación de fuerzas físicas, para la remoción de partículas flotantes la
retención de partículas de gran tamaño y las unidades típicas incluyen:
cribado, mezclado, adsorción, deserción, flotación, sedimentación etc.
3.4.2 PROCESOS QUÍMICOS
En este tipo de tratamiento la remoción o tratamiento de los contaminantes
se realiza mediante la adición de reactivos que llevan a cabo diferentes
reacciones químicas disueltas las que producen precipitación química,
coagulación y desinfección, presentes en las aguas residuales.
3.4.3 PROCESOS BIOLÓGICOS
En estos la remoción de contaminantes se realiza a través de la oxidación
biológica de la materia orgánica, sustancias orgánicas presentes en las
aguas residuales, algunas del tratamiento biológicos son los siguientes:
3.4.3.1 Lagunas de estabilización.
3.4.3.2 Tanque séptico.
3.4.3.3 Rafa.
3.4.3.4 Filtros biológicos.
3.4.3.5 Tanque imhoff.
3.4.3.6 Zanjas de oxidación.
3.4.3.7 Tratamiento anaerobio.
3.4.3.8 Primario avanzado.
3.4.3.9 Lagunas de aireación.
3.4.3.10 Biodiscos.
3.4.3.11 Biológico.
3.4.3.12 Dual.
3.4.3.13 Digestor anaerobio.
3.4.3.14 Lodos activados.
Tipos de lodos activados.
a) Lodo activado convencional.
b) Reactor de mezcla completa
c) Lodo activado de aireación prolongada o extendida
3.5 DESCRIPCIÓN Y PREDIMENSIONAMIENTO DE LAS ETAPAS DE
TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES POR LODOS
ACTIVADOS
En el proceso de tratamiento de las aguas residuales se puede distinguir
varias etapas las cuales dependen de una de otra, en el ciclo de
tratamiento comprenden los químicos, físicos y biológicos, las cuales están
enmarcados en etapas y son:
Tratamiento Preliminar o Primario
Tratamiento secundario
Tratamiento terciario
Tratamiento y deposición de lodos
3.5.1 TRATAMIENTO PRELIMINAR O PRIMARIO
Antes de su tratamiento propiamente dicho, las aguas brutas se someten
generalmente a un pre tratamiento que comprende un cierto número de
operaciones físicas o mecánicas. Tienen por objeto separar del agua la
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mayor cantidad posible de las materias, que por su naturaleza o tamaño
puedan obstruir las bombas y o canalizaciones, o bien interferir en el
desarrollo de los procesos posteriores.
Se debe tener en cuenta que una planta de tratamiento puede incluir una o
varias operaciones de pre tratamiento, esto va a depender de la
importancia y la calidad del agua residual, las operaciones de pre
tratamiento son las siguientes.
Desbaste o Cribado
Desarenador
Desengrasador
Aliviadero y Medidor de Caudal
3.5.2 TRATAMIENTO SECUNDARIO
Se entiende por tratamiento secundario a aquel proceso o conjunto de
procesos que tiene como misión, la separación por medios físicos y
biológicos a aquellas particular en suspensión no retenida en el pre
tratamiento. El tratamiento primario permite eliminar en las aguas
residuales urbanas aproximadamente el 90% de las materias decantables
y el 65% de las materias en suspensión, como las arenas. Se consigue
también una disminución de la DBO de alrededor de 35% entre los
métodos más utilizados de tratamiento Secundario son:
Sedimentador o Decantación primario
Tanque de Aireación
Sedimentador secundario
3.5.3 TRATAMIENTO DE LODOS O FANGOS
El objeto principal del tratamiento de las aguas residuales es eliminar la
contaminación del agua antes de su vertido al cause receptor. En este
proceso se genera una serie de subproductos denominados fangos, donde
se concentra la contaminación eliminada, y cuyo tratamiento y eliminación
puede ser problemática.
Las dos fuentes principales de producción de fangos son el tratamiento
primario y secundario. Los sólidos sedimentados retirados del fondo de los
decantadores primarios y secundarios son, en realidad una mezcla,
acuosa de color y olor característicos llamados fangos frescos.
3.5.3.1 CARACTERÍSTICAS DE LOS LODOS O FANGOS
Los fangos producidos de un PTAR presentan las siguientes
características.
a) Posee una gran cantidad de agua (95 a 99%) por lo que ocupa un
volumen importante y son difícilmente manipulables.
b) Tiene una gran cantidad de materia orgánica, por lo que entran
fácilmente en descomposición (putrefacción), produciendo malos
olores.
c) Posee una gran cantidad de organismos patógenos, causantes de
enfermedades.
3.5.3.2 FASES DE LOS LODOS O FANGOS
En el tratamiento de estos fangos deben darse tres fases,
encaminadas a reducir al máximo los problemas anteriormente
citados.
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a) Espesamiento, reducción de agua presente para evitar el manejo de
grandes volúmenes.
b) Estabilización o digestión de la materia orgánica para evitar problemas
de fermentación y putrefacción.
c) Deshidratación, eliminación de la mayor cantidad de agua posible,
mediante un medio físico, de manera que resulten manejables y
transportables.
3.5.3.3 ORIGEN Y CARACTERÍSTICAS DE LOS FANGOS
El volumen de fango generado de una planta de tratamiento, así como
sus propiedades van a depender de las características del agua
residual de procedencia y del tratamiento al que haya sido sometido.
El origen y las principales características de los lodos o fangos son.
a) Fangos Primarios.
Los fangos primarios son los que se separan en la decantación
primaria, al no haber sufrido un tratamiento biológico, no se han
descompuesto, por lo que son altamente inestables y putrescibles, su
color es normalmente gris, con alto contenidos de sólidos fecales, y
otros tipos de desechos, liberan fácilmente al agua en su constitución
y se espesa bien, su contenido en humedad varia de 95 y 99%.
b) Fangos Biológicos.
Se denominan comúnmente fangos en exceso y proceden del proceso
de fangos activados. La materia orgánica de estos compuestos esta
parcialmente descompuesta, son de color marrón oscuro, con un olor
a tierra húmeda, no desagradable, su contenido de humedad está
comprendido entre el 98% y 99.5% son muy difíciles de concentrar los
fangos.
Estos fangos en su descomposición posterior se hacen sépticos y
producen olores desagradables.
Pueden espesarse o directamente o enviarse a la decantación
primaria, donde decantan conjuntamente con los fangos primarios,
dando lugar a los fangos mixtos.
c) Fangos de Precipitación Química.
La cantidad de fangos producidos en el tratamiento fisicoquímico, es
superior a la producida en la decantación simple, especialmente si se
emplea cal para ajustar el pH, del mismo modo el tipo de coagulante
empleado influye notablemente en cuanto a la cantidad y
característica del fango producido.
d) Fangos Digeridos Aeróbicamente.
Son fangos de color oscuro, tiene apariencia flocúlenla, y olor poco
desagradable.
3.5.3.4 ETAPAS DE TRATAMIENTO DE FANGOS.
Las fases más usuales de un tratamiento de fangos son la
Concentración, Digestión, Acondicionamiento, Secado, Incineración y
Evacuación.
a) Espesamiento.
Los fangos producidos en el tratamiento del agua ocupan volúmenes
importantes ya que en su composición más del 95% es agua, para
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reducir los costos de inversión es necesario minimizar en lo posible las
instalaciones y equipos para el tratamiento de lodos.
Para conseguir este objetivo es necesario separa en lo posible, el
agua del lodo y concentrar estos en lo máximo posible, los fangos
activados que normalmente se bombean desde los tanques de
decantación secundaria con un contenido de sólidos del 0.8% pueden
espesarse hasta un contenido de un 4% de sólidos, consiguiéndose
de esta manera una reducción del volumen del fango a una quinta
parte del volumen inicial.
Con ello se obtiene una serie de ventajas:
Reducción del volumen de los tanques posteriores al espesamiento
así como su equipamiento.
Reducción de la cantidad del calor requerida para el calentamiento de
los fangos, en proceso tales como digestión anaerobia, secado
térmico e incineración.
Reducción y mejora de los rendimientos, de los equipos de
deshidratación.
Los esperadores pueden ser por gravedad o por flotación y también
podría ser por centrifugación, alternativa válida para cualquier tipo de
fango.
3.5.3.5 ESTABILIZACIÓN O DIGESTIÓN
Para conseguir un buen rendimiento global de un PTAR es necesario
convertir a los fangos en un producto estable para su disposición final
en vertedero o para su utilización posterior, y este objeto se consigue
a trabes de su estabilización.
Por otro lado gracias a la estabilización se reduce la cantidad de
patógenos existentes en los fangos y disminuye los olores de los
mismos.
Los procesos de estabilización más comunes son Digestión anaerobia
y Digestión aerobia.
3.5.3.6 DESHIDRATACIÓN
Como consecuencia del tratamiento de las aguas residuales, se
generan gran cantidad de fangos cuyas características varían en
función de su procedencia y tratamientos anteriores, la deshidratación
es un proceso más de la línea de fangos.
IV. MATERIAL Y MÉTODOS
4.1 DISEÑOS DE INVESTIGACIÓN
Primera etapa: diseño de una investigación diagnóstica: descripción,
evaluación, explicación, prognosis y control de la prognosis.
Segunda etapa: diseño de una investigación técnica experimental con
diseño específico
4.2 ETAPAS DE TRABAJO:
(a) Diagnóstico
(b) Diseño y validación experimental de la propuesta
4.3 TIPOS DE INVESTIGACIÓN:
Aplicada, Técnica, Prospectiva y experimental
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Partidas y Sub partidasImporte
S/.
A. Personal
Honorarios del Investigador (07 meses) 10500
B.-Bienes
Papel 160
CDs, USB 50
Lapiceros 20
C.-Servicios
Ensayos de Laboratorio 8500
Fotocopias 550
Internet 320
Impresiones 1500
Pasajes 400
Viáticos 1600
Tipeo 1400
Total 25000
4.4 NIVEL
Investigación prescriptiva - experimental, de carácter técnico
4.5 POBLACIÓN:
La población de estudio estará constituida por un total de 225,146
habitantes.
4.6 MUESTRA:
Todo el ámbito urbano de la ciudad de Juliaca.
4.7 TAMAÑO DE LA MUESTRA:
Caudales máximos diarios y horarios evacuados por la población urbana
de la ciudad de Juliaca.
4.8 TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE COLECTA DE DATOS
Se procesarán documentos: Tecnologías para el tratamiento de aguas
negras o servidas; políticas, planes y programas de investigación; reportes
de proyectos e informes finales de investigación.
Se aplicarán guías de observación para apreciar directamente procesos de
Tratamiento de aguas servidas, control ambiental y actividades de
investigación.
Se realizaran análisis y pruebas de laboratorio para identificar el tipo de
contaminante con el que se va a tratar.
4.9 TÉCNICAS DE ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN:
Aplicación de técnicas estadísticas de carácter descriptivo, se calcularán
las medidas de tendencia central y las correspondientes medidas de
dispersión.
4.10 DISEÑO DE CONTRASTACIÓN DE LA HIPÓTESIS
Análisis estadístico de los datos para luego interpretarlos, de tipo cuasi-
experimental y una validez externa
4.11 MATRIZ DE CONSISTENCIA
V. RECURSOS HUMANOS, CRONOGRAMA, PRESUPUESTO Y
FINANCIAMIENTO
5.1 RECURSOS HUMANOS, PRESUPUESTO Y FINANCIAMIENTO
16
Actividades Meses
ENER
O
FEB
RER
O
MA
RZO
AB
RIL
MA
YO
JUN
IO
JULI
O
AG
OST
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SEP
TIEM
BR
E
OC
TUB
RE
NO
VIE
MB
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DIC
IEM
BR
E
1.- Presentación del Proyecto de Investigación X
2.- Evaluación del Proyecto de Investigación X
3.- Aprobación del Proyecto de Investigación X
4.- Desarrollo de la Investigación X X X X X X
5.- Presentación del Informe de Investigación X
6.- Evaluación del Informe de Investigación X
7.- Aprobación del Informe de Investigación X
El Financiamiento mediante fondos especiales estará a cargo de la UANCV, la
cual será la gestionara directamente del CONCYTEC, por otro lado el presente
proyecto de impacto recibirá la bonificación que establece el Reglamento General
de Investigación (R. Nº 0289-2016-CU-R).
5.2 CRONOGRAMA
VI. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS (APA)
Hernandez, A. (1994). Depuración de Aguas Residuales, Tercera edición. Madrid España:
Editorial Paraninfo.
Azevedo, J., Acosta, G. (1975). Manual de Hidráulica, 6ta edición. Mexico DF: Editorial
Harla S.A de CV.
Crites y Tchobanoglous. (2002). Tratamiento de Aguas Residuales en Pequeñas
Poblaciones, Segunda edición. Colombia: Editorial Mc Graw-Hill.
Gálvez, J. (2007). Diseño de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Sector Cuatro
Caminos del Municipio de Santa Catarina Pinula, Tesis de grado para optar al
titulo de Ingeniero Civil, Universidad San Carlos de Guatemala. Guatemala.
Rondón, M. (2007). Diseño del sistema de Recolección y Tratamiento de Aguas Servidas
para la Población de Morichalito Municipio Cedeño Estado Bolívar, Tesis de grado
al titulo profesional de Ingeniero Civil, Universidad de Oriente Núcleo Anzoátegui.
Venezuela.
Quilla, O., Coronel, D. (2010). Diseño y Selección de la Tecnología Adecuada para el
Tratamiento de las Aguas Residuales de la Ciudad de Olmedo, Tesis de grado
para optar al titulo de Ingeniero Civil, Universidad Técnica Particular de Loja.
Ecuador.