Perfil de Tesis

 

UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ”  FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

PERFIL DE TESIS  “DETERMINACION DE LA EFICIENCIA Y

FUNCIONABILIDAD DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA CIUDAD DE LAMPA - PUNO” 

PRESENTADO POR: -

Bach. CONSUELO MILAGROS PAREDES MORENO

PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE: INGENIERO CIVIL

JULIACA –  PERÚ  PERÚ 2019  

 

UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ”  FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

PERFIL DE TESIS  “DETERMINACION DE LA EFICIENCIA Y FUNCIONABILIDAD

DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA CIUDAD DE LAMPA - PUNO”  PRESENTADO PRESENTAD O POR: -

Bach. CONSUELO MILAGROS PAREDES MORENO

APROBADO POR EL JURADO REVISOR CONFORMADO POR :

PRESIDENTE

 ________________________________  _____________________ _________________ ______ : Dr. Ing. Oscar Vicente Viamonte Calla.

PRIMER MIEMBRO

 ________________________________  _____________________ _________________ ______ : Ing. Hernán Almonte Pilco.

SEGUNDO MIEMBRO

 ________________________________  _____________________ ________________ _____ : Ing. Edmer Sosa Valero.

 _____________________  __________ ______________________ _________________ ______ ASESOR

: Ing. Franz Joseph Barahona Perales.

 

 

 

ÍNDICE 1.  EL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN..................... .......................................... ............................................ ...................... 3  1.1.  ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN PROBLEMÁTICA .......................................... .......................................... 3  1.2.  PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ...................... ............................................ ........................................ .................. 4   1.2.1.  1.2.2. 

PROBLEMA GENERAL:......................................... ............................................................... ................................. ........... 4  PROBLEMAS ESPECÍFICOS: .......................................................... ................................................................. ....... 4 

2.  OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN..................... ........................................... ............................................ ...................... 4  2.1.  OBJETIVO GENERAL .............................. .................................................... ............................................. ................................. .......... 4  2.2.  OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................... ........................................... ............................................. ................................. .......... 4  2.3.  JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO ........................... ................................................. ........................................ .................. 5  3.  MARCO TEÓRICO .............. .................................... ............................................ ............................................ ........................................ .................. 6  3.1.  ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN.............................................. ................................................. 6  3.2.  BASE TEÓRICA ............................................ .................................................................. ............................................ ........................... ..... 12  3.2.1. 

OBJETIVOS DEL TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES.

 

12 

3.2.2. 

PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES. ............ 12 

3.2.3. 

TRATAMIENTO PRELIMINAR O PRETRATAMIENTO (REJAS,

DESARENADOR Y MEDIDOR DE CAUDAL) ............ ................................... ...................................... ............... 13  3.2.4. 

TRATAMIENTO PRIMARIO (TANQUE IMHOFF) ............................ ............................ 13 

3.2.5. 

TRATAMIENTO SECUNDARIO (FILTRO PERCOLADOR) ..... ............. ........ 14 

3.2.6. 

CLORACIÓN DE AGUAS RESIDUALES ............................................ ............................................ 15 

3.2.7. 

TRATAMIENTO DE LODOS................... .......................................... .............................................. ....................... 16  

3.2.8. 

CARACTERISTICAS GENERALES DE LA PTAR - LAMPA ............ 17 

3.3.  BASE CONCEPTUAL ............................... ..................................................... ............................................ ................................. ........... 1  4.  HIPÓTESIS ...................... ............................................. ............................................. ............................................ ............................................ ...................... 5  4.1.  HIPÓTESIS GENERAL ..................... ........................................... ............................................ ............................................ ...................... 5   4.2.  HIPÓTESIS ESPECÍFICAS .............................. ..................................................... .............................................. ........................... 5  1

 

  4.3.  OPERACIONALIZA OPERACIONALIZACIÓN CIÓN DE VARIABLES ......... ............................... ........................................ .................. 5  5.  METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN................................ INVESTIGACIÓN...................................................... ......................... ... 6   5.1.  TIPO DE INVESTIGACIÓN .......... ................................ ............................................ ............................................ ...................... 6  5.2.  TÉCNICAS E INSTRUMENTOS............................................ ................................................................... ........................... 6  5.3.  PROCEDIMIENTOS............................................. ................................................................... ............................................ ...................... 6  5.3.1. 

Fase A: Actividades preliminares. .......................... ................................................ .................................... .............. 7  

5.3.2. 

Fase B: Evaluación de la PTAR –  PTAR  –  Lampa. ..... ........................... ............................................ ...................... 7 

5.3.3. 

Fase C: Trabajo en gabinete. ........... .................................. ............................................. .................................... .............. 8 

5.4.  POBLACIÓN Y MUESTRA............................................ ................................................................... ................................. .......... 8  5.5.  MATRIZ DE CONSISTENCIA .......................... ............................................. .............................................. ........................... 9  6.  PRESUPUESTO Y CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ................................. ................................. 10  6.1.  PRESUPUESTO........................................................... .................................................................................. ................................... ............ 10  6.2.  CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ..................................................... .......................................................... ..... 11   7.  ESTRUCTURA TENTATIVA DEL INFORME FINAL ............................. ...................................... ......... 12  8.  REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ........ .............................. ............................................ ...................................... ................ 13 

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1.  EL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN. INVESTIGACIÓN. 1.1.  ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN PROBLEMÁTICA La descarga directa sin tratamiento previo de las aguas residuales en los cuerpos receptores (ríos, lagos, quebradas secas o el mar) es uno de los principales factores de contaminación no solo de los diversos ecosistemas existentes sino, sobre todo, de nuestras actuales fuentes de agua, tanto superficiales como subterráneas, lo que amenaza la sostenibilidad del recurso y pone en riesgo la salud de la población (Loose & (SUNASS), 2015). La operación de una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) depende de las condiciones técnico –  técnico –  operacionales,  operacionales, la mayoría de las PTAR en nuestra región y el país han fracasado por fallas en la selección de la opción tecnológica, fallas en la elaboración del expediente técnico, fallas en la ejecución (construcción), equipamiento insuficiente, falta de componentes para el tratamiento de aguas residuales (preliminar, primario, secundario y/o terciario), inadecuados estructuras hidráulicas (Dispositivos de repartición, entradas y salidas, descarga final, vertedero de demasías, interconexiones,  bypass y otros), falta de infraestructura complementaria (casetas de vigilancia, almacén, almacén, laboratorio y otros), deficiencias en la operación y mantenimiento, falta de personal capacitado, falta de presupuesto para cubrir los costos de operación y mantenimiento, falta de manuales de operación y mantenimiento, falta de lugares autorizados para la disposición final de lodos y residuos sólidos, falta de control de olores, falta de programas de monitoreo, falta falta de planes ad adecuados ecuados entre otras. Por lo que la presente investigación tiene por tiene  por objetivo realizar el “Evaluar la condición de operación de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la ciudad de Lampa - Puno” Puno”.

3

 

 

1.2. 

PLANTEAMIENTO PLANTEAMIEN TO DEL PROBLEMA

1.2.1.  PROBLEMA GENERAL: ¿Cuál es la condición técnico y operacional de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la ciudad de Lampa - Puno?

1.2.2.  PROBLEMAS ESPECÍFICOS: - ¿Cuál es la situación actual de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la ciudad de Lampa –  Lampa –  Puno?  Puno? -

¿Cuál es la eficiencia de remoción de materia orgánica de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la ciudad de Lampa –  Lampa  –  Puno?  Puno?

-

¿Cuáles son las acciones de mejoramiento de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la ciudad de Lampa –  Lampa –  Puno?  Puno?

2.  OBJETIVOS DE LA INVESTIGAC INVESTIGACIÓN IÓN 2.1. 

OBJETIVO GENERAL

Determinar la Eficiencia Eficiencia y Funciona Funcionabilidad bilidad de la Planta de Tra Tratamiento tamiento de Aguas Residuales de la ciudad de Lampa - Puno

2.2.  -

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Realizar el diagnóstico de la Planta de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la ciudad de Lampa - Puno.

-

Determinar la eficiencia de remoción de materia orgánica de la Planta de

-

Tratamiento de Aguas Residuales de la ciudad de Lampa - Puno. Proponer acciones de mejoramiento de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la ciudad de Lampa - Puno.

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2.3. 

JUSTIFICACIÓN JUSTIFICAC IÓN DEL ESTUDIO

Del “D “Diagnóstico iagnóstico de las Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales en el ámbito de operación de las entidades prestadoras de servicios de saneamiento” saneamiento”, señala que durante la evaluación se identificaron 204 PTAR de los cuales 172 se encuentran construidas y 32 en construcción. Se tiene que 16 EPS no cuentan con PTAR en funcionamiento ni en construcción en su área de servicio, 5 EPS cuentan con PTAR en construcción, pero ninguna PTAR en funcionamiento, 29 EPS cuentan por lo menos con una PTAR en funcionamiento, de las 172 PTAR construidas en el ámbito de las EPS 144 PTAR son operadas por las EPS, 19 PTAR están en proceso de transferencia a las EPS, 9 PTAR se encuentran fuera de operación principalmente debido a conflictos con la población y  problemas en la línea del emisor, en entre tre otras razones (Lo (Loose ose & (SUNASS), 201 2015). 5). El tratamiento de las aguas residuales de origen doméstico implica tener en óptimas condiciones de funcionamiento las unidades de tratamiento que se emplean en la PTAR. Uno de los indicios del mal funcionamiento funcionamiento de estas unidades y por consiguiente de la  planta es la mala co construcción nstrucción de eestas. stas. Estas malas construccione construccioness suceden suceden generalmente  porque no hay una supervisión ad adecuada ecuada al momento momento de la ejecución ejecución de la obra o que no se tuvo en consideración ciertos factores a la hora que la planta entrara en funcionamiento, son los causantes de problemas en las unidades de tratamiento y por consiguiente en la calidad del efluente esperado a la salida de la PTAR (Organización Panamericana de la Salud, 2005). La evaluación de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la ciudad de Lampa –  Lampa –   Puno, va permitir disponer información técnico y operacional, la cual podrá ser utilizada como referente técnico para la selección de la opción tecnológica, elaboración del expediente técnico, ejecución, equipamiento adecuado, infraestructura complementaria de acuerdo a la magnitud de la PTAR, correcta operación y mantenimiento y otras.

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3.  MARCO TEÓRICO 3.1.  ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN. INTERNACIONALES (Benavides, 2006) “EVALUACIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA CENTRAL DE SACRIFICIO DE TÚQUERRES (NARIÑO)””  (NARIÑO) RESUMEN: El estudio consistió en determinar las principales falencias del sistema, siendo una de ellas la falta de un pre tratamiento; generando colmatación en el sistema de tratamiento. Por esta razón fue necesario modificar el tratamiento primario de forma que aumentara su eficiencia. Con la instalación de rejas en los canales de desagüe dentro de la zona de sacrificio y limpiezas periódicas de las unidades; con lo anterior se logró mejorar el sistema de tratamiento, ya que el sistema no presentaba remociones de ningún tipo, sin embargo en el momento se ha alcanzado remociones del 66% en DQO, 70,4% en DBO, 53,8% en SST y 60,7% en grasas y aceites. CONCLUSIONES: Con la implementación de medidas de manejo preventivo en el vertido de residuos orgánicos como estiércol y rúmen se lograron remociones de alrededor del 63% en promedio para los parámetros DBO5, DQO y SST, y grasas y aceites; lo que complementado con un pretratamiento y optimización optimiz ación el sistema biológico se lograría en promedio remociones del 85% para los mismos parámetros. Es claro que mejorar el sistema de tratamiento, se logra definitivamente con la implementación de un sistema de pretratamiento, (rejillas, tamices, filtros, centrífugas), como es claro a pesar de que se instalaron rejas dentro de la planta, es necesario retener una mayor cantidad de sólidos. Podría proponer además que se reubicaran ciertas unidades del sistema como son la criba mecánica y el separador de coalescencia ya que a mi criterio el trabajo que desempeñan debería ser en la entrada del agua a la planta y no en la ubicación que tiene hasta el momento. (Arroba & Avila, 2015) “EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE UN CAMPUS UNIVERSITARIO” UNIVERSITARIO ” 

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  RESUMEN: La tesis consistió evaluar y dar un diagnóstico de la planta de tratamiento de aguas residuales, se realizó los ensayos de laboratorio para la determinación de los  parámetros, obteniéndose obteniéndose los siguiente siguientess resultados el porcentaje porcentaje de remoción de la DBO del 12%, pero debido a que la planta no tiene el funcionamiento correcto por la falta de aireación y recirculación de los lodos. CONCLUSIONES: Con los análisis realizados en el laboratorio encontramos que el  porcentaje de remoción de la demanda bioquímica de oxígeno es del -12%, pero debido a que la planta no tiene el funcionamiento correc correcto to por la falta de aireación y recirculación de los lodos los valores de DBO5 encontrados son bastante bajos y se espera que si la  planta airea continuamente se encuentren valores de la carga contaminante acordes con el aspecto visual del agua residual, ya que al mantener un suministro de oxígeno constante a las bacterias oxidaran la materia orgánica y se mantendrá el proceso de lodos activados. Los ensayos de la demanda química de oxígeno arrojaron concentraciones bastante acordes con lo que el olor y el color del agua residual indica y fue encontrado que  presenta más conce concentración ntración de ccarga arga contamin contaminante ante a la salida que a la entrada es por esta esta razón que se puede concluir que la planta de tratamiento no funciona correctamente, el agua residual lo que hace es simplemente pasar el sistema sin recibir ningún tipo de tratamiento. El contenido de sólidos suspendidos presente en el agua residual es otro parámetro importante en el tratamiento ya que según los ensayos de laboratorio la concentración de los sólidos está dentro de los parámetros establecidos por la norma 0631 de 2015 (MADS), pero, para que esto funcione de manera óptima es necesario hacer una recuperación de los lechos de secado y gestionar un manejo de dichos lodos. (Vargas, 2016) “EVALUACIÓN TÉCNICA DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL (PTAR), DE LA INSPECCI INSPECCIÓN ÓN DE PUEBL PUEBLO O NUEVO DEL MUNICIPIO DE NILO CUNDINAMARCA”  CUNDINAMARCA”  RESUMEN: La tesis se presenta para dar un diagnóstico de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) ubicada en la Inspección Inspección de Pueblo Nuevo del municipio municipi o  Nilo (Cundinamarca), (Cundinamarca), con el fin identificar cuál o cuáles so sonn los problemas que impiden su debido funcionamiento y desarrollar una alternativa a una problemática expuesta por Empunilo “Empresa de Servicios Públicos de Nilo”, esta alternativa buscara un manejo 7

 

  más adecuado de las aguas servidas de la inspección de pueblo nuevo, que se vería reflejado en la calidad calidad del agua que es vertida él en rio Pagüey, y ssuu repercusión en la calidad de vida de los habitantes que residen en las veredas aledañas aguas abajo del  punto de vertimiento de estas. Habrá vinculación de la comunidad, siendo esta una responsabilidad que se encuentra dentro de los parámetros de la proyección social de la universidad Católica de Colombia, donde se verán aplicados todos los conocimientos adquiridos en el programa de ingeniería civil. CONCLUSIONES: Para el cálculo de la proyección poblacional, se tuvo en cuenta la información obtenida tanto de la Alcaldía Municipal como la del DANE, con esta información (censos 1973, 1985, 1993 y 2005 de Nilo Cundinamarca), se proyectó la  población para los añ años os 2016 2016,, 202 2028, 8, y 2041 arrojando arrojando los resultados resultados mostrados en la tabla 7 (Resultados cálculos proyección poblacional). Uno de los inconvenientes que se presenta en esta región es la información de la  población, debido a la población flotante generada por la escuela de soldados  profesionales (Espro) y Tolemaida, esta población hace que en algunos momentos del año incremente la población del municipio, produciendo cálculos de población muy altos que se ven reflejado el cálculo y diseños de diferentes estructuras. Es de suma importancia tener los datos de la población actual de la Inspección de Pueblo  Nuevo que alimenta a la PTAR, ya que los cálculos fueron generados a partir de la  población total del Municipio de Nilo, se recomienda que para un futuro estudio, se tengan los valores de los censos reales de la inspección de Pueblo Nuevo. Inicialmente se procede a hacer los cálculos para la rejilla, donde muestra que para el año actual (2016) y para el año proyectado 2041, la rejilla no tiene un cambio significativo, de igual manera la rejilla actual cumple con los requisitos mí mínimos nimos de funcionamiento. (Garcia, 2015) “EVALUACIÓN TÉCNICA DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “QUINTA BRASILIA” UBICADA EN EL MUNICIPIO DE HONDA –  HONDA  –  TOLIMA” TOLIMA”   RESUMEN: La tesis evalúa la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Quinta Brasilia fue diseñada para tratar 45 l/s pero debido a la falta de mantenimiento y deterioro no es posible tratar dicho caudal, incluso esta trabajado intermitentemente lo que ha aumentado la problemática ambiental porque se está enviando el agua residual 8

 

  directamente a la fuente hídrica del Río Guali generando una fuerte contaminación a esta cuenca, a pesar de que ha cambiado varias veces de operador op erador ninguno se ha preocupado  por realizar el mantenimiento y reparación de las instalaciones, actualmente el alcalde reunió a el consejo con el fin de formar una nueva empresa prestadora de servicios para el municipio pero no ha tenido éxito en su idea. CONCLUCIONES: La Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Quinta Brasilia fue diseñada para tratar 45 l/s pero debido a la falta de mantenimiento y deterioro no es  posible tratar ddicho icho ccaudal, audal, incluso esta trabajado intermitentemente lo que ha aumentado aumentado la problemática ambiental porque se está enviando el agua residual directamente a la fuente hídrica del Río Guali generando una fuerte contaminación a esta cuenca, a pesar de que ha cambiado varias veces de operador ninguno se ha preocupado por realizar el mantenimiento y reparación de las instalaciones, actualmente el alcalde reunió a el consejo con el fin de formar una nueva empresa prestadora de servicios para el municipio  pero no ha tenido éxito en su idea. La discontinuidad del servicio de la planta debido a su mal estado ha generado que las aguas no tratadas vallan directamente a la cuenca de Río Guali, lo que está generando una grave afectación a la fuente hídrica y también a algunas familias de pescadores que trabajan en la cuenca. Las estructuras que mayor daño presentan son el desarenador y trampa de grasas ya que les faltan rejillas y las tapas estas dañadas, la tubería del reactor U.A.S.B. se encuentra oxidada y en mal estado lo que podría producir un accidente de no ser remplazada a tiempo, el filtro aerobio se encuentra muy deteriorado y ha presentado modificaciones que generaron que su proceso no se realice completamente además que debido al deterioro, esta estructura puede colapsar en cualquier momento.

NACIONALES (Canales, 1998) “EVALUACION DEL PROCESO DE TRATAMIENTO T RATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN LA PLANTA UNI-TRAR” UNI-TRAR”   RESUMEN: El objetivo de la tesis es proveer las bases para la evaluación y control del sistema de tratamiento, se obtuvo los siguientes resultados, el volumen promedio de aguas residuales que ingresa a la planta es de 380 m3/día, la mayor parte del caudal ingresa por 9

 

  la noche. La carga orgánica promedio como DQO total es de 157 kg/día ppara ara el afluente y 44 kg/día para el efluente del reactor. En el RAFA se alcanzó una alta eficiencia remocional de DQO (72%), DBO (65%), SST (70%), pero es necesario un post tratamiento para la remoción de patógenos. La tasa de producción de biogás fue de 0.2 m3 por kilogramo de DQO removida. Debido a la alta degradación de materia orgánica en el RAFA, solo una pequeña fracción de la remoción total de DBO ocurre en las lagunas. La remoción de N y P fue de 35 y 28% respectivamente. La concentración de coliformes fecales en el efluente de la segunda laguna es de 2.3 x 105 NMP/100 ml. CONCLUSIONES: Debido a las variaciones en e, volumen y composición del agua residual durante el día, para lograr una buena evaluación del funcionamiento del reactor anaerobio era necesario preparar “muestras compuestas” o tomar un gran número de muestras durante el día. Ambas alternativas fueron desarrolladas, la primera durante todo el periodo del programa de monitoreo y la segunda en cortos periodos de 1 o 2 días. El análisis de muestras compuestas mostro que el volumen promedio de aguas residuales que ingresa a la planta es de 380 m3/día, la mayor parte del cual ingresa durante la noche. La carga orgánica promedio como DQO total es de 157 Kg/día para el afluente y 44 Kg/día para el efluente, esto significa una eficiencia remocional del 72%. En el reactor anaerobio de flujo ascendente se logró una buena reducción de DQO (6080%), DBO (65%) y de SST (70%). Por su parte la remoción de organismos patógenos solo fue parcial. Respecto al rendimiento de gas fue de 0.2 m3 de biogás por kilogramo de DQO removida, este valor no se aleja demasiado del valor estimado de 0.3 m3 de  biogás de DQO DQO degradada.

LOCALES (Callata, 2014) “EVALUACIÓN Y PROPUESTA DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DEL DISTRITO DE AJOYANI  –   CARABAYA –  CARABAYA  –  PUNO –   PUNO –  2013” 2013”   RESUMEN: La metodología aplicada para la evaluación y propuesta del sistema de tratamiento se basa en: identificación del sistema, diagnóstico, registro histórico de datos de campo, frecuencia de muestreo, procesamiento y análisis de parámetros analizados, evaluación de resultados y propuesta de mejoramiento del efluente. Se determinó que el 10

 

  sistema no está trabajando eficientemente ya que su eficiencia de remoción es baja. La eficiencia de tratamiento del sistema mediante los parámetros evaluados son: DBO5 80.59%, DQO 80.59%, Aceites y Grasas se mantiene 0.012 mg/L, Sólidos totales en suspensión 7.77%. Tamb También ién se de determinó terminó la eficie eficiencia ncia de rem remoción oción de Coliformes Coliformes Totales 55.14% y Coliformes Fecales 41.93%. Al comparar los valores determinados en el efluente con los LMP (límites máximos permisibles) establecidos en el D.S. N° 003 –  003 –  2010 – M MINAM, INAM, se concluye que el nivel de contaminación no cumplen ya que los contaminantes potenciales potenciales (DBO5, DQO). CONCLUSIONES: Se realizó la evaluación de la planta de tratamiento de aguas residuales PTAR existente en la ciudad de Ajoyani, se determinó la situación actual,  basándonoss en lo  basándono loss parámetros físicos, químico químicoss y biológ biológicos. icos. Pudiéndose Pudiéndose determinar determinar que el sistema no está trabajando tr abajando eficiente eficientemente mente ya que su eficiencia de remoción r emoción es baja. La eficiencia de tratamiento del sistema mediante los parámetros evaluados son: DBO5 80.59% teniendo 850.28 mg/L en afluente y 165.01 mg/L en el efluente, lo cual significa de falta reducir por lo menos hasta 100 mg/L según reglamento. En el caso del DQO su eficiencia es de 80.59% teniendo 1700.48 mg/L en afluente y 330.03 mg/L en el efluente, lo cual significa de falta reducir por lo menos hasta 200 mg/L según reglamento, en Aceites y Grasas se mantiene, Sólidos totales en suspensión 7.77%. También se determinó la eficiencia de remoción de Coliformes Totales 55.14% y Coliformes Fecales 41.93%. Al comparar los valores determinados en el efluente con los LMP (límites máximos permisibles) establecidos establecidos en el D.S. N° 003 –  003 –  2010 –   2010 –  MINAM,  MINAM, se concluye que el nivel de contaminación es alto ya que los contaminantes potenciales (DBO5, DQO). Superan los LMP, contaminando y afectando de este modo a la vida acuática existente. Se plantea una propuesta del sistema de tratamiento de aguas residuales del Distrito de Ajoyani, para el buen funcionamiento del mismo, considerando las etapas de tratamiento según el RNE OS.090. Se adaptó al sistema las siguientes estructuras: separador de sólidos, desgrasador, medidor parshall, sedimentador, filtro vertical múltiple, reactor  biológico, nave de macrófitas o jacintos de agua, filtro lento, digestor de lodos, losa compostaje. Esto fin de cumplir con el vertimiento de aguas residuales al rio establecidos en el D.S. N° 003 –  003 –  2010 –   2010 –  MINAM.  MINAM.

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3.2. BASE TEÓRICA 3.2.1.  OBJETIVOS

DEL

TRATAMIENTO

DE

LAS

AGUAS

RESIDUALES. La prevención de la polución del agua y del suelo es posible si se define técnicas apropiadas de tratamiento y disposición de las aguas residuales. Sin embargo, ningún  programa de control tendrá éxito si no se cuenta con los recursos financieros para su implementación, operación y mantenimiento permanente (Romero, 2010). De acuerdo con las diferentes estudios y caracterizaciones, se afirmado que la cantidad total de excrementos humanos húmedos es aproximadamente de 80 a 270 gramos por  persona por día, que la cantidad de orina es de 1 a 1.3 kilogramos por persona por día y que un 20% de la materia fecal y un 2.5% de la orina son material orgánico putrescible;  por consiguiente el agua residual domestica cruda es putrescible, olorosa, ofensiva y un riesgo para la salud. Si se arrojan aguas residuales crudas a un rio o cuerpo de agua, en exceso de la capacidad de asimilación de contaminantes del agua receptora, este se verá disminuido en su calidad y aptitud para usos benéficos por parte del hombre(Romero, 2010). El objetivo básico del tratamiento de aguas es proteger la salud y promover el bienestar de los individuos miembros de la sociedad. El retorno de las aguas residuales a nuestros ríos o lagos nos convierte en usuarios directos o indirectos de las mismas, y a medida que crece la población, aumenta la necesidad de proveer pr oveer sistemas de tratamiento o renovación que permitan eliminar los riesgos para la salud y minimizar los daños a medio ambiente (Romero, 2010).

3.2.2.  PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES. La selección de un proceso de tratamiento de aguas residuales, o de la combinación adecuada de ellos, depende principalmente de: -  Las características del agua cruda -  La calidad calidad re requerida querida del efluen efluente te -  La disponibilidad de terreno -  Los costos de construcción y operación operación del sistema de tratamiento -  La confiabilidad confiabilidad del sistema del tratamiento

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  -  La facilidad de optimización del proceso para satisfacer requerimientos futuros más exigentes. La mejor alternativa de tratamiento se selecciona con base en el estudio individual de cada caso, de acuerdo con las eficiencias de remoción requeridas y con los costos de cada una de las posibles soluciones técnicas (Romero, 2010).

3.2.3.  TRATAMIENTO PRELIMINAR O PRETRATAMIENTO (REJAS, DESARENADOR Y MEDIDOR DE CAUDAL) En un sistema de tratamiento t ratamiento de aguas residuales a través de lagunas l agunas de estabilización, el  pretratamiento sirve para para lo siguiente: i. 

Remover los sólidos grandes (gruesos) que flotan o están suspendidos. Estos sólidos gruesos consisten principalmente de papel, plásticos, trapos y tela, y otros desechos sólidos que pueden entrar el alcantarillado. Dependiendo sobre la abertura de las barras en una rejilla, los sólidos gruesos también pueden consistir de excretas humanas.

ii. 

Remover los sólidos inorgánicos pesados, los que se llaman sólidos arenosos, que han entrado al alcantarillado. Estos sólidos entran el alcantarillado por las conexiones de tubería y los pozos de inspección y consisten principalmente de arena y otros sólidos que tienen ti enen una gravedad específica alrededor 2.5.

Los sólidos flotantes y gruesos pueden causar problemas nocivos en la operación de las PTAR ellos ayudan la formación de nata que puede producir malos olores, sirven como un foco para la reproducción de insectos, y producen condiciones desagradables a la vista. La manera más apropiada de remover los sólidos arenosos y gruesos es por medio de rejillas y desarenadores horizontales, con el nivel de agua y la velocidad en los canales controlados por una canaleta Parshall prefabricada; la canaleta Parshall también sirve como el medidor de caudales (Oakley, 2005).

3.2.4.  TRATAMIENTO PRIMARIO (TANQUE IMHOFF) Un tanque Imhoff consiste en un tanque de dos pisos en el cual la sedimentación tiene lugar en el compartimiento superior, y la digestión y ac acumulación umulación de lodos lodos en eell compartimento inferior. Los tanques Imhoff se utilizan como unidad para tratamiento de aguas residuales provenientes de zonas residenciales y demás zonas que cuenten con red de alcantarillado por gravedad o sistemas de recolección a presión con bombas 13

 

  trituradoras. Los tanques Imhoff fueron usados ampliamente antes de que se hiciera común la digestión digestión con calen calentamiento tamiento de tanques tanques separado separados. s. Debido a que no requieren requieren  personal muy calificado por su sencilla operación, los tanques Imhoff se continúan utilizando de ma manera nera oca ocasional. sional. Estas unidades no cuen cuentan tan con unidades mecánicas que requieran mantenimiento, y la operación consiste en la remoción diaria de espuma, en su evacuación por por el orificio más cercano y en la inversión del flujo dos veces veces al mes para distribuir los sólidos de manera uniforme en los dos extremos del digestos de acuerdo con el diseño y retirarlos periódicamente aall lecho de secado (Crites & Tchobanoglous, Tchobanoglous, 2001). Los tanques Imhoff convencionales son unidades rectangulares o circulares que no cuentan con calentamiento, los tanques circulares se usan para caudales pequeños. La remoción de solidos sedimentables y la digestión anaerobia de estos sólidos es similar a la que ocurre en un tanque séptico. Los sólidos pasan través de una abertura ubicada en la parte inferior de la cámara de sedimentación al compartimiento inferior para su digestión sin calentamiento. calentamiento. Las espu espumas mas se acumulan en la cámara cámara de sedimentación y en la zona de venteo de gases. Los gases producidos en el proceso de digestión, que se desarrolla en el compartimiento inferior, escapan por el punto de venteo de gases. El diseño del punto inferior de acceso a la cámara de sedimentación impide que los gases y sólidos arrastrados arrastrados por los gases gases generados en la cáma cámara ra de digestión ingresen ingresen al compartimiento donde lugar la sedimentación (Crites & Tchobanoglous, 2001).

3.2.5.  TRATAMIENTO SECUNDARIO (FILTRO PERCOLADOR) El filtro percolador o biofiltro es un proceso muy usado para el tratamiento de aguas residuales. El filtro biológico no es un proceso diseñado para ejercer una verdadera acción de tamizado o filtración del agua residual sino para poner en contacto aguas residuales con biomasa adherida a un medio de soporte fijo, constituyendo un lecho de oxidación  biológica. Un filtro percolad percolador or tiene por por objeto objeto reducir reducir la carga orgánica existente en agua residuales domesticas domesticas o industriales. Consiste en un lecho de piedras, u otro medio natural o sintético, sobre el cual se aplican las aguas rresiduales, esiduales, con el consecuente crecimiento de microorganismos, lamas o películas microbiales sobre el lecho (Romero, 2010). En un filtro percolador, las aguas residuales se riegan sobre el lecho filtrante y se dejan  percollar. El lecho del filtro percolador consiste en un medio altamente altamente permeable, al cual cual se adhieren los microrganismos y a través del cual el residuo liquido se infiltra. 14

 

  Usualmente el medio es piedra de tamaño cambiante 1 a 2.5 m, en promedio 1.8m. Filtros  percoladores con con medio plástico, biotorres, se construyen con prof profundidades undidades hasta de 12 m. el filtro es usualmente circular, con distribuidor rotatorio superficial del agua. agua. También se usan filtros percoladores rectangulares, con sistemas de aplicación del agua mediante tuberías y toberas fijas. Cada filtro tiene un sistema de drenaje inferior para recoger el agua residual tratada y los sólidos biológicos que se desprenden del medio. El sistema de drenaje es importante como unidad de recolección y como estructura porosa, a través de la cual circula el aire. El material orgánico presente en el agua residual es adsorbido y descompuesto por la biomasa adherida al medio filtrante; en la porción interior, cerca de la superficie del medio, predominan condiciones anaerobias; en la parte externa, condiciones aerobias (Romero, 2010).

3.2.6.  CLORACIÓN DE AGUAS RESIDUALES (Ramalho, 1983) La cloración es un proceso muy usado en el tratamiento de aguas residuales industriales y urbanas. Algunos efluentes industriales que normalmente se cloran antes de su descarga a las aguas receptor receptoras as son los procedentes de las plantas de azúcar de caña, de azúcar de remolacha, de centrales lecheras, de las fábricas de pasta y  papel, de las plantas textiles, de curtido, curtido, de las petroquímicas, de las farmacéuticas, farmacéuticas, y de las de acabado superficial superficial de los metales (cromado, electrodeposición, electrodeposición, etc.). Los objetivos de la cloración se resumen como sigue: i. 

Desinfección. Fundamentalmente el cloro es un desinfectante debido a su fuerte capacidad de oxidación, oxidación, por lo que destruye o inhibe el crecimien crecimiento to de bacterias

ii. 

y algas. Reducción de la DBO. El cloro produce una reducció reducciónn de la DBO por oxidación de los compuestos orgánicos presentes en las aguas residuales.

iii. 

Eliminación Elimin ación o reducción de colores y olores. Las sustancias que producen olor y color presentes en las aguas residuales se oxidan mediante el cloro. La capacidad oxidante del cloro se emplea para el control del olor y la eliminación del color en muchos tratamientos industriales (azúcar de caña, industrias de conservas, centrales lecheras, pasta y papel, textiles, etc.).

15

 

  iv. 

Oxidación de los los iones metálicos. Los iones metálicos metálicos que están presentes en forma reducida se oxidan por el cloro (por ejemplo, ferroso a férrico y manganoso a mangánico).

v. 

Oxidación de los los cianuros a pro productos ductos inocuos (Ramalho, 1983).

3.2.7.  TRATAMIENTO DE LODOS El manejo de lodos es uno de los componentes más engorrosos en la operación de una PTAR. Básicamente consiste en el espesamiento, la digestión (y/o estabilización) y la deshidratación, antes de efectuar la Disposición Final de los residuos finales. Los lodos  pueden ser primarios (materia orgánica particulada cruda) o secundarios (biomasa). Los lodos primarios siempre requieren digestión o estabilización química. Para plantas de lodos activados con Aireación Extendida, en condiciones ELEA o para sistemas de medio fijo (filtros percoladores y biodiscos) la digestión de los lodos secundarios se puede eliminar. elimin ar. En caso en que la PTAR opere con edades de lodos inferiores a 15 días, es necesario efectuar la digestión de los lodos secunda secundarios. rios. Las características de los lodos primarios y secundarios son muy diferentes, por lo que la digestión se debe realizar en procesos separados, pero en caso de que la producción de ambos sea pequeña,  pueden mezclarse, utilizando los parámetros de de diseño de los lodos primarios que son son los más exigentes para conseguir la digestión (Orozco, 2005). La reducción del volumen de los lodos es uno de los objetivos en el manejo de lodos, para facilitar su disposición. El segundo segundo objetivo es la estabilización de los mismos, con el fin de que no se descompongan después de la disposición final en un Relleno Sanitario, o como mejorador de suelos. La estabilización puede realizarse por medios Químicos, es decir, añadiéndole algún compuesto que inhiba la descomposición ulterior de ellos. La forma más común es la adición de cal, con el objeto de elevar el pH hasta un valor superior a 10, lo que actúa como agente bactericida. Normalmente la proporción necesaria de adición de cal para este este tipo de estabilización eess de 1:1 lo que duplica la produc producción ción final de lodos. En este caso la estabilización no es permanente, pues si por alguna circunstancia el pH retorna a valores por debajo de 9 la materia orgánica se "activa" nuevamente, y  puede proceder la descomposición biológica. La estabilización química no es recomendable,, en general (Orozco, 2005). recomendable La estabilización biológica se efectúa por medio de la digestión de los lodos, y es la forma de estabilización a la que nos referimos en el presente capitulo. La digestión consiste en 16

 

  la degradación degradación biológica de la materia orgánica. Si los lodos son del tipo prima primario rio (partículas de MO cruda) eess necesario som someterlos eterlos a un proc proceso eso biológico, similar al requerido para eell tratamiento tratamiento de las A AR, R, por medio del del cual cual la partículas se solubilizan, solubilizan, se convierten en biomasa, y finalmente se degradan. El sustrato en este caso son las mismas partículas, y una vez convertidas en biomasa, ésta se descompone en fase endógena, sirviendo la propia biomasa como fuente de alimento. Para los lodos secundarios (que ya están en forma de biomasa) la digestión opera solo en esta fase final, siendo ésta la diferencia con los lodos primarios. El proceso proceso de digestión continúa hasta que los lodos se estabilicen, es decir no se puedan descomponer más. Como proceso  biológico, la digestión digestión puede ser aerobia o aanaerobia. naerobia. Este tipo de estabilización estabilización reduce reduce la MO en un 50 %, por lo que la relación relación de volumen entre la estabilización qquímica uímica y la  biológica es de 4:1 (la primera duplica los lodos y la segunda los reduce a la mitad). Esta la principal razón por la cual desde el punto de vista de costo-efectividad económica y ambiental, la digestión es preferible a la estabilización química. En el capítulo siguiente nos referiremos más detenidamente a la digestión de los lodos (Orozco, 2005).

3.2.8.  CARACTERISTIC CARACTERISTICAS AS GENERALES DE LA PTAR - LAMPA Ubicación El área de ubicación del proyecto, se encuentra en el cuadrante 31v de la carta nacional. El proyecto a implementarse está ubicado en la parte sur del país, ubicado en la provincia de Lampa. La ciudad de Lampa es la capital de la provincia de Lampa, a una altitud  promedio de 3,892 m.s.n.m. (referencia plaza Grau), entre las coordenadas: coordenadas: 15° 21’ 42”de latitud sur y 70° 21’ 54” de longitud oeste del Meridiano Greenwich. La ciudad de La Lampa mpa se encuentra a 74 Km de la ciudad de Puno y a 29 km de la ciudad de Juliaca.

Políticamente Región

:

PUNO

Provincia

:

LAMPA

Distrito

:

LAMPA

Lugar

:

LOCALIDAD DE LAMPA

17

 

 

Geográficamente Geográfica (Coordenada (Coordenada UTM WGS 84 - Plaza de Armas)  NORTE

: 8300880

ESTE

: 353341

ALTURA

: 3892 msnm

Periodo óptimo de diseño Vida útil adoptada para cada caso el período de diseño será de 20 años para el presente  proyecto. Teniendo Teniendo como proy proyección ección al año 22036. 036.

Población de diseño La población actual con fines de diseño al año 2016 será 4849 y la población futura (año 20) al año 2036 será de 5384 habitantes.

Dotación y consumos de agua Considerando lo recomendado por el RNE; la zona se encuentra a una altitud de 3873m.s.n.m.; a una temperatura máxima alcanzada es de 11 °C y la mínima alcanzada es de -8.4 °C. Además la población de Lampa tiende a usar el agua solo para la bebida, comida, lavado de ropa y aseo personal siendo los más representativos. Por lo tanto asumiremos una dotación domestica de 120 lt/ hab/Día.

COMPONENTES DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES –  PTAR  PTAR LAMPA (Molina, 2019) Los componentes de la PTAR –  PTAR  –  Lampa  Lampa se describen a continuación:

TRATAMIENTO PRELIMINAR El Tratamiento preliminar está conformado por un sistema de rejas, un desarenador con una longitud real real de 2.70 m, y un medidor Parsha Parshall. ll. 18