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• WILSON EDWIN GONZALES ABANTO

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA “FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL”

TEMA DE PROYECTO:

“APROVECHAR Y DAR NUEVOS USOS DE LOS PRODUCTOS OBTENIDOS EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN CITRAR UNI” Curso: QUÍMICA I Docente: Ing. Masgo Soto, César Augusto. Alumnos:     

GONZALES ABANTO, Wilson LIPA BENITO, Joel DELGADILLO ESTRELLA, Adriana BRAVO PALOMINO, Angélica CASTILLO CORONADO, Carlos

2018

INTRODUCCIÓN: INTRODUCCION. RESUMEN: En este trabajo se ha logrado investigar y recopilar información del procedimiento que realiza el Centro de Investigación en Tratamiento de Aguas Residuales y Residuos Peligrosos (CITRAR) con el fin de reducir los contaminantes físicos, químicos y biológicos que se encuentran presentes en las aguas residuales extraídas de los asentamientos humanos de El Milagro y El Ángel. Además, se obtienen otros productos secundarios que puede ser aprovechados, e diversas formas en la universidad. Para esto las aguas residuales pasan por unidades de tratamientos combinados, proceso de captación, lechos de secados de lodos, procesos de tratamiento anaerobio, procesos de tratamiento facultativo. Todo esto permite a reducir la concentración de microorganismos patógenos y demás microorganismos peligrosos de las aguas residuales.

La problemática ambiental mundial de las ciudades y centros poblados en nuestros días está centrada en resolver la contaminación atmosférica, el manejo de residuos sólidos generados y la escasez de los recursos hídricos, para lo que se vienen haciendo muchas investigaciones con programas y proyectos pilotos impulsados por entidades públicas y privadas con el objeto de contrarrestar el deterioro del ecosistema y el hábitat humano. Respecto a los recursos hídricos, es creciente la preocupación y existen iniciativas para el mejor aprovechamiento de las cada vez más escasas fuentes de agua existentes, junto con la equitativa distribución y racional uso de los mismos, así como la búsqueda de fuentes alternativas de agua. Esto se manifiesta en los cambios normativos que se viene dando en torno a la Ley General de Aguas, así como en propuestas de proyectos de desalinización de agua marina para consumo humano y de tratamiento de aguas residuales para su aprovechamiento en riegos de áreas verdes y de cultivo. La finalidad de este trabajo es poder observar el proceso de tratamiento de aguas residuales que realiza el CITRAR.

ÍNDICE: RESUMEN……………………………………………………………………….…….. 1 INTRODUCCIÓN……………………………………………………………….…….. 1 INDICE ……………………………………………………………………………….. 2 1.TÍTULO…………………………………………………………………………… 3 2.ANTECEDENTES………………………………………………………………. 3 2.1.UBICACIÓN……………………...………………………………………….… 3 2.2.DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE CITRAR………………………………….. 3 3.JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DEL TRABAJO………………….… 3 4.PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA……………………………………...….. 3 5. OBJETIVOS…………………………………………………………………..…… 3 5.1OBJETIVO GENERAL…………………………………………………..….…. 3 5.2OBJETIVO ESPECÍFICO…………………………………………………… 4 6.MARCO TEÓRICO……………………………………………………………….. 4 6.1RECURSOS NATURALES……………………………………………………. 4 6.1.1 TIPOS DE RECURSOS NATURALES……………………………….. 4 6.2 AGUAS RESIDUALES……………………………………………………...…. 4 6.3 TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES……………………….…….….. 5 6.4 PRINCIPALES PRODUCTOS ………………………………………………...5 6.4.1 BIOGAS ……………………….……………………………….. 5 6.4.2 LODOS ……………………………………………………….. 5 6.5 PRINCIPALES USOS PRODUCTOS ……………………………………… 6 6.5.1 BIOGAS ……………………….……………………………….. 6 6.5.2 LODOS ……………………………………………………….. 6 7. MARCO REFERENCIAL……………………………………………….………... 7.1.CONTEXTO INTERNACIONAL……………………….…………...……. 7.2.CONTEXTO NACIONAL……………………………………………..………. 9.CONCLUSIONES…………………………………………………………...……... 10.RECOMENDACIONES…………………………………………..…….……..…. 11.BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………......…..…...

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En la planta se logran niveles de remoción de Coliformes Termotolerantes de hasta 99.99%, DBO5 de hasta 96.25% y remoción de parámetros del 100%.

1.TÍTULO: “Aprovechamiento y nuevos usos de los productos secundarios obtenidos en el tratamiento de aguas residuales en CITRAR UNI”

Estos procesos generan un efluente apto para ser utilizado en Acuicultura y en el riego de parques.

2.ANTECEDENTES: El Centro de Investigación en Tratamiento de Aguas Residuales y Residuos Peligrosos-CITRAR UNI se inicia en el año 2011, lo que desde el año 1996 hasta entonces era la Planta Piloto de Tratamiento de Aguas residuales de la Universidad Nacional de Ingeniería (UNITRAR).CITRAR tiene el fin de propiciar la investigación científica, con el objetivo de buscar alternativas con técnicas de solución a bajo costo en la problemática del tratamiento, disposición y reuso inadecuado de las aguas residuales y residuos peligrosos en el Perú.

3.JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DEL TRABAJO: El reactor anaerobio de manto de lodos y Flujo Ascendente UASB es una de las tecnologías de tratamiento anaerobio más difundidas para tratar aguas residuales.

2.1. UBICACIÓN:

El Centro de Investigación en Tratamiento de Aguas Residuales y Residuos Peligrosos-CITRAR UNI se encuentra ubicado en la parte norte del campus universitario, sector “T”, ingreso por la puerta 7. Con un área de 4.5 hectáreas. Siguiendo la dirección norte al lado derecho de la avenida Túpac Amaru y entre los límites de los distritos de Independencia y el Rímac. 4.PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: ¿Son aprovechados en su totalidad los productos obtenidos en CITRAR-UNI?

2.2. DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE CITRAR:

Está conformado por un laboratorio, oficina y unidades de tratamiento de aguas residuales domésticas.

5. OBJETIVOS: 5.1OBJETIVO GENERAL:

En la planta piloto de CITRAR UNI se combina dos procesos, uno es el proceso de tratamiento anaerobio el cual está conformado por el Reactor Anaerobio de Mantos de Lodos Ascendentes(RAMFLA)/UASB(Upflow Anaerobic Sludge Bed) y el otro son los procesos de tratamiento facultativo(aerobio y anaerobio) conformado por dos lagunas facultativas.

•Revalorar la importancia por los productos secundarios en el proceso de limpieza de aguas residuales en CITRAR UNI.

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5.2 OBJETIVO ESPECÍFICO:

radiación solar o la producción agrícola. ● Recursos no renovables: Son limitados en cantidad, en algunos casos estos tienen también un ciclo de renovación pero que no llega al ritmo de extracción o explotación de los mismos. Se trata de recursos naturales que no pueden ser producidos, ni reproducidos por el humano a un cierto nivel que sostenga la tasa de consumo. Ejemplos típicos de estos son: el carbón, metales, el gas natural o el petróleo. EL AGUA COMO RECURSO NATURAL:

•Conocer el proceso que realiza el Centro de Investigación de Tratamientos de Aguas y Residuos Peligrosos para eliminar los microorganismos patógenos de las aguas residuales domésticas y su funcionamiento en una planta de tratamiento. 6.MARCO TEÓRICO: 6.1 RECURSOS NATURALES:

Son aquellos bienes o servicios proporcionados por la naturaleza sin haber sufrido alteraciones por parte del hombre; y que son muy importantes para la sociedad ya que contribuye a su bienestar y desarrollo de manera directa (materias primas, minerales, alimentos) o indirecta (servicios ecológicos).

El agua es un recurso natural escaso, indispensable para la vida y para el ejercicio de la mayoría de las actividades económicas; irremplazable, no ampliable por la mera vulnerable voluntad del hombre, irregular en su forma de presentarse en el tiempo y en el espacio, fácilmente y susceptible de usos sucesivos.

El Principio 2 de la Declaración de las Naciones Unidas sobre Medio Ambiente Humano (Estocolmo, 1972) estableció que “Los recursos naturales de la tierra incluidos el aire, el agua, la tierra, la flora y la fauna y especialmente muestras representativas de los ecosistemas naturales, deben preservarse en beneficio de las generaciones presentes y futuras, mediante una cuidadosa planificación u ordenación, según convenga”.

Asimismo, el agua constituye un recurso unitario, que se renueva a través del ciclo hidrogeológico y que conserva, a efectos prácticos, una magnitud casi constante dentro de cada una de las cuencas hidrográficas (Ley de Aguas, 1985). 6.2 AGUAS RESIDUALES:

6.1.1 TIPOS DE RECURSOS NATURALES:

Las aguas residuales son cualquier tipo de agua cuya calidad se vio afectada negativamente por influencia antropogénica. Las aguas residuales incluyen las aguas usadas, domésticas, urbanas y los residuos líquidos industriales o mineros eliminados, o las aguas que se mezclaron con las anteriores (aguas pluviales o naturales).

Según su disponibilidad en el tiempo, tasa de generación (o regeneración) se pueden distinguir dos tipos de recursos renovables, los recursos renovables y los no renovables. ● Recursos renovables: Son aquellos que tienen un proceso por el cual se regeneran o renuevan con cada ciclo nuevo, aunque aun así el uso excesivo de estos puede llevar a extinguirlos. Ejemplos típicos de estos son: los bosques, el aire, el viento, la

La FAO define aguas residuales como: Agua que no tiene valor inmediato para el fin para el que se utilizó ni para el propósito para el que se produjo debido a su calidad, cantidad o al momento en que se dispone de ella. No obstante, las aguas 3

residuales de un usuario pueden servir de suministro para otro usuario en otro lugar. Las aguas de refrigeración no se consideran aguas residuales.

después sucesivamente mejora los parámetros químicos hasta llegar a ser agua potable”. Estos procesos de tratamiento típicamente referidos a un:

6.2.1 TIPOS DE AGUAS RESIDUALES :

son

● Tratamiento primario (asentamiento de sólidos).

La clasificación se hace con respecto a su origen, ya que este origen es el que va a determinar su composición.

● Tratamiento secundario (tratamiento biológico de la materia orgánica disuelta presente en el agua residual, transformándola en sólidos suspendidos que se eliminan fácilmente).

●Aguas residuales domésticas: Aquellas procedentes de zonas de vivienda y de servicios generadas principalmente por el metabolismo humano y las actividades domésticas.

● Tratamiento terciario (pasos adicionales como lagunas, micro filtración o desinfección).

●Aguas residuales industriales: Todas las aguas residuales vertidas desde locales utilizados para efectuar cualquier actividad comercial o industrial, que no sean aguas residuales domésticas ni aguas de escorrentía pluvial.

6.4 PRINCIPALES PRODUCTOS SECUNDARIOS OBTENIDOS DEL TRATAMIENTO DE AGUA EN CITRAR. El biogás:

●Aguas residuales urbanas: Las aguas residuales domésticas o la mezcla de las mismas con aguas residuales industriales y/o aguas de escorrentía pluvial.

El biogás es el producto gaseoso de la digestión anaerobia de compuestos de origen orgánico. Su composición, que depende del sustrato con el que se produce y del tipo de tecnología utilizada, puede ser la siguiente:

6.3TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES:

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de 50 a 70% de metano (CH4). de 30 a 40% de anhídrido carbónico (CO2).  de 0 a 5% de hidrógeno (H2), ácido sulfhídrico (H2S), y otros gases. El lodo:

El tratamiento de aguas residuales consiste en una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que tienen como fin eliminar los contaminantes físicos, químicos y biológicos presentes en el agua efluente del uso humano. El objetivo del tratamiento es producir agua limpia (o efluente tratado) o reutilizable en el ambiente y un residuo sólido o fango (también llamado biosólido o lodo) convenientes para su disposición o rehúso. Es muy común llamarlo depuración de aguas residuales para distinguirlo del tratamiento de aguas potables.

El lodo es el producto solido de la digestión anaerobia de compuestos de origen orgánico que han sido producidos en el reactor UASB.

El Ingeniero Domingo Larghi(2017) explicó “El agua queda retardada unos cuantos días en forma de agua cloacal y 4

6.4 PRINCIPALES PRODUCTOS OBTENIDOS

USOS DE LOS SECUNDARIOS

de producción de biogás como auto abastecimiento energético según las necesidades. Una situación ideal sería implantar un pequeño sistema de cogeneración, que permitiría un ahorro en agua caliente y electricidad en épocas frías, junto con la conexión a la red para la venta eléctrica. En los meses de verano, venta a la red eléctrica o venta de biogás para su embotellado a presión.

El biogás: Debido a su alto contenido de gas metano, tiene un poder calorífico algo mayor que la mitad del que tiene el gas natural. Un biogás con un contenido de metano del 60% tiene un poder calorífico de unas 5.500 kcal/Nm3 (6,4 kWh/Nm3).

Generalmente, los costos asociados a instalaciones de gestión de residuos orgánicos mediante digestión anaerobia son elevados y la productividad es muy baja en términos de la energía contenida en el biogás respecto a la cantidad de residuo tratado.

El biogás producido en procesos de digestión anaerobia puede tener diferentes usos:   

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En calderas para generación de calor o electricidad. En motores o turbinas para generar electricidad. En pilas de combustible, previa realización de una limpieza de H2S y otros contaminantes de las membranas. Purificándolo y añadiéndole los aditivos necesarios para introducirlo en una red de gas natural. Usándolo como material base para la síntesis de productos de elevado valor agregado como es el metanol o el gas natural licuado. Como combustible de automoción.

El lodo: Es necesario identificar los procesos que permitan plantear recomendaciones para el tratamiento y optima reutilización de los lodos residuales, se requiere entonces evaluar ambientalmente el sitio de tratamiento de los lodos, que no esté cerca de cuerpos de agua y establecer un buen sistema de transporte de lodos que sea seguro, monitoreando permanentemente fugas u otro tipo de condición que pueda afectar el medio ambiente.

El biogás, además de metano tiene otra serie de compuestos que se comportan como impurezas: agua, sulfuro de hidrógeno, monóxido de carbono y compuestos orgánicos volátiles como hidrocarburos halogenados, siloxanos, etc. Por lo tanto, es necesaria la limpieza del combustible, dependiendo del uso final que se le vaya a dar.

Suministrar bacterias a la laguna anaeróbica teniendo en cuenta el funcionamiento del sistema de cada empresa, puede mejorar la eficiencia del tratamiento de efluentes; y así reducir la frecuencia de su limpieza con el fin de mantener una actividad alta de microorganismos para la rápida y completa descomposición de los sólidos.

Una aplicación tipo de la digestión anaerobia es en las granjas de ganado bovino y porcino de gran tamaño o como planta de gestión de residuos en zonas de alta concentración de ganado estabulado, por el gran problema que generan los purines. En este caso se puede proponer y proyectar una planta de digestión anaerobia

Para el adecuado aprovechamiento de los lodos se requiere realizar el respectivo perfil de lodos, identificando en la laguna los puntos claves en los cuales el lodo acumulado debe ser retirado o bombeado. 5

Además de remover periódicamente los lodos del fondo de las lagunas con el fin de prevenir la “colmatación de los lodos”, recomendado cuando su altura sea superior a la tercera parte de su profundidad.

7. MARCO REFERENCIAL DEL PROBLEMA EN CONTEXTO INTERNACIONAL Y NACIONAL:

Con respecto a las restricciones para la evacuación del lodo, se recomienda no retirar todo el lodo del fondo, pues hacerlo desestabilizaría el sistema de la laguna y afectaría la integridad del revestimiento creado sobre la tierra.

7.1..CONTEXTO INTERNACIONAL: Aguas residuales como las que quedan después de lavar los platos o incluso utilizar el baño, pueden ser un recurso inestimable para satisfacer la creciente demanda mundial de agua dulce y diversas materias primas.

El proceso de secado de los lodos es de suma importancia, debido al alto contenido de humedad de estos (90-95%), este se debe reducir hasta alcanzar valores por debajo del 75% p/p. El secado de los lodos al aire libre se realiza en lechos de secado, para lo cual se debe tener en cuenta las siguientes consideraciones: -

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Este es uno de los mensajes incluidos en el Informe de la ONU sobre el Desarrollo de los Recursos Hídricos en el Mundo 2017, lanzado este miércoles en Sudáfrica, con motivo del Día Mundial del Agua. Según ONU-Agua, en las naciones de bajos ingresos sólo se trata un 8% de las aguas residuales domésticas e industriales, un porcentaje muy pequeño comparado con el de los países desarrollados, donde un 70% de esas aguas son sometidas a tratamiento.

El lecho debe ser simple, permeable, que permita recolectar los lixiviados y secar el lodo por evaporación. El área y diseño del lecho de secado corresponde a la capacidad del sistema de tratamiento de cada planta. Impermeabilizar el piso del lecho de secado y tener una sección de tubos perforados que drenen el lixiviado para su posterior recolección. Se recomienda que la carga aproximada de lodos sea de 200 kg/m² de sólidos totales aplicada en capas delgadas de entre 20 y 30 cm. La deshidratación de los lodos se hace durante un periodo aproximado de 2 a 3 semanas hasta que sea manipulable con pala. Después de la deshidratación, retirar el lodo seco y verificar el espesor del lecho de arena y si es necesario se debe completar con más arena. El lixiviado obtenido requiere tratamiento secundario, puede ser enviado nuevamente al sistema de tratamiento de efluente.

Acerca de este tema, Daniela Bostrom (2017), es la portavoz del Programa Mundial de Evaluación de los Recursos Hídricos de la ONU. “Si el agua no se trata y se regresa al medio ambiente esto causa toxicidad y puede afectar la biodiversidad”, dijo. La contaminación con agentes patógenos procedentes de los excrementos humanos y animales afecta a casi un tercio de los cursos fluviales de América Latina, África y Asia, y pone en peligro la vida de millones de personas. Esto contribuye a la propagación de enfermedades tropicales como el cólera y el dengue. El Informe de la ONU sobre el Desarrollo de los Recursos Hídricos en el Mundo 2017, advierte que en un futuro próximo el volumen de aguas residuales que necesitan tratamiento aumentará dramáticamente en los países menos desarrollados y si no se toman medidas ahora, la situación podría convertirse en crítica. Sólo en 2012, más de 6

800 mil personas murieron a causa del agua contaminada.

36% y 10%, respectivamente. A nivel nacional, las PTAR tienen una capacidad de 29,6 metros cúbicos por segundo ( m3/s), entre las cuales destacan Taboada y La Chira.

En el reporte, ONU-Agua exhorta a reutilizar las aguas residuales, perdiendo el estigma de beber las aguas correctamente procesadas y también a verter menos.

La planta de Taboada, que se encarga del tratamiento de agua de 27 distritos de Lima y Callao, posee una capacidad de procesamiento de 19 m3 /s. La PTAR La Chira, por su lado, ubicada en el distrito de Chorrillos, tiene una capacidad de tratamiento promedio de 6,3 m3/s.

“Las municipalidades pueden limpiar sus calles con éstos líquidos, las empresas pueden utilizarlos para sus sistemas de calefacción y refrigeración”, agregó Bostrom. Se espera que para 2020 aumente en un 50% el mercado para el tratamiento de aguas residuales destinadas a usos industriales. Debido a su contenido orgánico, estas aguas también son útiles como fertilizantes a nivel agrícola y sus minerales pueden ser extraídos para producir biogás y energía.

Existirían, además, 9 PTAR que no se encuentran en funcionamiento debido a la oposición de los vecinos, el colapso del afluente, procesos legales, etc., y 13 con obras de construcción paralizadas por falta de saneamiento de terrenos, arbitrajes, deficiencias de la construcción, entre otros motivos.Para reducir el déficit en el tratamiento de agua, el Plan Nacional de Saneamiento 2017-2021 comprende la inversión de S/8.000 millones para la ampliación y construcción de PTAR en ese período. De dicho monto, las regiones de Lima (S/2.200 millones), Piura (S/520 millones) y La Libertad (S/448 millones) registran el mayor gasto esperado. La inversión en tratamiento representa aproximadamente el 20% de la inversión total esperada en saneamiento para este período.

En el Día Mundial del Agua, la ONU recordó que podemos dejar de aportar al crecimiento desmedido de las aguas residuales con medidas tan simples con cerrar la llave cuando nos cepillamos los dientes. 7.2.CONTEXTO NACIONAL:

Según la Superintendencia Nacional de Servicios de Saneamiento (Sunass), en el Perú la cobertura de aguas residuales todavía es muy limitada. “Las principales ciudades que tienen sistemas de tratamiento son Lima. También Arequipa y Cusco, pero lamentablemente la mayor parte de empresas de saneamiento no tienen un tratamiento no tienen un tratamiento completo ni moderno, utilizan una tecnología que tienen poca efectividad y eso genera un riesgo en la salud pública”, explica Miguel Prialé(2017), experto en Gestión Pública de la Universidad del Pacífico.De las 253 localidades atendidas por las EPS, el 35% no cuenta con infraestructura alguna de tratamiento de aguas residuales. El tratamiento de aguas servidas de las EPS grandes (de 40 mil hasta 1 millón de conexiones) llega al 58%, mientras que en las EPS medianas (desde 15 mil hasta 40 mil conexiones) y pequeñas (hasta 15 mil conexiones) tan solo es de

9.CONCLUSIONES: ● La salud humana se ve dañada por la contaminación del agua y entre otros, ya que estas contienen restos sólidos, sustancias químicas y tóxicas. Por ello cobra importancia implementar plantas de tratamiento de aguas residuales. ● La mayor parte de ciudades que cuentan con plantas de tratamiento de aguas residuales sobre todo domésticas, no utilizan o usan 7

limitadamente el agua residual tratada, por lo que el producto se va directo a los ríos, o al mar, donde se pierden, habiéndose incurrido en gastos sin un objetivo claro sobre el producto resultante.

involucrados de la zona, a los efectos de su sostenibilidad.

11.BIBLIOGRAFÍA:

● El costo unitario del reúso de aguas residuales tratadas debe ser igual o menor que el pago tarifa de agua, situación que ha quedado demostrado cuando se realizó la aplicación del modelo.

● 4 de Setiembre del 2017,¿Existen sistemas para tratar aguas residuales en el Perú? , El Comercio,Recuperado de https://elcomercio.pe/economia/peru/ existen-sistemas-tratar-aguasresiduales-peru-noticia-455379

● En términos agregados existe un beneficio adicional por reutilizar el agua residual tratada, al utilizar menor cantidad de agua potable en determinadas áreas para favorecer a otras que carecen del líquido elemento, y, las aguas residuales tratadas se utilizarían en otras actividades económicas y de servicios que no son de consumo humano directo como la agricultura, riego de parques y jardines.

● 2017,AGUAS RESIDUALES EL RECURSO DESAPROVECHADO, UNESCO, Recurado de http://unesdoc.unesco.org/images/00 24/002476/247647s.pdf

● Palomino Uriarte, Angela Vanesa, tesis “Informe de prácticas preprofesionales”, CITRAR ,Perú, 2012

10.RECOMENDACIONES:

● Chavez de la Cruz, Adair,”Comparación de la eficiencia de la remoción de la DQO en humedales de flujos subsuperficial con macrófita ammophila arenaria en diferentes tamaños de grava”,CITRAR, Perú, 2017

● La eficiencia en el uso del agua, variable futura para medir el desarrollo socio económico de los pueblos, sólo será posible, si y sólo si, se genera conciencia a todo nivel, sobre la escasez de ella; Es decir, no debe permitirse usos irracionales del líquido elemento, generando así una cultura hídrica y trabajando integralmente, es decir en varios frentes científicos, sociales, económicos y políticos, a los efectos de evitar la contaminación ambiental. En este concepto, se debe incluir la reutilización del agua residual tratada. ● Que el gobierno central, delegue en los gobiernos locales, la administración y fiscalización de la generación y utilización de aguas residuales domésticas tratadas, en cuyo ámbito se deberá integrar a los 8