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• Jorge Chávez Barboza

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PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES SAN JUAN - PTAR

INDICE 1. INTRODUCCIÓN

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2. DATOS GENERALES DE LA PLANTA PTAR-SAN JUAN

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3. TECNOLOGIA DE LAGUNAS AIREADAS

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3.1. Pre-Tratamiento

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3.2. Tratamiento Biológico

Pág. 6

3.2.1. Lagunas aireadas

Pág. 6

3.2.2. Laguna de sedimentación

Pág. 8

3.2.3. Laguna de maduración

Pág. 9

3.3. Desinfección

Pág. 10

3.4. Usos

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4. BIBLIOGRAFÍA

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5. ANEXO

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PLANATA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “SAN JUAN” 1. INTRODUCCIÓN Las aguas residuales son generadas por residencias, instituciones y locales comerciales e industriales. É stas pueden ser tratadas dentro del sitio en el cual son generadas (por ejemplo: tanques sépticos u otros medios de depuració n) o bien pueden ser recogidas y llevadas mediante una red de tuberías - y eventualmente bombas - a una planta de tratamiento municipal. Los esfuerzos para recolectar y tratar las aguas residuales domésticas de la descarga está n típicamente sujetos a regulaciones y está ndares locales, estatales y federales (regulaciones y controles). A menudo ciertos contaminantes de origen industrial presentes en las aguas residuales requieren procesos de tratamiento especializado. Las aguas residuales consisten de dos componentes, un efluente líquido y un constituyente só lido, conocido como lodo. La meta del tratamiento de aguas residuales no es producir un producto estéril, sin especies microbianas, sino reducir el nivel de microorganismos dañ inos a niveles má s seguros de exposició n, donde el agua es comú nmente reciclada para el riego o usos industriales. Al escoger la tecnología apropiada de tratamiento, deben considerarse cierto nú mero de factores, incluyendo la cantidad y composició n de la corriente de residuos, los está ndares del efluente, opciones indicadas de uso y desecho, opciones de pre-tratamiento industrial; y, factibilidad de funcionamiento (es decir, inquietudes econó micas y técnicas). Típicamente existen dos formas generales de tratar las aguas residuales. Una de ellas consiste en dejar que las aguas residuales se asienten en el fondo de los estanques, permitiendo que el material só lido se deposite en el fondo. Después se trata la corriente superior de residuos con sustancias químicas para reducir el nú mero de contaminantes dañ inos presentes. El segundo método y el que explicaremos en este trabajo consiste en utilizar la població n bacteriana para degradar la materia orgá nica. Este método, conocido como tratamiento de lodos activados, requiere el abastecimiento de oxígeno a los microbios de las aguas residuales para realzar su metabolismo. Una de las instituciones nacionales SEDAPAL se encarga de ésta ardua tarea de tratar el agua residual pero solo lo hace a un 18% del total de aguas residuales, en general este proceso comienza:    

Pre-tratamiento, tratamiento primario o físico, tratamiento secundario o bioló gico tratamiento terciario que normalmente implica una cloració n.

El proceso de la planta mostrada a continuació n ubicada en San Juan de Miraflores está especializada para hacer el removido de material bioló gico de las aguas residuales por lo que usará la tecnología de lagunas aireadas, cabe resaltar que este proceso es conocido como tratamiento secundario, a continuació n se explicará cada una de las etapas de este proceso.

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2. DATOS GENERALES DE LA PLANTA PTAR-SAN JUAN 2.1. Antecedentes y Descripción General La Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) de San Juan de Miraflores forma parte del Proyecto San Bartolo, financiado por el Gobierno de Japó n, reemplaza a las antiguas Lagunas de Oxidació n de San Juan. Tabla 1. Características Generales de PTAR-San Juan

La PTARSan Juan fue creada para tratar aguas residuales de Villa el Salvador y San Juan de Miraflores. Los pará metros de diseñ o de la planta fueron para tratar agua residuales que contiene una DBO de 250mg/L, só lidos suspendidos de 250 mg/L y coliformes totales 1011 mg/L. Actualmente la planta está trabajando con el 50% (400 L/s) de su capacidad de diseñ o, ya que actualmente la DBO per cá pita no es 250 mg/L, sino las aguas residuales de las partes altas (Villa el Salvador) vienen con una DBO de 500 a 550 mg/L en el desagü e, mientras que las aguas provenientes de San Juan de Miraflores vienen con una DBO de 450 a 550 mg/L. La PTAR-San Juan cuenta con 4 baterías, las cuales las dos primeras baterías que son altas (Conjunto de lagunas) se trata las aguas provenientes de Villa el Salvador, mientras que las dos baterías bajas trata las aguas residuales de San Juan de Miraflores. Cada una de estas baterías contienes 9 lagunas por donde pasara el agua para ser tratada, y tiene un ú ltimo proceso que es la desinfecció n para su posterior uso, ya que esta agua tratada solo puede ser utilizado para el riego de plantas de tallo alto (ornamentales), no apta paro riego de hortalizas. Las lagunas aireadas contienen equipos de aireació n, los cuales se acomodan 4 en las esquinas que son de inyecció n horizontal y 2 en el centro que son de inyecció n de aire vertical a las lagunas.

Tabla 2. Dimensiones y Tiempo de Residencia por Lagunas

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Tipo de Laguna Mezcla Completa Mezcla Parcial o Facultativa Sedimentación Pulimento o Maduración

Largo (m) 80 80

Ancho (m) 72 48

Profundidad (m) 3 3

Tiempo de Residencia de Aguas (días) 20 20

72 90

40 80

3 4

20 10

2.2. Ubicación La PTAR-San Juan se encuentra ubicada Av. Pedro Miotta s/n entre ETECEN y Parque Zonal Huayna Capac- Distrito de San Juan Miraflores.

Figura 1. Ubicación de PTAR-San Juan

Figura 2. PTAR – San Juan de Miraflores

3. TECNOLOGIA DE LAGUNAS AIREADAS INDUSTRIA DE LOS PROCESOS QÚ IMICOS Pá gina 4

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Esta tecnología se realiza a través de un proceso aerobio que se caracteriza porque la descomposició n de la materia orgá nica que se lleva a cabo en una masa de agua que contiene oxígeno disuelto. En este proceso participan bacterias aerobias o facultativas y origina compuestos inorgá nicos que sirven de nutrientes a las algas, las cuales a su vez producen má s oxígeno y permiten la actividad de las bacterias aerobias. Existe pues una simbiosis entre bacterias y algas que facilita la estabilizació n aerobia de la materia orgá nica. El desdoblamiento de la materia orgá nica se lleva a cabo con intervenció n de enzimas producidas por las bacterias en sus procesos vitales. A través de estos procesos bioquímicos en presencia de oxígeno disuelto, las bacterias logran el desdoblamiento aerobio de la materia orgá nica. El oxígeno consumido es parte de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO). Los procesos bioló gicos má s importantes que tienen lugar en una laguna son:  Oxidación de la materia orgánica por bacterias aeróbicas: La respiració n bacteriana provoca la degradació n de los DBOs del agua residual hasta CO 2 y H2O produciendo energía y nueva célula.

 Producción fotosintética de oxígeno: La fotosíntesis algal produce, a partir de CO2, nuevas algas, y O2, que es utilizado en la respiració n bacteriana.

 Digestión anaeróbica de la materia orgánica con producción de metano.

3.1. Pre-Tratamiento Se pretende con el Pre-Tratamiento la eliminació n de materias gruesas, cuerpos gruesos y arenosos cuya presencia en el efluente perturbaría el tratamiento total y el funcionamiento eficiente de las maquinas, equipos e instalaciones de la estació n depuradora. En el Pre-Tratamiento se efectú a un desbaste (rejas) para la eliminació n de las sustancias de tamañ o excesivo y un tamizado para eliminar las partículas en suspensió n. Un desarenado, para eliminar las arenas y sustancias só lidas densas en suspensió n y un desengrasado para eliminar los aceites presentes en el agua residual así como elementos flotantes. Esta planta recibe la carga de dos distritos: San Juan de Miraflores (carga baja) y Villa el Salvador (carga alta). En total recibe 400L/s con un total de 500 mg/L (DBO). INDUSTRIA DE LOS PROCESOS QÚ IMICOS Pá gina 5

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o Desbaste Esta operació n consiste en hacer pasar el agua residual a través de una reja. De esta forma, el desbaste se clasifica segú n la separació n entre los barrotes de la reja en:  Desbaste fino: Con separació n libre entre barrotes de 10-25 mm.  Desbaste grueso: Con separació n libre entre barrotes de 50-100 mm. En cuanto a los barrotes, estos han de tener unos espesores mínimos segú n sea:  Reja de gruesos: Entre 12-25 mm.  Reja de finos: Entre 6-12 mm. También tenemos que distinguir entre los tipos de limpieza de rejas igual para finos que para gruesos:  Rejas de limpieza manual.  Rejas de limpieza automática. o Desarenador El objetivo de esta operació n es eliminar todas aquellas partículas de granulometría con el fin de evitar que se produzcan sedimentos en los canales y conducciones, para proteger las bombas y otros aparatos contra la abrasió n, y para evitar sobrecargas en las fases de tratamiento siguiente. o Desaceitado y Desengrasador El objetivo en este paso es eliminar grasas, aceites, espumas y demá s materiales flotantes má s ligeros que el agua, que podrían distorsionar los procesos de tratamiento posteriores. 3.2. Tratamiento Biológico 3.2.1. Lagunas aireadas Las lagunas aireadas son unidades de tratamiento cuya aplicació n debe priorizarse en la fase de tratamiento secundario. Cuando la disponibilidad de terreno es escasa, es importante emplear sistemas de pre-tratamiento de mejor eficiencia, previo al empleo de lagunas aireadas. Esto tiene como finalidad reducir el á rea requerida por estas unidades, ademá s de reducir el consumo de energía eléctrica por disminució n de la carga orgá nica y por ende menor oxígeno requerido en el proceso de tratamiento. Las lagunas aireadas suelen ser diseñ adas con profundidades de 1 a 4m. La aireació n del agua residual tratada se realiza empleando aireadores mecá nicos o dispositivos de aireació n por medio de difusores. El empleo de lagunas aireadas, con un enfoque en la ecoeficiencia, busca reducir al má ximo el uso de energía eléctrica, por tanto, previo al empleo de este tipo de unidades es importante utilizar los componentes de pre-tratamiento con rejas, y desarenador para el retiro de só lidos y material grueso.

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Figura 3. Aireador mecánico en Lagunas Aireadas

Las lagunas aireadas pueden clasificarse en lagunas de mezcla completa y lagunas aireadas facultativas. En el primer caso, el nivel de turbulencia es suficiente para mantener los lodos en suspensió n y oxígeno disuelto en toda la laguna, mientras que en el segundo caso la turbulencia en la laguna es insuficiente, es decir que parte de los lodos sedimentan, produciéndose una descomposició n anaeró bica en el fondo.

Figura Figura 4. Laguna 5. Laguna Aireada aireada de Mezcla de Mezcla Parcial Completa o Facultativa

 Lagunas aireadas de mezcla completa: Mantienen la biomasa en suspensió n, con una alta densidad de energía instalada (mayor que 15 W/m3). Son consideradas como un proceso incipiente de lodos activados sin separació n y recirculació n de lodos y la presencia de algas no es evidente. Para estas unidades es recomendable el uso de Aireadores de baja velocidad de rotació n.  Lagunas aireadas facultativas: Mantienen la biomasa en suspensió n parcial, con una densidad de energía instalada menor que las anteriores (recomendable 2 W/m3). Este tipo de laguna presenta signos de acumulació n de lodos, observá ndose frecuentemente la aparició n de burbujas de gas de gran tamañ o en la superficie, por efecto de la digestió n de lodos en el fondo. El efluente de las lagunas aireadas va a las lagunas de decantació n, donde ocurre la sedimentació n de lodos generados por el proceso de aireació n. Debido a que dichos lodos se acumulan progresivamente en la laguna de sedimentació n, ellos deben ser perió dicamente retirados de, siendo por tanto necesario la construcció n de por lo INDUSTRIA DE LOS PROCESOS QÚ IMICOS Pá gina 7

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menos dos unidades de lagunas de sedimentació n. Así, mientras se realiza el mantenimiento (limpieza) de una de las lagunas, se mantiene en operació n la otra. Tabla 3. Características Técnicas de Lagunas Aireadas

Tabla 4. Ventajas y Desventajas de Lagunas Aireadas

3.2.2. Laguna de sedimentación o estabilización Las lagunas de sedimentació n son estanques diseñ ados para el tratamiento de las aguas residuales, mediante procesos bioló gicos naturales de interacció n de la biomasa (algas y bacterias aeró bicas) y la materia orgá nica contenida en esa agua. El uso de este tipo de tratamiento se recomienda especialmente cuando se requiere un alto grado de remoció n de organismos pató genos, sin emplear los métodos de cloració n, oxidació n, o radiació n UV.

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Son aquellas que poseen una zona aerobia y una anaerobia, siendo respectivamente en superficie y fondo. La finalidad de estas lagunas es la estabilizació n de la materia orgá nica en un medio oxigenado proporcionando principalmente por las algas presentes. En este tipo de lagunas se puede encontrar cualquier tipo de microorganismos, desde anaerobios estrictos, en el fango del fondo, hasta aerobios estrictos en la zona inmediatamente adyacente a la superficie. Ademá s de las bacterias y protozoarios, en las lagunas facultativas es esencial la presencia de algas, que son los principales suministradoras de oxígeno disuelto. El objetivo de las lagunas de sedimentació n es obtener un efluente de la mayor calidad posible, en el que se haya alcanzado un elevada estabilizació n de la materia orgá nica, y una reducció n en el contenido en nutrientes y bacterias coliformes. Las bacterias y algas actú an en forma simbió tica, con el resultado global de la degradació n de la materia orgá nica. Las bacterias utilizan el oxígeno suministrado por las algas para metabolizar en forma aeró bica los compuestos orgá nicos. En este proceso se liberan nutrientes solubles (nitratos, fosfatos) y dió xido de carbono en grandes cantidades, estos son utilizados por las algas en su crecimiento. De esta forma, la actividad de ambas es mutuamente beneficiosa. Se observa la formació n de nata blanca que son producto de la grasa contenida en el agua. Sobre la superficie del lodo se da la formació n de gases como CO2, metano, y gases orgá nicos que son evidencia de la acció n y aparició n de las bacterias anaerobias quienes se encargará n de la siguiente parte de eliminació n de carga orgá nica en el agua. Se debe tener cuidado de que el lodo formado en estas lagunas de pase de 60cm de alto, ya que pasado esta medida se podría dar la minerilizació n del lodo o su solidificació n. Para evitar la solidificació n del lodo su humedad debe estar entre 98.5 % y 99.3%. 3.2.3. Laguna de maduración o pulimento Este tipo de laguna tiene como objetivo fundamental la eliminació n de bacterias pató genas. Ademá s de su efecto desinfectante, las lagunas de maduració n cumplen otros objetivos, como son la nitrificació n del nitró geno amoniacal, cierta eliminació n de nutrientes, clarificació n del efluente y consecució n de un efluente bien oxigenado. Las lagunas de maduració n se construyen generalmente con tiempo de retenció n de 3 a 10 días cada una, mínimo 5 días cuando se usa una sola y profundidades de 1 a 1.5 metros. En la prá ctica el nú mero de lagunas de maduració n lo determina el tiempo de retenció n necesario para proveer una remoció n requerida de coliformes fecales. Las lagunas de maduració n suelen constituir la ú ltima etapa del tratamiento, por medio de una laguna facultativa primaria o secundaria o de una planta de tratamiento convencional, debido a la eliminació n de agentes pató genos, si se reutiliza el agua depurada. INDUSTRIA DE LOS PROCESOS QÚ IMICOS Pá gina 9

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Figura 6. Interacción de bacterias y algas en las lagunas de sedimentación y maduración

3.3. Desinfección El proceso de desinfecció n debe realizarse en el efluente de plantas de tratamiento cuando éste ú ltimo pueda crear peligros de salud en las comunidades aguas abajo de la descarga. El proceso de desinfecció n que se utilice debe seleccionarse después de la debida consideració n de:     

Caudal de aguas residuales a tratar. Calidad final deseada de desinfecció n. Razó n de aplicació n y demanda. El pH del agua que va a desinfectarse. Costos del equipo y suministros.

o Cloración En caso de que las exigencias del tratamiento lo indiquen se proveerá del equipo adecuado para clorar el efluente. Para el nivel alto de complejidad los cloradores deben ser de capacidad adecuada y tipo automá tico. Deben proveerse instalaciones adicionales automá ticas para regular y registrar grá ficamente el cloro residual. El sistema de cloració n automá tica depende del cuerpo de agua receptor del efluente de la planta y será controlado por el caudal. La capacidad requerida del clorador variará , dependiendo de los usos de los puntos de aplicació n del desinfectante. Para desinfecció n, la capacidad debe ser adecuada para producir una concentració n residual de cloro en el efluente de la planta medido por un método INDUSTRIA DE LOS PROCESOS QÚ IMICOS Pá gina 10

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está ndar, de manera que reduzca la concentració n de coliformes viables y sea consistente con los valores especificados para el cuerpo de agua receptor. Debe existir un equipo de reserva disponible, con suficiente capacidad para reemplazar la unidad de mayor tamañ o durante paros por averías. Debe haber reemplazos disponibles para aquellas piezas sujetas a desgastes y rotura para todos los cloradores. El período de contacto en la cá mara de cloració n no será menor de 30 minutos con base en el caudal medio diario. Después de una mezcla rá pida sustancial debe proveerse un tiempo de contacto mínimo de 15 minutos en el caudal má ximo horario ó la razó n má xima de bombeo. Tabla 5. Dosis de cloro para desinfección normal de aguas residuales domésticas

Tratamiento de Agua Residual Precloración Agua residual no tratada (dependiendo de la edad) Efluente primario Efluente de Laguna Aireadas Efluentes de Lodos Activados Efluentes de Filtros de Arena

Dosis de Cloro para diseño (mg/L) 20 – 25 6 – 15 (fresca) 12 – 30 (séptica) 8 – 20 3 – 15 2–8 1–6

3.4. Usos El proyecto global “Manejo Sostenible del Agua para Mejorar la Salud de las Ciudades del Mañ ana” (SWITCH) muestra un inventario de las experiencias de uso de aguas residuales en Lima Metropolitana. De los 37 casos identificados, el 59% han destinado el reú so del agua tratada para actividades tales como creació n de á reas verdes, campos deportivos y parques pú blicos, que se desarrollan principalmente en el á mbito intraurbano. Má s del 70% del agua utilizada en dichas á reas se enfocan en la actividad forestal, creació n de bosques o arborizació n de parques y bermas de avenidas, mientras que el 30% se utiliza para el riego de cobertura vegetal como el grass o pasto americano. Las principales especies recomendadas para las á reas verdes recreativas son los ficus y molles, que está n ganando preferencia en los ú ltimos añ os, por ser especies que se adaptan mejor que los eucaliptos a las condiciones climá ticas y a las características de los suelos de Lima. Los molles muestran un excelente crecimiento en las zonas má s á ridas. Igualmente, el uso de la campanilla (Ipomoea purpureosa) para cubrir las laderas de acantilados como la Costa Verde, en la ciudad de Lima, ha dado buen resultado. Este proyecto también permitió comprobar que los altos costos demandados por el riego de las á reas verdes con agua potable han determinado que algunas instituciones decidan tratar y usar las aguas residuales locales para reducir los costos significativamente. Una INDUSTRIA DE LOS PROCESOS QÚ IMICOS Pá gina 11

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forma de evaluar los beneficios econó micos del uso de las aguas residuales tratadas en el riego de las á reas verdes es a través del ahorro econó mico, producto del reemplazo del agua potable que tradicionalmente se ha utilizado. Una exigencia bá sica es que los parques y jardines se rieguen con aguas residuales tratadas y que tengan menos de 1,000 coliformes fecales por 100 ml. Esto significa que los sistemas de tratamiento deben lograr remover de 4 a 5 unidades logarítmicas de coliformes fecales, empleando sistemas como lodos activados, humedales artificiales y filtros percoladores con filtros de macró fitas que tengan desinfecció n final, o lagunas de estabilizació n con má s de 18 días de periodo de retenció n, en el caso de Lima. De igual forma, el agua requiere estar libre de helmintos y protozoos, que son pará sitos humanos. En virtud de esto, los sistemas de tratamiento deben ser capaces de remover de 2 a 3 unidades logarítmicas de tales organismos. Estos sistemas pueden ser las lagunas de estabilizació n con periodos de retenció n mayores a 10 días y lodos activados con desinfecció n u otros. Teniendo en cuenta que el 98% de los pará sitos pertenecen al grupo de los protozoos, se recomienda que todas las plantas de tratamiento implementen dispositivos hidrá ulicos que eviten la salida del efluente por rebose. Es necesario indicar que los sistemas de riego por gravedad (inundació n y surcos), utilizados actualmente en las experiencias con aguas residuales tratadas, deben ser reemplazados por sistemas de riego tecnificado (goteo y otros), que logran un uso má s eficiente del agua.

Figura 7. Bioecológico de Miraflores

Complejo San Juan de

o Impactos Positivos en el Ambiente 

Reducir los niveles de contaminació n por la descarga actual del colector Surco en La Chira, en beneficio de la població n bañ ista con la reducció n de enfermedades gastrointestinales, piel y ojos.



Reducir la sobrecarga de la capacidad de colectores aguas abajo de la derivació n a las Plantas de Tratamiento, en el á rea de drenaje del Colector Surco.



Mantener y ampliar las á reas agrícolas de los distritos de San Juan de Miraflores y Villa El Salvador, con los efluentes de la PTs San Juan y Huá scar, alrededor de 800

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ha., estas á reas empezará n a producir inmediatamente las plantas entren en funcionamiento. 

Recuperar zonas desérticas en los distritos de Lurín y Punta Hermosa (Pampas de San Bartolo) para la agricultura y forestació n. Se cuenta con un potencial de 5,000 ha., que podrían ser irrigadas por el efluente de la Planta San Bartolo.

4. BIBLIOGRAFÍA      

MOSCO, J.; ALFARO, T. “Panorama de Experiencia de Tratamiento y Reuso de Aguas Residuales en Lima Metropolitana y Callado”. 1° Edició n. Lima-Perú . 2008. Pá g.: 23-30. http://sinia.minam.gob.pe/ http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/congreso/expome.pdf http://www.fonamperu.org/general/agua/documentos/Oportunidades_Mejoras_Ambien tales.pdf http://www.bvsde.paho.org/bvsair/e/repindex/repi84/vleh/fulltext/acrobat/leon3.pdf http://es.scribd.com/doc/3288548/TRATAMIENTO-DE-AGUAS-RESIDUALES

5. ANEXO NORMAS De la relació n de 143 PTARs presentadas por SUNASS, las diez que son de mayor capacidad de tratamiento, son las que se muestran en el cuadro: Tabla 6. Características de la PTARs en el Perú

Información de las EPS en Agosto 2007 para PTAR. Elaboración: SUNASS Cabe suponer que de estas plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR), pocos son los proyectos que puedan llamarse exitosos. Ello se debe, por un lado, a la visió n sesgada de las EPS que no llega a descubrir el potencial socio econó mico de las aguas residuales tratadas, la cual se manifiesta al calificar como castigo para el trabajador la designació n para efectuar actividades de operació n y mantenimiento de las PTAR y, por otro lado, a la ausencia de una cultura de protecció n del ambiente como parte de la misió n de las EPS. El resultado es la contaminació n de los cuerpos de agua que reciben tanto los efluentes de insuficiente calidad de las PTAR como los vertimientos de aguas residuales crudas provenientes de los sistemas de alcantarillado. INDUSTRIA DE LOS PROCESOS QÚ IMICOS Pá gina 13

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MARCO LEGAL DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS EN EL PERÚ Y ROLES DE LAS ENTIDADES COMPETENTES En el Perú , el sector saneamiento, pertenece al sector pú blico. La Superintendencia Nacional de Servicios de Saneamiento, SUNASS, es la encargada de regular, supervisar y fiscalizar el mercado de servicios de agua potable. El Estado promueve la participació n del sector privado mediante procesos de concesió n a nivel nacional, enmarcado en la Ley General de Servicios de Saneamiento, Ley N° 26338 y su Reglamento. El cuadro 11 muestra el resumen del marco legal en el Perú , para el sector saneamiento. Tabla 7. Marco Legal y Normativo

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Tabla 8. Cuadro de Límites Máximo Permisible para Efluentes de PTAR

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