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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

EVALUACION DEL METODO DE LODOS ACTIVADOS EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMETICAS PROYECTO DE INVESTIGACION

PRESENTADO POR EL BACHILLER: GARCIA INGA EMERZON YENSEN

HUANCAYO-PERÚ 2019

A mis padres por haberme forjado como la persona que soy; muchos de mis logros se los de a ustedes entre los que se incluye este. Me formaron con reglas y algunas libertades, pero al final de cuentas, me motivaron constantemente para alcanzar mis anhelos.

AGRADECIMIENTO La vida es hermosa, y una de las principales características de esta hermosura es la que podemos compartir y disfrutar con quienes amamos. Podemos ayudar y guiar a muchas personas si ellas lo permiten, pero también podemos ser ayudados y guiados durante nuestra vida; por esto mismo, mediante estos agradecimientos de este proyecto, quiero exaltar la labor de todos mis amigos, todos aquellos que estuvieron presentes durante toda o la mayor parte de la realización y el desarrollo de este proyecto, gracias a aquellos que con respeto y decencia realizaron aportes a este proyecto, gracias a todos. Este desarrollo del proyecto no lo puedo describir como algo fácil, lo que sí puedo hacer, es afirmar que durante todo este tiempo pude disfrutar de cada momento, que cada revisión bibliográfica (investigación), que se realizaron dentro de esta, lo disfrute mucho, y no fue porque simplemente me dispuse a que así fuera, fue porque la vida misma me demostró que de las cosas y actos que yo realice, serán los mismos que harán conmigo. Siembra una buena y sincera amistad, y muy probablemente el tiempo te permitirá disfrutar de una agradable cosecha.

I.

RESUMEN

El proyecto de investigación titulado “EVALUACION DEL METODO DE LODOS ACTIVADOS EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS” surge como una alternativa de tratamiento de aguas residuales domésticas producidas en las casas. La alta carga de materia orgánica, que contiene proteínas, grasas y aceites, lo cual, además del impacto ambiental que ocasiona, representa una pérdida económica por no recuperarla, que puede retornarse a la producción. A fin de evaluar la remoción de materia orgánica en la fase de pretratamiento de dichas aguas residuales, se hicieron pruebas de coagulación, floculación y sedimentación, utilizando polímeros orgánicos naturales e inocuos; sulfato de aluminio como coagulante y cloro se logró una remoción promedio de 77% de sólidos suspendidos totales (SST). Los resultados obtenidos se compararon con los límites máximos permisibles para los efluentes de plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas, según el Decreto Supremo N° 003-2010 MINAM. Como resultado de la investigación, se pudo determinar la remoción de solidos totales que es uno de los parámetros importantes en la evaluación de calidad de las aguas que cumplieron con los límites máximos permisibles, finalmente se desarrolló el diseño factorial para comprobar las hipótesis nula y alternativa, considerando la curva de Fisher a un nivel de confianza del 90%.

II.

INTRODUCCION

Desde tiempos antiguos el agua ha sido un tema fundamental para el consumo y bienestar en general de toda la población humana. A medida que pasa el tiempo, el hombre se ha encargado de utilizarla de forma inescrupulosa limitando cada vez más la calidad con la cual se encuentra el agua en su estado natural, y contaminando radicalmente el recurso hídrico que nos brindan nuestros paramos y corrientes superficiales que se encuentran en el territorio bogotano, vertiendo desechos al rio sin ningún tratamiento o cuidado sin tener en cuenta posibles consecuencias que se puedan generar a la hora de arrojar contaminantes que puedan alterar el ecosistema acuático que se está modificando. El vertido de agua de desecho de origen doméstico e industrial, carga con altos porcentajes de materia orgánica y microorganismos de origen fecal a los cuerpos de agua. El control de la calidad microbiológica del agua tanto de consumo como de vertimientos, necesariamente requiere de un análisis con el propósito de determinar la presencia de microorganismos patógenos. Gracias a la reglamentación y tipificación de los distintos procedimientos para la detección de patógenos en el agua se ha logrado determinar que los agentes involucrados en la transmisión hídrica son las bacterias, los virus y los protozoos, que pueden causar enfermedades con distintos niveles de gravedad y llegando a causar la muerte en algunos casos. El diagnóstico de estos microorganismos, requiere procedimientos, equipos y laboratorios especializados que representan varios días de análisis y costos elevados. A pesar de esto y como alternativa a la solución de estos problemas, se ha propuesto el uso de indicadores microbianos que se puedan identificar mediante el uso de métodos sencillos, rápidos y económicos. Es de gran importancia hacer un debido tratamiento a las aguas transformadas o alteradas por el ser humano en donde priman intereses medioambientales para beneficio de la humanidad. Por tal motivo es importante crear procesos que ayuden a normalizar, desinfectar el agua manipulada por el hombre y generar el menor daño al ecosistema que están recibiendo las aguas manipuladas por el ser humano.

III.

OBJETIVO

3.1. OBJETIVO GENERAL 

Elaborar el análisis del sistema de aguas residuales domésticas y plantear un sistema de tratamiento de dichas aguas, que reemplace a las lagunas de estabilización existentes, así como la reutilización del efluente.

3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 

Analizar el sistema de tratamiento actual, por lagunas de estabilización.



Analizar del Marco Legal establecido por la MINAM para la obtención del efluente.

IV.

INDICE

..................................................................................................................................................... 1 AGRADECIMIENTO ...................................................................................................................... 3 RESUMEN ................................................................................................................................. 4

I.

INTRODUCCION................................................................................................................. 5

II.

OBJETIVO ........................................................................................................................ 6

III. 3.1.

OBJETIVO GENERAL ............................................................................................... 6

3.2.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS: ..................................................................................... 6

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................................ 9

V.

5.1.

CARACTERIZACION DEL PROBLEMA ................................................................... 9

5.2.

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA............................................................................. 9

5.2.1.

PROBLEMA GENERAL ......................................................................................... 9

5.2.2.

PROBLEMA ESPECIFICOS .................................................................................. 9

5.3.

JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN .............................................................. 9

VI.

MARCO TEORICO ........................................................................................................... 10

4.1.

ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN: .............................................................. 10

4.2.

BASES TEORICAS ........................................................................................................ 11

4.2.1.

Guía de la OMS para el reúso de aguas residuales: ............................................. 15

4.2.2.

Ley General de Residuos Sólidos y su Reglamento: ............................................. 15

4.3.

MARCOS CONCEPTUALES ....................................................................................... 16

4.3.1.

AFLUENTE ............................................................................................................. 16

4.3.2.

AGUA RESIDUAL ................................................................................................. 16

4.3.3.

AGUA RESIDUAL DOMESTICA ........................................................................ 16

4.3.4.

ANAEROBICO ....................................................................................................... 16

4.3.5.

BACTERIAS............................................................................................................ 16

4.3.6.

BY-PASS .................................................................................................................. 16

4.3.7.

CLARIFICACION .................................................................................................. 16

4.3.8.

CLORACION .......................................................................................................... 16

4.3.9.

COLIFORMES........................................................................................................ 16

4.3.10.

DBO .......................................................................................................................... 17

4.3.11.

DQO .......................................................................................................................... 17

4.3.12.

DENSIDAD DE ENERGIA .................................................................................... 17

4.3.13.

DIGESTION ANAEROBICA ................................................................................ 17

4.3.14.

DIGESTION AEROBICA ...................................................................................... 17

4.3.15.

EFLUENTE ............................................................................................................. 17

4.3.16.

EFLUENTE FINAL ................................................................................................ 17

4.3.17.

LODO ACTIVADO ................................................................................................ 17

4.3.18.

PROCESO DE LODOS ACTIVADOS ................................................................. 17

FORMULACION DE HIPOTESIS Y VARIABLES ....................................................... 17

VII. 5.1.

HIPOTESIS ..................................................................................................................... 17

5.1.1.

HIPOTESIS GENERAL......................................................................................... 17

5.1.2.

HIPOTESIS ESPECIFICO .................................................................................... 18

5.2.

IDENTIFICACION DE VARIABLES.......................................................................... 18

5.2.1.

VARIABLE INDEPENDIENTE............................................................................ 18

5.2.2.

VARIABLE DEPENDIENTE ................................................................................ 18

5.3.

OPERACIONALIZACION DE VARIABLES............................................................. 18

5.4.

MATRIZ DE CONSISTENCIA .................................................................................... 19

VIII. 6.3.

METODOLOGÍA ........................................................................................................... 20 POBLACIÓN DE ESTUDIO ......................................................................................... 25

6.4.

TAMAÑO DE LA MUESTRA....................................................................................... 25

6.5.

TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS. .......................................................... 25 ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS ................................................ 27

6.6.

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ................................................................................. 29

X. XI.

PRESUPUESTO .................................................................................................................. 30

9.1.

Bienes.................................................................................................................................... 30 9.1.1.

9.2.

Bienes Disponibles ................................................................................................... 30

Servicios ........................................................................................................................... 30

9.2.1.

Servicios Disponibles ............................................................................................... 30

9.2.2.

Servicios No Disponibles ......................................................................................... 31

9.3. XII. XIII.

Presupuesto total: ............................................................................................................ 31 RECOMENDACIONES ..................................................................................................... 31 BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................. 32

V.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 5.1. CARACTERIZACION DEL PROBLEMA Las PTAR están conformadas por lagunas de estabilización con tratamientos primarios y secundarios, sin embargo, las pruebas químicas realizadas en los efluentes no cumplen con los parámetros establecidos por la MINAM, especialmente la Demanda Biológica de Oxigeno y la concentración de coliformes, concentración de solidos totales vertiendo aguas contaminadas. En tal sentido en el presente trabajo se propone efectuar un análisis del estado situacional de las PTAR, con la finalidad de verificar la problemática de los sistemas de tratamiento utilizadas, así como su capacidad para procesar las aguas residuales domésticas, con un enfoque que permita minimizar la complejidad de la operación y mantenimiento de las diferentes plantas y permita la reutilización de las aguas en proyectos agrícolas, la producción de gas y abonos para de ese modo contribuir a mitigar el impacto ambiental causado por dichas plantas. 5.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

5.2.1.

PROBLEMA GENERAL

¿Cuál es el análisis de sistema de aguas residuales domesticas para obtener un efluente utilizable para el riego, limpieza y el sector agrícola? 5.2.2.

PROBLEMA ESPECIFICOS

¿Cuál es el análisis de sistema de aguas residuales domesticas para obtener un efluente utilizable? ¿Cuál de los métodos de tratamiento de aguas residuales domesticas es necesario realizar? 5.3. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN El producto final del presente estudio constituirá una propuesta de solución al problema de contaminación ambiental por el sistema de tratamiento de aguas residuales domésticas. El estudio plantea una alternativa al proceso actual de tratamiento de aguas residuales domésticas, en base a las regulaciones establecidas por la SUNASS y el Reglamento

Nacional de Edificaciones que beneficiará de manera directa a las poblaciones por mitigar el impacto ambiental producido por el vertimiento de aguas contaminadas, de manera indirecta beneficia también al sector turístico y contribuye de manera fundamental a la conservación de nuestro hábitat. 

VI.

MARCO TEORICO

4.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN: 

Macloni, D. (2014), en su tesis “Diseño de planta de tratamiento de aguas residuales para el Municipio de San Juan Chamelco, Alta Verapaz, se propuso como objetivo diseñar una planta de tratamiento de aguas residuales para el Municipio de San Juan Chamelco, Alta Verapaz. La investigación, determinó, en base a los resultados obtenidos, que el sistema propuesto para el tratamiento de aguas residuales alcanzará un 88.62%, de eficiencia global de remoción de la carga contaminante. Porcentaje basado en el nivel de remoción de DBO. El aporte de esta tesis nos servirá de guía para la elaboración de nuestra propuesta de solución en el presente estudio.



López, R., Herrera, K. (2015), en su tesis “Planta de Tratamiento de Aguas Residuales para reúso en riego de Parques y Jardines en el Distrito de la Esperanza, se propuso como objetivo diseñar una planta de tratamiento de aguas residuales para reúso en riego de parques y jardines en el Distrito de La Esperanza. La investigación, determinó que el proyecto elaborado contribuirá en la gestión presupuestaria, y en hacer factible el riego de parques y jardines con agua residual tratada, por lo tanto, evitaría así la contaminación, y disminuiría el costo por el uso de agua potable en riego de parques y jardines. El aporte de esta tesis nos servirá de guía para elaborar nuestro presupuesto, con respecto a nuestra propuesta de solución en el presente estudio.



Quintero J. Andres, Murilo A. Walter (2016) en su tesis “Uso de agua Termal como coagulante natural para el tratamiento de aguas residuales domesticas” como alternativa para reducir los contaminantes que son vertidos en aguas superficiales. En este trabajo se estudió el potencial uso del agua termal como coagulante natural para el tratamiento del agua residual doméstica de la ciudad de Manizales (departamento de Caldas, Colombia).

Los valores finales de turbidez y DQO en todas las muestras fueron similares para los coagulantes evaluados, convencional (sulfato de aluminio) y natural (agua termal), con diferencias en la turbidez (0.023%) y DQO (6.1%). Se obtuvieron dosis óptimas de eliminación similares para ambos, sulfato de aluminio y agua termal. Estas dosis óptimas fueron equivalentes a una aplicación de 22.1 mg / l de aluminio con sulfato de aluminio y 8.4 mg / l con agua termal. 

Mejia Ana, Cabrera Mario, Carrillo Yurina (2017) en su tesis “Remoción de contaminantes orgánicos presentes en agua residual domestica mediante prototipo a escala de laboratorio” El sistema fue evaluado durante 60 días con agua residual doméstica proveniente de la comunidad citada. Durante la evaluación se realizaron diariamente determinaciones de Ph, sólidos suspendidos y oxígeno disuelto, así mismo se determinaron dos veces por semana la Demanda Química de Oxígeno (DQO). Asimismo, un tratamiento combinado (anaerobio-aerobio), es eficiente para tratar los efluentes provenientes de la comunidad de Pulinguí, al lograr un porcentaje de remoción del 88% de la materia orgánica expresada en DQO.



Benitez C. Neyla, Bravo M. Enrique, Liscano V. William (2017) en su tesis “monitoreo electroquímico y caracterización microbiana de una celda de combustible microbiana alimentada con aguas residuales domesticas inoculada con lodo anaeróbico” la capacidad electrogénica de las bacterias anaeróbicas de una planta de tratamiento de aguas residuales municipales. Se obtuvieron diariamente curvas de potencial de celda vs. densidad de corriente, densidad de potencia vs. densidad de corriente y corriente a una resistencia fija de 100 Ω para monitorear la evolución electroquímica del sistema en función del uso del sustrato en varios ciclos de lotes. Se obtuvo una densidad de potencia máxima de 1.11 µWcm-2 después de 65 días de operación continua, una eficiencia del 7% y una disminución de la Demanda de Oxígeno Químico del 76% en el último ciclo del lote.

4.2. BASES TEORICAS a. Valores de Calidad de las Aguas Residuales en el Marco Legal Peruano: El marco legal peruano define los siguientes parámetros y valores relevantes para la construcción y operación de PTAR: 

Valores máximos admisibles (VMA) establecidos en el Decreto Supremo N.º 021-2009VIVIENDA y su reglamento aprobado por el Decreto Supremo N.º 003-2011VIVIENDA.



Límites máximos permisibles (LMP) para vertimientos a cuerpos de agua establecidos en el Decreto Supremo N.º 003-2010-MINAM.



Estándares de calidad de agua (ECA) establecidos en el Decreto Supremo N.º 002-2008MINAM.  Límites máximos permisibles para el reúso de agua tratada.

En la Figura N°1 se puede apreciar que los VMA regulan las descargas industriales al alcantarillado público, en tanto que los LMP para vertimientos en un cuerpo de agua regulan la calidad del efluente de las PTAR y los ECA-Agua regulan la calidad del agua en el cuerpo de agua luego de la zona de mezcla con el efluente de las PTAR. Para el caso de vertimiento del efluente a un cuerpo de agua cabe precisar que el cumplimiento de los LMP en el efluente de una PTAR no remplaza la necesidad del cumplimiento del ECA-Agua después de la zona de mezcla y viceversa. Para el caso del reúso, se deben aplicar los LMP correspondientes a la actividad en la que se hará el reúso. En la actualidad, a falta de LMP específicos, se utilizan los valores recomendados en las guías de la Organización Mundial de la Salud. Figura Nº1: Exigencia de LMP de Vertimientos del Efluente de PTAR(LMP-V), LMP para reúso del efluente(LMP-R), ECA-AGUA y VMA

FUENTE: SUNASS (2016) b. Límites Máximos Permisibles (LMP) - Decreto Supremo N.003-2010-MINAM: De acuerdo con el Decreto Supremo N.º 003-2010-MINAM, el LMP es “la medida de la concentración o del grado de elementos, sustancias o parámetros físicos, químicos y biológicos que caracterizan a una emisión, que al ser excedida causa o puede causar danos a la salud, al bienestar humano y al ambiente”. Los LMP definen la calidad del efluente de las PTAR cuando se vierte a un cuerpo natural de agua. Sin embargo, cuando la PTAR incluye

emisario submarino, la norma OS.090 del Reglamento Nacional de Edificaciones señala que estos valores no son aplicables. Los LMP son obligatorios para todas las PTAR sin distinción de tamaño, ni de nivel de tratamiento. En la tabla 1 se muestran los LMP vigentes. La EPS debe reportar al Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento (MVCS) el cumplimiento de los LMP y efectuar el monitoreo frecuente del afluente y efluente de la PTAR según el protocolo de monitoreo señalado en la Resolución Ministerial No 273-2013VIVIENDA. Este protocolo define: 

Los puntos de la toma de muestras.



Los parámetros que se deben monitorear en el afluente y efluente de la PTAR. La frecuencia del monitoreo



El procedimiento de la toma de muestras y el análisis de las muestras.

Cabe mencionar que esta exigencia normativa no limita a la EPS a efectuar la medición de parámetros adicionales o ampliar la frecuencia de algunos parámetros dentro de sus programas de operación y control de los procesos de tratamiento de las PTAR. Según el Decreto Supremo N.°003-2010-MINAM, la fiscalización del cumplimiento de los LMP está a cargo de la autoridad competente; es decir, el MVCS. Sin embargo, el ente rector aún no cuenta con un reglamento de supervisión, fiscalización y sanción del cumplimiento de los LMP.

Tabla Nº1: LMP de efluentes para su vertimiento a un Cuerpo de Agua

FUENTE: SUNASS (2016) Tabla Nº2: Parámetros y Frecuencia del Monitoreo de Muestras de Afluentes y Efluentes de las PTAR

FUENTE: SUNASS (2016) El Decreto Supremo N.º 003-2010-MINAM establece el LMP de 200 mg/l para la DQO y de 100 mg/l para la DBO5, lo cual significaría que la relación entre la DQO y la DBO5 es 2 a 1. Sin embargo, en la práctica, la relación se encuentra normalmente entre 3 y 4, cuando se trata de efluentes de tratamientos biológicos. Por lo tanto, no deben diseñarse PTAR nuevas para el LMP de DBO5 de 100 mg/L, sino para una concentración de DBO5 menor de 50 mg/L, a fin de cumplir el LMP de DQO de 200 mg/L. Si en la operación de una PTAR se verifica el cumplimiento del LMP de la DQO, es muy probable que también cumpla el LMP de la DBO5. c. Límites Máximos Permisibles para el Reúso del Agua Residual Tratada: Actualmente no existen límites máximos permisibles para el agua residual tratada que será reutilizada para el riego, ni para otros tipos de reúso. Los ECA-Agua de la categoría 3 definen estándares de la calidad para un cuerpo natural de agua superficial que será utilizado para riego, lo cual no implica que estos valores también puedan ser considerados como LMP para efluentes de PTAR. En el artículo 150 del Reglamento de la Ley de Recursos Hídricos se señala que, para la evaluación de las solicitudes de autorización de reúso de efluentes tratados, se deben tomar en cuenta los valores que establezca el sector correspondiente a la actividad a la cual se

destinara el reúso del agua o que en su defecto se utilicen las guías de la Organización Mundial de la Salud (OMS). 4.2.1.

Guía de la OMS para el reúso de aguas residuales:

Para la evaluación de solicitudes de autorización del reúso de efluentes tratados, la Autoridad Nacional del Agua verifica el cumplimiento de los valores de las guías de la OMS de 1989 o la versión actual del 2006 (dependiendo de lo indicado en la solicitud de autorización). La versión de la guía del año 1989 define 3 categorías de acuerdo con el tipo de reúso. Tabla Nº3: Guía de la OMS para el reúso de aguas residuales

FUENTE: SUNASS 4.2.2.

Ley General de Residuos Sólidos y su Reglamento:

Los residuos sólidos (RRSS) ingresan a las PTAR junto con el agua residual cruda. Los RRSS más gruesos son separados durante el ingreso a la PTAR por medio de cribas y tamices. Otros RRSS los constituyen las grasas y las arenas que son separadas del agua residual mediante los procesos de desengrase y desarenado. Existen otros RRSS que son generados durante los procesos de tratamiento de las aguas residuales, como los lodos. El Reglamento de la Ley de los Residuos Sólidos dispone que todos los lodos de los sistemas de tratamiento de aguas residuales sean considerados como residuos peligrosos y deben ser depositados en rellenos de seguridad. Con relación a los RRSS separados en el tratamiento preliminar (residuos gruesos, arena y grasa), por contener sustancias infecciosas, deben ser dispuestos también en rellenos de seguridad. No se ha considerado el potencial nutritivo del lodo de sistemas de tratamiento de aguas residuales. Tampoco se han establecido criterios que permitan demostrar que el lodo de las

PTAR no es peligroso si se les somete a determinados tratamientos. Tampoco existen criterios para el uso de lodos tratados. 4.3. MARCOS CONCEPTUALES 4.3.1.

AFLUENTE

Agua u otro líquido que ingresa a un reservorio, planta de tratamiento o proceso de tratamiento. 4.3.2.

AGUA RESIDUAL

Agua que ha sido usada por una comunidad o industria y que contiene material orgánico o inorgánico disuelto o en suspensión. 4.3.3.

AGUA RESIDUAL DOMESTICA

Agua de origen doméstico, comercial e institucional que contiene desechos fisiológicos y otros provenientes de la actividad humana. 4.3.4.

ANAEROBICO

Condición en la cual no hay presencia de aire u oxígeno libre. 4.3.5.

BACTERIAS

Grupo de organismos microscópicos unicelulares, con cromosoma bacteriano único, división binaria y que interviene en los procesos de estabilización de la materia orgánica. 4.3.6.

BY-PASS

Conjunto de elementos utilizados para desviar el agua residual de un proceso o planta de tratamiento en condiciones de emergencia, de mantenimiento o de operación. 4.3.7.

CLARIFICACION

Proceso de sedimentación para eliminar los sólidos sedimentables del agua residual. 4.3.8.

CLORACION

Aplicación de cloro o compuestos de cloro al agua residual para desinfección y en algunos casos para oxidación química o control de olores. 4.3.9.

COLIFORMES

Bacterias Gram negativas no esporuladas de forma alargada capaces de fermentar lactosa con producción de gas a 35 +/- 0,5 ºC (coliformes totales). Aquellas que tienen las mismas propiedades a 44.5 +/- 0,2 ºC en 24 horas se denominan coliformes fecales (ahora también denominados coliformes termo tolerantes).

4.3.10. DBO Cantidad de oxígeno que requieren los microorganismos para la estabilización de la materia orgánica bajo condiciones de tiempo y temperatura específicos (generalmente 5 días y a 20ºC). 4.3.11. DQO Medida de la cantidad de oxígeno requerido para la oxidación química de la materia orgánica del agua residual, usando como oxidante sal inorgánica de permanganato o dicromato de potasio. 4.3.12. DENSIDAD DE ENERGIA Relación de la potencia instalada de un aireador y el volumen, en un tanque de aeración, laguna aireada o digestor aerobio. 4.3.13. DIGESTION ANAEROBICA Descomposición biológica de la materia orgánica del lodo, en ausencia de oxígeno. 4.3.14. DIGESTION AEROBICA Descomposición biológica de la materia orgánica del lodo, en presencia de oxígeno. 4.3.15. EFLUENTE Líquido que sale de un proceso de tratamiento. 4.3.16. EFLUENTE FINAL Líquido que sale de una planta de tratamiento de aguas residuales. 4.3.17. LODO ACTIVADO Lodo constituido principalmente de biomasa con alguna cantidad de sólidos inorgánicos que recircula del fondo del sedimentador secundario al tanque de aeración en el tratamiento con lodos activados. 4.3.18. PROCESO DE LODOS ACTIVADOS Tratamiento de aguas residuales en el cual se somete a aeración una mezcla (licor mezclado) de lodo activado y agua residual. El licor mezclado es sometido a sedimentación para su posterior recirculación o disposición de lodo activado. VII.

FORMULACION DE HIPOTESIS Y VARIABLES

5.1.

HIPOTESIS 5.1.1. 

HIPOTESIS GENERAL El efluente de sistemas de Aguas Residuales domesticas correspondiente cumplirá con las normas y regulaciones establecidas.

5.1.2. 

HIPOTESIS ESPECIFICO La cantidad de microorganismos de 9g y de tiempo es de 40 min, así para cumplir con las normas establecidas para su reutilización.



La cantidad de microorganismos de 9g y de tiempo es de 40 min así no se cumplirá con las normas establecidas para su reutilización.

5.2.

IDENTIFICACION DE VARIABLES 5.2.1.

5.2.2.

VARIABLE INDEPENDIENTE 

Cantidad de microorganismos.



Tiempo de residencia.

VARIABLE DEPENDIENTE 

5.3.

% Remoción de solidos totales.

OPERACIONALIZACION DE VARIABLES

VARIABLES

DEFINICIO

DEFINICIO

DIMENSIO

INDEPENDIEN

N

N

N

TES:

CONCEPTU OPERACIO AL

Cantidad

INDICADORES

NAL

de Son

Calidad

microorganismos compuestos

de Cantidad

de

los

microorganismos(bact

que

microorganis

erias)

intervienen

mos

en

la

degradar

degradación

materia

de la materia

orgánica

para la

orgánica Tiempo residencia

de Es el tiempo que

demora

desde entrada

proceso.

de Tiempo medido en minutos

que

tarda

la

desde el ingreso al

del

tratamiento hasta la

efluente hasta la salida del proceso.

Tiempo

salida.

VARIABLE

Materia

Agua residual Deben

DEPENDIENTE

suspendida,

que ingresa al dentro de los rangos

: % de remoción disuelta,

o

asentada

en

solidos totales

sistema

encontrarse

de establecidos

tratamiento.

por

la

MINAM

un líquido.

5.4.

MATRIZ DE CONSISTENCIA

PROBLEMA

OBJETIVO GENERAL

HIPOTESIS GENERAL

GENERAL ¿Cuál

es

análisis

el



de



Elaborar el análisis del

sistema

de

El efluente de sistemas

de

sistema de aguas

aguas

residuales

domésticas

y

Residuales

domesticas para

plantear un sistema

domesticas

obtener

de tratamiento de

correspondiente

efluente

dichas aguas, que

cumplirá

utilizable para el

reemplace

las

las normas y

riego, limpieza

lagunas

de

regulaciones

y

estabilización

el

un

sector

agrícola?

residuales

a

existentes,

Aguas

con

establecidas. así

como

la

reutilización

del

efluente.

PROBLEMAS

OBETIVOS ESPECIFICOS

HIPOTESIS ESPECIFICOS

ESPECIFICOS 

¿Cuál

es

el



Analizar el sistema

El análisis de aguas

análisis

de

de

sistema

de

actual, por lagunas

del efluente cumplirá

de estabilización.

con

aguas residuales

tratamiento



residuales

domesticas

las

domesticas para

establecidas

obtener

reutilización.

un

normas para

su

efluente utilizable?



¿Cuál

de

los



Analizar del Marco



Este sistema de aguas

métodos

de

Legal establecido

residuales

tratamiento

de

por la MINAM,

utilizara el método de

aguas residuales

para la obtención

lodos activados

domesticas

del efluente.

es

domesticas

necesario realizar?

VIII. METODOLOGÍA

Estudio experimental que se realizara a escala de laboratorio. 8.1. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN El diseño experimental utilizado es el diseño experimental factorial: 𝟐𝒌 Donde: 

Se consideró el diseño factorial mixto de acuerdo a los datos bibliográficos, obteniendo datos máximos y mínimos para los factores con sus respectivos niveles; cantidad de microorganismos (3; 7; 9) y tiempo de residencia (40; 50; 60).

8.2. DISEÑO FACTORIAL Número de experimentos-factorial= 2𝑘 = 22 = 4

TABLA N° 4: Presentación, análisis interpretación de los datos para la remoción de solidos totales

REMOCION DE SOLIDOS TOTALES VARIABLES

A

INDEPENDIENTES

Tiempo

cantidad de microorganismos

SUMA

(%)

B

TOTAL

I

II

III

40

3

-

-

72

73

73

218

1

40

9

+

-

74

75

75

224

A

60

3

-

+

71

73

72

216

B

60

9

+

+

75

76

76

227

AB

FUENTE: Propia N=número de repeticiones=3

b

Tiempo de residencia

ab

a

(1) Cantidad de microorganismos

Efecto principal de A A=

A=

1 [ab + a − b − (1)] 2n

1 [227 + 224 − 216 − 218] 2(3) A = 2.833

Efecto principal B B=

B=

1 [ab + b − a − (1)] 2n

1 [227 + 216 − 224 − 218] 2(3) B = 0.1667

Efecto de la interacción de AB AB =

AB =

1 [ab + (1) − b − a] 2n

1 [227 + 218 − 224 − 216] 2(3) AB = 0.833 Suma de cuadrados 2

[𝑎𝑏 + 𝑎 − 𝑏 − (1)] 𝑆𝑆𝐴 = 4𝑛 𝑆𝑆𝐴 =

[227 + 224 − 216 − 218]2 4(3) 𝑆𝑆𝐴 = 24.083

2

𝑆𝑆𝐵 =

[𝑎𝑏 + 𝑏 − 𝑎 − (1)] 4𝑛

[227 + 216 − 224 − 218]2 𝑆𝑆𝐵 = 4(3) 𝑆𝑆𝐵 = 0,0833 2

[𝑎𝑏 + (1) − 𝑏 − 𝑎] 𝑆𝑆𝐶 = 4𝑛 𝑆𝑆𝐶 =

[227 + 218 − 224 − 216]2 4(3)

𝑆𝑆𝐶 = 2.0833 Suma de cuadrados total 2

2

n

y2 4n

2 SS T = ∑ ∑ ∑ yijk − i=1 j=1 k=1

SS T = (722 + 742 + 712 + 752 + ⋯ + 762 ) −

(227 + 218 + 224 + 216)2 4(3)

SS T = 48975.25 Suma de cuadrados del error SS E = SS T − SS A − SS B − SS AB SS E = 48975.25 − 24.083 − 0,0833 − 2.0833 SS E = 48949 8.2.1.

ANÁLISIS DE VARIANZA

TABLA N°5: Cuadro anova de dos factores. FUENTE DE

GRADO DE SUMA DE

CUADRADO

VARIACION

LIBERTAD CUADRADOS

MEDIO

FO

FT

A

1

24.08333333

24.08333333

0.00393607

3.28

B

1

0.083333333

0.083333333

1.36196E-05

3.28

AB

1

2.083333333

2.083333333

0.00034049

3.28

ERROR

8

48949

6118.625

TOTAL

11

48975.25

FUENTE: propia Para poder hallar el FT tuvimos que acudir a la Tabla de Estadística (autor; Pedro Díaz B.) “Al nivel de significancia del 10% de la distribución F. Nuestra significancia dada (α): α=0.10 Para hallar el valor de FT en la tabla se tiene:

FT α, k-1, N-k Número de niveles del factor de interés=k Grados de libertad en el numerador=k-1 Grados de libertad en el denominador =N-k Para el factor A FT α, k-1, N-k = FT0.1, 1, 10 = 3.28 Para el factor B FT α, k-1, N-k = FT0.1, 1, 10 = 3.28 Para la interacción del factor A y factor B FT α, k-1, N-k = FT0.1, 1, 10 = 3.28 prueba de hipótesis para el factor a Gráfica: curva de Fischer

F=0.0039 INTERPRETACION: como 0.0039