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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA SANITARIA

PROYECTO DE TESIS Evaluación del impacto del vertimiento de aguas residuales en el índice de calidad del rio Grande y propuesta de mejoramiento de planta de tratamiento de aguas residuales, Celendín – Cajamarca Presentado por: Micha Espinoza Eiler Asesor: ing. López Villanueva Cristhian Cajamarca – Perú 2018 pág. 1

ÍNDICE GENERAL I.

1

II. 2 2.1.

2

2.1.1.

2

2.1.1.1.

2

2.1.1.2.

2

2.1.1.3.

2

2.1.1.4.

2

2.1.2.

2

2.1.2.1.

2

2.1.2.2.

3

2.1.2.3.

4

2.1.3.

4

2.1.4.

4

2.1.5.

5

2.1.6.

5

2.1.7.

5

2.1.8.

6

2.2.

7

2.2.1.

7

2.2.2.

7

2.2.3.

14

2.2.4.

19

2.2.5.

45

2.3.

47

2.3.1.

47

2.3.2.

47 pág. 2

2.3.3.

47

2.3.4.

47

2.3.5.

47

2.3.6.

48

2.3.7.

48

III.

50

3.1.

50

3.2.

50

3.3.

50

3.4.

51

3.4.1.

51

3.4.2.

51

1. 51 2. 51 3.4.3.

51

3.5.

51

3.6.

52

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

20

APÉNDICES

21

INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS

21

ÍNDICE DE FIGURAS

pág. 3

1

I. GENERALIDADES 1.1. Título Evaluación del impacto del vertimiento de aguas residuales en el índice de calidad del rio Grande y propuesta de mejoramiento de planta de tratamiento de aguas residuales, Celendín – Cajamarca 1.2.

Autor 1.2.1. Nombres y apellidos: Micha Espinoza Eiler 1.2.2. Grado académico: 1.2.3. Título Profesional: 1.2.4. Dirección, email y teléfonos: Dirección: jr. Ayacucho cuadra N° 17 Email: [email protected] Teléfonos: 921955830

1.3. Asesor 1.3.1. Nombre y apellidos: 1.3.2. Grado académico: 1.3.3. Título profesional: 1.3.4. Dirección laboral y/o domiciliaria, e- mail y teléfonos: pág. 1

2

1.4. Tipo, área y línea de investigación 1.4.1. Tipo de investigación: Experimental 1.4.2. Área de investigación: Ingeniería sanitaria 1.4.3. Línea de investigación:

1.5. Localidad e institución donde se desarrollará el proyecto 1.5.1. Localidad: Celendín 1.5.2. Institución: II. PLAN DE INVESTIGACIÓN 2.1. El problema de la investigación 2.1.1. Planteamiento del problema 2.1.1.1. Contextualización

En la provincia de Celendín el principal problema al que está expuesto el índice de calidad del rio grande, está dado por la generación el vertimiento de aguas residuales generados por los viviendas ubicadas en las riberas del río Grande, que sin un tratamiento adecuado, son vertidos al cauce del río Chico y río Grande. Por lo cual la calidad del agua del río se ve alterada y de esta forma modificando los índices de calidad del rio grande, representando un problema potencial a la salud publica ya que el agua que fluye por el río Grande es usada por los pobladores del caserío de Pallac para el riego de terrenos agrícolas y bebida animal. Hhghhgghd

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pág. 2

2 Jdhgdgghd

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2.1.1.2. Descripción del problema

El estudio del índice calidad del agua del río Grande se realizara durante la estación de primavera del año 2018, ya que la calidad del río se está viendo afectada por el vertimiento de aguas residuales de la población que viven en las riberas de los ríos, por no estar conectados acceso al sistema de alcantarillado de la cuidad vierte sus aguas residuales en el río Chico que desemboca al río Grande, así mismo la ubicación de las planta de tratamiento de aguas residuales donde llegan las aguas residuales de las viviendas de la cuidad de Celendín son descargadas directamente al río o vertidas sin tratamiento adecuado ya que no se usa los materiales e insumos necesarios en los diversos procesos de tratamiento. Este vertimiento de aguas sin tratar está convirtiéndose en una fuente puntual de contaminación del río.

2.1.1.3. Formulación del problema

pág. 2

2 ¿Cómo es el impacto del vertimiento de aguas residuales en el índice de calidad de agua del rio Grande?

2.1.1.4. Problema específico ¿Cómo influye el diseño de la planta de tratamiento de aguas residuales en la calidad del agua vertida en el rio grande?

2.1.2.

Justificación

2.1.2.1. Justificación científica

El caudal de agua que fluye en el río grande Celendín es el elemento principal para el desarrollo de la población y comunidades que se encuentran cercanas a la zona de influencia del río Grande, además para la bebida de animales domésticos; es por ello que debemos contar con una calidad de agua óptima para diferentes usos, en cuanto a sus propiedades químicas, físicas y biológicas.

Ya que al descargar agua residual en un cuerpo de agua, se producen cambios en él, ocasionando efectos tales como olores desagradables, incremento o descenso de temperatura; además estas condiciones del agua, afectan a las especies que habitan en el cuerpo receptor, la fauna acuática se asfixia por falta de oxígeno y además pueden causar diversas enfermedades. Yana (2014).

pág. 2

3

Heinke et al. (1999). La contaminación del agua afecta a las plantas y organismos que viven en los cuerpos de agua, y en la mayoría de los casos afecta dañando no solamente a las especies individuales y las poblaciones también a comunidades biológicas.

2.1.2.2. Justificación técnica práctica

El presente estudio está encaminado a obtener datos reales y confiables para conocer el índice de

la calidad del agua del río Grande, será de mucha

importancia porque contribuirá a contrastar la realidad del estado del índice de calidad del agua del río Grande , que servirá como apoyo a los trabajos que viene realizando las instituciones del estado quienes velan por la calidad de los recursos hídricos; para tomar medidas de acción y mitigar su posible contaminación, y que las autoridades municipales puedan tomar medidas para solucionar este problema que viene ocasionando a la población, al mismo tiempo servirá como fuente de información para otros investigadores.

Para ello se realizara un monitoreo que permita conocer la calidad de las aguas del río luego de su paso por la zona urbana de la ciudad de Celendín. A través de

pág. 3

4 este conocimiento se podrán establecer medidas preventivas y hacer cumplir los ECA-agua (Estándares de Calidad Ambiental de Agua).

2.1.2.3. Justificación institucional profesional La investigación del estudio del impacto del vertimiento de agua residual en el índice de calidad del rio grande en la provincia de Celendín se realiza para contrastar y aplicara los conocimientos de mi formación como profesional en campo de la ingeniería sanitaria.

2.1.3.

Delimitación de la investigación

El estudio de la calidad del agua del rio grande se realizara mediante 4 puntos de monitoreo ubicados a lo largo del trayecto del afloramiento del rio hasta la zona de Pallac. El tiempo de estudio de la calidad de agua a través de este monitoreo será durante los meses de setiembre a diciembre del 2018. Las aguas residuales provenientes y generados por la población que viven en las riberas de los río, que por no tener acceso al sistema de alcantarillado .por esto se ha visto conveniente evaluar los parámetros indicadores de los diversos contaminantes para ver la incidencia directa de vertimiento de aguas residuales en el rio y verificar el cumplimiento con los valores estándares ambientales vigentes. 2.1.4. Objetivo de la investigación

pág. 4

5 ●General: o Determinar el impacto del vertimiento de aguas residuales en el índice de calidad del rio Grande, Celendín – Cajamarca. ●Específicos:

o Evaluar los parámetros físico-químicos y microbiológicos del río Grande.

o

Mejorar la planta de tratamiento de aguas residuales

2.1.5. Hipótesis general

El vertimiento de aguas residuales estaría generando un impacto en el índice de la calidad del rio grande.

2.1.6. Hipótesis especifica: El diseño inadecuado de la planta de tratamiento de aguas residuales estaría impactando en la calidad del agua tratada que se vierte en el rio.

2.1.7. Variables

●Variable Independiente: impacto del vertimiento de aguas residuales.

pág. 5

6 ●Variable dependiente: índice de la calidad de agua del rio grande.

2.1.8.

Operacionalización de los componentes de las hipótesis

Titulo :

Hipótesis

El vertimiento de aguas residuales estaría generando un impacto en el índice de la calidad del rio grande

Evaluación del impacto del vertimiento de aguas residuales en el índice de calidad d propuesta de mejoramiento de planta de tratamiento de aguas residuales, Celendí Definición conceptual de variables

Definición operacional de las variables Variables Dimensiones categóricas

Indicadores

Fuente/Inst

DBO, DQO, Se utilizara un m Solidos totales, calibrado para parám parámetros oxígeno disuelto, los demás las mues contaminantes La calidad de nitratos , refrigerados para s impacto del cualquier cordiformes laborat masa de agua vertimiento de aguas DECRETO SUPREM superficial o residuales MINAM.Aprueba fluvial Eficiencia de Cumplimiento de efluentes de Plantas depende de la PTAR LMP Aguas Residuales factores Municip naturales, así como también DBO, DQO, por factores ECAS-Agua Oxígeno Disuelto, Se utilizara un m antrópicos para Riego de Conductividad, calibrado para parám como la vegetales y pH, Temperatura, los demás las mues Índice de la alteración de calidad de bebida de Coliformes refrigerados para s vertidos de agua del rio animales termotelerantes y laborat sustancias de Escherichia coli Grande desecho F1-Alcance índice de Cálculo del Índic calidad de F2- Frecuencia (CCMEWQI)=√( agua de río F3- Amplitud

pág. 6

7 Marco Teórico Marco Legal Ley General del Ambiente Ley Nº 28611, de fecha 15.10.2005. Ley de Recursos Hídricos Ley Nº 29338 de fecha 30.03.2009 y su Reglamento Aprobado por Decreto Supremo Nº 01-2010-AG, de fecha 23.03.2010.

● Decreto Supremo Nº 023-2009-MINAM, de fecha 19.12.2009, Disposiciones para la implementación de los Estándares Nacionales de Calidad Ambiental (ECA) para Agua. ● Decreto Supremo Nº 015-2015-MINAM, de fecha 19.12.2016 Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para Agua. (Gonzales Garcia, 2010, p. 56) ● Gonzales Garcia, (2010), afirma que el DECRETO SUPREMO Nº 003-2010MINAM, de fecha17.03.2010 Aprueba Límites Máximos Permisibles para los efluentes de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales Domésticas o Municipales. (p.56) ● Decreto Supremo Nº 004-2015-PRODUCE, de fecha 23.02.2015, Reglamento de Organizaciones y Funciones del Instituto Nacional de Calidad - INACAL. ● Resolución Jefatura! Nº 202-2010-ANA de fecha 22.03.2010, que aprueba la clasificación de cuerpos de aguas superficiales y marino - costeros. ● Resolución Jefatural Nº 010-2016 de fecha 11.01.2016 Protocolo Nacional para el Monitoreo de la Calidad de los Recursos Hídricos Superficiales.

2.1.9. Antecedentes de la investigación o marco referencial pág. 7

8 (Reina, Angélica, 2013) En su trabajo de investigación titulado “ Evaluación De La Calidad De Agua En La Microcuenca Del Río Bejuco Mediante La Aplicación De Indicadores Físico-Químicos Y Microbiológicos” de la escuela superior politécnica agropecuaria de Manabí “Manuel Félix López” de Ecuador ,plantea Evaluar la calidad del agua del río Bejuco mediante indicadores físicos-químicos y microbiológicos, interrelacionándolos con el índice de Calidad de Agua (ICA) y el TULSMA para establecer sus usos agrícola y doméstico en la época seca y lluviosa.asi mismos concluyo de los resultados obtenidos mediante análisis en el laboratorio coinciden tanto en época seca y lluviosa en las tres estaciones de muestreo y luego de ser interrelacionados con el índice de calidad de agua (ICA) evidencian que el agua de la Microcuenca Bejuco es poco contaminada a pesar de que el factor agrícola influye directamente en su contaminación. Recomendando Capacitar de manera continúa a los habitantes que se asientan en las riveras del rio El Bejuco por medio del departamento de vinculación con la comunidad de la ESPAM “MFL” y formar en los moradores la responsabilidad de cuidar los recursos hídricos mediante la educación ambiental.

(Peñafiel, Ana, 2014) En su trabajo de investigación titulado “Evaluación De La Calidad Del Agua Del Río Tomebamba Mediante El Índice Ica Del Instituto Mexicano De Tecnología Del Agua” de la Universidad De Cuenca, en Ecuador, plantea Realizar un Estudio de la Calidad del agua del Río Tomebamba, que permita establecer sus potenciales usos en áreas

pág. 8

9 específicas y conceptualizar las alternativas de control de la contaminación, que necesariamente deberán implementarse. Así mismos recomienda monitorear continuamente la DBO5, parámetro más influyente en los índices de calidad ICA & I-NSF, debido a que en el año 2013 se presentaron concentraciones superiores a 10 mg/L. A pesar que este último valor fue establecido como máximo para el río Tomebamba según la meta del plan maestro II.

(Villa, mercedes, 2011) En su trabajo de investigación titulado “Evaluación de la calidad del agua en la subcuenca del Río Yacuambi. Propuestas de tratamiento y control de la contaminación” Universidad de Cádiz, en España, Plantea evaluar la calidad del agua en la subcuenca del río Yacuambi y en función de los resultados obtenidos realizar propuestas de control y tratamiento de la contaminación de acuerdo a su uso para consumo humano, riego y actividades recreativas. Los resultados a partir de este análisis nos dan un ICA global del río desde el punto uno al cinco de 67,44 a 73,79, lo que significa que el río tiene una calidad aceptable para los diferentes usos del agua y que puede tener una variada diversidad de vida acuática. A esto se debe añadir un tratamiento a los vertidos de aguas residuales existentes en la zona y control de lixiviados para recuperar la calidad del agua en el río Yacuambi, la cual se ve disminuida por su efecto

pág. 9

10 En su trabajo de investigación titulado “Evaluación y propuesta técnica de una planta de tratamiento de aguas residuales en Massiapo del distrito de alto Inambari Sandia” de la Universidad Nacional Del Altiplano de Puno, en Perú, plantea realizar la evaluación de la laguna de estabilización y plantear una propuesta técnica de una planta de tratamiento de aguas residuales, con la finalidad de reducir la contaminación causada por efecto de las descargas de aguas residuales en el distrito de Alto Inambari. Así mismo recomienda una nueva construcción de una planta de tratamiento de aguas residuales con filtración biológica que permitan mejorar el tratamiento de aguas residuales y así evitar los vertimientos que no sean conectados en forma directa al cuerpo receptor, ya que estos superan los LMP en más del doble, contaminando y afectando de este modo a la vida acuática existente en el rio Inambari. (Garcia Castillo, 2007, p. 34)

En su trabajo de investigación titulado “Determinación De La Calidad De Agua Del Rio Ilave, Zona Urbana Del Distrito De Ilave, Puno - 2016” de la universidad San Carlos en puno plantea Evaluar la calidad de agua del río Ilave midiendo su nivel de contaminación de los parámetros fisicoquímicos y biológicos, debido al vertimiento de aguas residuales. Y asi onteniendo los resultados de la evaluación de parámetros fisicoquímicos en el río Ilave demuestran que: el pH tiende a la alcalinidad, una alta DBO5 y DQO, con el oxígeno en nivel óptimo y una alta concentración de fosfato, esto en época de transición (seco a lluvioso). Lo que indica que el río Ilave presenta niveles de contaminación, ya que se observó la presencia de vertimientos de aguas

pág. 10

11 residuales clandestinas en las riberas del río.recomenando establecier un control a los vertidos de las aguas residuales de las lagunas de oxidación y así mismo las aguas del camal municipal. (Garcia Castillo, 2007)

(perez, jilisa, 2017) En su trabajo de investigación titulado “Determinación Del Índice De Calidad Del Agua Del Río Moquegua Por Influencia Del Vertimiento De La Planta De Tratamiento De Aguas Residuales- Omo, Durante El Periodo 2014-2015” de la universidad José Carlos Mariátegui de Moquegua en Perú plantea Determinar el índice de calidad de agua del río Moquegua por influencia del vertimiento de la planta de tratamiento de aguas residualesOmo. Sugerir a la entidad prestadora de servicio Moquegua, la realización de monitoreo permanentes y programados con la finalidad de determinar el correcto funcionamiento de la PTAR y/o la mejora de los procesos de los mismos respetando los límites máximos permisibles y Proponer un estudio microbiológico a los vegetales de tallo corto que se encuentran localizados en los tramos antes y después del vertimiento de la planta de tratamiento de aguas residuales, Omo ya que los resultados obtenidos aplicando el índice de calidad NSF, dieron como resultado una calidad de agua media (antes del vertimiento) y mala (después del vertimiento). Ya que Los parámetros fisicoquímicos del río Moquegua por influencia del vertimiento de la planta de tratamiento de aguas residuales Omo, durante el periodo 2014 se observa que han superado los ECAs en los parámetros pH y DBO5. Asimismo, en el 2015 se observa que han superado los ECAs en los siguientes parámetros

pág. 11

12 pH, Fosfatos, DBO5 y Oxígeno disuelto y además durante el periodo 2015 I, se puede observar que supera los ECAs en el parámetro de coliformes fecales

(Muños,

Carmen,

2016)

En

su

trabajo

de

investigación

titulado

“Caracterización Fisicoquímica Y Biológica De Las Aguas Del Río Grande Celendín - Cajamarca” de la universidad nacional de Cajamarca, en Perú, plantea Determinar las características fisicoquímicas y biológicas de las aguas del río Grande Celendín – Cajamarca, se concluyó

que la demanda

bioquímica de oxígeno (BDO5), registró valores altos que sobrepasaron los límites establecidos en los Estándares Nacionales de Calidad Ambiental (ECA) para Agua en su Categoría 3, en la EM-3 (Shuitute) que se realizó en época de estiaje; las demás estaciones de muestreo si cumplieron con la norma establecida. Las aguas del río Grande Celendín – Cajamarca, en algunos parámetros fisicoquímicos no cumplieron con los Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para Agua en la Categoría 3, establecidas en el Decreto Supremo N° 015–2015–MINAM, excepto en los parámetros de conductividad eléctrica y temperatura considerados en este estudio, además las comunidades de macroinvertebrados bentónicos presentes si son indicadores biológicos del agua del río Grande Celendín – Cajamarca. Recomendandose promover la difusión y la publicación del presente estudio para poder contar con una base de datos registrada en Celendín y así introducir esta metodología de caracterización fisicoquímica y biológica del

pág. 12

13 agua, tan útil y acreditada a la provincia, ya que no cuenta con algún estudio previo publicado del uso de macroinvertebrados bentónicos.

(martinez, manuel, 2016) En su trabajo de investigación titulado “Eficiencia En La Remoción De La Demanda Bioquimica De Oxígeno, Demanda Química De Oxígeno Y Sólidos Suspendidos Totales En La Planta De Tratamiento De Aguas Residuales De La Ciudad De Celendín” de la universidad nacional de Cajamarca, en Perú, plantea determinar la eficiencia en la remoción de la DBO, DQO y SST en la planta de tratamiento de aguas residuales de la ciudad de Celendín.se concluyo que la concentración de la DBO en el influente (P1) da como resultado 572.00 mg/L, mientras que en el efluente (P2) nos da 48.58 mg/L; para la DQO en el influente se tiene 1207.25 mg/L, mientras que en el efluente 107.50 mg/L; en los SST, en el influente se abarca un dato de 253.81 mg/L y en el efluente 42.64 mg/L. Como se aprecia, los resultados en el efluente respaldan la eficiencia de la operatividad de la PTAR.

(Zavaleta, Ever, 2016) En su trabajo de investigación titulado “ Evaluación Del Porcentaje De Remoción De Materia Orgánica En Función A Las Características Fisicoquímicas Del Río Grande – Distrito Celendín” de la universidad nacional de Cajamarca, en Perú, plantea Evaluar el porcentaje de remoción de materia orgánica biodegradable presente en el Río Grande del distrito de Celendín, a La remoción de materia orgánica biodegradable en el

pág. 13

14 Rio Grande de acuerdo a los valores obtenidos en las muestras laboratorio es del 81 % y aplicando del modelo de Streeter y Phelps es de 77 %, permitiendo cumplir con la hipótesis planteada del 70 %.y se recomienda realizar un estudio durante los meses de estiaje, con la finalidad de tener una información más amplia que será de gran valor para la comunidad y el medio ambiente.

2.1.10.

Marco doctrinal de las teorías particulares en el campo de la

ciencia en la que se ubica el objeto de estudio

La Química La química es

la ciencia que

estudia

tanto

la composición,

como

la estructura y las propiedades de la materia como los cambios que esta experimenta durante las reacciones químicas, ye en el caso de la química del agua habla solo de las propiedades del agua, que es de suma importancia en el campo de la ingeniería sanitaria ,en el estudio de cualquier sustancia o solución de compuestos orgánicos e inorgánicos de los sistemas acuáticos. Considerando que el agua se encuentra en constante circulación, está expuesta al medio que lo rodea y considerando que los seres humanos, vegetales y animales habitan y están estrechamente relacionada con el agua. Las actividades de los seres humanos influyen en la calidad del agua ya sea por la descarga de aguas residuales municipales e industriales, que generan el aumento de materia mineral y orgánica de las aguas naturales, como la incrementación de cationes (sodio, potasio, calcio magnesio, amonio), pág. 14

15 aniones (cloro, oxido nitros, fosfatos) aumentando o generando la alteración de la composición química del agua, como la alcalinidad, dureza, potencial de hidrogeno. El estudio de la química también está inmerso en la determinación de la concentración en masas de compuestos y especies disueltos en el agua, especificando su concentración que es ampliamente utilizado en la química del agua, lo que nos permitirá conocer las características del agua y así realizar una comparación para determinar la calidad del agua en estudio La microbiología En la Inglaterra de mediados del siglo XIX, las enfermedades transmitidas por el agua, como el cólera, eran rampantes y Varias epidemias en Londres resultaron en miles de víctimas esto aumento la conciencia de la el papel tener una agua de calidad y que sea apta para el consumo humano, y el agua que se vertía en el medio y para logar este objetivo se tomó conciencia de la importancia y papel de los microorganismos en las enfermedades, el cual condijo a una mayor demanda de tratamiento de aguas residuales. Esto ha resultado en la aprobación de piezas de legislación que alentaron la construcción de Plantas de tratamiento de aguas residuales (Guest, 1987).

La práctica del tratamiento de aguas residuales comenzó en El inicio del siglo XX. A finales del siglo XIX, los británicos La Comisión Real sobre Eliminación de Aguas Residuales propusieron que el objetivo del tratamiento

pág. 15

16 de aguas residuales debe ser producir un efluente final de 30 mg/L de sólidos suspendidos y 20 mg/L de demanda bioquímica de oxígeno (DBO) (Sterritt y Lester, 1988)

El estudio de los microrganismos en el agua, y su cantidad son uno de los principales indicadores de la calidad del agua y de la presencia de contaminantes por el vertimiento de aguas residuales, ya que nuestro medio ambiente, los niveles microorganismos infecciosos en ocasiones provocan enfermedades en personas por la ingestión de agua contaminada es tan sólo una de las posibles fuentes de microorganismos infecciosos.

Estudiándola en una rama llamada Microbiología ambiental la cual realiza el estudio de la función y diversidad de los microbios en sus entornos naturales. De los muchos microorganismos infecciosos que se encuentran en el medio ambiente, en el agua se pueden hallar bacterias (como Shigella, Escherichia coli, Vibrio y Salmonella), virus (como el virus Norwalk y rotavirus) y

protozoos

(como

Entamoeba,

Giardia

y

Cryptosporidium).

Estos

microorganismos pueden provocar síntomas como náuseas, vómitos, diarrea y calambres estomacales. En las personas adultas con un buen estado de salud, estas enfermedades suelen ser leves y duran poco tiempo. En bebés, niños, ancianos y personas con el sistema inmunológico deprimido, pueden revestir mayor gravedad. Debido a su resistencia a la desinfección, la Giardia

pág. 16

17 y el Cryptosporidium son, en la actualidad, las causas más frecuentes de enfermedades transmitidas por el agua.

En la actualidad los avances en genética microbiana e ingeniería genética han dado un gran impulso a la Campo de control de la contaminación biotecnológica. En algunos países, los esfuerzos se centran en La aplicación de la biotecnología al tratamiento de aguas residuales,teniendo un papel importante microorganismos en la extracción de metales en plantas de tratamiento de aguas residuales, mediante procesos físicos / químicos se emplean generalmente para la eliminación de metales pesados de aguas residuales, estos microorganismos (bacterias, cianobacterias, algas, hongos) se han utilizan como biosorbentes para una amplia gama de metales, ya que ofrecen una gran superficie para la unión de metales y su la producción es relativamente barata. La hidrogeología Es la ciencia natural que estudia de las aguas de la Tierra, su ocurrencia, circulación y distribución, sus propiedades físicas y químicas y su influencia sobre el medio ambiente, incluyendo su relación con los seres vivientes. El dominio de la hidrología abarca la historia completa de la existencia del agua sobre la tierra. Además del estudio y correcta compresión del ciclo hidrológico, por lo que ha llegado a convertirse en parte fundamental de los proyectos de ingeniería que tienen que ver con suministro de agua, disposición de aguas servidas, drenaje, protección contra la acción de ríos y recreación pág. 17

18 Además de diversas El correcto conocimiento del comportamiento hidrológico de como un río, arroyo, o de un lago es fundamental para poder establecer las áreas vulnerables a los eventos hidrometeorológicos extremos, actualmente con los modelos de simulación hidrometeorológicos es posible manejar hipótesis suficientemente realistas o previsibles que nos ofrezcan un cierto grado de confianza para la toma de decisiones, ya sea en la ordenación del territorio en torno a nuestros ríos , para exigir criterios de diseño de obras e infraestructuras capaces de soportar y funcionar adecuadamente en situaciones de emergencia. El estudio de la evaluación del impacto del vertimiento de aguas residuales en el índice de calidad del rio Grande y propuesta de mejoramiento de planta de tratamiento de aguas residuales, Celendín – Cajamarca, está enmarcado en el estudio del efluente que en nuestro caso es estudio es el río Grande y del índice la calidad del agua que esta depende de aspectos físico-químicos y microbiológicos y que a partir del análisis de estas propiedades y teniendo en cuenta los Estándares de Calidad Ambiental del agua (ECAS-agua) y los Límites Máximos Permisibles (LMP), que son las normas que determinan la calidad del agua en nuestro país. Por ello el estudio de índice de la calidad del agua está enmarcado en estas ciencias que se ven involucradas en conocer o determinar sus características del agua del rio, ciencias como la hidrología, la química y la microbiología.

pág. 18

19 2.1.11.

Marco conceptual:

2.1.11.1. El Agua Díaz et al. (2005). Es un elemento primordial para la vida. El agua realiza un modelo dinámico conocido como el ¨El ciclo Hidrológico¨, impulsado principalmente por las energías térmicas del Sol o del interior de la Tierra y la fuerza de la Gravedad. Al examinar éste ciclo hidrológico se establece el balance hídrico mediante la aplicación del principio de conservación de masas con respecto al flujo del agua. Barrenechea, (2004). Señala que en la salud humana, el agua ayuda a eliminar las sustancias resultantes de los procesos bioquímicos que se desarrollan en nuestros organismos, a través de los órganos excretores, en especial la orina y el sudor. Sin embargo, por esta misma propiedad, puede transportar una serie de toxinas al organismo que pueden afectar a diferentes órganos de manera reversible o irreversible. El agua es esencial para la vida. La cantidad de agua dulce existente en la tierra es limitada, y su calidad está sometida a una presión constante. La conservación de la calidad del agua dulce es importante para el suministro de agua de bebida, la producción de alimentos y el uso recreativo. La calidad del agua puede verse comprometida por la presencia de agentes

pág. 19

20 infecciosos, productos químicos tóxicos o radiaciones (Organización mundial de la salud). 2.1.11.2. Contaminación de Ríos UNESCO (2016). Desde la década de los 90, la contaminación de las aguas ha empeorado en casi todos los ríos de América Latina, África y Asia. Entre sus principales causas se encuentra el aumento de los vertidos de aguas residuales no tratadas en las corrientes de agua dulce (ríos y lagos) y las prácticas no sostenibles de uso del suelo que aumentan la erosión y conducen a un aumento de las cargas de abonos y sedimentos.

Elosegi y Sabater (2009). Indica que el agua que transporta el río es resultado de lo que acontece en una cuenca (el clima, la vegetación, las actividades humanas) y así, es el resultado de su viaje a través de los suelos, vegetación y áreas urbanas. Además de agua, trasportan sales, sedimentos y organismos, y las complejas reacciones químicas y biológicas que se producen en los cauces fluviales son responsables en parte de las características químicas del agua retenida en los grandes reservorios, como lagos y océanos. Tyler (2002). Los ríos pueden recuperarse rápidamente de los residuos degradables, demandantes de oxígeno y del calor excesivo del agua por una combinación de dilución y descomposición bacteriana. Este proceso natural de recuperación funciona en los cursos que no estén sobrecargados con estos contaminantes y no se reduzcan con sequías, presas o desviación a la pág. 20

21 agricultura o a la industria. Sin embargo, estos procesos naturales de dilución y biodegradación no eliminan los contaminantes no degradables o que se degradan con lentitud. La descomposición de residuos degradables por las bacterias reduce el oxígeno disuelto, lo cual reduce o elimina poblaciones de organismos con alta exigencia de oxígeno hasta que la corriente quede limpia de residuos.

2.1.11.3. Contaminación por Aguas Residuales. Remenieras (2000). Indica que las aguas residuales están conformadas por residuos orgánicos producidos por los seres humanos, ganados, etc. Incluyendo las heces y otros materiales que pueden ser descompuestos por las bacterias aeróbicas, es decir en procesos con consumo de oxígeno. Cuando este tipo de desechos se encuentran en exceso, la proliferación de bacterias agota el oxígeno, y hace poco posible que puedan vivir en estas aguas peces y otros seres vivos que necesitan oxígeno. Sin embargo buenos índices para medir la contaminación por desechos orgánicos son la cantidad de oxígeno disuelto, OD, en agua, o la DBO5 (Demanda Biológica de Oxígeno).

2.1.11.4. Calidad Del Agua Custodio y Díaz (2001). La calidad del agua se refiere a las condiciones en la que se encuentra el agua respecto a características físicas, químicas y biológicas, en su estado natural o después de ser alteradas por la acción pág. 21

22 humana. La calidad del agua ha sido asociada al uso del agua para el consumo humano, debido a que el agua es de calidad cuando puede ser usada sin causar daño a la salud. Sin embargo, dependiendo a los usos que se requieran para el agua, se puede determinar la calidad del agua para dichos usos.

Lenntech (2004). Se considera que el agua es de buena calidad cuando está exenta de sustancias y microorganismos que sean peligrosos para los consumidores y estén libres de sustancias que transmitan sensaciones sensoriales desagradables para el consumo, como el color, el olor, el sabor o turbiedad. La importancia de la calidad del agua se debe a que El agua también es uno de los principales medios de trasporte de muchas enfermedades que afectan a los seres humanos. El término calidad de agua es relativo y solo tiene una importancia universal si está relacionado con el uso del recurso. Esto quiere decir que una fuente de agua suficientemente limpia que permita la vida de los peces puede no ser apta para la natación y un agua buena para el consumo humano puede resultar inadecuada para la industria. 2.1.11.5. Indicadores Físico-Químicos Samboni et al. (2007) indican que la calidad de diferentes tipos de agua se ha valorado a partir de variables físicas, químicas y biológicas, evaluadas individualmente o en forma grupal. Los parámetros físico-químicos dan una información extensa de la naturaleza de las especies químicas del agua y sus

pág. 22

23 propiedades físicas, sin aportar información de su influencia en la vida acuática; los métodos biológicos aportan esta información, pero no señalan nada acerca del contaminante o los contaminantes responsables, por lo que muchos investigadores recomiendan la utilización de ambos en la evaluación del recurso hídrico. Samboni et al. (2007) indican que la ventaja de los métodos físicoquímicos se basa en que sus análisis suelen ser más rápidos y pueden ser monitoreados con mayor frecuencia, en comparación con los métodos biológicos, basados en la observación y medición de ciertas comunidades de seres vivos en las aguas; además, la elección de las especies debe ser cuidadosa ya que de esta depende la evaluación de la calidad del recurso, que generalmente solo se realiza para un uso determinado, a diferencia de las físico-químicas, que permiten una evaluación para diferentes tipos de uso.

2.1.11.6. Demanda Bioquímica De Oxigeno Andreo (s.f.), define como DBO de un líquido a la cantidad de oxígeno que los microorganismos, especialmente bacterias (aerobias o anaerobias facultativas: Pseudomonas, Escherichia, Aerobacter, Bacillius), hongos y plancton, consumen durante la degradación de las sustancias orgánicas contenidas en la muestra. Se expresa en mg/l. Es un parámetro indispensable cuando se necesita determinar el estado o la calidad del agua de ríos, lagos, lagunas o efluentes. Cuanto mayor cantidad de materia orgánica contiene la muestra,

pág. 23

24 más oxígeno necesitan sus microorganismos para oxidarla (degradarla). Como el proceso de descomposición varía según la temperatura, este análisis se realiza en forma estándar durante cinco días a 20 oC; esto se indica como DBO5. Según las reglamentaciones, se fijan valores de DBO. Máximo que pueden tener las aguas residuales, para poder verterlas a los ríos y otros cursos de agua. De acuerdo a estos valores se establece, si es posible arrojarlas directamente o si deben sufrir un tratamiento previo.

2.1.11.7. Demanda Química De Oxígeno (DQO) Martínez (2006). La DQO se realiza para medir el contenido de la materia orgánica tanto de las aguas naturales como de las residuales. En muchos casos en aguas residuales es posible establecer una relación entre DBO y DQO. Ello pude ser de gran utilidad puesto que la primera necesita 5 días para ser determinado frente a las tres horas que necesita la DQO para ser determinada. Una vez establecida la correlación entre ambos parámetros, pueden emplearse las medidas de la DQO para el funcionamiento y control de las plantas de tratamiento.

Barba (2002). Generalmente, podría darse que la DBO última del agua residual se aproximara a la DQO. Sin embargo, existen factores que distorsionan estos resultados especialmente en los desechos industriales complejos. Muchos compuestos orgánicos que son oxidables por el Dicromato no son bioquímicamente oxidables. Los cloruros interfieren en el análisis de la

pág. 24

25 DQO. Se puede obtener lecturas más altas resultantes de la oxidación de cloruros por bicromato.

2.1.11.8. Nitratos Nitrato y nitrito son compuestos solubles que contienen nitrógeno y oxígeno. En el ambiente nitrito (NO2 -) generalmente se convierte a nitrato (NO3-), lo que significa que nitrito ocurre raramente en aguas subterráneas. Nitrato es esencial en el crecimiento de las plantas y está presente en todos los vegetales y granos. Por esta razón, el uso predominante de nitrato en la industria es como fertilizante. Nitrito es usado para curar carnes, en la fabricación de explosivos, y en el mantenimiento de calderas industriales. De acuerdo a la OMS, el hombre americano promedio consume 9 mg -22 mg de nitrato-N por día principalmente en verduras de hoja verde y vegetales de raíz como zanahorias, remolacha, y rábanos. El consumo promedio de nitrito-N es más bajo a 0,1 mg/día -0,8 mg/día, principalmente en carnes curadas. El consumo a estos niveles no es considerado un riesgo a la salud (Singler & Bauder, 2012). 2.1.11.9. Oxígeno Disuelto Barrenechea (2004). Su presencia es primordial en el agua y proviene principalmente del aire. Concentraciones bajas o ausencia de oxígeno en el agua; suelen indicar una contaminación elevada, por condiciones sépticas de materia orgánica o una actividad bacteriana intensa; por ello se le puede considerar como un indicador de contaminación. La presencia de este

pág. 25

26 parámetro en el agua cruda depende de la temperatura, la presión y la mineralización del agua. Las aguas superficiales no contaminadas, si son corrientes como ríos; suelen estar saturadas de oxígeno y a veces incluso sobresaturadas, su contenido depende de la aireación de las plantas verdes presentes en el agua, de la temperatura y de la hora del día (mañana o tarde), etcétera. 2.1.11.10. pH Barreto (2011). Los carbonatos y bicarbonatos presentes en cuerpos naturales de agua dulce se originan generalmente del desgaste y disolución de rocas en la cuenca que contienen carbonatos tales como la piedra caliza. A pesar de que la piedra caliza no es muy soluble en agua pura, su disolución es promovida por la presencia de CO2 disuelto en el agua (CO2 atmosférico o CO2 generado en sedimentos ricos en materia orgánica). El CO2 reacciona con el agua para generar pequeñas cantidades de ácido carbónico, el cual disuelve entonces las rocas de carbonato en la cuenca, lo que a su vez contribuye a la alcalinidad del agua.

2.1.11.11. Temperatura Ramírez (2010). Es uno de los parámetros físicos más importantes del agua, por lo general influye en el retardo o aceleración de la actividad biológica, como en la absorción de oxígeno, la precipitación de compuestos, la formación de depósitos, la desinfección y en los procesos de mezcla, floculación, sedimentación y filtración. Múltiples factores, principalmente

pág. 26

27 ambientales,

pueden

hacer

que

la

temperatura

del

agua

varíe

constantemente. Los organismos aeróbicos necesitan de la presencia de oxígeno en el agua y que a mayor temperatura, menor solubilidad de los gases y mayor actividad biológica. Por lo tanto, el aumento de temperatura disminuirá la cantidad de oxígeno y aumentará la actividad bacteriana y podrá llegar a producir condición séptica con problemas de malos olores y sabores. Por otro lado, a altas temperaturas se aceleran los problemas de corrosión de tuberías. Con el descenso de la temperatura, la viscosidad del agua aumenta y con ello disminuyen la sedimentabilidad de los flocs y la velocidad de reacción química.

2.1.11.12. Indicadores Microbiológicos Guerra (2010). Toda agua natural contiene microorganismos. Estos provienen del suelo, aire, de las heces de las personas y animales. Su mayor o menor concentración es una de las características de cada fuente de abastecimiento. Los microorganismos en el agua pueden: - Producir enfermedades específicas (cólera, disentería, tifoidea); - Ser responsables de la muerte del ganado y - Destruir la vida acuática (cuando muere el plancton y se descompone, agota el oxígeno libre).

pág. 27

28 2.1.11.13. Termotolerantes O Fecales Hayes (1993). Los Coliformes también denominados termotolerantes, llamados así porque llegan a soportan temperaturas hasta de 45 °C, conforman un grupo muy reducido de microorganismos los cuales son indicadores de calidad de un agua, ya que son de origen fecal. En su mayoría están representados por microorganismo de E. Coli pero se pueden encontrar, entre otros menos Frecuentes, Citrobacter Freundii y Klebsiella Pneumoniae estos últimos forman parte de los Coliformes termotolerantes pero su origen se asocia normalmente con la vegetación y los ocasionalmente aparecen en el intestino.

Gómez et al. (1999). Los Coliformes fecales integran el grupo de los Coliformes totales, pero se distinguen de los demás microorganismos que hacen parte de este grupo, en que son indol positivo, su rango de temperatura optima de crecimiento es muy amplio (hasta 45 °C) y son mejores indicadores de higiene en alimentos y en aguas, la presencia de estos indica contaminación fecal de origen humano o animal, ya que las heces contienen dichos microorganismo, que se encuentran en la flora intestinal y de ellos entre un 90% y un 100% son E. Coli mientras que en aguas residuales y muestras de agua contaminadas este porcentaje disminuye hasta un 59%.

pág. 28

29 2.1.11.14. Índices Relacionados Con La Calidad De Aguas En general los índices de calidad de las aguas se han venido utilizando desde hace algún tiempo, con el propósito de simplificar en una expresión numérica las características positivas o negativas de cualquier fuente de agua, relata Arce (2006).

2.1.11.15. Índice De Calidad De Agua (ICA- NSF) Samboni et al. (2007) indican que el Índice de calidad de agua (ICA) fue desarrollada por fundación nacional de sanidad (NSF) de Estados Unidos. El ICA es el valor numérico que califica en una de cinco categorías, la calidad del agua de una corriente superficial, para su desarrollo se seleccionaron 142 expertos en el tema de calidad de agua, quienes usaron la técnica de investigación Delphi, basada esencialmente en tres pasos.

2.1.11.16. Índice De Calidad De Agua En Perú En el Perú, la evaluación de la calidad del agua se realiza a través de la comparación de los resultados de un conjunto de parámetros físicos, químicos y biológicos con los valores establecidos en el ECA-Agua según la categoría del cuerpo de agua superficial correspondiente; lo que determina su cumplimiento o incumplimiento, precisando únicamente los parámetros críticos y su correspondiente concentración. Sin embargo, esta evaluación es ambigua a la hora de precisar o establecer el nivel de calidad de agua del

pág. 29

30 recurso hídrico, es decir si esta tiene una calidad excelente, buena, regular, mala o muy mala.

Los índices de calidad de agua (ICA), constituyen herramientas matemáticas que integran información de varios parámetros, permitiendo transformar grandes cantidades de datos en una escala única de medición de calidad del agua.

Los ICA’s constituye un instrumento fundamental en la gestión de la calidad de los recursos hídricos debido a que permite transmitir información de manera sencilla sobre la calidad del recurso hídrico a las autoridades competentes y al público en general; e identifica y compara las condiciones de calidad del agua y sus posibles tendencias en el espacio y el tiempo siendo la valoración de la calidad del agua en una escala de 0-100, donde 0 (cero) es mala calidad y 100 es excelente. (ANA, 2010)

Uno de los índices más empleados es el propuesto por el Canadian Council of Ministers of the Environment, conocido como CCME_WQI (por sus siglas en inglés), el cual propone una evaluación más amplia de la calidad del agua en un periodo de tiempo determinado teniendo en cuenta el número de parámetros que superan un estándar de referencia, el número de datos que no cumplen con el mencionado estándar y la magnitud de superación (ANA, 2010)

pág. 30

31 2.1.11.17. Aguas Residuales Palacios (1991), establece que las aguas residuales domesticas son aguas procedentes de las viviendas, oficinas y edificios comerciales que se conducen en forma combinada en alcantarillas subterráneas a una laguna de estabilización que generalmente están alejadas de la cuidad. Se denomina aguas revidas a aquellas que resultan del uso doméstico o industrial del agua, se llama también aguas residuales o aguas negras. Son residuales pues habiendo sido usadas. Constituyen un residuo, algo que no sirve para el usuario directo son negras por el color que, algunos autores hacen una diferencia aguas servidas y las aguas residuales en el sentido que las primeras provendrían del uso doméstico y las segundas corresponderían a la mezcla de las aguas domesticas e industriales, en todo caso están constituidas por todas aquellas aguas que son conducidas por el alcantarillado, sin previo tratamiento posterior a su uso. Rolim (2000), manifiesta que las aguas residuales pueden definirse como las aguas que provienen del sistema de abastecimiento de agua de una población después, de haber sido modificada por diversos usos en actividades domésticas, industriales comunitarias, siendo recogidas por la red de alcantarillado que las conducirá hacia un destino apropiado. Tchobanoglous (1996), indica que son aguas residuales domesticas se pueden incluir bajo esta definición a la mezcla de aguas residuales domesticas con las aguas de drenaje pluvial, aguas residuales de origen

pág. 31

32 industrial, siempre que están cumplan con los requisitos para ser admitidas en los sistemas de alcantarillado de tipo combinado. Para Sáenz (1985), las aguas residuales domesticas se originan principalmente en las habitaciones, instalaciones sanitarias, lavado de utensilios domésticos, grifos de baño lavado de ropa y otros usos domiciliarios. El volumen generado está en función del nivel de educación y de las costumbres de los habitantes de las ciudades. Las aguas residuales domesticas son el producto de viviendas que poseen un sistema de Abastecimiento de aguas interconectadas a una red de alcantarillado en la que se vierte todas las aguas servidas de la vivienda como baño, cocina, etc. 2.1.11.18. Tipos De Agua Residual Existen diferentes formas de denominar a las aguas residuales, las cuales se detalla en la siguiente tabla. Tabla 1 Valoración del dinero sfb

Qwerg

wg

Wr

Asdf

ASD

SD

ASD

AS

Datos de campo (Fuente: Elaboración propia)

pág. 32

33

Ilustración 1 Rebeco de mierda (Fuente elaboración propia)

Composición De Las Aguas Residuales Palacios (1991), indica que es importante recordar que siempre ocurrirán variaciones significativas en las plantas de tratamiento de aguas residuales, dependiendo de la dimensión del sistema, del tipo de aguas residuales y del diámetro de inclinación de los interceptores y tipos de contribuyentes de aguas residuales, las cargas orgánicas diarias para las diversas plantas de tratamiento de aguas residuales se estima usando datos horarios. Las aguas residuales domesticas están constituidas en un elevado porcentaje (en peso) por agua, cerca del 99.9% y un 0.1% de sólidos suspendidos, de los cuales el 70% son orgánicos y el 30% son inorgánicos como arenas sales y metales, siendo este 0.1% el que debe ser sometido a tratamiento en las PTARs. La composición del agua residual está en función del uso, esta depende tanto de las características sociales y económicas de la población así como del clima, la cultura y del uso del suelo entre otras. pág. 33

34 La composición y la concentración de estos constituyentes dependerán hasta cierto punto de las costumbres socio-económicas de la población, la composición del agua residual está determinada por el caudal y por su fuente. Las aguas residuales constituyen básicamente en; agua, sólidos disueltos y sólidos en suspensión. Los sólidos son una fracción más pequeña (representan menos del 0.1% enpeso), pero representa el mayor problema a nivel de tratamiento. El agua provee solo volumen y el trasporte de sólidos.

2.1.11.19. Características De Las Aguas Residuales Según Tchobanoglous (1996), las aguas residuales del sector industrial dependen totalmente del tipo de actividad productiva que desarrolle la empresa, en ellas es importante evaluar, a parte del caudal y la cantidad de materia orgánica, la presencia de sustancias toxicas como los metales pesados. La composición de aguas residuales se refiere a los constituyentes físicos, químicos, biológicos presentes en estas conocer la naturaleza del agua residual es esencial para la construcción y explotación de proyectos tanto de recogida como de tratamiento de evacuación de las aguas residuales. Según CRITES (1998), Manifiesta que las características de las aguas residuales de un lugar varían dependiendo de factores como; consumo de

pág. 34

35 agua potable, tipo de sistema de alcantarillado, presencia de desechos industriales, entre otros y es necesario considerar circunstancias tales como las variaciones diarias del caudal. Las aguas residuales pueden provenir tanto de casas de habitación (aguas residuales domesticas), de empresas (aguas residuales de origen industrial o especiales) o de una mezcla de ambas (aguas mixtas), todas ellas poseen características físicas, químicas y biológicas diferentes y por lo tanto la normativa establece parámetros especiales en cuanto a su caracterización. Las aguas residuales domésticas, por lo general, no contienen sustancias peligrosas como son los metales pesados, tóxicos fuertes, entre otros; pero si una elevada cantidad de agentes infecciosos y patógenos, dado que su principal prominencia es de los servicios sanitarios, son aguas con alta cantidad de amonio y nitrógeno debido a las excretas, lo que permite su tratamiento mediante diversos procesos biológicos. Según Metcalf-Eddy (1985), son una combinación de líquidos o aguas portadoras de residuos procedentes de residencias, instituciones públicas así como de centros comerciales e industriales a las que eventualmente pueden agregarse aguas subterráneas superficiales y pluviales. Las aguas superficiales constituyen el aporte de la escorrentía superficial y las pluviales de las precipitaciones, por tanto el grado de contaminación de las aguas es considerable, ya que su fuente generadora y los vertidos urbanos son permanentes aunque haya fluctuaciones horarias. 2.1.11.20. Características físicas: pág. 35

36 Las características físicas más importantes del agua residual son el contenido total de sólidos, este engloba la materia en suspensión, la materia sedimentable, la materia coloidal y la materia disuelta. a. Sólidos totales. Se define como la materia que se obtiene como residuo después de someter al agua a un proceso de evaporación entre 103 y 105°C. Los salidos sedimentables, constituyen la cantidad de lodo que se obtendrá en la decantación primaria del agua residual. Los sólidos totales que se pueden clasificar en filtrables o no filtrables (sólidos en suspensión).

2.1.11.21.

Características químicas:

El estudio de esta característica son los siguientes; materia orgánica, medición del contenido orgánico, y materia orgánica. a. Materia orgánica. Cerca del 75% de los sólidos en suspensión y del 40% de los sólidos filtrables de agua residual de concentración media son de naturaleza orgánica. Provienen del reino animal y vegetal. Los principales grupos de sustancias orgánicas presentes en el agua residual son las proteínas (40-60%), hidratos de carbono (25-50%), grasas y aceites (10%). Otro compuesto orgánico presente en la urea, principal constituyente de la orina. 

Grasas de animales y vegetales. La composición de las grasas animales y aceites es de alcohol o glicerol y ácidos grasos. La forma que llegan a las aguas residuales son como mantequilla, manteca,

pág. 36

37 margarina, aceites y grasas vegetales. Las partículas de estos compuestos interfieren en el normal desarrollo de la vida biológica creando películas y acumulaciones de materia flotante desagradables. b. Medida de contenido orgánico. Los métodos más empleados para medir el contenido orgánico de las aguas residuales y superficiales son la demanda bioquímica de oxigeno (DBO5), y la demanda química de oxigeno (DQO). 

Demanda bioquímica de oxigeno (DBO5). El parámetro de contaminación orgánica más empleado, la DBO5 a 5 días. La determinación del mismo está relacionada con la medición de oxígeno disuelto que consumen los microorganismos en el proceso de oxidación bioquímica de la materia orgánica. La cantidad de oxigeno usado en la estabilización materia orgánica y nitrogenada por acción de los microorganismos en condiciones de tiempo y temperatura especificados (generalmente cinco días y 20°C). Mide indirectamente el contenido de materia orgánica biodegradable.



Demanda Química de oxigeno (DQO). Este ensayo se emplea para medir el contenido de materia orgánica tanto de aguas naturales como aguas residuales. En el ensayo se emplea un agente químico fuertemente oxidante en medio acido para la determinación del equivalente de oxigeno de materia orgánica que puede oxidarse, la DQO de un agua residual suele ser mayor que la DBO, debido al mayor número de compuestos

pág. 37

38 cuya oxidación tiene lugar por la vía química frente a los que se oxidan por vía biológica. c. Materia orgánica. Debido a que las concentraciones de los diferentes constituyentes inorgánicos pueden afectar mucho a los usos de agua, conviene examinar la naturaleza de algunos de ellos. 

Nitrógeno. Recibe el nombre de bioestimulante. Es básico para la síntesis de proteínas. El contenido total de nitrógeno está compuesto por nitrógeno orgánico, amoniaco, nitrito, nitrato.

El nitrógeno del nitrato es la forma más oxidada del nitrógeno que se puede encontrar en las aguas residuales, cuando el efluente secundario deba ser recuperado para la recarga de agua subterránea, la concentración del nitrato es importante. La concentración de nitratos en efluentes puede variar entre 0 y 20 mg/l en forma de nitrógeno (N), con valores típicos entre 15 y 20 mg/l. 

Fosforo. Este es esencial para el crecimiento de algas y otros organismos biológicos. El contenido de fosforo en aguas residuales municipales puede variar entre 4 y 15 mg/l.

2.1.11.22. Características biológicas: Se tomara conocimientos de los principales grupos de microorganismos biológicos y organismos patógenos presentes en las aguas residuales así como aquellos que intervienen en los tratamientos biológicos. pág. 38

39 a. Microorganismos. Los principales grupos de organismos presentes en las aguas residuales se clasifican en eucariotas, eubacterias y arquebacterias.



Bacterias.

Se

pueden

clasificar

como

eubacterias

procariotas

unicelulares los Escherchia coli, organismo común de heces humanas, miden de orden de 0.5 micras de ancho por dos micras de largo. Las bacterias trabajan en la descomposición y estabilización de la materia orgánica. Los coliformes se emplean como indicadores de la contaminación por desechos humanos. b. Organismos patógenos. Los principales organismos patógenos presentes en aguas residuales son las bacterias, los virus, los protozoos y el grupo de los helmintos. Los organismos bacterianos patógenos pueden ser excretados por el hombre causan enfermedades como la fiebre tifoidea y paratifoidea, la disentería, diarreas y cólera.

2.1.11.23. Composición De Las Aguas Residuales Después De Su Tratamiento Según Sanchez (1995), indica que después de un tratamiento biológico que contemple un buen diseño, adecuado tiempo de retención hidráulico y en presencia de los microorganismos idóneos, las características finales del agua son muy distintas a las iníciales, la actividad biológica intensa y suficiente

a

cargo

de

las

bacterias,

algas,

protozoarios,

hongos,

principalmente, produce agua mineralizada cuyas características son las pág. 39

40 requeridas en el desarrollo de la flora y fauna, lo cual significa capacidad de intercambio gaseoso, cantidad de oxígeno disuelto superior a 6 mg/l, mínima presencia de materia organice biodegradable, mucha cantidad de minerales como lo son carbonatos, bicarbonatos, cloruros, sulfatos, nitratos, fosfatos, sodio, potasio, calcio y magnesio. También puede encontrarse minerales como lo son los silicatos, fluoruros, compuestos de hierro, magnesio, aluminio, boro, entre otros. Un aspecto a recalcar es la múltiple presencia de microorganismos encargados de los procesos para el tratamiento del agua residual en los sistemas biológicos 2.1.11.24. Tratamiento De Aguas Residuales

Metcalf-Eddy (1996), indica que diversos autores argumentos que el objetivo básico del tratamiento de AR, es proteger la salud promover el bienestar de las personas y proteger el ambiente. Para otros autores, el objetivo es modificar las características del agua de tal forma que el efluente tratado cumpla con los requisitos especificados en la legislación, para ser vertido en un cuerpo receptor sin causar impactos adversos en el ecosistema o pueda ser reutilizado en otras actividades. Desde el año 1900 hasta la década de los 70, los objetivos de tratamiento fueron inicialmente la reducción del material coloidal, suspendido, y material flotante. Hasta los 80 los objetivos estaban más relacionados con criterios estéticos y ambientales. Los criterios posteriores se hicieron más exigentes y empezó a considerarse la necesidad de eliminación de nutrientes. pág. 40

41 Posteriormente en los años 90 como consecuencia del avance tecnológico, el tratamiento de aguas residuales se enfocó en solucionar los problemas de salud pública causados por sustancias toxicas y microorganismos patógenos presentes en el agua residual y a desarrollar prácticas que permitan solucionar el problema en la fuente. Ahora bien, el enfoque tradicional del tratamiento de las AR. Difiere totalmente del tratamiento destinado al reúso, para el primer caso los objetivos se centran en la reducción de los compuestos orgánicos biodegradables, del material flotante y del suspendido, el tratamiento con finalidades de reúso consiste en aprovechar los nutrientes y parte de la materia orgánica, concentrándose básicamente en la reducción de patógenos (OMS, 2006), los objetivos del reúso pueden ser múltiples, entre ellos se encuentra evitar la sobreexplotación del recurso hídrico, fomentar el uso eficiente del agua, prevenir la contaminación, sensibilizar y concientizar a la población sobre la importancia del reúso, complementar instrumentos de prevención y control. 2.1.11.25. Proceso biológico combinados (anaerobio aerobio).

Noyola (2003), manifiesta que el tratamiento biológico, al ser una herramienta de la naturaleza, está mejor adaptada para resolver los problemas de tratamiento de AR biodegradables, como las de origen municipal. Los procesos anaerobios y aerobios cumplen los requisitos deseables para establecer una tecnología perdurable siempre y cuando se

pág. 41

42 conozcan sus limitaciones y bondades de manera que se ajusten buscando un beneficio en particular. De considerarse los atributos de cada proceso al momento de seleccionar una tecnología, se avanzaría aunque fuera modesta forma. En la construcción del desarrollo sustentable. En función a la densidad de la población; área urbana y área rural y en función del clima, zonas cálidas y zonas frías o templadas entre otros, la influencia del clima y la temperatura del agua son particularmente importantes para los sistemas naturales, así como para los sistemas compactos anaeróbicos de esta forma, temperaturas inferiores a 10°C o ambientes donde la temperatura cercana a 0°C puede limitar la aplicación de estos procesos lo que resulta menos problemático para los procesos compactos aeróbicos o fisicoquímicos (Noyola, 2003), en este contexto, las condiciones ambientales prevalecen a la hora de escoger tipo de tecnología a utilizar, sin embargo es sabido que el tratamiento combinado se presenta como una gran opción. Crites y Tchobanoglous (2000), indican que una combinación entre ciertos procesos compactos y procesos naturales podrá en ocasiones ser una ventajosa opción, en particular cuando los costos deben ser reducidos y se tienen ciertas limitaciones de terreno, es sabido que los procesos biológicos ya sea aerobio o anaerobio por si solos son insuficientes para la eliminación de microorganismos patógenos y nutrientes, excepto las lagunas de estabilización, para el caso de los patógenos, posicionando la combinación de

pág. 42

43 procesos como una herramienta a la hora de eliminar este tipo de constituyentes en las aguas residuales. 2.1.11.26. Etapas De Proceso PTAR

La complejidad del sistema de tratamiento está en función de los objetivos que se establezca para el efluente resultante de dicho tratamiento. Teniendo en cuenta el gran número de operaciones y procesos disponibles para la depuración de las aguas residuales es común hablar de niveles de tratamiento, los cuales para fines prácticos han sido clasificados como: preliminar o pretratamiento, tratamiento primario, tratamiento secundario y tratamiento

terciario

o

avanzado.

A

continuación,

se

describe

las

consideraciones que caracteriza cada nivel (Ministerio del Ambiente, 2013).

a. Pre tratamiento o tratamiento preliminar Tiene como objetivo la retención de sólidos gruesos y sólidos finos con densidad mayor al agua y arenas, con el fin de facilitar el tratamiento posterior. Son usuales el empleo de canales con rejas gruesas y finas, desarenadores, y en casos especiales se emplean tamices. Estas unidades, en ocasiones obviadas en el diseño de plantas de tratamiento, son necesarias para evitar problemas por el paso de arena, basura, plásticos, etc., hacia los procesos de tratamiento propiamente dichos (Ministerio del Ambiente, 2013). b. Tratamiento secundario Ministerio del ambiente (2013) indica que el fundamento del tratamiento secundario es la inclusión de procesos biológicos en los que predominan las pág. 43

44 reacciones bioquímicas, generadas por microorganismos que logran eficientes resultados en la remoción de entre el 50 % y el 95 % de la DBO. Los sistemas más empleados son: 

Biofiltros o filtración biológica, filtros percoladores, filtros rotatorios o biodiscos.



Lodos activados, entre los que se encuentran los convencionales y los de aireación extendida.



Lagunas de estabilización de los tipos facultativas y aireadas.

c. Tratamiento terciario La necesidad de implementar un tratamiento terciario depende de la disposición final que se pretenda dar a las aguas residuales tratadas. El tratamiento de nivel terciario tiene como objetivo lograr fundamentalmente la remoción de nutrientes como nitrógeno y fósforo. Usualmente, la finalidad del tratamiento de nivel terciario es evitar que la descarga del agua residual, tratada previamente, ocasione la eutrofización o crecimiento generalizado de algas en lagos, lagunas o cuerpos de agua de baja circulación, ya que ello desencadena el consumo de oxígeno disuelto con los consecuentes impactos sobre la vida acuática del cuerpo de agua receptor. El uso del efluente de plantas de tratamiento de nivel terciario puede aplicarse al riego de áreas agrícolas, la crianza de peces y otras actividades productivas. El efluente del tratamiento terciario también puede tener algunos usos especiales, como la recarga de acuíferos, agua para uso industrial, etc.

pág. 44

45 Los procesos más usados son la precipitación química de nutrientes, procesos de filtración, destilación, flotación, ósmosis inversa, entre otros (Ministerio del Ambiente, 2013).

Fuente: RNE-Norma OS-090

2.1.12.

Definición de términos básicos:

ECA.- Estándares de Calidad Ambiental. Son indicadores que miden la concentración de elementos, sustancias, parámetros físicos, químicos y biológicos que se encuentran presentes en el aire, agua o suelo, pero que no representan un riesgo significativo para la salud de las personas ni al ambiente.

ANA.- Autoridad Nacional del Agua es un organismo constitucional autónomo del Perú. Está adscrito al Ministerio de Agricultura y se encarga de realizar las acciones necesarias para el aprovechamiento multisectorial y sostenible de los recursos hídricos por cuencas hidrográficas. pág. 45

46

ICA.- índice, en porcentaje, que indica de manera inversamente proporcional el grado de contaminación de un cuerpo de agua: a mayor valor del ICA, menor contaminación y, en consecuencia, mayor (mejor) calidad del agua.

NSF.- Fundación Nacional para la Ciencia de Estados Unidos que impulsa investigación y educación fundamental en todos los campos no médicos de la Ciencia y la Ingeniería.

PTAR.- Planta de tratamiento de aguas residuales donde se da una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que tienen como fin eliminar los contaminantes presentes en el agua efluente del uso humano.

Contaminación.- Es la presencia o acumulación de sustancias en el medio ambiente que afectan negativamente el entorno y las condiciones de vida, así como la salud o la higiene de los seres vivos.

Aguas Residuales.- Son aquellas de origen residencial, comercial e institucional que contienen desechos fisiológicos y otros provenientes de la actividad humana (Autoridad Nacional del Agua, 2010).

Calidad.- Se refiere a la capacidad que posee un objeto para satisfacer necesidades implícitas o explícitas según un parámetro, un cumplimiento de requisitos de cualidad.

pág. 46

47 Indicador.- Herramientas para clarificar y definir, de forma más precisa, objetivos e impactos, son medidas verificables de cambio o resultado.

2.2. Marco metodológico 2.2.1. Ubicación geográfica

2.2.2. Métodos de investigación

2.2.3. Diseño de la Investigación

2.2.4. Población, muestra, unidad de análisis y unidades de observación

2.2.5. Técnicas e instrumentos de recopilación de información

pág. 47

48 2.2.6. Técnicas para el procesamiento y análisis de la información

2.2.7. Matriz de consistencia metodológica

pág. 48

49

pág. 49

50 III.

ADMINISTRACIÓN DEL PROYECTO 2.1. Fecha de presentación del proyecto Por definir. 2.2. Duración de la ejecución del proyecto 2.3. Cronograma: AÑO ACTIVIDADES

2016 4º T

AÑO 2017 1º T

2º T

3º T

4º T

Afinamiento del proyecto. Ampliación del marco teórico. Diseño del experimento. Elaboración de instrumentos de recolección de datos. Prueba de instrumentos de recolección de datos. Aplicación de instrumentos de recolección de datos. Procesamiento de datos. Análisis e interpretación de resultados. Elaboración del informe. Revisión del informe por el asesor. Presentación del informe final.

pág. 50

51 Tabla 4. Cronograma del proyecto. 2.4. Recursos 2.4.1. Personal

2.4.2. Bienes 1. De consumo (fungibles) 2. De Inversión (fija)

2.4.3. Servicios 2.5. Presupuesto UNIDAD PRECIO CLASIFICACIÓN

RECURSO

DE

CANTIDAD

COSTO UNITARIO

MEDIDA

Personal

Bienes de consumo

Bienes de inversión fija

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Servicios

2.6. Financiamiento . REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Arce, O.O. 2006. Indicadores biológicos de calidad del agua. Universidad Mayor de San Simón, Facultad de Ciencias y Tecnología, Programa de Maestria en Ingeniería Ambiental, Cochabamba, Bolivia. 21 pp.

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APÉNDICES INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS

Bibliografía ANA. (2010). METODOLOGIA PARA LA DETERMINACION DEL INDICE DE LA CALIDAD DE AGUA DE LOS RECURSOS HIDRICOS SUPERFICIALES EN EL PERÚ. Garcia Castillo, C. M. (2007). Toma de locales. En La vida no vale nada (pág. 34). Lima: Tours. Gonzales Garcia, L. Y. (2010). Aceite de oliva. En El nuevo Peru (pág. 56). Lima: San Lorenzo. Gonzales y GARCIA, L. Y. (2007). La vida no vale nada. Lima: Peru.

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