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• rai erik marquez

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1. Título “TRATAMIENTO FÍSICO BIOLÓGICO Y QUÍMICO DE LAS AGUAS DEL COLECTOR AGUA DE LAS VÍRGENES PARA USO AGRICOLA” 2. Problema de Investigación 2.1. Planteamiento del Problema La irrigación de cultivos con aguas residuales ha sido usada en muchas partes del mundo, para mitigar la falta de este líquido tan importante para la vida de los seres vivos. Sin embargo, se ha comprobado que representan un peligro para la salud del hombre y los animales. Esta investigación pretende buscar alternativas de solución a un problema de contaminación, originado por la descarga de las aguas domésticas e industriales del distrito de El Tambo en el colector denominado “Aguas de las Vírgenes” aguas que de acuerdo al Proyecto Nacional de Riego con Aguas Servidas Tratadas, iniciado en 1991 por el Ministerio de Agricultura del Perú con el objetivo de ampliar la frontera agrícola podrían ser utilizadas en la agricultura. Como se sabe, las aguas residuales que son evacuadas al colector están constituidas por sustancias complejas, producto de las actividades domésticas, industriales y hospitalarias, de la interacción de estas en los procesos físicos, químicos y biológicos se provoca serios desequilibrios en el ecosistema. La cantidad de nutrientes contenidos en las aguas residuales pueden ser aprovechados por ciertas plantas como las gramíneas y los forrajes cuyo crecimiento se ve favorecido por la alta concentración de nitrógeno. Los contaminantes afectan a los organismos vivientes en los medios receptores y su propagación generará otros efectos de contaminación en la agricultura que generalmente se utilizan para la producción de especies forrajeras que sirven de alimento de animales menores, fomentando la propagación de enfermedades epidemiológicas (parasitosis interna) en los animales provocando la muerte de estos. Se ha determinado que en la mayoría de los casos los contaminantes se encuentran en la cadena alimenticia que reaccionan químicamente o generan condiciones nocivas para el desarrollo de la vida complicando el ciclo del medio ambiente (Parra ,1991, pág. 51).

2.2. Formulación del problema 2.2.1 Problema general 

¿Qué tratamiento de las aguas del colector “Agua de las Vírgenes” permitirá la obtención de agua apta para ser empleada en la agricultura?

2.2.2 Problemas específicos 

¿El tratamiento que incluya procesos físicos, biológicos y químicos, será el más adecuado para tratar las aguas del Colector Aguas de las Vírgenes, para que esta pueda ser usada en la agricultura?



¿Qué metales pesados podemos encontrar haciendo un análisis de agua?

3. Objetivos 3.1. Objetivo general 

Determinar un tratamiento adecuado de las aguas del colector “Agua de las Vírgenes” para la obtención de agua apta para ser empleada en la agricultura.

3.2. Objetivos específicos 

Implementar un tratamiento que incluya procesos físicos, biológicos y químicos para el tratar las aguas del Colector Aguas de las Vírgenes, de tal manera que ésta pueda ser usada en la agricultura.



Conocer los metales pesados realizando el análisis de agua.

4. Marco Teórico 4.1. Antecedentes de la Investigación  Caso Haroonabad, ciudad ubicada en Pakistán, donde debido a la escasez de agua solamente dos tercios del agua destinada para el riego estuvo disponible para los agricultores ubicados al borde del canal que alimenta esta área. Sin embargo, los agricultores que usan aguas residuales han liberado parte del agua del canal e incluso generan un valor agregado adicional. Así, cada metro cúbico de aguas residuales utilizado para riego no

solo liberó tres o cuatro veces la cantidad de agua fresca para ser usada para otros fines, sino que también generó una ganancia monetaria adicional a la sociedad en su conjunto, mostrando una oportunidad para la generación de beneficios privados y sociales adicionales.donde el uso de aguas residuales tratadas en la agricultura produjo grandes beneficios económicos y sociales, ya que la cantidad de agua que podía consumir la población se duplicó debido al aprovechamiento de estas aguas servidas en la agricultura.(GODOY,IPS,2015).  Panorama de experiencias de tratamiento y uso de aguas residuales en Lima metropolitana y el Callao donde el ambiente urbano constituye un sistema estrechamente vinculado a los ecosistemas naturales en los cuales se asienta e interactúa dependiendo de ellos para la provisión de los recursos que aseguran su existencia. La gestión integral del agua es una tarea compleja que demanda la atención simultánea de diversos sectores, actores sociales y económicos que generan impactos sobre el ambiente, afectando la calidad de los recursos hídricos y sobre los que vivimos de ellos. Este proyecto nos provee información sobre el uso del agua residual tratada para riego, y que toma gran importancia en el marco de la política de preservación y conservación del recurso agua que viene promoviendo el Sector vivienda. Recopilando en este proyecto las iniciativas públicas y privadas en el tratamiento de aguas residuales y su uso para riego; que servirá y será de interés de actores sociales, económicos, autoridades y población en general. (Moscoso, Gestión ambiental,2002). El colector “Agua de la vírgenes” se encuentra ubicado en la margen izquierda del río Mantaro, en el sector del pueblo joven “Agua de la vírgenes”, distrito y provincia de Huancayo, departamento de Junín este lugar hace muchos años fue un paisaje hermoso constituido por grandes extensiones de terreno cultivado, los que eran regados por las aguas de un manantial de aguas cristalinas y abundantes conocido con el nombre de “Agua de la vírgenes”. En la actualidad las aguas del colector “Aguas de las Vírgenes” son utilizadas por los pobladores de los alrededores de este colector para regar sus sembríos, sin tener conocimiento del alto grado de contaminación que poseen esta aguas y de las enfermedades que podrían ocasionar la utilización de las mismas sin un tratamiento previo, e inclusive la Facultad de Zootecnia de la Universidad Nacional del Centro del Perú hace uso de estas aguas para regar los pastizales, con los cuales alimentan a los cuyes y al ganado vacuno, que esta institución posee.

4.2. Fundamento Teórico y construcción del marco teórico RECURSOS DE AGUA DULCE - AGENDA 21 Los recursos de agua dulce son un componente esencial de la hidrosfera. De la Tierra parte indispensable. de todos los ecosistemas terrestres, caracterizado por el ciclo hidrológico cuyas consecuencias se han vuelto dramáticas en algunas regiones del mundo El cambio climático mundial y la contaminación atmosférica podrían tener consecuencias para los recursos de agua dulce así como su disponibilidad y, con la elevación del nivel del mar, poner en peligro las zonas costeras bajas y los ecosistemas de las islas pequeñas . El agua es necesaria en todos los aspectos de la vida. El objetivo general es velar por que se mantenga un suministro suficiente de buena calidad para la población del planeta y preservar las funciones hidrológicas, biológicas y químicas de los ecosistemas, adaptando las actividades humanas a los límites de la capacidad de la naturaleza y combatiendo los vectores de las enfermedades relacionadas con el agua. Es necesario tecnologías innovadoras para aprovechar los recursos hídricos y protegerlos contra la contaminación.

La escasez, destrucción gradual y creciente contaminación, así como la implantación de actividades incompatibles, exigen planificación y ordenación integradas de los recursos hídricos. Los sistemas racionales de para el aprovechamiento de las fuentes de suministro sean de superficie, subterráneas u otras, deben estar apoyados por medidas encaminadas a conservar el agua y reducir el derroche. (Agenda 21, 2015, cap18.).

4.2.1 AGUA DEFINICIÓN: El agua es una sustancia que no solo es esencial para todas las formas de vida, sino que es, al mismo tiempo, una importante materia prima. Las mayores reservas están en los océanos. Esta agua por su contacto con el aire y los suelos, contiene gran cantidad de sales metálicas en solución, que resulta inadecuada para numerosos fines como el riego y la industria. Los océanos proporcionan el hábitat donde nacen y crecen gran parte de nuestros alimentos. Las aguas de los océanos, mares, lagos y ríos se evaporan por el calor y juntamente con el agua transpirada por los vegetales se condensan formando nubes volviendo a la tierra como lluvia, nieve, granizo, escarcha o rocío.

Las fuentes de agua dulce (superficiales y subterráneas) no están distribuidas homogéneamente en la tierra y se utilizan como fuentes de abastecimiento de la población.

ESTADO NATURAL: El agua se presenta en la naturaleza en tres estados: Líquido: mares, ríos, lagos. Sólido: glaciares, nieves perpetuas, iceberg. Gaseoso: en la atmósfera como vapor de agua.

IMPORTANCIA: El agua juega un papel primordial en el desarrollo de los seres vivientes sobre la tierra. En efecto, la mayor parte del organismo humano está formado por agua y constituye el primero de sus alimentos después del aire. Atendiendo su utilización podemos clasificar el agua en: Doméstico, industrial, agrícola.

4.2.2

CALIDAD DE AGUA

Este término es relativo a la composición del agua en la medida en que esta es afectada por la concentración de sustancias ya sea toxicas o producidas por procesos naturales. De acuerdo con lo anterior, tanto los criterios como los estándares y objetivos de calidad de agua variarán dependiendo de si se trata de agua para consumo humano (agua potable), para uso agrícola o industrial, para recreación, para mantener la calidad ambiental, etc. Los límites tolerables de las diversas sustancias contenidas en el agua son normados por la Organización Mundial de la Salud (OMS)), la Organización Panamericana de la Salud (OPS), y por los gobiernos nacionales, pudiendo variar ligeramente de uno a otro. (CLARK, J. 1989, pag.35)

4.2.2.1

CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES:

- CARACTERISTICAS FÍSICAS: La característica física más importante del agua residual es el contenido de sólidos, el cual está compuesto por materia flotante y materia en suspensión,

en dispersión coloidal y en disolución. Otras características físicas son la temperatura, color y sabor. a) SÓLIDOS TOTALES: Estos proceden del agua de abastecimiento, del uso industrial, doméstico e infiltración de pozos locales y aguas subterráneas. Los sólidos domésticos incluyen a los procedentes de los fregaderos, baños, lavaderos, trituradores de basura y ablandadores de agua. * La turbidez, medida de la propiedad de la transmisión de la luz del agua, es un ensayo utilizado para indicar la calidad de los vertederos de aguas residuales y aguas naturales con respecto a la materia coloidal. La materia coloidal dispersa o absorbe la luz evitando su transmisión. b) TEMPERATURA: La temperatura del agua residual es generalmente más alta que la del suministro, debido a la adición de agua caliente procedente de las casas y actividades industriales. La temperatura es un parámetro importante por su efecto en la vida acuática, en las reacciones químicas y velocidades de reacción. COLOR: La edad del agua residual se determina cualitativamente por el color y olor. El agua residual suele ser gris, sin embargo, los compuestos orgánicos son descompuestos por las bacterias y el oxígeno disuelto se reduce a cero y el color cambia a negro. c)

d) OLOR: Se debe a la producción de gases producidos por la descomposición de la materia orgánica, el agua residual tiene un olor peculiar algo desagradable”.

- CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS: “Estas características químicas se dividen en cuatro categorías generales que tratan de: a) MATERIA ORGÁNICA: La materia orgánica presente en el agua residual procede de los reinos animal y vegetal y de las actividades humanas relacionadas con la síntesis de compuestos orgánicos. Estos compuestos están formados generalmente por una combinación de carbono, hidrógeno y oxígeno, junto con el nitrógeno en algunos casos. Los grupos de sustancias orgánicas hallados las proteínas (40 a 60 %), carbohidratos (25 a 50 %) y grasas y aceites (10 %).

*En el agua residual el 75% de los sólidos suspendidos y un 40% de los sólidos filtrables son de naturaleza orgánica.

b) MEDIDA DEL CONTENIDO ORGÁNICO: Con el transcurso de los años se han desarrollado diversos ensayos para determinar el contenido orgánico de las aguas residuales. Los métodos de laboratorio más utilizados hoy en día son: La demanda bioquímica de oxígeno (DBO), demanda química de oxígeno (DQO), y otro más reciente es la demanda total de oxígeno. En la antigüedad los métodos utilizados fueron: Nitrógeno total, albuminoide, orgánico y amoniacal; y el oxígeno consumido. c) MATERIA INORGÁNICA: Las concentraciones de las sustancias inorgánicas de varios componentes tienen importancia para el establecimiento y control de calidad del agua. Algunos de los residuos industriales son tratados para su eliminación. Las concentraciones de los constituyentes inorgánicos aumentan debido al proceso natural de evaporación que elimina parte del agua superficial y deja las sustancias inorgánicas en el agua. Como muchos de estos constituyentes pueden afectar muchos usos del agua es conveniente analizar la naturaleza de ellos.

d) GASES DISUELTOS: Los gases que generalmente se encuentran en el agua residual sin tratar son nitrógenos (N2), oxígeno (O2), dióxido de carbono (CO2), sulfuro de hidrógeno (H2S), y metano (CH4). Los tres primeros gases se encuentran en la atmósfera y se encuentran en todas las aguas; los tres últimos proceden de la descomposición del agua residual. Otros gases que pueden encontrarse en el agua residual es el cloro (Cl2), y ozono (O3)”.

- CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS: Las características biológicas se dividen en:

a) MICROORGANISMOS: Los principales grupos de microorganismos que se encuentran en las aguas residuales son los protistas incluyen las bacterias, hongos, protozoos y algas; las plantas, se clasifican las de semillas helechos, musgos y hepáticas; los animales se clasifican en invertebrados y vertebrados; los virus también se encuentran en el agua residual, se clasifican según el organismo infectado.

b) ORGANISMOS COLIFORMES: El hombre evacua bacterias en forma de bastoncillos (coliformes) en un promedio de 100000 a 400000 por día y otras bacterias; los coliformes no son dañinos para el hombre, estos ayudan a destruir la materia orgánica en los procesos biológicos de tratamientos de aguas residuales. Los organismos patógenos evacuados por el hombre pueden causar enfermedades como: tifoidea, disentería, diarrea, etc. Como los organismos patógenos son pocos y difíciles de aislar, el organismo coliforme es el más numeroso y de determinación más sencilla se utiliza como organismo indicador”. (METCALF – EDDY, 1977, pag.45)

4.3. TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUALES PARA USO AGRICOLA 4.3.1 PROCESO DE TRATAMIENTO DEL AGUA El tratamiento del agua es el proceso de naturaleza físico-química y biológica, mediante el cual se eliminan una serie de sustancias y microorganismos que implican riesgo para el uso agrícola o le comunican un aspecto o cualidad organoléptica indeseable y la transforma en un agua apta para uso agrícola. Todo sistema de abastecimiento de aguas que no esté provisto de medios de potabilización, no merece el calificativo sanitario de abastecimiento de aguas. En la potabilización del agua se debe recurrir a métodos adecuados a la calidad del agua origen a tratar. Estación de Tratamiento de Agua Potable (ETAP) es la instalación donde se lleva a cabo el conjunto de procesos de tratamiento de potabilización situados antes de la red de distribución y/o depósito, que contenga más unidades de tratamiento. 4.3.2. TIPOS DE TRATAMIENTO

Los tratamientos para potabilizar el agua, se pueden clasificar de acuerdo con:  Los componentes o impurezas a eliminar.  Parámetros de calidad.  Grados de tratamientos de agua Según los anteriores puntos, los procesos unitarios necesarios para la potabilización del agua en función de sus componentes sería la siguiente: TIPO DE CONTAMINANTE

OPERACIÓN UNITARIA

Sólidos gruesos

Desbaste

Partículas coloidales

Coagulación+Floculación+Decantación

Sólidos en suspensión Filtración Afino con Carbón Activo Materia Orgánica Amoniaco

Cloración

Gérmenes Patógenos

Desinfección

Metales no deseados Precipitación por Oxidación (Fe, Mn) Sólidos disueltos (Cl-, Osmosis Inversa Na+, K+ )

4.3.3. PARÁMETROS DE CALIDAD Las aguas superficiales destinadas al uso agricola se clasifican según el grado de tratamiento al que se deben someter para su potabilización, en los grupos siguientes: TIPO A1: Tratamiento físico simple y desinfección TIPO A2: Tratamiento físico normal, tratamiento químico y desinfección TIPO A3: Tratamiento físico y químico intensivo, afino y desinfección. 4.3.4. PRINCIPALES OPERACIONES UNITARIAS EMPLEADAS EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA. Los principales procesos de transferencia utilizados en el tratamiento del agua para consumo humano son los siguientes: Transferencia de sólidos.

Transferencia de iones. Transferencia de gases. Transferencia molecular o de nutrientes

4.4. Etapas del tratamiento 4.4.1. Tratamiento primario El tratamiento primario es para reducir aceites, grasas, arenas y sólidos gruesos. Este paso está enteramente hecho con maquinaria, de ahí conocido también como tratamiento mecánico. Remoción de sólidos En el tratamiento mecánico, el afluente es filtrado en cámaras de rejas para eliminar todos los objetos grandes que son depositados en el sistema de alcantarillado, tales como trapos, barras, compresas, tampones, latas, frutas, papel higiénico, etc. Éste es el usado más comúnmente mediante una pantalla rastrillada automatizada mecánicamente. Este tipo de basura se elimina porque esto puede dañar equipos sensibles en la planta de tratamiento de aguas residuales, además los tratamientos biológicos no están diseñados para tratar sólidos. Remoción de arena Esta etapa (también conocida como escaneo o maceración) típicamente incluye un canal de arena donde la velocidad de las aguas residuales es cuidadosamente controlada para permitir que la arena y las piedras de ésta tomen partículas, pero todavía se mantiene la mayoría del material orgánico con el flujo. Este equipo es llamado colector de arena. La arena y las piedras necesitan ser quitadas a tiempo en el proceso para prevenir daño en las bombas y otros equipos en las etapas restantes del tratamiento. Algunas veces hay baños de arena (clasificador de la arena) seguido por un transportador que transporta la arena a un contenedor para la deposición. El contenido del colector de arena podría ser alimentado en el incinerador en un procesamiento de planta de fangos, pero en muchos casos la arena es enviada a un terraplén.

Tanque de sedimentación primaria en una planta rural.

Investigación y maceración El líquido libre de abrasivos es pasado a través de pantallas arregladas o rotatorias para remover material flotante y materia grande como trapos; y partículas pequeñas como chícharos y maíz. Los escaneos son recolectados y podrán ser regresados a la planta de tratamiento de fangos o podrán ser dispuestos al exterior hacia campos o incineración. En la maceración, los sólidos son cortados en partículas pequeñas a través del uso de cuchillos rotatorios montados en un cilindro revolvente, es utilizado en plantas que pueden procesar esta basura en partículas. Los maceradores son, sin embargo, más caros de mantener y menos confiables que las pantallas físicas. Sedimentación Muchas plantas tienen una etapa de sedimentación donde el agua residual se pasa a través de grandes tanques circulares o rectangulares. Estos tanques son comúnmente llamados clarificadores primarios o tanques de sedimentación primarios. Los tanques son lo suficientemente grandes, tal que los sólidos fecales pueden situarse y el material flotante como la grasa y plásticos pueden levantarse hacia la superficie y desnatarse. El propósito principal de la etapa primaria es producir generalmente un líquido homogéneo capaz de ser tratado biológicamente y unos fangos o lodos que puede ser tratado separadamente. Los tanques primarios de establecimiento se equipan generalmente con raspadores conducidos mecánicamente que llevan continuamente los fangos recogido hacia una tolva en la base del tanque donde mediante una bomba puede llevar a éste hacia otras etapas del tratamiento.

4.4.2. Tratamiento secundario El tratamiento secundario está diseñado para degradar sustancialmente el contenido biológico del agua residual, el cual deriva de residuos humanos, residuos de alimentos, jabones y detergentes. La mayoría de las plantas municipales utilizan procesos biológicos aeróbicos para este fin. Desbaste Consiste habitualmente en la retención de los sólidos gruesos del agua residual mediante una reja, manual o auto limpiante, o un tamiz, habitualmente de menor paso o luz de malla. Esta operación no sólo reduce la carga contaminante del agua a la entrada, sino que permite preservar los equipos como conducciones, bombas y válvulas, frente a los depósitos y obstrucciones provocados por los sólidos, que habitualmente pueden ser muy fibrosos: tejidos, papeles, etc. Los filtros de desbaste son utilizados para tratar particularmente cargas orgánicas fuertes o variables, típicamente industriales, para permitirles ser tratados por procesos de tratamiento secundario. Son filtros típicamente altos, filtros circulares llenados con un filtro abierto sintético en el cual las aguas residuales son aplicadas en una cantidad relativamente alta. El diseño de los filtros permite una alta descarga hidráulica y un alto flujo de aire. En instalaciones más grandes, el aire es forzado a través del medio usando sopladores. El líquido resultante está usualmente con el rango normal para los procesos convencionales de tratamiento. Fangos activos Las plantas de fangos activos usan una variedad de mecanismos y procesos para usar oxígeno disuelto y promover el crecimiento de organismos biológicos que remueven substancialmente materia orgánica. También puede atrapar partículas de material y puede, bajo condiciones ideales, convertir amoniaco en nitrito y nitrato, y en última instancia a gas nitrógeno. Camas filtrantes (camas de oxidación)

Filtro oxidante en una planta rural. Se utiliza la capa filtrante de goteo utilizando plantas más viejas y plantas receptoras de cargas más variables, las camas filtrantes son utilizadas donde el licor de las aguas residuales es rociado en la superficie de una profunda cama compuesta de coque (carbón, piedra caliza o fabricada especialmente de medios plásticos). Tales medios deben tener altas superficies para soportar las biopeliculas que se forman. El licor es distribuido mediante unos brazos perforados rotativos que irradian de un pivote central. El licor distribuido gotea en la cama y es recogido en drenes en la base. Estos drenes también proporcionan un recurso de aire que se infiltra hacia arriba de la cama, manteniendo un medio aerobio. Las películas biológicas de bacterias, protozoarios y hongos se forman en la superficie media y se comen o reducen los contenidos orgánicos. Esta biopelícula es alimentado a menudo por insectos y gusanos.

Placas rotativas y espirales En algunas plantas pequeñas son usadas placas o espirales de revolvimiento lento que son parcialmente sumergidas en un licor. Se crea un flóculo biotico que proporciona el substrato requerido. Reactor biológico de cama móvil El reactor biológico de cama móvil (MBBR, por sus siglas en inglés) asume la adición de medios inertes en vasijas de fangos activos existentes para proveer sitios activos para que se adjunte la biomasa. Esta conversión hace como resultante un sistema de crecimiento. Las ventajas de los sistemas de crecimiento adjunto son: 

1) Mantener una alta densidad de población de biomasa





2) Incrementar la eficiencia del sistema sin la necesidad de incrementar la concentración del licor mezclado de sólidos (MLSS) 3) Eliminar el costo de operación de la línea de retorno de fangos activos (RAS).

Filtros aireados biológicos Filtros aireados (o anóxicos) biológicos (BAF) combinan la filtración con reducción biológica de carbono, nitrificación o desnitrificación. BAF incluye usualmente un reactor lleno de medios de un filtro. Los medios están en la suspensión o apoyados por una capa en el pie del filtro. El propósito doble de este medio es soportar altamente la biomasa activa que se une a él y a los sólidos suspendidos del filtro. La reducción del carbón y la conversión del amoniaco ocurre en medio aerobio y alguna vez alcanzado en un sólo reactor mientras la conversión del nitrato ocurre en una manera anóxica. BAF es también operado en flùjo alto o flujo bajo dependiendo del diseño especificado por el fabricante. Reactores biológicos de membrana MBR es un sistema con una barrera de membrana semipermeable o en conjunto con un proceso de fangos. Esta tecnología garantiza la remoción de todos los contaminantes suspendidos y algunos disueltos. La limitación de los sistemas MBR es directamente proporcional a la eficaz reducción de nutrientes del proceso de fangos activos. El coste de construcción y operación de MBR es usualmente más alto que el de un tratamiento de aguas residuales convencional de esta clase de filtros. Sedimentación secundaria El paso final de la etapa secundaria del tratamiento es retirar los flóculos biológicos del material de filtro, y producir agua tratada con bajos niveles de materia orgánica y materia suspendida. En una planta de tratamiento rural, se realiza en el tanque de sedimentación secundaria.

4.4.3. Tratamiento terciario

El tratamiento terciario proporciona una etapa final para aumentar la calidad del efluente al estándar requerido antes de que éste sea descargado al ambiente receptor (mar, río, lago, campo, etc.) Más de un proceso terciario del tratamiento puede ser usado en una planta de tratamiento. Si la desinfección se practica siempre en el proceso final, es siempre llamada pulir el efluente. Filtración La filtración de arena remueve gran parte de los residuos de materia suspendida. El carbón activado sobrante de la filtración remueve las toxinas residuales.

Lagunaje

Esquema de una depuradora por lagunaje. El tratamiento de lagunas proporciona el establecimiento necesario y fomenta la mejora biológica de almacenaje en charcos o lagunas artificiales. Se trata de una imitación de los procesos de autodepuración que somete un río o un lago al agua residual de forma natural. Estas lagunas son altamente aerobias y la colonización por los macrofitos nativos, especialmente cañas, se dan a menudo. Los invertebrados de alimentación del filtro pequeño tales como Daphnia y especies de Rotífera asisten grandemente al tratamiento removiendo partículas finas. El sistema de lagunaje es barato y fácil de mantener, pero presenta los inconvenientes de necesitar gran cantidad de espacio y de ser poco capaz para depurar las aguas de grandes núcleos. Tierras húmedas construidas Las tierras húmedas construidas incluyen camas de caña y un rango similar de metodologías similares que proporcionan un alto grado de mejora biológica aerobia y pueden ser utilizados a menudo en lugar del

tratamiento secundario para las comunidades pequeñas, también para la fito remediación. Un ejemplo es una pequeña cama de cañas (o camas de lámina) utilizada para limpiar el drenaje del lugar de los elefantes en el parque zoológico de Chester en Inglaterra. Remoción de nutrientes Las aguas residuales pueden también contener altos niveles de nutrientes (nitrógeno y fósforo) que eso en ciertas formas puede ser tóxico para peces e invertebrados en concentraciones muy bajas (por ejemplo, amoníaco) o eso puede crear condiciones insanas en el ambiente de recepción (por ejemplo: mala hierba o crecimiento de algas). Las malas hierbas y las algas pueden parecer ser una edición estética, pero las algas pueden producir las toxinas, y su muerte y consumo por las bacterias (decaimiento) pueden agotar el oxígeno en el agua y asfixiar los peces y a otra vida acuática. Cuando se recibe una descarga de los ríos a los lagos o a los mares bajos, los nutrientes agregados pueden causar pérdidas entrópicas severas perdiendo muchos peces sensibles a la contaminación en el agua. La retirada del nitrógeno o del fósforo de las aguas residuales se puede alcanzar mediante la precipitación química o biológica. La remoción del nitrógeno se efectúa con la oxidación biológica del nitrógeno del amoníaco a nitrato (nitrificación que implica nitrificar bacterias tales como Nitrobacter y Nitrosomonus), y entonces mediante la reducción, el nitrato es convertido al gas nitrógeno (desnitrificación), que se lanza a la atmósfera. Estas conversiones requieren condiciones cuidadosamente controladas para permitir la formación adecuada de comunidades biológicas. Los filtros de arena, las lagunas y las camas de lámina se pueden utilizar para reducir el nitrógeno. Algunas veces, la conversión del amoníaco tóxico al nitrato solamente se refiere a veces como tratamiento terciario. La oxidación anaeróbica se define como aquella en que la descomposición se ejecuta en ausencia de oxigeno disuelto y se usa el oxígeno de compuesto orgánicos, nitratos y nitritos, los sulfatos y el CO2, como aceptador de electrones. En el proceso conocido como desnitrificación, los nitratos y nitritos son usados por las bacterias facultativas, en condiciones anóxicas, condiciones intermedias, con formación de CO2, agua y nitrógeno gaseoso como productos finales.

La retirada del fósforo se puede efectuar biológicamente en un proceso llamado retiro biológico realzado del fósforo. En este proceso específicamente bacteriano, llamadas Polyphosphate que acumula organismos, se enriquecen y acumulan selectivamente grandes cantidades de fósforo dentro de sus células. Cuando la biomasa enriquecida en estas bacterias se separa del agua tratada, los biosólidos bacterianos tienen un alto valor del fertilizante. La retirada del fósforo se puede alcanzar también, generalmente por la precipitación química con las sales del hierro (por ejemplo: cloruro férrico) o del aluminio (por ejemplo: alumbre). El fango químico que resulta, sin embargo, es difícil de operar, y el uso de productos químicos en el proceso del tratamiento es costoso. Aunque esto hace la operación difícil y a menudo sucia, la eliminación química del fósforo requiere una huella significativamente más pequeña del equipo que la de retiro biológico y es más fácil de operar.

Desinfección El propósito de la desinfección en el tratamiento de las aguas residuales es reducir substancialmente el número de organismos vivos en el agua que se descargará nuevamente dentro del ambiente. La efectividad de la desinfección depende de la calidad del agua que es tratada (por ejemplo: turbiedad, pH, etc.), del tipo de desinfección que es utilizada, de la dosis de desinfectante (concentración y tiempo), y de otras variables ambientales. El agua turbia será tratada con menor éxito puesto que la materia sólida puede blindar organismos, especialmente de la luz ultravioleta o si los tiempos del contacto son bajos. Generalmente, tiempos de contacto cortos, dosis bajas y altos flujos influyen en contra de una desinfección eficaz. Los métodos comunes de desinfección incluyen el ozono, la clorina, o la luz UV. La Cloramina, que se utiliza para el agua potable, no se utiliza en el tratamiento de aguas residuales debido a su persistencia. La desinfección con cloro sigue siendo la forma más común de desinfección de las aguas residuales en Norteamérica debido a su bajo historial de costo y del largo plazo de la eficacia. Una desventaja es que la desinfección con cloro del material orgánico residual puede generar compuestos orgánicamente clorados que pueden ser carcinógenos o dañinos al ambiente. La clorina o las "cloraminas" residuales puede también ser capaces de tratar el material con cloro orgánico en el ambiente acuático natural. Además, porque la clorina residual es tóxica

para especies acuáticas, el efluente tratado debe ser químicamente desclorinado, agregándose complejidad y costo del tratamiento. La luz ultravioleta (UV) se está convirtiendo en el medio más común de la desinfección en el Reino Unido debido a las preocupaciones por los impactos de la clorina en el tratamiento de aguas residuales y en la clorinación orgánica en aguas receptoras. La radiación UV se utiliza para dañar la estructura genética de las bacterias, virus, y otros patógenos, haciéndolos incapaces de la reproducción. Las desventajas dominantes de la desinfección UV son la necesidad del mantenimiento y del reemplazo frecuentes de la lámpara y la necesidad de un efluente altamente tratado para asegurarse de que los microorganismos objetivo no están blindados de la radiación UV (es decir, cualquier sólido presente en el efluente tratado puede proteger microorganismos contra la luz UV). El ozono O3 es generado pasando el O2 del oxígeno con un potencial de alto voltaje resultando un tercer átomo de oxígeno y que forma O3. El ozono es muy inestable y reactivo y oxida la mayoría del material orgánico con que entra en contacto, de tal manera que destruye muchos microorganismos causantes de enfermedades. El ozono se considera ser más seguro que la clorina porque, mientras que la clorina que tiene que ser almacenada en el sitio (altamente venenoso en caso de un lanzamiento accidental), el ozono es colocado según lo necesitado. La ozonización también produce pocos subproductos de la desinfección que la desinfección con cloro. Una desventaja de la desinfección del ozono es el alto costo del equipo de la generación del ozono, y que las cualificaciones de los operadores deben ser elevada.

5. Justificación Las aguas servidas contienen contaminantes constituidos principalmente de materia biodegradable y no biodegradable estos residuos provocan malos olores por la putrefacción del material biodegradable y en su recorrido por los ríos, lagos y capas subterráneas matan la vida microscópica y los organismos vivientes de las aguas naturales alterando el ecosistema. La actividad principal del valle del Mantaro es la agricultura y la ganadería requiriendo grandes cantidades de agua, necesidad que es cubierta con el uso de aguas servidas para el riego sin la realización de tratamiento alguno, generando contaminación de los terrenos de cultivo y afectando la cadena alimenticia por la propagación y transporte de enfermedades epidemiológicas y bacteriológicas . El desarrollo industrial y tecnológico, así como la expansión demográfica indican que nuestra provincia va a requerir agua tratada para su desarrollo agrícola. El uso de aguas residuales para el riego de cultivos de consumo humano incrementa los factores de riesgo para la salud de la población. Las situaciones endémicas de diarreas, parasitismo, fiebre tifoidea y salmonelosis que imperan en nuestro país no son más que el reflejo de esta crítica situación, a la que vino a sumarse el cólera.

6. Hipótesis 6.1. Formulación de la hipótesis 6.1.1.

Hipótesis General 

El tratamiento adecuado de las aguas del colector “Agua de las Vírgenes” cumplirá la meta establecida para la obtención de agua apta para ser empleada en la agricultura.

6.1.2. Hipótesis Específica. 

La implementación de un tratamiento que incluya procesos físicos, biológicos y químicos para el tratamiento de las aguas

del Colector Aguas de las Vírgenes, permite la obtención de agua que pueda ser usada en la agricultura. 

Se obtuvo varios metales pesados provenientes de los relaves de la planta piloto de yauris.

7. Variables 7.1. Variable independiente.  Tratamiento de aguas (X) 6.2 variable dependiente 

Agua para uso agrícola (Y)

8. Diseño Metodológico Método a utilizar Se empleará el método del diseño experimental dividido en tres niveles de caracterización. 1. 2. 3. 4.

Caracterización de los efluentes Ensayos físicos Ensayos biológicos Ensayo químico (adición de cloro)

 Instrumentos para recolectar datos o Encuestas o Fichas o Análisis de agua



Población y muestra La población en su conjunto constituye la caracterización global de las aguas servidas, dentro de ellas la selección de las muestras se realizarán mediante la técnica de muestreo estadístico probabilístico de tipo simple aleatorio; determinado una muestra numérica y realizando un listado de todos los elementos que componen la población.

9. Cronograma de Actividades PERIODO DE EJECUCIÓN AGOSTO SETEMBRE OCTUBRE NOBIEMBRE DICIEMBREENERO FEBRERO MARZO ABRIL a. Elaboracion del proyecto X X b. Revision bibliografica X X X c. Implementacion y organizacion X X d. Recoleccion de muestras X X e. Recopilacion y precesamiento de datos X f. Evaluacion e interpretacion de resultados X X X g. Revision del informe final X h. sustentacion y aprobacion del proyecto X

ACTIVIDADES

10. Presupuesto  Gastos detallados      

Reactivos Materiales de laboratorio Instrumentos de medición Material bibliográfico Transporte Gastos por alimentación

TOTAL

s/. 1350 s/. 300 s/. 500 s/. 200 s/. 100 s/. 400 s/.2850

11. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA

1. CHAMY, R. 1995. “Tratamiento anaerobio de Residuos Sólidos”. Escuela de Ingeniería Bioquímica, Universidad Católica de Valparaíso – Chile. 2. CLARK, J. 1989. “Enciclopedia de Química”. Editorial Omega. España.

3. METCALF – EDDY, 1977, “Tratamiento y Depuración de las Aguas Residuales”. Editorial Continental. México. 4. ZAROR C. 1993. “Conceptos Fundamentales de Tratamiento de Residuos Industriales”.

Ediciones

Universitarias.

Universidad

Nacional

Concepción. Concepción – Chile.

5. MOSCOSO, F. (1993). Gestión Ambiental. Editorial San Marcos, Perú.

6. Parra, E. (1991). Riesgo ambiental por pasivo de relaves, 2(1), 28.

de

MATRIZ DE CONSISTENCIA DEL PLAN DE TESIS

Anexo Nº 01.

(PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA)

“TRATAMIENTO FÍSICO, BIOLÓGICO Y QUÍMICO DE LAS AGUAS DEL COLECTOR “AGUAS DE LAS VÍRGENES” PARA USO AGRÍCOLA”

TITULO: I.



PROBLEMA

II. OBJETIVO

IV. VARIABLES E INDICADORES

III. HIPÓTESIS

PROBLEMA GENERAL. ¿Qué tratamiento de las aguas del

OBJETIVO GENERAL. Determinar un tratamiento adecuado

HIPÓTESIS GENERAL. El tratamiento adecuado de las aguas del

colector “Agua de las Vírgenes”

de las aguas del colector “Agua de las

colector “Agua de las Vírgenes” cumplirá

permitirá la obtención de agua

Vírgenes” para la obtención de agua

la meta establecida para la obtención de

apta para ser empleada en la

apta

agua apta para ser empleada en la

agricultura?

agricultura.

PROBLEMAS ESPECÍFICOS. ¿El tratamiento que incluya



para

ser

empleada

en

incluya procesos físicos,

químicos, será el más adecuado

biológicos y químicos para el

tratar

Colector

las Aguas

aguas de

del

tratar las aguas del Colector

las

Aguas de las Vírgenes, de tal

Vírgenes, para que esta pueda

manera que ésta pueda ser

ser usada en la agricultura?

usada en la agricultura.

La

¿Qué metales pesados podemos encontrar haciendo un análisis de agua?



Conocer los metales pesados realizando el análisis de agua.

implementación

de

Descriptivo - Demostrativo

Agua para uso agrícola (Y)

VI POBLACION. AGUA DEL COLECTOR “AGUAS DE LAS VIRGENES”

un

tratamiento que incluya procesos físicos, biológicos y químicos para el tratamiento de las aguas del Colector Aguas de las Vírgenes, permite la obtención de agua que pueda ser



NIVEL DE INVESTIGACIÓN: Básico.

VARIABLE DEPENDIENTE (y): HIPÓTESIS ESPECÍFICAS. 

TIPO DE INVESTIGACIÓN: Aplicada – Experimental

DISEÑO DE INVESTIGACIÓN:

usada en la agricultura. 

Tratamiento de aguas (X)

agricultura.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS. Implementar un tratamiento que

procesos físicos, biológicos y

para

la

VARIABLE INDEPENDIENTE (x):

V. METODOLOGÍA

Se obtuvo varios metales pesados provenientes de los relaves de la planta piloto de yauris.

INDICADORES: COLORACION TURBIDES TEMPERATURA pH MAT. ORGANICA MAT. INORGANICA

MUESTRA: Tres muestras de 0.5 l en diferentes puntos. Principio intermedio y final.