Tratamiento De Ar.docx

PROCESO DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DOMESTICA, PARA USO DE REGADIOS EN LAMBAYEQUE

CAPITULO I. ASPECTOS DE LA INVESTIGACION 1.1 REALIDAD DE LA PROBLEMÁTICA 1.1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. La contaminación de las aguas por descargas residuales constituye en la actualidad, una preocupación de escala mundial son estos principales causas de contaminación por elevada tasa de crecimiento de la población que no cuenta con una adecuada red para la recolección de las aguas servidas, constituyendo un peligro que amenaza a la humanidad y seres vivos, por ser una vía para la transmisión de enfermedades infectocontagiosas, produciendo malos olores y causar molestias. Por tal motivo es necesario evaluar y proponer la construcción de una infraestructura de sistema de tratamiento de aguas residuales. Puesto que. Las lagunas de oxidación existentes se encuentran en mal estado, además de producir malos olores, proliferación de insectos es por falta de mantenimiento. Así mismo, la falta de compromiso de las autoridades para el uso adecuado de estas aguas para no contaminar los ríos y el mar, hacen necesario la búsqueda de nuevas alternativas de solución. Son estas consideraciones que ha motivado para que se plantee el presente trabajo de investigación aguas residuales, y en particular el proceso de tratamiento y su reutilización en regadíos. Puesto que, que el tratamiento de aguas residuales, es un proceso de tratamiento que incorpora transformaciones físicas, químicas y biológicas, con el objeto de tratar y remover los contaminantes físicos, químicos y biológicos del agua, efluente del uso humano. El objetivo del tratamiento es producir agua ya limpia o reutilizable en el ambiente y un residuo sólido o fango que puede utilizarse para diversos y diferentes propósitos, que en la actualidad no se está realizando. En consecuencia, estas aguas servidas contienen generalmente, cantidades apreciables de compuestos indeseables que son ofensivos a la fauna acuática, a la apariencia física y algo de aun mayor significación, altera las condiciones sanitarias de tales receptores, así mismo los líquidos residuales contienen compuestos orgánicos putrescibles, agentes patógenos de enfermedades de carácter epidémico y muchas veces despojos industriales de carácter toxico, entre otros, por lo tanto deben de ser dispuestos y descargados de tal forme que no constituyan un problema social ni atente contra el ambiente mismo en el sitio donde se disponen. 1.1.2 FORMULACION DEL PROBLMEA. Considerando los planeamientos anteriores se formula la siguiente pregunta de investigación: ¿El tratamiento de agua residual permite el uso en regadíos en Lambayeque?

1.1.3 JUSTIFICACION. El tema de “tratamiento de aguas residuales” es importante por los problemas que actualmente se viven por la falta de agua potable y por el mal uso de esta misma. Por ello, la finalidad de tratar estas aguas y convertirlas en utilizables, en este caso para el riego de los cultivos en la región cumpliendo los estándares establecidos. De este modo será un recurso favorable para los agricultores y la población, ya que así no se desperdicia tanta agua y se le busca un uso adecuado. 1.1.4 OBJETIVOS 1.1.4.1 OBJETIVO GENERAL: Explicar el sistema de tratamiento de aguas residuales, utilizando el área disponible actual, para su posterior reúso en regadíos en el departamento de Lambayeque. 1.1.4.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS: 

Realizar un diagnóstico del impacto que causa las aguas residuales.



Comparar métodos de tratamientos de aguas residuales.



Describir el sistema de tratamiento de aguas residuales para su uso en regadíos.



Sintetizar los beneficios del tratamiento de aguas residuales.

CAPITULO 2. MARCO TEORICO 2.1 ANTECEDENTES: El presente proyecto de investigación se hace en base trabajos realizados o tesis en materia de tratamiento de aguas residuales. Tesis: Planta de tratamiento de aguas residuales para regadío en la Universidad Nacional Mayor de San Marcos. http://cybertesis.unmsm.edu.pe/bitstream/handle/cybertesis/432/Quiroz_pp.pdf;jsessionid=BCB972524F32C44 82A81B08AAD4F9F6F?sequence=1 Investigación: Manual de buenas prácticas para el uso seguro y productivo de las aguas residuales domésticas. http://www.ana.gob.pe/sites/default/files/publication/files/manual_de_buenas_practicas_para_el_uso_seguro_y _productivo_de_las_aguas_residuales_domesticas.pdf Tesis: urbanizaciones sostenibles: descentralización del tratamiento de aguas residuales residenciales. http://tesis.pucp.edu.pe:8080/repositorio/bitstream/handle/123456789/4568/ARCE_LUIS_AGUAS_RESIDUAL ES_RESIDENCIALES.pdf?sequence=1

2.2 MARCO TEORICO: 2.2.1 AGUA RESIDUAL El agua residual es el agua procedente de usos domésticos, comerciales, agropecuarios y de procesos industriales, o una combinación de ellas, sin tratamiento posterior a su uso. A continuación se detallan las características del agua residual. 2.2.1.1 Características físico-químicas y biológicas del agua residual 2.2.1.1.1

Característica física

La característica física más importante del agua residual es el contenido total de sólidos, término que engloba la materia en suspensión, la materia sedimentable, la materia coloidal y la materia disuelta. Otras características físicas importantes son el olor, la temperatura, la densidad, el color y la turbiedad. a) Sólidos Totales Analíticamente, se define como la materia que se obtiene como residuo después de someter al agua a un proceso de evaporación de entre 103º y 105°C. No se define como sólido aquella materia que se pierde durante la evaporación debido a su alta presión de vapor. Los sólidos sedimentables se definen como aquellos que se sedimentan en el fondo de un recipiente de forma cónica (cono de lmhoff) en el transcurso de un periodo de 60 minutos. Los sólidos sedimentables se expresan en mg/l y constituyen una medida aproximada de la cantidad de fango que se obtendrá en la decantación primaria del agua residual. Los sólidos totales pueden clasificarse en filtrables o no filtrables (sólidos en suspensión) haciendo pasar un volumen conocido de líquido por un filtro. b) Olores Normalmente, los olores son debidos a los gases liberados durante el proceso de descomposición de la materia orgánica. El agua residual reciente tiene un olor algo desagradable, que resulta más tolerable que el del agua residual séptica. El olor más característico del agua residual séptica se debe a la presencia del sulfuro de hidrógeno (Huevo podrido) que se produce al reducirse los sulfatos a sulfitos por acción de Microorganismos anaerobios. La problemática de los olores está considerada como la principal causa de rechazo a la implantación de instalaciones de tratamiento de aguas residuales. c) Temperatura La temperatura del agua residual suele ser siempre más elevada que la del agua de suministro, este hecho se debe principalmente a la incorporación de agua caliente procedente de las casas y los diferentes usos industriales. La temperatura del agua es un parámetro muy importante dada su influencia, tanto sobre el desarrollo de la vida acuática, como sobre las reacciones químicas y velocidades de reacción, así como sobre la capacidad del agua para ciertos usos útiles.

d) Color El agua residual suele tener un color grisáceo. Sin embargo, al aumentar el tiempo de transporte en las redes de alcantarillado y al desarrollarse condiciones más próximas a las anaerobias, el color del agua residual cambia gradualmente de gris a gris oscuro, para finalmente adquirir color negro. Cuando llega a este punto, suele clasificarse el agua residual como séptica. e) Turbiedad La turbiedad, como medida de las propiedades de transmisión de la luz del agua, es otro parámetro que se emplea para indicar la calidad de las aguas vertidas o de las aguas naturales en relación con la materia coloidal y residual en suspensión. Su medición se lleva a cabo mediante la comparación entre la intensidad de la luz dispersada en la muestra y la intensidad registrada en una suspensión de referencia en las mismas condiciones. Suspensiones de formacina se emplean como patrones primarios de referencia. Los resultados de las mediciones de turbiedad se dan en unidades nefelométricas de turbiedad (UNT). 2.2.1.1.2

Características Químicas

Las características químicas de las aguas residuales son principalmente el contenido de materia orgánica e inorgánica, y los gases presentes en el agua residual. La medición del contenido de la materia orgánica se realiza por separado por su importancia en la gestión de la calidad del agua y en el diseño de las instalaciones de tratamiento de aguas. a) Materia Orgánica Cerca del 75% de los sólidos en suspensión y del 40 % de los sólidos filtrables de una agua residual de concentración media son de naturaleza orgánica. Son sólidos de origen animal y vegetal, así como de las actividades humanas relacionadas con la síntesis de compuestos orgánicos. También pueden estar presentes otros elementos como azufre, fósforo o hierro. Los principales grupos de sustancias orgánicas presentes en el agua residual son las proteínas (40-60%), hidratos de carbono (25-50%) y grasas y aceites (10%). b) Medida del Contenido Orgánico Los diferentes métodos para medir el contenido orgánico pueden clasificarse en:  Demanda bioquímica de oxígeno (DBO)  Demanda química de oxígeno (DQO)  Carbono orgánico total (COT) Demanda Bioquímica de Oxigeno: El parámetro de contaminación orgánica más empleado, que es aplicable tanto a aguas residuales como a aguas superficiales, es la DBO a 5 días. La determinación de este, está

relacionada con la medición del oxígeno disuelto que consumen los microorganismos en el proceso de oxidación bioquímica de la materia orgánica. Los resultados de los ensayos de DBO se emplean para:  Determinar la cantidad aproximada de oxígeno que se requerirá para estabilizar biológicamente la materia orgánica presente.  Dimensionar las instalaciones de tratamiento del agua residual.  Medir la eficacia de algunos procesos de tratamiento y controlar el cumplimiento de las limitaciones a que están sujetos los vertidos. c) Materia Inorgánica Las concentraciones de las sustancias inorgánicas en el agua aumentan tanto por el contacto del agua con las diferentes formaciones geológicas, como por el agua residual, tratada o sin tratar, que a ella se descargan. Las concentraciones de los diferentes constituyentes inorgánicos pueden afectar mucho a los usos del agua, como por ejemplo los cloruros, la alcalinidad, el nitrógeno, el azufre, algunos otros compuestos tóxicos inorgánicos y algunos metales pesados como el níquel, el manganeso, el plomo, el cromo, el cadmio, el cinc, el cobre, el hierro y el mercurio. Dentro de la materia inorgánica es de suma importancia también hablar de la concentración de ion hidrógeno (pH), ya que es un parámetro de calidad, de gran importancia tanto para el caso de agua natural como residual. El agua residual con concentraciones de ion hidrógeno inadecuado presenta dificultades en el tratamiento con procesos biológicos, y el efluente puede modificar la concentración de ion hidrógeno en el agua natural si ésta no se modifica antes de la evacuación del agua. d) Gases Los gases que con mayor frecuencia se encuentran en el agua residual son el nitrógeno (N2), el oxígeno (O2), el dióxido de carbono (CO2), el sulfuro de hidrógeno (H2S), el amoniaco (NH3) y el metano (CH4). Los tres últimos proceden de la descomposición de la materia orgánica presente en el agua residual. Él oxígeno disuelto es necesario para la respiración de los microorganismos aerobios, así como para otras formas de vida. Debido a que la velocidad de las reacciones bioquímicas que consumen oxígeno aumenta con la temperatura, los niveles de oxígeno disuelto tienden a ser más críticos en épocas estivales. El problema se agrava en los meses de verano, debido a que los cursos de agua generalmente son menores por lo tanto el oxígeno también es menor. 2.2.1.1.3

Características Biológicas

Para el tratamiento biológico se deben de tomar en cuenta las siguientes características del agua residual: principales grupos de microorganismos presentes, tanto en el agua superficial como en residual, así como aquellos que intervienen en los tratamientos biológicos; organismos patógenos presentes en el agua residual; organismos utilizados como indicadores de contaminación y su importancia; métodos empleados para determinar los organismos indicadores, y métodos empleados para determinar la toxicidad del agua tratada.

a) Microorganismos Las bacterias desempeñan un papel amplio y de gran importancia en los procesos de descomposición y estabilización de la materia orgánica, tanto en el marco natural como en las plantas de tratamiento. Por ello resulta imprescindible conocer sus características, funciones, metabolismos y proceso de síntesis. Los principales grupos de organismos presentes tanto en el agua residual como superficial se clasifican en organismos Eucariota, bacterias y Arqueo bacterias. b) Organismos Patógenos Los organismos patógenos que se encuentran en el agua residual pueden proceder de desechos humanos que estén infectados o que son portadores de una determinada enfermedad. Las principales clases de organismos patógenos presentes en el agua residual son: Bacterias, virus y protozoarios. Los organismos bacterianos patógenos que pueden ser excretados por el hombre causan enfermedades del aparato intestinal como la fiebre tifoidea y paratifoidea, la disentería, diarreas y cólera. c) Organismos Indicadores Los organismos patógenos se presentan en el agua residual contaminada en cantidades muy pequeñas y, además, resultan difíciles de aislar y de identificar. Por ello se emplea el organismo coliforme como organismo indicador, puesto que su presencia es más numerosa y fácil de comprobar. El sistema intestinal humano contiene innumerables bacterias conocidas como organismos coliformes, cada humano evacua de 100,000 a 400,000 millones organismos coliformes cada día. Por ello, se puede considerar que la presencia de coliformes puede ser un indicador de la posible presencia de organismos patógenos, y que la ausencia de aquellos es un indicador de que el agua está libre de organismos que puedan causar enfermedades. 2.3 Contaminantes presentes en el agua residual El agua residual vertida sobre cualquier fuente de agua natural originará en ella cierto grado de contaminación, por ello debemos controlar los efectos indeseables a fin que el cuerpo receptor no altere sus propiedades, y sus características se vuelvan inaceptables para el uso en el que fue propuesto. A continuación se muestra en forma muy breve y generalizada la importancia e impacto hacia el medio ambiente de los diferentes contaminantes. Razones de su importancia:  Sólidos suspendidos: Desarrollan depósitos de lodos y condiciones anaerobias cuando se descarga agua residual cruda a algún medio acuático.

 Materia orgánica biodegradable: Puede producir el agotamiento del OD del cuerpo receptor el cual es desfavorable para la flora y fauna presente en dicho cuerpo, se mide en términos de DBO y DQO, y está compuesta de proteínas carbohidratos y grasas.  Patógenos: Producen enfermedades.  Nutrientes: El C, N, P son nutrientes que pueden ocasionar vida acuática indeseable y descargados sobre el suelo, pueden contaminar el agua subterránea.  Materia orgánica refractaria: Resistente al tratamiento convencional.  Metales pesados: Provienen del agua residual doméstica e industrial, deben ser removidos si se desea reutilizar el agua.  Sólidos inorgánicos disueltos: El calcio, sodio y sulfatos son agregados al suministro doméstico original como resultado del uso y deben ser removidos para la reutilización del agua. CAPITULO 3. DESARROLLO DE INVESTIGACION: 3.1 LAS AGUAS RESIDUALES Y SUS EFECTOS CONTAMINANTES La falta de plantas de tratamiento para las aguas residuales en las ciudades y en las industrias, hoteles y explotaciones mineras, agrícolas y ganaderas, ocasiona grandes desechos de aguas contaminadas que hacen mucho daño al medio ambiente. La mayoría de esas aguas es descargada en los ríos, lagos, mares, en los suelos a cielo abierto o en el subsuelo, a través de los llamados pozos sépticos y rellenos sanitarios. Las fuentes de agua (ríos, acuíferos, lagos, mar), han sido incapaces por sí mismas para absorber y neutralizar esta carga contaminante, y por ello estas masas de agua han perdido sus condiciones naturales de apariencia física y su capacidad para sustentar una vida acuática adecuada, que responda al equilibrio ecológico que de ellas se espera para preservar los cuerpos de agua. Como resultado, pierden aquellas condiciones mínimas que les son exigidas para su racional y adecuado aprovechamiento como fuentes de abastecimiento de agua, como vías de transporte o fuentes de energía. Por otro lado, Las sustancias minerales y orgánicas suspendidas en estas aguas, arenas, aceites, grasas y sólidos de variada procedencia, interfieren con los sistemas de recolección y transporte de estas aguas que los contienen, además de la apariencia de los sitios de descarga. La materia orgánica será descompuesta por la acción bacteriana, dando esta descomposición origen a continuos cambios en las características del agua. Entre las sustancias biodegradables presentes en las aguas residuales se encuentran los compuestos nitrogenados tales como proteínas, urea, aminoácidos, aminas en un 40%; compuestos no nitrogenados como grasas y jabones en un 10%, y carbohidratos en un 50%. Las proteínas son extremadamente complejas y se encuentran en toda materia viviente animal o vegetal, los hidratos de carbono se encuentran formando azúcar, almidón, algodón, celulosas y fibras vegetales; los hidratos de carbono en el papel higiénico y el algodón son altamente resistentes a la descomposición, las grasas también son difícil de descomponer.

Por su parte, la presencia de organismos patógenos, provenientes en su mayoría del tracto intestinal, hace que estas aguas sean consideradas como extremadamente peligrosas, sobre todo al ser descargadas en la superficie de la tierra, subsuelo o en cuerpos de agua. Es el caso con la presencia de bacterias del grupo entérico que producen enfermedades de origen hídrico como: fiebre tifoidea, paratifoidea, disentería, cólera, entre otras. Entre las principales enfermedades causadas por virus presentes en las aguas residuales están: poliomielitis, hepatitis infecciosa, entre otras, y la presencia de microorganismos producen enfermedades como disentería amebiana, bilharziasis, entre otras. 3.1.1 Elementos dañinos de las aguas residuales 

Malos olores: Consecuencia de las sustancias extrañas que contiene y los compuestos provenientes de estas materias, con el desdoblamiento anaeróbico de sus complejos orgánicos que generan gases resultados de la descomposición.



Acción tóxica: Que muchos de los compuestos minerales y orgánicos que contienen esas aguas residuales provoca sobre la flora y la fauna natural de los cuerpos receptores y sobre los consumidores que utilizan estas aguas.



Potencialidad infectiva: Contenida en las aguas receptoras y que permite transmitir enfermedades y se convierten en peligro para las comunidades expuestas. El riego de plantas alimenticias con estas aguas ha motivado epidemias de amebiasis, y su vertido al mar contaminación en criaderos de ostras y de peces.



Modificación de la apariencia física: La modificación estética en áreas recreativas donde se descargan efluentes contaminados.



Polución térmica: Generada por ciertos residuos líquidos industriales que poseen altas temperaturas.

3.2 TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Los sistemas de tratamiento de aguas residuales son un conjunto integrado de operaciones y procesos físicos, químicos y biológicos, que se utilizan con la finalidad de depurar las aguas residuales hasta un nivel tal que permita alcanzar la calidad requerida para su disposición final, o su aprovechamiento mediante el reusó. 3.2.1 Niveles de tratamientos de aguas residuales 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. 3.2.1.1 Pretratamiento 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. 3.2.1.2 Tratamiento primario El proceso de tratamiento primario toma el desagüe crudo o de ingreso y retira entre el 40 y el 60 por ciento de sólidos arrastrados. El tratamiento que tiene lugar en esta parte del proceso es puramente mecánico. Los procesos posteriores son mecánicos, biológicos y químicos. Toda la serie de pasos que componen el tratamiento primario es llamada a veces clarificación. La meta de este proceso es retirar turbidez, partículas sólidas y materiales flotantes. Debido a que estos contaminantes interferirán con los procesos de tratamiento posteriores deben ser retirados con anterioridad. a) Control de flujo hacia la planta de tratamiento Las Aguas Residuales ingresan a la planta a través de una estructura de ingreso de algún tipo, como un reservorio. Esta incluirá provisiones para que las tuberías grandes, a veces de 6 pies de diámetro, ingresen y se dividan en dos rutas o más. La mayoría de las plantas tiene dos o más rutas en paralelo para permitir el cierre de un lado para mantenimiento sin cerrar la planta por completo. Las compuertas de entrada controlan el flujo de ingreso. Estas válvulas de cuchilla están diseñadas para operar totalmente abiertas o totalmente cerradas y no se usan para acelerar el flujo del desagüe. En plantas grandes, debido a los grandes volúmenes de agua con que operan, este equipo se parece a una distribución de una compuerta hidroeléctrica o a la compuerta de una represa de una zona de irrigación. A veces la compuerta es solamente una placa de acero. Pero en otras ocasiones es de un hierro fundido más grueso o de un componente de aluminio fundido con templadores en la parte trasera. Las compuertas controlan el flujo hacia la primera de muchas cámaras de concreto o canales. Estas dirigen el drenaje hacia los primeros filtros y cribas. b) Maquinarias usadas en el Tratamiento Primario El Tratamiento Primario se lleva a cabo con los siguientes equipos básicos:



Área de Cribas (Rastrillos)Estos son aparatos

protectores instalados a la entrada de una instalación de tratamiento residual. Son esencialmente redes de metal o placas con agujeros fijos. Se ubican en el canal de ingreso para retirar sólidos y materiales demasiado grandes antes de que alcancen las bombas de aguas residuales crudas y otras maquinarias de tratamiento. Estos sólidos pueden incluir pedazos de madera, trapos, plástico, piedras y otros residuos domésticos y de patios. Una fuente principal de este material es el sistema de drenaje de aguas de tormenta. Los sistemas de áreas de cribas incorporan usualmente rastrillos movibles y transportadores para limpiar y cribar las superficies y retirar los sólidos retenidos a una tolva o basurero para su disposición apropiada.  Cribas Ordinarias: Son llamadas usualmente áreas de cribas o rastrillos y tienen aperturas de 1/8 de pulgada

o más grandes. Los tamaños comunes de los agujeros están entre 3/4” a 3”. Las cribas son

rastrilladas a mano en pequeñas instalaciones usualmente antiguas, pero los rastrillos mecánicos son ahora más comunes.  Cribas Finas: Se les llama usualmente Sistemas de Filtrado. Retiran los sólidos al pasarlos a través de un alambre entretejido con un tamaño de la malla que va entre 6 y 60. Los filtros giran sobre tambores o discos y los sólidos son expulsados a canalones de evacuación con rociadores de agua. En algunos casos, las cribas tienen una acción reciprocante o de vibración para impedir que la superficie se congestione. Estos son sistemas especializados y se les encuentra normalmente en instalaciones industriales de pretratamiento únicamente. c) Sistemas de Separación de Partículas Sólidas Los materiales ó partículas en los drenajes tales como arena, restos de metales, cáscaras de huevo, granos de café son llamados “partículas sólidas” (grit, en inglés). Los sistemas que permiten que los drenajes de las casas y de la industria se mezclen con el agua de tormenta tienen altos niveles de estas partículas sólidas en comparación a los sistemas de drenaje puros. Otras grandes fuentes de partículas y sedimentos es el raspado de los caminos en el invierno, tapas de bocas de visita de ajuste demasiado sueltas, y tuberías recolectoras de drenaje con fugas. Si las partículas sólidas no son retiradas del agua residual en el proceso de tratamiento, las partículas abrasivas ocasionarán un excesivo desgaste en muchas partes movibles de la maquinaria usada en el proceso. Además se asentarán en tuberías y tanques de sedimentación. Esto reducirá la efectividad de los procesos de evacuación

de lodos. Si las partículas de sólidos llegaran hasta los tanques de aireación y digestores, se

reduciría el espacio utilizable en su interior, así como también la efectividad del sistema. c) Sistemas de Separación por Gravedad

La forma más sencilla de remover material particulado y sedimentos del flujo del agua es reducir la velocidad del caudal, permitiendo que las partículas más pesadas se asienten en el fondo. Cuando el agua a relativamente alta velocidad ingresa a una cámara de concreto grande para material particulado, es forzada a disminuir su velocidad hasta llegar a ser tan baja como de 30cm. (1 pie) por segundo. Esta es la manera por la cual se logra la mayoría de la reducción en la turbidez y la evacuación de sedimentos en las plantas de tratamiento de aguas residuales. El promedio del caudal debe ser controlado para remover únicamente los sedimentos. Un promedio de flujo demasiado lento empezará a remover también los materiales orgánicos. La aireación del tanque de partículas usando burbujeantes o difusores de aire ayuda a prevenir que se asiente el material orgánico, permitiendo al mismo tiempo que las partículas se asienten apropiadamente. Esto también incrementa el contenido de oxígeno disuelto, manteniendo fresco el drenaje. Las partículas sólidas que se asientan en el fondo de las estructuras de evacuación de sedimentos por gravedad son retiradas mecánicamente con alguna de varias clases de restregadoras impulsadas por cadenas o escalones. Transportadores de rosca (tornillos sin fin), de escalones o de cubos retiran las partículas y ayudan en el proceso de deshidratación. Para retirarlas, algunos sistemas utilizan también unas bombas para partículas sólidas resistentes a la abrasión. Estas operan intermitentemente cuando se llenan los niveles de partículas sólidas en las tolvas al fondo de las cámaras de sólidos particulados. d) Unidades Centrífugas de Separación Los sistemas centrífugos de remoción de partículas sólidas son esencialmente grandes remolinos en forma de cono. Las bombas mueven el agua residual hacia el alojamiento y mientras gira, las partículas más pesadas vuelan hacia el exterior y se alejan del fondo para ser desaguadas en una transportadora de rosca (tornillo sin fin) o un mecanismo de rastrillo. e) Desarenadores Los desarenadores son estructuras hidráulicas que tienen como función remover las partículas de cierto tamaño que la captación de una fuente superficial permite pasar. Hay varios tipos de desarenadores; tipo Detritus y tipo Remolino. Los más comunes en las plantas de aguas residuales son los desarenadores detritus de flujo vertical. En estos el flujo se efectúa desde la parte inferior hacia arriba. Las partículas se sedimentan mientras el agua sube. Pueden ser de formas muy diferentes: circulares, cuadrados o rectangulares. Se construyen cuando existen inconvenientes de tipo locativo o de espacio. f) Tanques de Sedimentación Primaria (Clarificadores)

El flujo del agua disminuye aún más cuando alcanza los Tanques de Sedimentación Primaria o Clarificadores. Estos son grandes receptáculos circulares o rectangulares que normalmente contienen el agua residual por varias horas. Pueden estar construidos de concreto o de acero. Esto permite que ocurran dos cosas muy importantes. Primero, las partículas más pesadas que componen el lodo se asentarán en el fondo. Segundo, los materiales flotables más ligeros tales como la grasa y el cabello se elevarán a la superficie. Este tipo de residuos es llamado scum en inglés y no es otra cosa que una capa flotante de impurezas. Los clarificadores vienen en distintas disposiciones y pueden incorporar todos o algunos de los siguientes procesos. En todo caso, en todos ellos se encontrará algunas de las mismas maquinarias básicas de evacuación de lodos y de la capa de impurezas. Algunos de los procesos específicos que ocurren en el clarificador son: •

Coagulación: Este es el agrupamiento de partículas finas para formar otras más grandes. Esto puede verse ayudado con el uso de coagulantes tales como el alumbre (sulfato de aluminio) y el cloruro de hierro. Algunos polímeros orgánicos y materiales de arcilla se usan también para estimular este proceso. Una vez coaguladas, las partículas más grandes son más fáciles de retirar que las más pequeñas. Las partículas más grandes se convierten en un material llamado flóculo. Este material esponjoso tiene un área de superficie más grande y ayuda más en el proceso de clarificación al atrapar partículas más pequeñas en su superficie.

•

Floculación: La floculación es la recolección de partículas pequeñas adicionales por el flóculo. Esto es ayudado mecánicamente por las paletas rotantes y los escalones que realizan el mismo movimiento de rodillo que es más favorable para la floculación. El beneficio final de una floculación eficiente es un tiempo de detención reducido del agua residual en el clarificador (o tanque específico de floculación). Cualquier reducción en este tiempo permite una mayor capacidad general de la planta. Esto es importantísimo para las comunidades en crecimiento y con presupuestos limitados.

• Flotación: La descripción simple de este proceso es asentamiento en reversa. Muchas burbujas pequeñas de aire flotando a través del agua se prenden de materia suspendida en el agua residual que va rotando suavemente. La materia luego flota hacia la superficie para una evacuación fácil depurando la capa superior.

• Separación

por

Gravedad:

Este

método de

clarificación es especialmente útil para líquidos insolubles

tales

como

aceites.

Estos

flotarán

naturalmente a la superficie si se les da suficiente tiempo. Como mencionamos anteriormente, el tiempo es importantísimo en estos procesos, por lo que con frecuencia se usan químicos para acelerar la separación por gravedad y para descomponer las emulsiones agua/aceite más estables que puedan haberse formado. Algunos de los mismos químicos formadores de flóculos o coágulos son también efectivos aquí. La separación por gravedad puede ocurrir como parte del proceso de clarificación o como una unidad individual. Este último caso es de más uso en el tratamiento industrial de aguas residuales que en el uso municipal, especialmente cuando los aceites de maquinado componen buena parte del flujo residual. •

Evacuación de Lodos: Un colector mecánico de lodos restriega el lodo asentado en el fondo de una tolva en la parte más baja del clarificador. El lodo es luego bombeado desde esta cavidad al sistema de tratamiento de lodos. El colector está usualmente construido con una serie de restregadores prendido de un sistema de cadena impulsado por una cadena rotatoria sinfín. Todo el mecanismo rota en un circuito guiado por rieles de metal en el fondo y en las paredes del tanque.

•

Evacuación de la Capa Superficial de Impurezas (Scum): En algunos sistemas, los mismos restregadores de lodos, a medida que rotan de regreso a la parte superior del tanque, mantendrán la capa superficial de impurezas moviéndose hacia su sistema de evacuación. Estos sistemas emplearán una rosca helicoidal o una tubería con casillas rotando en la superficie, al mismo nivel para atrapar la capa flotante que es empujada por los restregadores o los escalones. Esta capa flotante se deriva hacia un canalón o cavidad para su eliminación. En otros sistemas, unos grandes depuradores o boquillas rociadoras de agua cruzan la superficie de todo el tanque empujando la capa superficial flotante hacia un controlador que la dirige a un vertedero de eliminación.

3.2.1.3 Tratamiento Secundario de Aguas Residuales El Tratamiento Secundario de aguas es la fase de tratamiento final antes de la Desinfección y del regreso del agua al ecosistema. Un tanque de tratamiento secundario (clarificador secundario) recibe las aguas residuales

del clarificador primario y del aireador después de que tuvo lugar la evacuación inicial de lodos y de las impurezas de la superficie. En este punto, ya han sido retirados del 40 al 60 por ciento de los sólidos. El proceso de tratamiento secundario retira aún más. Después de esta etapa se han retirado del agua el 90 por ciento de los contaminantes. Hasta llegar aquí, el tratamiento anterior fue casi completamente mecánico. Se basaba mayormente en la gravedad o en aparatos mecánicos que retiraban los contaminantes. En el tratamiento secundario, la limpieza adquiere también una naturaleza biológica. Para un tratamiento efectivo, se debe lograr un balance entre el nivel de desperdicios orgánicos, el oxígeno disuelto y los niveles bacteriales. Esta es una simulación del proceso natural que ocurre en ríos y afluentes. Un exceso de desperdicios orgánicos crudos (drenaje) arrojados a un río altera un delicado equilibrio. Al agregar bacteria alimenticia a los desperdicios normales provenientes de los peces que han comido algas y/o pequeños animales marinos en la corriente, se multiplica el crecimiento de las bacterias existentes. Estas consumen y descomponen el excesivo desperdicio pero utilizan el oxígeno disponible a una tasa muy alta. La corriente se vuelve pobre en oxígeno (anaeróbica), matando las algas y los animales marinos. Esto reduce la población de peces. Si no se añaden desperdicios excesivos, la corriente se re-airea recogiendo oxígeno del aire. La vida marina reaparecerá lentamente, empezando con las algas y los pequeños animales marinos. Esto supone, por supuesto, que el problema se detuvo antes de cometer un daño irreparable. El Tratamiento Secundario de Aguas Residuales está diseñado para descomponer y evacuar el material de las aguas residuales antes de regresarlo a nuestros lagos, riachuelos, ríos y océanos. a) Aireación La aireación abastece de grandes cantidades de oxígeno a las aguas residuales para las bacterias aeróbicas y otros micro-organismos que ayudan a descomponer el material orgánico dañino en las aguas residuales. Los cúmulos de material de desecho sólido resultantes se asientan en el fondo del tanque, esto es llamado el lodo activado. Las aguas residuales aireadas son luego depositadas en un tanque de sedimentación secundaria (clarificación secundaria) donde se les da tiempo a los micro-organismos útiles para que cumplan su función. Existen varios tipos de aireadores: •

Aireación Dispersada: Este tipo de aireador envía largos volúmenes de aire de baja presión al interior de las aguas residuales forzando su ingreso a través de estructuras perforadas tipo red que se hallan sumergidas en el agua. El movimiento del aire crea la circulación que distribuye las aguas residuales aireadas en forma pareja.

•

Turbina A Motor: Este sistema dispersa el aire al entubarlo directamente hasta el fondo del tanque debajo de paletas impulsadas a motor que rompen las burbujas y las mezclan con el agua en movimiento.

•

Esparcidor: Este es un sistema similar pero los chorros de aire de alta presión en un depósito circular al fondo del tanque inician el movimiento del agua que dispersa el aire.

•

Aireador de Superficie: Este sistema utiliza un impulsor grande tipo turbina para levantar una columna de agua residual desde una columna abierta al fondo del tanque y rociarla al aire para su aireación natural. En algunos casos, estos tanques están cubiertos, y el agua es rociada a un espacio de aire sobre la línea del agua que ha sido cargada con oxígeno puro. Esto acelera enormemente el proceso de aireación pero requiere de un elaborado sistema de oxígeno.

b) Sedimentación Secundaria (Clarificador Secundario) La Sedimentación Secundaria o Clarificación se combina con frecuencia con la aireación en un tanque grande o

en una poza. La aireación ocurrirá en la parte superior

y el asentado de lodos ocurrirá en el fondo. El

corazón del sistema lo compone el lodo activado del proceso de aireación. Este material es rico en bacteria y de otros microbios útiles y es responsable de la descomposición de los materiales orgánicos y de la formación de flóculos para una evacuación adicional de sólidos, aceites y otros desperdicios. La etapa de Sedimentación Secundaria es necesaria para permitir que los flóculos se asienten y que impurezas superficiales adicionales sean retiradas de la superficie antes de salir hacia el efluente claro. Este producto final es extremadamente bajo en contenido orgánico. 3.2.1.4 Tratamiento Terciario de Aguas Residuales El tratamiento terciario es el procedimiento más completo para tratar el contenido de las aguas residuales, pero no ha sido ampliamente adoptado por ser muy caro. La finalidad de los tratamientos terciarios es eliminar la carga orgánica residual y aquellas otras sustancias contaminantes no eliminadas en los tratamientos secundarios, como por ejemplo, los nutrientes, fósforo y nitrógeno. Este tratamiento consiste en un proceso físico-químico que utiliza la precipitación, la filtración y/o la cloración para reducir drásticamente los niveles de nutrientes inorgánicos, especialmente los fosfatos y nitratos del efluente final. El agua residual que recibe un tratamiento terciario adecuado no permite un desarrollo microbiano considerable. Estos procesos son de naturaleza biológica o físico química, siendo el proceso unitario más empleado el tratamiento físico-químico. Este consta de una coagulación - floculación y una decantación. Algunos de estos tratamientos son los siguientes:

 Intercambio Iónico: Es una operación en la que se utiliza

un

material,

habitualmente

denominado

resinas de intercambio iónico, que es capaz de retener selectivamente sobre su superficie los iones disueltos en el agua, los mantiene temporalmente unidos a la superficie, y los cede frente a una disolución con un fuerte regenerante. La aplicación habitual de estos sistemas, es por ejemplo, la eliminación de sales cuando se encuentran en bajas concentraciones.  Adsorción: Define la propiedad de ciertos materiales (adsorbentes) de fijar en su superficie moléculas orgánicas extraídas de la fase líquida en la que se encuentran. El proceso de adsorción consiste en la captación de sustancias solubles en la superficie de un sólido. Un parámetro fundamental en este caso será la superficie específica del sólido, dado que el compuesto soluble a eliminar se ha de concentrar en la superficie del mismo. Se utiliza para eliminar fenoles, hidrocarburos aromáticos nitrados, derivados clorados, etc., así como para eliminar olor, color y sabor. El adsorbente más utilizado en el tratamiento de aguas es el carbón activo.  Micro filtración y Ultrafiltración: El principio del micro y ultrafiltración es la separación física. Es el tamaño de poro de la membrana lo que determina hasta qué punto son eliminados los sólidos disueltos, la turbidez y los microorganismos. Las sustancias de mayor tamaño que los poros de la membrana son retenidas totalmente. •

Micro filtración: las membranas usadas para la micro filtración tienen un tamaño de poro de 0.1 y 10 µm. La micro filtración puede ser aplicada a muchos tipos diferentes de tratamientos de agua cuando se necesita retirar de un líquido las partículas de un diámetro superior a 0.1 mm.

• 

Ultrafiltración: Permite retener moléculas cuyo tamaño oscila entre 0.001 y 0.1 µm. Ósmosis Inversa: Consiste en aplicarle a la disolución

concentrada

una

presión

superior

a

la

osmótica,

produciéndose el paso de disolvente (agua) desde la disolución más concentrada a la más diluida hasta alcanzar un nuevo equilibrio. Usando esta técnica, se elimina la mayor parte del contenido en sales del agua. 

Mediante Sistema de Cloración: Se trata de mantener

el agua depurada en un depósito final de distribución con un contenido adecuado de cloro libre para evitar la proliferación de microorganismos con el objetivo de hacerla apta para su reutilización. Existen varias formas de cloración del depósito que pueden pasar por un sistema automático de medición y control de la dosificación de cloro libre en el depósito mediante sonda de cloro libre o de redox o dosificación de cloro proporcional al caudal de agua depurada mediante la instalación de un contador- emisor de impulsos. La cloración del agua

residual es el sistema más sencillo y económico para un tratamiento terciario de reutilización de agua para riego de jardines y plantas. Como desventaja cabe destacar el hecho de que requiere el empleo y manipulación de un producto químico como el hipoclorito de sodio. Además, ciertas plantas ornamentales, hortalizas o cultivos frutícolas pueden ser susceptibles a ser dañadas a partir de ciertos niveles de cloro libre. 

Mediante Radiación Ultravioleta (luz ultravioleta): En este caso la desinfección se realiza mediante

un equipo UV que proporciona una desinfección inmediata y más efectiva que la cloración. Otra ventaja añadida es que no requiere de depósitos de contacto ya que la desinfección se realiza de forma instantánea mediante el paso de agua por el equipo de tratamiento ultravioleta lo que favorece este tipo de tratamiento terciario cuando no se disponga de espacio suficiente para un tratamiento con cloro o con ozono. Para asegurar el buen funcionamiento del equipo ultravioleta es necesario un correcto sistema de filtración para eliminar turbidez y asegurar una transmisión adecuada de la radiación ultravioleta en el flujo de agua a tratar. 

Mediante ozonización: El ozono es un poderoso oxidante y desinfectante con una velocidad de

esterilización superior a la de un tratamiento convencional de cloro aumentando su eficacia. Esto permite tratamientos con ozono con tanques de contacto muy reducidos ya que únicamente son necesarios unos tres minutos de tiempo de contacto para asegurar la desinfección. Además, para el tratamiento de agua residual para su reutilización en riego y agricultura, el ozono aporta una mayor oxigenación a la raíz de la planta a la vez que le transmite su carácter desinfectante. Los resultados son cultivos con un crecimiento más rápido con mayor productividad y evitando plagas y enfermedades.

CAPITULO 4. DESCRIPCION DEL PROCESO DE INVESTIGACION 4.1 MARCO NORMATIVO DEL REUSO DE AGUAS RESIDUALES TRATADAS EN EL PERÚ 4.1.1 Plan Nacional De Acción Ambiental (PLANAA) - Perú 2011-2021 El Plan Nacional de Acción Ambiental (PLANAA) - Perú 2011-2021 contiene las metas prioritarias en materia ambiental que el país debe lograr en los próximos diez años. Para el tema de aguas residuales, el PLANAA, dentro de la Meta 1: Agua, establece las siguientes metas: 

Meta 1.1 para el 2021: 100% de las aguas residuales domesticas urbanas son tratadas y el 50% de estas son reusadas (…).



Meta 1.2 para el 2021: el 100% de los titulares que cuentan con autorizaciones de vertimiento cumplen los LMP aplicables. Los cuerpos receptores cumplen el ECA para agua.

4.1.2 Límites Máximos Permisibles (LMP) - Decreto Supremo N. 003-2010-MINAM De acuerdo con el Decreto Supremo N.° 003-2010-MINAM, el LMP es “la medida de la concentración o del grado de elementos, sustancias o parámetros físicos, químicos y biológicos que caracterizan a una emisión,

que al ser excedida causa o puede causar danos a la salud, al bienestar humano y al ambiente”. Los LMP definen la calidad del efluente de las PTAR cuando se vierte a un cuerpo natural de agua. Sin embargo, cuando la PTAR incluye emisario submarino, la norma OS. 090 del Reglamento Nacional de Edificaciones señala que estos valores no son aplicables. Los LMP son obligatorios para todas las PTAR sin distinción de tamaño, ni de nivel de tratamiento. En la tabla 1 se muestran los LMP vigentes. Tabla 1: LMP de efluentes para su vertimiento a un cuerpo de agua (D.S. Nº 003-2010-MINAN)

Fuente: D.S. N.° 003-2010-MINAM La EPS debe reportar al Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento (MVCS) el cumplimiento de los LMP y efectuar el monitoreo frecuente del afluente y efluente de la PTAR según el protocolo de monitoreo señalado en la Resolución Ministerial No 273-2013-VIVIENDA. Este protocolo define: 

Los puntos de la toma de muestras



Los parámetros que se deben monitorear en el afluente y efluente de la PTAR



La frecuencia del monitoreo (véase la tabla 2)



El procedimiento de la toma de muestras y el análisis de las muestras. Tabla 2: Parámetros y frecuencia del monitoreo de muestras de afluentes y efluentes de las PTAR.

Fuente: SUNASS, con base en la R.M. N.° 273-2013-VIVIENDA Cabe mencionar que esta exigencia normativa no limita a la EPS a efectuar la medición de parámetros adicionales o ampliar la frecuencia de algunos parámetros dentro de sus programas de operación y control de los procesos de tratamiento de las PTAR.

Según el Decreto Supremo N.° 003-2010-MINAM, la fiscalización del cumplimiento de los LMP está a cargo de la autoridad competente; es decir, el MVCS. Sin embargo, el ente rector aún no cuenta con un reglamento de supervisión, fiscalización y sanción del cumplimiento de los LMP. 4.1.3 Estándares De Calidad Del Agua (ECA-Agua) D.S. N.° 004-2017-MINAM Los ECA-Agua establecen el nivel de concentración de elementos, sustancias o parámetros físicos, químicos y biológicos presentes en el agua en su condición de cuerpo receptor, que no representan riesgo significativo para la salud de las personas ni el ambiente. Cuando se vierte el efluente de la PTAR al cuerpo receptor de agua, se origina una zona de mezcla, luego de la cual, el cuerpo receptor de agua debe cumplir los valores del ECA-Agua, que dependen de la categoría de uso del cuerpo receptor. La tabla 3 muestra los ECA-Agua de algunas categorías establecidas en el Decreto Supremo N.º 004-2017MINAM.

Tabla 3: Comparación de los LMP para efluentes de PTAR y ECA-agua

1) FD = Factor de dilución calculado para que el efluente de la PTAR que cumple los LMP pueda cumplir también los ECA-Agua. Ejemplo: para poder verter el efluente de una PTAR con DBO5 = 100 mg/L (cumple el LMP) en un rio de categoría 1, subcategoría A2, con concentración inicial de DBO5 = 0 mg/L se necesita que el caudal del rio sea por lo menos 20 veces el caudal del efluente de la PTAR. 2) Categoría 1 = Poblacional y recreacional: Subcategoría A2 = aguas superficiales que pueden ser potabilizadas con tratamiento convencional. Subcategoría A3 = aguas superficiales que pueden ser potabilizadas con tratamiento avanzado. Subcategoría B1 = aguas superficiales destinadas para recreación por contacto primario. Categoría 2 = Actividades marino-costeras; subcategoría C3 = otras actividades Categoría 3 = Riego de vegetales y bebida de animales; riego de vegetales de tallo alto. 3) Calidad del efluente de una PTAR de lagunas facultativas considerando una concentración en el afluente según la norma OS.090 y una remoción de nitrógeno total de 40% y del fosforo de 30%.

4.1.4 Valores Máximos Admisibles El Decreto Supremo N.° 021-2009-VIVIENDA regula las descargas de aguas no domesticas en el sistema de alcantarillado sanitario y establece los valores máximos admisibles (VMA). En este decreto “se entienden los valores máximos admisibles como aquel valor de la concentración de elementos... o parámetros físicos y/o químicos, que caracterizan a un efluente no doméstico, que va a ser descargado a la red de alcantarillado sanitario, que al ser excedido causa daño inmediato o progresivo a la... infraestructura... y equipos de los sistemas de tratamiento de aguas residuales, y tiene influencias negativas en los procesos de tratamiento de aguas residuales”. El Reglamento de los VMA (Decreto Supremo N.° 003-2011-VIVIENDA) establece el programa de monitoreo y el procedimiento de fiscalización y sanción en el caso de incumplimiento por una descarga no doméstica. La EPS debe implementar un sistema de supervisión y monitoreo de las descargas no domesticas para verificar el cumplimiento de la normativa de VMA. El usuario no domestico tiene que efectuar el monitoreo de su descarga y la EPS debe verificar los valores reportados por el usuario no doméstico. Los VMA se dividen en dos grupos de parámetros, que se encuentran en los anexos N.° 01 y 02 del Decreto Supremo N.° 021-2009-VIVIENDA. Un exceso en los VMA del anexo N.° 01 conlleva a pagos adicionales del usuario a la EPS por la descarga en el sistema de alcantarillado, mientras que el incumplimiento del anexo N.° 02 implica el cierre de la descarga. La tabla 4 muestra algunos de los parámetros de los VMA. El parámetro sulfatos es uno de los más difíciles de cumplir en las descargas de los efluentes de fabricación de alimentos, ya que por las elevadas concentraciones de sulfatos se necesitaría implementar un tratamiento previo a la descarga en el alcantarillado público. Cabe mencionar que las tecnologías aprobadas para la remoción de sulfatos de aguas residuales no aseguran concentraciones de sulfatos menores de 500 mg/L3. Tabla 4: Comparación de los LMP para efluentes de PTAR y ECA-agua

Fuente: SUNASS, con base en la R.M. N.° 273-2013-VIVIENDA 4.1.5 Límites Máximos Permisibles Para El Reúso Del Agua Residual Tratada Actualmente no existen límites máximos permisibles para el agua residual tratada que será reutilizada para el riego, ni para otros tipos de reusó. Los ECA-Agua de la categoría 3 definen estándares de la calidad para un cuerpo natural de agua superficial que será utilizado para riego, lo cual no implica que estos valores también puedan ser considerados como LMP para efluentes de PTAR. En el artículo 150 del Reglamento de la Ley de Recursos Hídricos se señala que para la evaluación de las solicitudes de autorización de reusó de efluentes tratados, se deben tomar en cuenta los valores que establezca el sector correspondiente a la actividad a la cual se destinara el reusó del agua o que en su defecto se utilicen las guías de la Organización Mundial de la Salud (OMS). En el mencionado reglamento se señala también que la Autoridad Nacional del Agua es responsable de autorizar el reusó de las aguas residuales tratadas y que la autoridad administrativa del agua correspondiente es la del control y vigilancia del reusó de las aguas residuales tratadas. En el caso del reusó para riego de áreas verdes, se requiere la opinión técnica favorable de la Dirección General de Salud Ambiental (DIGESA), que dentro de sus funciones vigila los aspectos de salud pública en parques y áreas verdes de uso público. Se advierte la necesidad de que el país cuente con una guía de buenas prácticas de riego y manejo adecuado de suelos con aguas residuales tratadas por parte de los agricultores. En relación con este tema, las guías de la OMS de 1989 y 2006 dan recomendaciones sobre las medidas de protección de la salud, sistemas de monitoreo, prevención de los riesgos ambientales y desarrollo de una política nacional para el manejo de los beneficios y riesgos del reusó de aguas residuales tratadas. 4.1.6 Guías De La OMS Para El Reúso De Aguas Residuales Para la evaluación de solicitudes de autorización del reusó de efluentes tratados, la Autoridad Nacional del Agua verifica el cumplimiento de los valores de las guías de la OMS de 1989 o la versión actual del 2006 (dependiendo de lo indicado en la solicitud de autorización). La versión de la guía del año 1989 define 3 categorías de acuerdo con el tipo de reusó. (Véase la tabla 5). Tabla 5: Recomendaciones referidas a la calidad microbiológica del agua de reúso para riego

a) En casos particulares, factores epidemiológicos, socioculturales, medioambientales y los lineamientos modificados, respectivamente. b) Especies de ascaris, Trichuris y anquilostoma. c) Durante el tiempo de riego. d) Para césped publico donde puede existir contacto directo para el público se recomiendan valores mas estrictos (≤ 200 coliformes fecales/100 ml). e) En el caso de frutales, el riego debería ser paralizado dos semanas antes de la cosecha y las frutas no deberían ser recogidas del suelo. No se debería usar riego por aspersión.

Las guías de la OMS del 2006 definen la calidad del agua residual a reutilizar en función de la evaluación del riesgo para la salud de los que participan en la cadena del reusó: el consumidor de los productos, los agricultores y la población aledaña. Para asegurar un riesgo permisible para la salud, el agua que se va a reutilizar debe:  Cumplir un límite máximo de la presencia de huevos de helmintos (véase la tabla 6). Alcanzar determinado grado de remoción de organismos patógenos (véase la tabla 6) entre el riego y el contacto con la población. Se considera una contaminación inicial de 107 - 108 de Escherichia coli por 100 ml en el agua del efluente de la PTAR. La tabla 7 presenta diferentes medidas de remoción de patógenos y sus eficiencias estimadas. El grado necesario de remoción de patógenos depende de los siguientes factores: 

Tipo de cultivo.



Tecnología de riego aplicada.



Mortalidad de los patógenos entre el riego y el consumo



(Tratamiento del producto en el camino hasta el consumidor final).



Modo de preparación del producto.



Tecnología del tratamiento de las aguas residuales.

Tabla 6: límites máximos de la presencia de huevos de helmintos y grado de remoción de organismos patógenos necesarios para no afectar la salud humana (OMS, 2006).

a) El grado de remoción de rotavirus (indicador de organismos patógenos) para no afectar la salud humana debe ser el resultad o del tratamiento de las aguas residuales y de otras medidas de protección de la salud. b) En el caso de exposición de niños menores de 15 años se deben aplicar medidas adicionales de protección de la salud (por ejemplo: tratamiento hasta 0,01 huevos/L, uso de equipos de protección como zapatos, botas, guantes, lentes, vacunas y control parasitario). c) Se determinara por el promedio aritmético durante la temporada de riego. El promedio de ≤ 1 huevo/L se debe alcanzar por lo menos en el 90 % de las mediciones; se permiten valores ocasionales de hasta 10 huevos/L. Para el tratamiento por lagunas de estabilización se puede utilizar como indicador del cumplimiento ≤ 1 huevos/L, con un tiempo de retención mínimo de 10 días. d) No se cosecha del suelo.

Tabla 7: Grado de remoción de organismos patógenos por medidas de protección (OMS, 2006)

a) Para la protección de los regantes que trabajan en el riego por inundación, sin equipos especiales de seguridad se recomienda una remoción mínima de 2 a 3 unidades logarítmicas.

 Cumplir los limites máximos en el suelo de los campos irrigados para no afectar la salud humana por bioacumulacion de toxinas en los cultivos (véase la tabla 9). Si se comparan los valores de la guía de la OMS de 1989 con los de la guía de 2006, esta última requiere valores menos restringidos para el riego de cultivos de consumo directo, siempre que se implementen las medidas de protección de la salud humana adicionales al tratamiento de las aguas residuales. Para el riego de otros cultivos, la guía de la OMS del 2006 es más estricta respecto a la remoción de organismos patógenos que la guía de 1989 y pone más atención a la seguridad de los regantes. Sin embargo, en ambas guías se establece igual grado de remoción de huevos de helmintos y de remoción de patógenos para el riego (por inundación, goteo o aspersión). La tabla 8 muestra que los ECA-Agua presentan valores para coliformes4 mucho más estrictos para cuerpos de agua que se usan para el riego de cultivos de tallo alto que las guías de la OMS de 1989 y 2006.

Tabla 8: Concentración de patógenos en el efluente de una PTAR para riego.

Tabla 9: Concentración máxima de elementos químicos tóxicos para la salud humana en suelos regados con aguas residuales tratadas (OMS - 2006)

4.2 TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL PARA USO EN LA AGRICULTURA EN LAMBAYEQUE. La cuenca Chancay Lambayeque tiene como afluente principal el río Chancay que pertenece a la vertiente del Pacífico, es de régimen irregular con un caudal medio de 32.2 m3 /s; y desde su naciente en la Cordillera Occidental de los Andes hasta su desembocadura en el Océano Pacífico adopta los siguientes nombres: Chancay, Llantén, Conramar y Reque. Su longitud es de 203.93 km; en su recorrido recibe aportes eventuales de 24 ríos secundarios. La oferta media anual disponible es de 1,173.70 MMC y está comprendida por agua superficial, agua subterránea y agua de retorno. Los usos más importantes son agrarios, poblacionales, industriales y energéticos. La demanda total es de 1,136 MMC lo que indica que se cubre al 100% la demanda. Actualmente la calidad del agua en la cuenca del río Chancay presenta altas concentraciones de coliformes termotolerantes originado por vertimientos de aguas residuales sin tratamiento o tratamiento inadecuado a los cuerpos de agua superficial, y metales pesados en la cuenca alta por presencia de pasivos ambientales mineros, como los ubicados en el Paraje Sinchao distrito de Chugur. El agua superficial que dispone la cuenca Chancay - Lambayeque proviene de los recursos hídricos generados en la propia cuenca y de los trasvases de los ríos Chotano y Conchano; los cuales son derivadas a través de veintidós (22) estructuras de captación, siendo la principal la Bocatoma Raca Rumi que deriva sus aguas hacia el Reservorio Tinajones. El sistema Tinajones que se ubica en la parte baja de la cuenca comprende

básicamente la Bocatoma La Puntilla, Partidor Desaguadero que se bifurca en Canal Taymi y Lambayeque, que abastece de agua superficial a los usos consuntivos existentes en el valle Chancay Lambayeque entre los que destaca el uso poblacional y el uso agrario con aproximadamente 117 000 ha de área agrícola. El principal sistema de abastecimiento poblacional corresponde a la ciudad de Chiclayo capital del departamento de Lambayeque, el cual capta sus aguas del Canal Lambayeque en la Toma Santeño y derivada a través del Canal Bola de Oro hacia la Laguna Boro; el sistema de saneamiento está constituido por colectores principales y secundarios que conducen las aguas residuales hacia la Planta de Tratamiento (PTAR) Pampa de perros y San José formada con lagunas de oxidación de inadecuada operación y mantenimiento, ambas están bajo la administración de la Empresa Prestadora de Servicios de Saneamiento de Lambayeque – EPSEL. S.A.  Lagunas Pampa De Perros Estas unidades tratan los desagües que son drenados por el Emisor Norte de la ciudad de Chiclayo consiste de un conjunto de ocho lagunas de estabilización agrupadas en dos baterías, ubicadas en el kilómetro 5 de la carretera Chiclayo San José, para una capacidad de tratamiento de 17,000 metros cúbicos por día correspondiendo a 196.7 litros por segundo. El complejo consiste en las siguientes etapas: una cámara de rejas y dos baterías de cuatro lagunas cada una. Cada batería consta de dos lagunas primarias facultativas en paralelo, una laguna secundaria facultativa y una laguna terciaria de maduración. El tratamiento comprende tres etapas: tratamiento físico, por gravedad y biológico; este último comprende diferentes procesos que se desarrollan en las unidades: facultativas y de maduración. El efluente de salida presenta características físicas, químicas y microbiológicas que garantizan su uso en riego de cultivos de tallo alto.  Lagunas San José El terreno de las Lagunas de Estabilización de San José, se encuentra ubicado en el Km. 6 de la carretera Chiclayo-San José a 500 metros de Ciudad de Dios, es concebida como unidad compacta para el tratamiento de las aguas residuales drenadas por lo colectores Norte, Sur Norte de la ciudad de Chiclayo para una capacidad de 76,850 metros cúbicos al día, correspondiendo 890 litros por segundo. El complejo cuenta con: pre-tratamiento de cámara de rejas, sistema de medición de caudales Parshall, además de tres baterías de lagunas en serie que consta de dos lagunas primarias anaeróbicas y dos lagunas secundarias facultativas. Ante esta eficiencia que presenta el actual sistema de tratamiento de agua residual se describe a continuación el método más efectivo para el tratamiento y su posterior uso de estas aguas, de esta manera cumplir con los parámetros exigidos por las normas vigentes,

En el tratamiento de aguas residuales, el diseño de la solución y los productos para la impermeabilización, la reparación y la protección, deben adaptarse a la agresividad química específica del agua entrante y al nivel de pureza del agua tratada generada. Como el objetivo principal es el uso de esta agua para el riego en agricultura, se tiene que pasar por los tres sistemas de tratamiento con la finalidad de hacer frente a un entorno extremo: los sólidos en suspensión, la materia orgánica y las bacterias de esta manera garantizar su calidad.

4.2.1 Explicación De Proceso De Tratamiento 4.2.1.1 Pretratamiento 

Eliminación de sólidos de gran tamaño

Las aguas que llegan a la planta de tratamiento, pasan primero por el proceso de pretratamiento en el que se recoge y elimina la arena, la grava y las piedras, mientras que las partículas más ligeras y la materia orgánica pasan a través de la primera fase de sedimentación. El canal de cribado, elimina la arena, la arenisca y contaminantes:  Residuos sólidos remanentes en el agua, que provocan daños mecánicos, abrasión y erosión  Contaminación Urbana y otros productos químicos en el agua, que provocan daños químicos

4.2.1.2 Sedimentación primaria En este proceso, las partículas de mayor tamaño en el agua se sedimentan en el fondo, mientras que las grasas y los aceites se elevan hasta la superficie, donde se pueden recoger y eliminar. En algunos casos se contribuye a este proceso de sedimentación mediante la adición de productos químicos o de aire. 

Separación física de los componentes

Las partículas y los productos químicos que se sedimentan en el fondo se trasladan a continuación al pozo colector de fangos, donde las aguas residuales pasan a la denominada «fase de tratamiento por fangos activos». 4.2.1.3 Tratamiento biológico de aireación La siguiente fase, con un suministro abundante de aire los microorganismos que se usan en el tratamiento biológico convierten la materia orgánica coloidal o disuelta remanente en sólidos que se pueden precipitar. 

Degradación biológica de la materia orgánica

La configuración más común es un sistema de fangos activos que consta de dos pasos: un tanque de aireación y un tanque de sedimentación secundaria o «aclarador». 4.2.1.4 Sedimentación secundaria Se trata del paso final en el proceso de tratamiento secundario. Debido a la fuerza de la gravedad, las partículas más pesadas se depositan en el fondo de los tanques de sedimentación para su eliminación de las aguas residuales. 

Separación de los sólidos de los fangos activos de las

aguas residuales La mayoría del material que se deposita en el fondo es transferido al pozo colector de fangos. El resto se recicla y se devuelve al sistema de fangos activos para mantener la población microbiana a un nivel suficientemente alto como para digerir la materia orgánica al ritmo deseado.

4.2.1.5 Tratamiento terciario El tratamiento terciario es un proceso adicional donde se eliminan elementos indeseados, como nitratos, fósforo y otros compuestos (p. ej. patógenos, pesticidas, metales y detergentes). Tiene como objetivo mejorar la calidad del agua depurada. El agua se somete a un tratamiento terciario puesto que es necesario para un entorno sensible o en otras aplicaciones tal es el caso el uso en la agricultura

4.2.1.6 Tratamientos adicionales  Digestores Los fangos producidos en los tanques de sedimentación primario y secundario se tratan en una serie de procesos donde los microorganismos descomponen material biodegradable antes de su eliminación definitiva.  Tratamiento de fangos Este proceso produce una mezcla de gases, incluidos metano y dióxido de carbono (a veces contaminado con sulfuro de hidrógeno). Este gas puede quemarse para calentar el tanque del digestor o bien utilizarse como combustible para otro propósito. El entorno en el interior de los digestores es muy hostil y mayoritariamente sulfúrico, lo que puede dañar rápidamente el hormigón si la membrana de impermeabilización y protección presenta algún tipo de defecto. 4.2.1.7 Tanque de ecualización El flujo de agua en las instalaciones de tratamiento de aguas residuales cambia como resultado de variaciones en su ciclo diurno y en caso de desbordamientos por precipitaciones abundantes. Por eso es necesaria una ecualización del flujo a lo largo de todos los ciclos de procesamiento y limpieza.  Regulación de los caudales Habitualmente se construyen grandes estanques o lagunas a diversas distancias corriente arriba o abajo a partir de las zonas de retirada de la arenisca. Dichos estanques o lagunas garantizan un flujo de entrada continuo y pueden exponerse a un alto estrés químico.

DIAGRAMA DE FLUJO

Desperdicios domésticos

Desperdicios de las Estación de Industrias bombeo de la ciudad

TRATAMIENTO PRELIMINAR Estación de bombeo en la entrada de la planta

Área de cribas (rejillas para retener y desalojar material flotante)

Sistemas de evaluación de partículas solidas

Desarenador

TRATAMIENTO PRIMARIO Tanque de sedimentación primaria (Clarificador) Tanque de sedimentación primaria

Tratamiento de activación de lodos

Tanque de aireación

Tanque de sedimentación final

Lodos al tratamiento

TRATAMIENTO TERCIARIO

TRATAMIENTO SECUNDARIO

Descarga al rio

Microtamiz Lodos al tratamiento

Prensa filtro banda (deshidratación)

Digestor secundario

Suministro de electricidad para realizar otros trabajos

Gas biológico Motor Generador de electricidad Calor y agua caliente para oficinas y tanques

Lodos deshidratados Lodos líquidos

Calor al digestor Gasómetro

DIAGRAMA DE BLOQUE

Tratamiento Primario El retiro de arena, partícula sólida y solido grande, usando:

Áreas de cribas

Sedimentación primaria

Retiro de partículas solidas

Evacua aproximadamente 15% de los contaminantes

Tratamiento Secundario Creación de un entorno biológico que consumirá organismos portadores de enfermedades utilizando el siguiente medio:

Tanque de Aireación Se añade aire a la mezcla de aguas residuales, bacterias y micro-organismos.

Tanque de Sedimentación Secundario Los micro-organismos y los desperdicios sólidos se juntan y se asientan. El flujo efluente sale como un líquido claro. Se retira el 65% de los contaminantes restantes.

Desinfección Una solución de cloro extermina los organismos causantes de enfermedades (20% de los contaminantes)

Tratamiento de Lodos Son tratados y estabilizados con filtros, lechos de secado y prensas.

Ó Los lodos secos se usan como acondicionador de suelos.

Los lodos son enterrados en rellenos sanitarios o son incinerados en forma segura.

4.3 FENEFICIOS DEL REUSO DE AGUAS RESIDUALES TRATADAS El reusó de las aguas residuales tratadas con estándares de calidad trae consigo una serie de beneficios, entre ellos están: mayor disponibilidad de recurso hídrico para riego de cultivos y otros usos, aporte de nutrientes para los cultivos, ampliación de zonas de cultivos y áreas verdes, reducción de contaminación ambiental, entre ot6ros. En zonas de escasez de agua como en la costa, las aguas residuales tratadas pueden ser derivadas para el reuso, utilizando una im-portante cantidad de agua y nutrientes para el riego de cultivos, áreas verdes y silvicultura (generación de bosques). Con ello se puede cambiar el uso de la tierra, extendiendo los campos de cultivo o incrementando la productividad de las zonas ya cultivadas. Adicionalmente, se generará más oxígeno y reducirá la contaminación ambiental como el dióxido de carbono. Cabe mencionar que el cultivo de bosques sería un buen negocio a largo plazo para empresas privadas que deseen invertir en ello, beneficiándose de la tala de árboles después de un periodo de 10 años aproximadamente. CAPITULO 5. CONCLUSIONES El impacto medioambiental en caso de que las aguas residuales no sean adecuadamente depuradas puede ser nefasto para la flora y la fauna, pudiendo llegar a la contaminación del suelo. Y esto sucede en la región en que algunos lugares no tienen la capacidad para desarrollar estos procesos y ello incide directamente en la contaminación de los ríos. Especialmente se trata de un problema alarmante. El proceso de trata de aguas residuales es sumamente importante, por lo que debería promoverse en todos los sectores de la población. La mayor parte de las plantas de tratamiento se enfocan en aguas de desecho residencial. Las plantas de tratamiento de desechos de fábricas generalmente se encuentran cerca de estos complejos industriales para asegurarse de que los químicos nocivos no entren en contacto con los cuerpos de agua. Además, este proceso permite reutilizar el agua y aprovecharla varias veces en lugar de tomar más agua del ambiente. Cabe mencionar en muchos casos hay empresa que vierten sus aguas sin previo tratamiento afectando el medio ambiente Queda claro que las plantas de tratamiento de las aguas residuales mejoran su calidad y su disposición final, los cuales siguen un nivel de tratamiento de acuerdo al contaminante existente y el fin de este a la hora de verter. Por otro lado, el reusó de aguas residuales podría traer grandes beneficios para la población que sufre de escases de agua en sector de agricultura como es el caso de Lambayeque y en algunas zonas del Perú, estas aguas residuales en algunas zonas ya se utilizan y se puede incrementar su utilización para el riego de áreas verdes, vías de accesos, caminos, especies forestales, cultivos de maíz, caña de azúcar, entre otros cultivos de tallo alto y tallo corto.

CAPITULO 6. RECOMENDACIONES Se recomienda implementar un sistema te tratamiento moderno el cual permita la reutilización de estas aguas en el departamento de Lambayeque de manera eficiente cumpliendo los parámetros establecidos de calidad en las normas nacionales e internacionales vigentes. Asimismo, se recomienda estar atento a las tecnologías de países desarrollados, ya que por su experiencia y su aporte se pueden generar nuevos diseños, que contribuyan a evitar los riesgos a la salud y al ambiente, apuntando a un desarrollo sostenible y a la vez sustentable.

BIBLIOGRAFIA (Cooperación Alemana - GIZ, 2015) Arce, L (2013). Urbanizaciones sostenibles: descentralización del tratamiento de aguas residuales residenciales (tesis pregrado). Pontificia Universidad Católica Del Perú. Meseth E (enero 2015). El reuso de aguas residuales tratadas en el Perú (10), p2-p5. Quiroz, P (2009). Planta de tratamiento de aguas residuales para regadío en la Universidad Nacional Mayor de San Marcos (tesis pregrado). Universidad Nacional Mayor de San Marcos. LINKOGRAFIA http://cybertesis.unmsm.edu.pe/bitstream/handle/cybertesis/432/Quiroz_pp.pdf;jsessionid=BCB972524F32C44 82A81B08AAD4F9F6F?sequence=1 http://repositorio.lamolina.edu.pe/bitstream/handle/UNALM/2860/T01-S8-T.pdf?sequence=1&isAllowed=y https://www.researchgate.net/publication/287216350_El_reuso_de_aguas_residuales_tratadas_en_el_Peru http://www.ana.gob.pe/sites/default/files/normatividad/files/uso_de_aguas_residuales_en_el_peru_0_2.pdf http://www.fao.org/docrep/017/i1629s/i1629s.pdf http://www.ana.gob.pe/sites/default/files/publication/files/manual_de_buenas_practicas_para_el_uso_seguro_y _productivo_de_las_aguas_residuales_domesticas.pdf http://tesis.pucp.edu.pe:8080/repositorio/bitstream/handle/123456789/4568/ARCE_LUIS_AGUAS_RESIDUAL ES_RESIDENCIALES.pdf?sequence=1 http://www.sedapal.com.pe:93/provma/charlas15/MERIMON.pdf http://www.madrimasd.org/blogs/remtavares/2011/03/08/131573 https://www.cosemarozono.es/pdf/noticia_22.pdf http://www.minagri.gob.pe/portal/download/pdf/marcolegal/normaslegales/decretossupremos/2011/ds05-2011ag.pdf http://www.minam.gob.pe/wp-content/uploads/2013/09/ds_003-2010-minam.pdf http://mestreacasa.gva.es/c/document_library/get_file?folderId=500016358398&name=DLFE-1112906.pdf http://www.epsel.com.pe/Presentacion/WFrmServicioAL.aspx http://www.ana.gob.pe/media/846362/rj118.pdf