UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANOFACULTAD DE INGENIERA AGRCOLA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA AGRCOLA Tratamientos del sistema de la laguna de estabilizacin y tratamientos preliminares de los residuos obtenidos en la depuracin de las aguas residuales de la localidad de Paucarcolla, distrito de Paucarcolla, provincia de Puno

PERFIL DE TESIS

PRESENTADA POR:QUISPE SALAZAR EMILY MILAGROSASESOR DE TESIS:ALCIDES HECTOR CALDERON MONTALICO

ENERO 2015I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.En el pueblo de Paucarcolla que se encuentra en el distrito del mismo nombre, el 60% de familias no cuentan con un sistema con arrastre hidrulico que permita la evacuacin y tratamiento de aguas residuales, motivo por el cual realizan sus necesidades fisiolgicas en pozos ciegos, y a la intemperie que generan contaminacin por falta de mantenimiento adecuado, lo que origina una proliferacin de enfermedades gastrointestinales en la poblacin.Es por eso la razn para la bsqueda de soluciones tcnicas que nos lleven a encontrar alternativas para dar una solucin integral al problema de saneamiento bsico que se presenta en este caso.II. ANTECEDENTES

El Distrito de PAUCARCOLLA presenta un conjunto de problemas, en el que destaca el deterioro de la salubridad de la poblacin.

Actualmente la causa de morbilidad general de la poblacin total de Paucarcolla, reportado por el Puesto de Salud de Paucarcolla, donde se observa alta tasa de incidencia de enfermedades generadas por la inadecuada disposicin de las aguas servidas. Entre ellas se destaca las infecciones intestinales en un 3.42 %. Segn el la estadstica elaborada por la Municipalidad de Paucarcolla en la fecha de enero de 2,007 es de 2417 lotes en el centro poblado de intervencin del proyecto. Las viviendas son construidas con paredes de adobes tapias, techos de teja, calamina y pisos de tierra en su mayora en algunos casos de cemento. En cuanto al uso de las viviendas, el 90 % usa sus casa solo como vivienda, el 9 % en algn tipo de negocio y 1 % en alguna actividad productiva.

De los centros poblados en conflicto el 95 % tiene energa elctrica, carece de con desage; el 80 % usa letrinas rsticas y 20 % no existe letrinas.La densidad de habitantes por vivienda es de 4.00 personas por vivienda en promedio, Carece del servicio del sistema de alcantarillado y planta de tratamiento de aguas servidas.

III. JUSTIFICACION

Los sistemas de lagunas de oxidacin se utilizan generalmente en las zonas rurales, para el tratamiento de las aguas residuales.Este tipo de lagunas son frecuentemente utilizados por pequeos municipios y tambin por algunas industrias, en la creencia, errnea por cierto, de que funcionan con muy poco mantenimiento.Laguna de oxidacin Si bien el mantenimiento no requiere mano de obra intensiva, s necesita controlarse adecuadamente la biomasa del mismo, de manera que pueda lograr el objetivo primordial de sanear el efluente para ser volcado a los cuerpos receptores sin contaminar.Por lo general, estn constituidos por tres lagunas: la primera anaerbica, la segunda facultativa y la tercera aerbica.Estos sistemas si no son correctamente mantenidos, transcurrido cierto tiempo de funcionamiento, comienzan a colapsar provocando sobrenadantes en superficie y emanaciones de olores desagradables. Esto a su vez, provoca el vuelco posterior a cursos de agua sin cumplir con los parmetros estipulados en las normativas vigentes.Generalmente estos problemas se deben a dos temas fundamentales: El diseo y construccin La administracin del sistemaLaguna de oxidacin Con respecto a la construccin, es particularmente importante, la forma en que ingresa el afluente y como son conectadas. En el diseo deben establecerse las profundidades correctas, a fin de lograr los sistemas biolgicos adecuados en cada una de ellas.En cuanto a la administracin, no basta con hacer simplemente un mantenimiento de limpieza, sino que es fundamental generar y conservar la biomasa correcta.IV. MARCO TEORICO

4.1. Agua Residual. Se entiende por aguas residuales aquellas que han sido utilizadas con un fin consuntivo, incorporando a ellas sustancias que deterioran su calidad original (contaminacin), disminuyendo su potencialidad de uso. Las aguas residuales ms comunes corresponden a: Aguas residuales domsticas (aguas servidas). Son las aguas de origen principalmente residencial (desechos humanos, baos, cocina) y otros usos similares que en general son recolectadas por sistemas de alcantarillado en conjunto con otras actividades (comercial, servicios, industria). Esta agua tiene un contenido de slidos inferior al 1%. Si bien su caudal y composicin es variable, pueden tipificarse ciertos rangos para los parmetros ms caractersticos.Aguas de lluvias. La escorrenta generada por aguas de lluvias es menos contaminada que las aguas residuales domsticas e industriales, y su caudal mayor. La contaminacin mayor se produce en las primeras aguas que lavan las reas por donde escurre. PRINCIPALES CARACTERSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES. Estas caractersticas de las aguas residuales son parmetros importantes para el tipo de tratamiento, as como para la gestin tcnica de la calidad ambiental. Caractersticas fsicas. Temperatura. La temperatura de las aguas residuales es mayor que la de las aguas no contaminadas, debido a la energa liberada en las reacciones bioqumicas, que se presentan en la degradacin de la materia orgnica. Las descargas calientes son otra causa de este aumento de temperaturaTurbidez. La turbidez, medida de la propiedad de transmisin de la luz del agua, es otro ensayo utilizado para indicar la calidad de los vertidos de aguas residuales con respecto a la materia suspendida. Color. El color es un indicativo de la edad de las aguas residuales. El agua residual reciente suele ser gris; sin embargo, a medida que los compuestos orgnicos son descompuestos por las bacterias, el oxgeno disuelto en el agua residual se reduce y el color cambia a negro. En esta condicin, se dice que el agua residual es sptica. Olor. El olor es debido a los gases producidos en la descomposicin de la materia orgnica, sobre todo, a la presencia de cido sulfhdrico y otras sustancias voltiles. El agua residual reciente tiene un olor peculiar algo desagradable, pero ms tolerable que el del agua residual sptica.Slidos Totales. Los slidos totales presentes en el agua residual se clasifican segn su tamao o presentacin en slidos suspendidos y slidos filtrables. Slidos suspendidos: son las partculas flotantes, como trozos de vegetales, animales, basuras, etc., y aquellas otras que tambin son perceptibles a simple vista y tienen posibilidades de ser separadas del lquido por medios fsicos sencillos. Dentro de los slidos suspendidos se pueden distinguir los slidos sedimentables, que se depositarn por gravedad en el fondo de los receptores. Estos slidos sedimentables, son una medida aproximada de la cantidad de fango que se eliminar mediante sedimentacin. Slidos filtrables: esta fraccin se compone de slidos coloidales y disueltos. La fraccin coloidal consiste en partculas con un dimetro aproximado que oscila entre 10-3 y 1 micra Esta fraccin no puede eliminarse por sedimentacin. Los slidos disueltos se componen de molculas orgnicas, molculas inorgnicas e iones que se encuentran disueltos en el agua. Por lo general, se requiere una coagulacin seguida de sedimentacin para eliminar estas partculas de la suspensinCARACTERSTICAS QUMICAS. Las caractersticas qumicas estarn dadas, principalmente, en funcin de los desechos que ingresan al agua servida. Materia Orgnica. La materia orgnica est compuesta en un 90% por carbohidratos, protenas, grasas y aceites provenientes de excrementos y orina de seres humanos, restos de alimentos y detergentes. Estos contaminantes son biodegradables, es decir, pueden ser transformados en compuestos ms simples por la accin de microorganismos naturales presentes en el agua, cuyo desarrollo se ve favorecido por las condiciones de temperatura y nutrientes de las aguas residuales domsticas. La urea, principal constituyente de la orina, es otro importante compuesto orgnico del agua residual. En razn de la rapidez con que se descompone, la urea es raramente hallada en un agua residual que no sea muy reciente. El agua residual contiene tambin pequeas cantidades de molculas orgnicas sintticas como agentes tensoactivos, fenoles y pesticidas usados en la agricultura. Materia inorgnica. Se incluyen en este grupo todos los slidos de origen generalmente mineral, como son sales minerales, arcillas, lodos, arenas y gravas no biodegradables. En la tabla 1.1 se presenta la relacin entre algunos constituyentes inorgnicos y el agua residual.

TABLA. Relacin entre algunos constituyentes inorgnicos y el agua residual

Gases. Las aguas residuales contienen diversos gases con diferente concentracin. Oxgeno disuelto: es el ms importante, y es un gas que va siendo consumido por la actividad qumica y biolgica. La presencia de oxgeno disuelto en el agua residual evita la formacin de olores desagradables. La cantidad de oxgeno disuelto depende de muchos factores, como temperatura, altitud, movimientos del curso receptor, actividad biolgica, actividad qumica, etc.cido sulfhdrico: se forma por la descomposicin de la materia orgnica que contiene azufre o por la reduccin de sulfitos y sulfatos minerales. Su presencia, que se manifiesta fundamentalmente por los olores que produce, es un indicativo de la evolucin y estado de un agua residual. Anhdrido carbnico: se produce en la fermentacin de los compuestos orgnicos de las aguas residuales negras. Metano: se forma en la descomposicin anaerobia de la materia orgnica por la reduccin bacteriana del CO2CARACTERSTICAS BIOLGICAS. Estas caractersticas estn definidas por la clase de microorganismos presentes en el agua, entre los cuales tenemos: Bacterias. Juegan un papel fundamental en la descomposicin y estabilizacin de la materia orgnica. Pueden clasificarse, en base a su metabolismo, en hetertrofas y auttrofas. Las bacterias auttrofas son aquellas que se nutren de compuestos inorgnicos, tomando la energa necesaria para sus biosntesis a partir de la luz (bacterias fotosintticas: familia Thiorhodaceae, Chlorobiaceae) o a partir de ciertas reacciones qumicas (bacterias quimiosintticas: Nitrobacter, Nitrosomonas, Hydrogenomonas, Thiotrix). En el tratamiento biolgico de las aguas residuales, las bacterias hetertrofas constituyen el grupo ms importante, por su necesidad de compuestos orgnicos para el carbono celular. Las bacterias auttrofas y hetertrofas pueden dividirse, a su vez, en anaerobias, aerobias, o facultativas, segn su necesidad de oxgeno. Bacterias anaerobias: son las que consumen oxgeno procedente de los slidos orgnicos e inorgnicos y la presencia de oxgeno disuelto no les permite subsistir. Los procesos que provocan son anaerobios, caracterizados por la presencia de malos olores.Bacterias aerobias: son aquellas que necesitan oxgeno procedente del agua para su alimento y respiracin. El oxgeno disuelto que les sirve de sustento es el oxgeno libre (molecular) del agua, y las descomposiciones y degradaciones que provocan sobre la materia orgnica son procesos aerobios, caracterizados por la ausencia de malos olores. Bacterias facultativas: algunas bacterias aerobias y anaerobias pueden llegar a adaptarse al medio opuesto, es decir, las aerobias a medio sin oxgeno disuelto y las anaerobias a aguas con oxgeno disuelto. Bacterias coliformes: bacterias que sirven como indicadores de contaminantes y patgenos. Son usualmente encontradas en el tracto intestinal de los seres humanos y otros animales de sangre caliente. Las bacterias coliformes incluyen los gneros Escherichia y Aerobacter.Algas. En los estanques de estabilizacin, son un valioso elemento porque producen oxgeno a travs del mecanismo de la fotosntesis. Las algas, al igual que sucede con otros microorganismos, requieren compuestos inorgnicos para reproducirse. A parte del anhdrido carbnico, los principales nutrientes necesarios son el nitrgeno y el fsforo. Tambin son muy importantes vestigios de otros elementos (oligoelementos) como hierro, cobre, etc. Las algas pueden presentar el inconveniente de reproducirse rpidamente, debido al enriquecimiento del agua(eutrofizacin) y crear grandes colonias flotantes originando problemas a las instalaciones y al equilibrio del sistemaLos tipos ms importantes de algas de agua dulce son: verdes (Chlorophyta), verdes mviles (Volvocales euglenophyta), verdiamarillas o marrn dorado (Chrysophyta) y verdiazules (Cyanophyta).

Demanda qumica de oxgeno (DQO). Es la cantidad de oxgeno requerida para oxidar qumicamente los materiales orgnicos presentes en una muestra de agua. Esta oxidacin degrada el material orgnico biodegradable y no biodegradable. Demanda bioqumica de oxgeno (DBO). El parmetro de polucin orgnica ms utilizado y aplicable a las aguas residuales y superficiales es la DBO a los 5 das (DBO5). Supone esta determinacin la medida del oxgeno disuelto utilizado por los microorganismos en la oxidacin bioqumica de materia orgnica biodegradable. La medida de la DBO es importante en el tratamiento de aguas residuales y para la gestin tcnica de la calidad de agua porque se utiliza para determinar la cantidad aproximada de oxgeno que se requerir para estabilizar biolgicamente la materia orgnica.

En la tabla se presentan datos tpicos de los constituyentes encontrados en un agua residual domstica.

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMSTICAS. Uno de los aspectos a considerar a la hora de realizar un vertido es que no se supere el poder de autodepuracin del medio receptor para evitar efectos indeseables que dan lugar a una peor calidad. Un sistema de tratamiento o estacin depuradora de aguas residuales es una instalacin donde el agua sucia, o residual, es sometida a un proceso mediante el cual por una combinacin de diversos tratamientos fsicos, qumicos y/o biolgicos se consigue eliminar la materia en suspensin, as como las sustancias coloidales y finalmente las sustancias disueltas que contiene. Todo esto para alcanzar unos niveles acordes con la normativa vigente y proporcionar una correcta integracin de esta agua residual con el entorno, y obtener los mejores rendimientos posibles.El tipo de tratamiento depende de las caractersticas del residuo lquido. Las aguas de desecho provenientes de usos industriales, requerirn tratamientos ms exigentes que los necesarios para los de origen domstico; as mismo, las provenientes de uso agropecuario requerirn tratamientos especiales por la presencia de residuos orgnicos en concentraciones considerables. En algunos casos las aguas pueden ser tratadas en una sola planta, de acuerdo a sus caractersticas y segn consideraciones econmicas. Tratamiento preliminar. El tratamiento preliminar o pretratamiento, es un proceso que se sita en cabecera y tiene como objetivo eliminar, de las aguas residuales, todos aquellos elementos de tamao considerable que por su accin mecnica pueden afectar al funcionamiento del sistema depurador, as como las arenas y elementos minerales que puedan originar sedimentacin a lo largo de las conducciones. Los pretratamientos para aguas residuales domsticas ms frecuentes son: Desbaste (rejas). Desarenado. Desbaste. El desbaste mediante rejas es una operacin sencilla pero llamativa, ya que en ella, se retienen los slidos de gran tamao. Estos slidos son una verdadera muestra de la actividad que se ha realizado en la poblacin unas horas antes pues, en su mayora, proceden de los restos que se arrojan por los inodoros y los fregaderos urbanos. As, encontramos desde restos de comida hasta pelos, plsticos, trozos de cristales, etc.En el canal de entrada del agua a una planta de tratamiento es habitual encontrar una reja, constituida por barras paralelas que forman un ngulo de 30 a 80 respecto a la superficie del agua, aunque tambin las hay horizontales y verticales. En esta reja quedarn retenidos todos aquellos cuerpos voluminosos, flotantes y en suspensin, arrastrados por el agua y cuyas dimensiones superen la luz de paso de la reja.As mismo, el canal de rejas se debe proyectar de forma que se evite la acumulacin y sedimentacin de arenas y otros materiales pesados. Para ello se recomiendan velocidades superiores a 0.4 m/s. No obstante, esta velocidad no deber superar los 0.9 m/s para evitar el arrastre de basuras a travs de las rejas. Luego de las rejillas se pueden colocar tamices, con aberturas menores para remover un porcentaje ms alto de slidos, con el fin de evitar atascamiento de tuberas, filtros biolgicos, con una abertura mxima de 2.5 mmDesarenado. El proceso de desarenado se utiliza para separar la arena arrastrada en suspensin por el afluente. En el tratamiento de aguas residuales se catalogan como arenas aquellas sustancias slidas densas formadas por gravas, arenas, cenizas y otros materiales (dimetro 2.2 mm y peso especfico 1.5 g/ml), no putrescibles y con una velocidad de sedimentacin notablemente superior a la de los slidos orgnicos putrescibles. La densidad media de este tipo de materiales se encuentra en torno a 1600 Kg/m3.El tipo de desarenador, segn el procedimiento utilizado en la separacin, ms comn es el de flujo horizontal, que realiza una separacin natural por decantacin. Tratamiento Primario. El principal objetivo del tratamiento primario es remover aquellos contaminantes que pueden sedimentarse, como los slidos sedimentables y algunos slidos suspendidos, o aquellos que pueden flotar como las grasas. Sedimentacin Primaria. La mayor parte de las sustancias en suspensin y disolucin en las aguas residuales no pueden retenerse, por razn de su finura o densidad, en las rejas y desarenadores. Por ello se recurre a la sedimentacin (tambin llamada decantacin) que es la separacin de un slido del seno de un lquido por efecto de la gravedad. La decantacin se produce reduciendo la velocidad de circulacin de las aguas residuales, con lo que el rgimen de circulacin se vuelve, cada vez, menos turbulento y las partculas en suspensin se van depositando en el fondo del sedimentador.Se realiza en tanques rectangulares o cilndricos donde se remueve aproximadamente el 65% de los slidos suspendidos y el 35% de la DBO presente en las aguas residuales. Los lodos producidos estn conformados por partculas orgnicas. Los lodos de un sedimentador primario son diferentes a los lodos de un desarenador los cuales son de tipo inorgnico. Las grasas y espumas que se forman sobre la superficie del sedimentador primario son removidas por medio de rastrillos que ejecutan un barrido superficial continuo. Los lodos que son sedimentados en un sedimentador primario se llaman lodos primarios, los cuales se recogen del fondo con rastrillos para luego ser sometidos a una digestin

Figura 1. Esquema general de la laguna de oxidacin PaucarcollaLagunas de estabilizacin. Tambin llamadas estanques de estabilizacin, son grandes embalses donde la carga orgnica del afluente es depurada por la accin de microalgas y bacterias saprfitas, principalmente. Para la disposicin apropiada de aguas residuales, su tratamiento mediante lagunas de estabilizacin, constituye un sistema natural, que ofrece costos mnimos de operacin, por lo cual es reconocido como el ms adecuado para las condiciones econmicas de poblaciones de bajos recursos financieros. El proceso se convierte en una solucin de costo mnimo al problema de salud humana. Este tipo de tratamiento constituye tambin una buena solucin para pequeas comunidades de clima clido o templado (la temperatura tiene una notable influencia sobre la cintica del proceso).Clasificacin de las lagunas de oxidacin. De acuerdo al proceso biolgico desarrollado: Lagunas aerobias: Predominan los procesos aerobios (presencia de oxgeno). Se basan en el aporte de oxgeno a partir del crecimiento de fotosintetizadores y permiten obtener efluentes de baja DBO soluble pero de alto contenido de algas, las que debieran ser cosechadas a fin de controlar los cuerpos receptores. La profundidad debe ser tal que no se alcancen a producir regiones sin oxgeno, sobre todo teniendo presente que la turbiedad impide el paso de la luz solar; se suelen encontrar profundidades de 30 a 50 centmetros y tiempos de retencin hidrulicos (es decir, volumen de la laguna dividido por caudal medio tratado) de 4 a 6 das de modo que el terreno requerido para esta tecnologa puede ser intolerablemente grande. Permiten reducciones del 80 al 95% de la DBO5. La tasa de carga de este tipo de lagunas cae en el rango de 85 a 170 Kg. de DBO5/ha.da. Lagunas anaerobias: Predominan los procesos de fermentacin anaerobia. las bacterias anaerobias no requieren oxgeno para reducir la materia orgnica, el proceso es ms sensible a condiciones ambientales, produce olores desagradables, es largo y la estabilizacin no es total.Las lagunas anaerobias suelen recibir cargas de 225 a 600 Kg. de DBO5/ha.da con tiempo de retencin hidrulico de 20 a 50 das. Rendimientos en la reduccin de la DBO5 del 50-85%. La profundidad puede ser entre 2.5 y 5 m.Lecho de lodos. (UASB) Son reactores anaerobios denominados UASB (Upflow Anaerobis Sludge Blanket o Manto de Fango de Flujo Ascendente).(5)En el interior de estos reactores (figura 1.4) se favorece la formacin de flculos o agregados de bacterias; al realizarse la alimentacin del afluente por la parte inferior y generarse gases (principalmente CO2 y metano), estos flculos pueden mantenerse en suspensin. Tanto el gas libre como las partculas a las que se ha adherido el gas, ascienden hacia la parte superior del reactor donde se produce la liberacin de este gas adherido, al entrar en contacto con unos deflectores desgasificadores. Las partculas desgasificadas suelen volver a caer y el gas se captura en una bveda de recogida de gases instalada en la parte superior del reactor. Es decir, permanentemente tenemos un flujo ascendente y otro descendente de agregados bacterianos, aunque no hay una distribucin homognea de los mismos, ya que su concentracin es tanto mayor cuando ms prximos estn a la base del reactor.

Figura Sistema UASB

Lagunas facultativas: Laguna o estanque de tratamiento con una seccin superior aerobia y una inferior anaerobia de modo tal que los procesos biolgicos aerobios y anaerobios se produzcan en forma simultnea. En el estrato superior de una laguna facultativa primaria existe una simbiosis entre algas y bacterias, en presencia de oxgeno; en los estratos inferiores se produce una biodegradacin anaerobia de los slidos sedimentables.LAGUNAS DE AERACIN: Este tipo de lagunas se desarroll a partir de los estanques de estabilizacin facultativos en los que solo se tuvo que instalar aereadores de superficie para eliminar los olores que se producan al estar sometidos a sobrecargas orgnicas.

Como objetivo secundario la eliminacin de la materia orgnica biodegradable no sedimentable (materia orgnica finamente dividida y disuelta en el agua residual), junto a otros varios contaminantes. Bsicamente, consiste en provocar el crecimiento de microorganismos que asimilan la materia orgnica

En el tratamiento se remueve aproximadamente un 85% de la DBO y los slidos suspendidos aunque no remueve cantidades significativas de nitrgeno y fsforo, metales pesados y bacterias patgenas.En el tratamiento de tipo biolgico, la materia orgnica es utilizada como alimento de los microorganismos tales como hongos, bacterias, protozoos, rotferos, etc., de tal manera que sta es transformada en CO2, H20 y un nuevo material celular. Adems de los microorganismos y materia orgnica es necesario hablar de oxgeno biodegradable DBO, y ciertas condiciones favorables como el pH, y un adecuado tiempo de contacto

LA TECNOLOGIALa tecnologa de Lagunas Aireadas corresponde al proceso de transicin entre los sistemas naturales y convencionales, ya que operan con oxigenacin mecnica, pero su infraestructura es simple del tipo piscinas impermeabilizadas. La aireacin generalmente es entregada por equipos de aireacin superficial, opera en flujo continuo, sin recirculacin de lodos, por esto requieren mayor tiempo de retencin que los sistemas convencionales. No utiliza sedimentacin primaria, puede o no utilizar laguna de sedimentacin secundaria. El efluente generalmente se somete a clarificacin en lagunas de sedimentacin.

TRATAMIENTOS SECUNDARIOS. Cuando los efluentes de una planta de tratamiento de aguas residuales de tipo secundario no cumplen con ciertos niveles de calidad se hace entonces necesario un tratamiento terciario o avanzado. Los objetivos del tratamiento terciario son eliminar la carga orgnica remanente de un tratamiento secundario, desinfectarla para eliminar microorganismos patgenos, eliminar color y olor indeseables, remover detergentes, fosfatos y nitratos residuales, que ocasionan espuma y eutrofizacin respectivamente.Esta depuracin puede realizarse tambin por medio de lagunado. El fundamento de este sistema no es ms que utilizar el poder depurador de las bacterias presentes en el agua residual, las cuales permiten eliminar la materia en suspensin o disuelta y aquellos compuestos biodegradables como es la materia nitrogenada y carbonada. La cloracin tambin es parte del tratamiento terciario o avanzado que se emplea para lograr un agua ms pura.Tratamiento de los residuos obtenidos en la depuracin de las aguas residuales. Las diferentes operaciones de depuracin de un agua residual generan una serie de residuos que pueden clasificarse en dos grupos: Slidos gruesos que normalmente se obtienen en los pretratamientos y que, por lo general, o bien son incinerados o bien se depositan en vertederos. Lodos, que se generan tanto en los tratamientos primarios como en los secundarios. Los lodos o fangos se presentan en forma lquida o semislida y con un contenido de entre 0.25 y 12% (en peso) de slidos, segn el proceso del que procedan. Los lodos se sometern a uno u otro tratamiento segn sea su origen y su carga contaminante o txica. Estos tratamientos intentan reducir el volumen de estos fangos (mediante deshidratacin) y contemplan la posibilidad de, o bien recuperar algn componente, o bien acondicionarlos para su reutilizacin (por ejemplo, en agricultura). La acumulacin de lodos o fangos genera tres problemas esenciales: Problema de espacio (el fango ocupa espacio). Problema medio-ambiental, debido a que los fangos presentan un alto contenido en metales pesados, por lo que su acumulacin en el suelo es conflictiva. La presencia de nitratos en los fangos puede originar problemas de contaminacin en aguas subterrneas. Adems los fangos contiene todo tipo de contaminantes orgnicos. Problema higinico-sanitario, en el uso o manipulacin de fangos que hayan sido sometidos a un tratamiento trmico a alta temperatura que asegure la eliminacin de los organismos patgenos que puedan contener. Operaciones preliminares en el tratamiento de fangos. El tratamiento de los fangos es complejo, tanto por el hecho de contener gran parte de las sustancias responsables de la toxicidad del agua residual no tratada, como por contener materia orgnica. El fango producido en el tratamiento biolgico contiene la materia orgnica presente en el agua residual en una forma diferente a la inicial, susceptible de descomponerse y llegar a ser txica.Antes de iniciarse el tratamiento de los fangos es necesario, en ocasiones, realizar una serie de operaciones preliminares para obtener un compuesto relativamente homogneo y en cantidad constante. Las operaciones preliminares tpicas son: El triturado del fango. El desarenado (cuando la separacin de la arena se haya realizado en el sedimentador primario). El mezclado de los distintos fangos producidos a lo largo del proceso de depuracin y almacenado, as se corrigen las variaciones en la produccin de fango. Estabilizacin. Con la estabilizacin, el fango pierde sus caractersticas iniciales de putrescibilidad, se limitan los inconvenientes sanitarios que podran derivarse de su uso (presencia de patgenos) y se eliminan los malos olores. Todos estos inconvenientes son debidos a la accin microbiana sobre la fraccin orgnica o voltil del fango. Los mecanismos para solventar estos problemas y obtener productos estables e inertes son: Reduccin biolgica de voltiles. Oxidacin qumica de la materia voltil. Adicin al fango de compuestos qumicos que impidan la supervivencia de microorganismos. Aplicacin de calor para desinfectar o esterilizar el fango. Esta estabilizacin del fango se realiza mediante procedimientos de digestin anaerobia o aerobia (aireacin prolongada en tanques iguales a los de lodos activos, que permite oxidar las materias voltiles y descomponer el fango), o mediante tratamientos qumicos o trmicos como alternativa. De hecho se considera que existen dos categoras generales en los procesos de tratamiento de fangos: Sistemas que incluyen digestin biolgica. Sistemas sin tratamiento biolgico.

Deshidratacin. Finalmente, se somete a los fangos a algn proceso de deshidratacin a fin de seguir reduciendo su contenido de humedad para obtener un producto de ms fcil manejo y reducir los costos de transporte a su destino ltimo; adems, la deshidratacin es necesaria antes del compostaje o de la incineracin. Un sistema de deshidratacin, lo constituyen los lechos de secado o eras de secado. Suelen ser tanques rectangulares contiguos, con un lecho poroso de arena y grava en su interior por el que se filtran las aguas que contienen los lodos ya digeridos o espesados. Su diseo permite que la eliminacin de agua se realice tanto por el drenaje sobre lecho como por evaporacin.Sistemas de eliminacin o reutilizacin del fango. Los fangos de las depuradoras, una vez sometidos a todos o algunos de los tratamientos; se envan a un destino final que puede consistir en: Eliminacin de fango. Consiste en la incineracin o bien en la deposicin en vertederos especiales. En ambos casos, se produce una prdida econmica importante y es inevitable un fuerte impacto medio-ambiental. Reutilizacin del fango. Minimiza los negativos efectos econmicos y ambientales de la eliminacin. Los objetivos fundamentales de la reutilizacin son aprovechar los fangos como fuente de energa y aprovechar los componentes de los mismos. El destino ms frecuente de los fangos lo constituye su esparcimiento sobre o justamente por debajo de la superficie del suelo. Una vez sobre el terreno, la luz y los microorganismos del suelo terminan de destruir los patgenos y muchas sustancias orgnicas txicas que se encuentran en el fango. Esta reutilizacin del fango, para que sea de utilidad agrcola, debe tener un efecto fertilizante y/o de enmienda y correctivo del suelo (facilitar el transporte de nutrientes; incrementar la retencin de agua).

Incineracin del residuo. La incineracin o reduccin trmica de los fangos permite la total o parcial conversin de los slidos orgnicos a productos finales oxidados, principalmente dixido de carbono y agua, generndose un residuo, llamado cenizas, biolgicamente inerte pero con una fuerte carga mineral de macro y micronutrientes que las convierte en un material aprovechable para el abonado.Esta incineracin presenta diferentes inconvenientes como son una alta inversin inicial, fuertes costos de operacin, requerir de personal especializado y emisin de gases txicos (dispersan a la atmsfera partculas de aerosol de metales pesados y de xidos de azufre y nitrgeno).

Vertido controlado. El vertido se debe realizar en vertederos especiales bajo un estricto control. Se lleva a cabo de forma compacta y en capas alternadas de fango y suelo sobre materias impermeables. Entre los problemas que presenta el vertido controlado se deben mencionar el elevado costo de transporte, dificultad para encontrar vertederos adecuados y la contaminacin del suelo y capas freticas por lixiviacin de elementos potencialmente txicos. Reutilizacin agrcola de los fangos. La aplicacin del fango sobre terrenos agrcolas puede ser directa, previa estabilizacin, o a travs del compostaje. El compostaje es un proceso de degradacin biolgica, llevado a trmino por bacterias, actinomicetos y hongos, que estabilizan la materia orgnica. Consiste bsicamente en esparcir sobre el terreno una delgada capa de material orgnico, dejndolo descomponerse y penetrar poco a poco en el suelo. Este material sufre una descomposicin aerobia y asegura la cobertura y proteccin del suelo. Es aplicable sobre residuos slidos urbanos, materiales orgnicos naturales fermentables y fangos deshidratados derivados de la depuracin de aguas residuales. Generalmente, el compostaje se realiza en condiciones aerobias por espacio de 21-28 das, se alcanzan altas temperaturas (es un proceso exotrmico y pueden alcanzarse hasta 50-70C), asegurndose la destruccin de patgenos, y se minimizan los problemas por malos olores. Los fangos debidamente compostados son seguros desde el punto de vista sanitario y son parecidos al humus del suelo al contener cido hmico. Los fangos de depuradora y el compost presentan altos contenidos en materia orgnica, nitrgeno, fsforo y oligoelementos (como cobre, hierro y zinc), circunstancia por lo que se ha estudiado ampliamente su uso como abono organomineral y como enmienda orgnica del terreno. Algunas de las propiedades que tiene el fango sobre el suelo son: Los fangos actan sobre las propiedades fsicas del suelo, en especial aumentan la capacidad de retencin de agua del mismo y favorecen la formacin de agregados estructuralmente estables que elevan la porosidad y facilitan el aireamiento. Este efecto reestructurador y de mejora de las condiciones qumicas y fsicas del suelo reduce su erosionabilidad. Los fangos constituyen una base importante para el desarrollo de los microorganismos que actan como reguladores de los ciclos biogeoqumicos del suelo. El dixido de carbono formado en el proceso de mineralizacin de la materia orgnica del fango, proceso que transforma en disponible para las plantas los elementos nutritivos contenidos en el fango, facilita la disgregacin y solubilizacin de los minerales del terreno. Adems, el incremento del flujo de anhdrido carbnico desde el suelo a la atmsfera permite la intensificacin de los procesos fotosintticos. Los fangos aumentan la capacidad de intercambio catinico de suelo, mejorando de esta manera su capacidad de reserva de nutrientes.V. OBJETIVOS DE LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACIN. Las lagunas de estabilizacin se construyen con los siguientes objetivos: Proteccin epidemiolgica, a travs de la disminucin de organismos patgenos presentes en las aguas residuales y dificultando la transmisin de los mismos. Proteccin ecolgica, a travs de la disminucin de la carga orgnica (DBO) de las aguas residuales, logrndose de esta manera que el nivel de oxgeno disuelto en los cuerpos receptores se vea menos comprometido, con el consiguiente beneficio para su reuso. Reuso directo del agua servida tratada en la agricultura, evitando los riesgos e inconvenientes del reuso de aguas servidas crudas. Reuso de desechos slidos obtenidos del tratamiento de las aguas residuales

VI. HIPOTESISLa futura laguna de oxidacin recibir el afluente crudo a travs de 4 emisarios, siendo 2 actualmente existentes. En la Figura se muestra la lnea de tratamiento propuesta para el mejoramiento y ampliacin de la laguna Aireada

El pre-tratamiento consiste en la instalacin de rejas y rejillas y el desarenado del afluente crudo. Se instalarn rejas gruesas con interespacios de 40 mm y rejas finas con interespacios de 20 mm. Los desechos slidos retenidos en el sistema de rejas y rejillas sern compactados antes de su disposicin final. Se instalar un desarenador tipo PISTA (equipo con alimentacin tangencial) que permitir trabajar con altas velocidades. Las arenas sern extradas por airlift, lavadas y enviadas a su disposicin final.VII. UTILIDAD DE LOS RESULTADOS DE ESTUDIO Industria de celulosa y papel Aguas servidas de poblaciones pequeas y medianas Industrias faenadoras de animalesAlgunos ejemplos de aplicacin segn cdigos CIIU:210110 FABRICACION DE CELULOSA Y OTRAS PASTAS DE MADERA210121 FABRICACION DE PAPEL DE PERIODICO210129 FABRICACION DE PAPEL Y CARTON N.C.P.210200 FABRICACION DE PAPEL Y CARTON ONDULADO Y DE ENVASES DE PAPEL YCARTON210900 FABRICACION DE OTROS ARTICULOS DE PAPEL Y CARTON151110 PRODUCCION, PROCESAMIENTO DE CARNES ROJAS Y PRODUCTOSCARNICOS361010 FABRICACION DE MUEBLES PRINCIPALMENTE DE MADERA361020 FABRICACION DE OTROS MUEBLES N.C.P., INCLUSO COLCHONES900040 SERVICIOS DE EVACUACION DE RILES Y AGUAS SERVIDAS900050 SERVICIOS DE TRATAMIENTO DE RILES Y AGUAS SERVIDAS900090 OTRAS ACTIVIDADES DE MANEJO DE DESPERDICIOS

VIII. METODOS DE INVESTIGACION

DIMENSIONAMIENTO DE LAS LAGUNAS AIREADAS

Uno de los factores ms importantes en el diseo de sistemas de tratamiento biolgicos por lagunas de estabilizacin, es la temperatura ambiente del entorno donde se pretende implementar la planta de tratamiento.Para el diseo del nuevo sistema de tratamiento por lagunas aireadas, se tom como dato bsico de temperatura el valor de la temperatura media: 10 grados centgrados. Posteriormente, se realiz una verificacin de la DBOS del afluente y del efluente, de esta manera se necesita una eficiencia de tratamiento del sistema del 81,5 % para satisfacer el parmetro exigido. El clculo de la eficiencia se indica a seguir:E = (DBO5aflu. DBO5eflu.)/DBO5aflu. X 100

Por otra parte, para el clculo del rendimiento requerido son necesarios tomar en cuenta los factores de temperatura y tiempo de retencin hidrulica. Sin embargo, previamente debe calcularse el factor Kt constante de eliminacin de la DBO5 a la temperatura t (este factor vara generalmente entre 0,25 a 1,0) cuyo clculo sigue la siguiente ecuacin:Kt = K20 x

De acuerdo con METCAL & EDDY (1994) el valor recomendable para K20 es 0,6 y para es 1,06, consiguientemente aplicando ambos valores a la ecuacin (2), se tiene:Kt = 0,504 (verifica el rango entre 0,25 1,0)El clculo del tiempo de retencin hidrulica se realiza de acuerdo con la siguiente frmula:T = E/Kt x (1 E)

DISEO FSICO

Habindose calculado los tiempos de retencin hidrulicos de las lagunas aireadas y de las lagunas de sedimentacin, se procedi a realizar el diseo fsico de las instalaciones. Este diseo consisti bsicamente en el clculo de la capacidad volumtrica de las lagunas.

Elaborando un pre-diseo de la capacidad volumtrica actual y de la requerida para la fase I del proyecto (caudal de 815 l/s al ao 2.005), se verific que las actuales dimensiones de las lagunas no satisfacan el volumen esperado para el tratamiento. Consecuentemente, se tomaron las siguientes determinaciones de diseo: Construccin de un quinto mdulo de tratamiento con las mismas dimensiones fsicas de las lagunas existentes Construccin de taludes perimetrales en una altura de 1,09 m sobre los existentes y manteniendo sus actuales perfiles topogrficos Al elevar los taludes perimetrales existentes, en realidad lo que se esta logrando es aumentar la lmina de agua en las lagunas de tratamiento en un medida de 1 metro tanto en las primarias como en las secundarias. De esta manera, las nuevas dimensiones de las lagunas son las siguientes:

a) Primarias Aireadas:Largo = permanece igualAncho = permanece igualProfundidad = pasa de 1,80 m a 1,89 m

b) Secundarias o de Sedimentacin:Largo = permanece igualAncho = permanece igualProfundidad = pasa de 1,50 m a 2,50 mLa capacidad volumtrica de las lagunas aireadas para un caudal afluente de 815 l/s con un tiempo de retencin hidrulica de 9 das,

DISEO DE LOS AIREADORES

La oxidacin de la materia orgnica requiere de la adicin de Oxgeno cuyo clculo se realiza con la siguiente frmula:

Necesidad real de O2 = Kg DBO5 a eliminar X Coef. de consumo especfico de O2

IX AMBITO DE ESTUDIO

UBICACIN: Regin : PUNO Departamento : PUNO Provincia : PUNO Distrito : PAUCARCOLLA Localidad : PAUCARCOLLA

DESCRIPCION Y LIMITES:

El distrito peruano de Paucarcolla es uno de los 15 distritos de la provincia de Puno en el departamento de Puno, bajo la administracin del Gobierno regional de Puno, en Per.1 Est localizado en el norte de la ciudad de Puno. Limita por el norte con los distritos de Atuncolla y Huata; por el este con el Lago Titicaca; por el sur con el distrito de Puno y; por el oeste con los distritos de Atuncolla, Tiquillaca y con la Laguna Umayo.

GEOGRAFIAPaucarcolla est ubicada a 3,845 msnm. Oscilando entre los 3 812 a 3 900 msnm, a orillas del Lago Titicaca. Despus del distrito de Puno, Paucarcolla es el distrito ms cercano al Centro Histrico de la ciudad de Puno (a 12 km aproximadamente).

UBICACIN GEOGRAFICA

PoblacinSegn los resultados del censo de poblacin y vivienda del ao 2007; la poblacin del distrito de Paucarcolla era de 4 864 habitantes, de los cuales 79,7 % viven en el rea rural y el 20,3 % el rea urbana. Segn proyecciones del INEI al ao 2014, la poblacin estimada es de 5 135 habitantes.

Divisin administrativaEl rea total del distrito de 170,04 km, distribuidos entre comunidades campesinas y centros poblados menores.

Centros Poblados Santa Brbara de Moro Collana Comunidades[editar] San Martn de Porres Yanico San Miguel de Antoani San Salvador de Machallata Tupac Amaru II de Chullara Jilanca Cueva Union Colila Yanico Rumini Alianza Chale Pacarimuy Corte EstacinHitos urbanosDestaca su centenaria Plaza de Armas, su hermoso templo colonial y sus pintorescas calles empedradas.

TurismoEl Distrito de Paucarcolla, cuenta con atractivos tursticos, tales como las Cataratas de Totorani, las Chullpas del Cerro Pucara, los molinos en el Ro Totorani, las cavernas de la Comunidad de Cueva, y similares en la Comunidad de Chingarani; atractivos caminos vecinales y el mirador natural del cerro ChaskaCcacca.

IX. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

Etapas de InvestigacinTIEMPO EN MESES

Enero/16Febrero/16Marzo/16Abril/16Mayo/16Junio/16

Formulacin de Anteproyecto

Formulacin de Protocolo

Recoleccin de datos

Procesamiento de datos

Aplicacin de pruebas estadsticas

Anlisis de datos

Presentacin de avances de investigacin

Presentacin de Informe final

Presentacin pblica

Presentacin de artculo para publicacin

X. BIBLIOGRAFIA Y OTRAS FUENTES DE INFORMACION

1. ROGER AGERO PITTMAN, Agua Potable para Poblaciones Rurales.2. SIMN AROCHA RAVELO, Abastecimiento de Agua; Teora y diseo.3. AURELIO HERNANDEZ MUOZ, Saneamiento y Alcantarillado.4. METCALFYEDDY, INC, Ingeniera de aguas residuales: Tratamiento, vertidoyreutilizacin.5. y Tratamiento de Aguas Residuales, CECSA.6. JAIRO ALBERTO ROMERO ROJAS, Tratamiento de Aguas Residuales.7. GTZ - Manual de Disposicin de Aguas Residuales.8. Crities, R. & Tchobanoglus, G. (2000). Tratamiento de aguas residuales en pequeas poblaciones. Mc. Graw-Hill.9. http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/19117/Bibliograf%C3%ADa.pdf Tesis tratamiento aguas residuales Ica10. http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/mexico26/ii-090.pdf - DISEO DE LAGUNAS AIREADAS A PARTIR DE LAGUNAS DE ESTABILIZACIN EXISTENTES

XI. ANEXOS

Collana. Paucarcolla

Vista panormica localidad de Paucarcolla

Viviendas de la zona

Interocenica Paucarcolla

Estadio de Paucarcolla