UNIVERSIDAD DEL VALLE CALI COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA NACIONAL DEL ALTIPLANO DEL ALTIPLANO PUNO PERU FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

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1 UNIVERSIDAD DEL VALLE CALI COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA NACIONAL DEL ALTIPLANO DEL ALTIPLANO PUNO PERU FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA CENTRO PANAMERICANO DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL, CEPIS "Evaluación y determinación de los parámetros de diseño de las Lagunas de Estabilización en zonas del altiplano peruano a mayores de 3800 msnm Responsable: Ing. Teófilo Donaires Flores Universidad Nacional del Altiplano Puno, Perú Asesor: Dr. Sérgio Rolim Mendonca Centro Panamericano de Ingeniería Sanitária y Ambiental, Cepis Director: Dr. Miguel Peña Varon Universidad del Valle Cali, Colombia Puno, C.U. mayo de

2 PROYECTO DE INVESTIGACIÓN: I. DATOS BÁSICOS DEL PROYECTO 1.1. TÍTULO : " "Evaluación y determinación de los parámetros de diseño de las Lagunas de Estabilización en zonas del altiplano peruano a mayores de 3800 msnm 1.2. AUTOR : Ing. Teófilo Donaires Flores 1.3. RESUMEN EJECUTIVO: Una afirmación trascendental de la Organización Mundial de la Salud (OMS) ha sido la manifestación de que "el goce del grado máximo de salud que se pueda lograr es uno de los derechos fundamentales de todo ser humano sin distinción de raza, religión, ideología política o condición económica y social". Para la OMS la salud es un "estado de completo bienestar físico, mental y social", quedando fijado el nivel de salud por el grado de armonía que exista entre el hombre y el medio que sirve de escenario o de recurso a su vida. La contaminación de las aguas es uno de los factores importantes que rompe esa armonía entre el hombre y su medio ambiente, precisándose en consecuencia luchar contra ella para recuperar el equilibrio necesario. El abastecimiento de agua potable y el saneamiento básico, son aspectos esenciales para el mejoramiento de la salud pública y el desarrollo socioeconómico de los pueblos, particularmente en regiones como el nuestro y con una gran parte importante de la población afectada por enfermedades relacionadas con el agua. Este tipo de enfermedades se encuentra entre las tres principales causas de morbilidad y mortalidad en el país y la región, afectando principalmente a los grupos humanos que viven en poblaciones menores y/o asentimientos con deficiencias en su estructura sanitaria. Esta situación limita la posibilidad de una vida digna y reduce significativamente la productividad de la población LUGAR DE EJECUCIÓN: LOCALIDAD PROVINCIA DEPARTAMENTO PAÍS : Cuchuito : Puno : Puno : Perú 1.5 FECHA DE INICIO: mayo de FECHA DE TÉRMINO: diciembre de

3 II. MÉTODO DE INVESTIGACIÓN 2.1. DEFINCIÓN DEL PRBLEMA En la actualidad el sistema de tratamiento de las aguas residuales domésticas se vienen realizando con las Lagunas de estabilización sin ningún existo, debido a que se han diseñado con otros parámetros que no corresponde al altiplano y la región, esto se debe a la no existen parámetros de diseño. En lugar de ser una solución, sea convertido en un problema para la población porque genera olores muy fuertes, asimismo es un foco de contaminación para el ecosistemas, todas estos contaminantes finalmente desembocan en el Lago Titicaca. Como consecuencia de la no potabilización del agua para consumo y la no disposición adecuada de las aguas residuales, se adquiere una serie de enfermedades de origen hídrico como son: diarrea, cólera, virus, parásitos, enfermedades gastrointestinales, hasta enfermedades cancerígenas. Las intervenciones en agua y saneamiento básico tienen - además de beneficios para la salud un efecto multiplicador que estimula la satisfacción de otras necesidades, generando bienestar en la población o sea que, al contrario de lo que ocurre con muchas otras clases de intervenciones en salud, las mejoras resultan en toda una gama de efectos secundarios, no relacionados con la salud. En la actualidad se hace muy necesario difundir la importancia de la potabilización de agua y del tratamiento de las aguas residuales, dar a conocer el avance de la ciencia y la tecnología relacionados al tema, asimismo en el manejo de agua y saneamiento deben involucrarse la población orientado por los municipios. Desde las universidades se debe de impulsar investigaciones en agua y saneamiento ambiental junto con los municipios se debe de impulsar empresas municipales en el área de Agua Potable y Saneamiento Básico PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. Cuales son los parámetros de diseño adecuado de las lagunas de estabilización para la región del altiplano? 2.3. OBJETIVOS. a. OBJETIVO GENERAL. Determinar los parámetros de diseño de las lagunas de estabilización para la región del altiplano. b. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Evaluar la carga orgánica de las aguas residuales domésticas de la región del altiplano Evaluar la constante cinética para la región del altiplano Determinar las correlaciones para determinar la carga orgánica Determinar las cargas superficiales y volumétricas de las 3

4 2.4. JUSTIFICACIÓN. aguas residuales Una afirmación trascendental de la Organización Mundial de la Salud (OMS) ha sido la manifestación de que "el goce del grado máximo de salud que se pueda lograr es uno de los derechos fundamentales de todo ser humano sin distinción de raza, religión, ideología política o condición económica y social". Para la OMS la salud es un "estado de completo bienestar físico, mental y social", quedando fijado el nivel de salud por el grado de armonía que exista entre el hombre y el medio que sirve de escenario o de recurso a su vida. La contaminación de las aguas es uno de los factores importantes que rompe esa armonía entre el hombre y su medio ambiente, precisándose en consecuencia luchar contra ella para recuperar el equilibrio necesario. Nos encontramos ha inicios del siglo XXI sin haber resuelto aún necesidades básicas de la población como el abastecimiento de agua potable y la disposición adecuada de excretas y aguas servidas. Un componente fundamental del desarrollo lo constituye una buena prestación de servicios de los abastecimientos de agua y saneamiento básico tanto a nivel urbano como rural. Sin embargo en muchos municipios de nuestro país, no cuentan con esta infraestructura de saneamiento básico, con el consiguiente impacto en la salud y la calidad de vida de la población. La selección de tecnología para el tratamiento de aguas residuales domésticas es generalmente un proceso complejo, el cual está destinado al fracaso si las características del sistema no están bien establecidas, si los objetivos del tratamiento no están bien definidos, y si las opciones de tratamiento no son bien especificados FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS 1.- Es posible determinar los parámetros de diseño de las lagunas de estabilización en la región del altiplano considerando que existe una laguna de estabilización? 2.6. OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES: a. VARIABLES: DBO DQO COT.pH Sólidos Suspendidos Sólidos Totales Coliformes Totales Coliformes Fecales b. INDICADORES E INDICE DE RESPUESTA Bajos niveles de contaminación. 4

5 2.7. REVISIÓN DE LITERATURA. Existe suficiente cantidad de literatura especializada en el área de tratamiento de aguas residuales domésticas fundamentalmente en zonas cálidas donde el proceso es muy bueno. Pero aún no existen experiencias en zonas frías, donde los cambios de temperatura son muy bruscos. 1. FUENTES DE AGUAS RESIDUALES Son las aguas usadas y los sólidos que por uno u otro se introducen en las cloacas y son transportados mediante el sistema de alcantarillado. En general se consideran como Aguas Residuales Domésticas, ARD, los líquidos provenientes de las viviendas o residencias, edificios comerciales e institucionales. Se denominan Aguas Residuales Municipales a los residuos líquidos transportados por el alcantarillado de una ciudad o población y tratado en una planta de tratamiento municipal y se llaman Aguas Residuales Industriales las aguas residuales provenientes de las descargas de industrias de manufactura. 2. CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES. La expresión de las características de agua residual puede hacerse de muchas maneras, dependiendo del propósito específico de la caracterización. Sin embargo, vale la pena anotar que toda caracterización de las aguas residuales implica un programa de muestreo apropiado para asegurar representatividad de la muestra y un análisis de laboratorio de conformidad con normas estándar que aseguren precisión y exactitud en los resultados. En general, un programa de muestreo para caracterización y control de calidad de aguas supone un análisis cuidadoso del tipo de muestras, número de ellas y parámetros a analizar, especialmente en un medio como el nuestro donde no es justificable asignar más recursos de los estrictamente necesarios para satisfacción del objetivo propuesto. La caracterización se basa generalmente en: DBO, DQO, COT, sólidos totales, sólidos totales volátiles, sólidos suspendidos, sólidos suspendidos volátiles, sólidos disueltos, coliformes, etc. 3. EFECTOS DE POLUCIÓN POR LAS AGUAS RESIDUALES El agua genera más de cincuenta tipos de enfermedades, las cuales afectan a la población y al deterioro del medio ambiente. Toda agua residual afecta en alguna manera la calidad del agua de la fuente o cuerpo de agua receptor. Sin embargo, se dice que un agua residual causa polución solamente cuando ella introduce condiciones o características que hacen que el agua de la fuente o cuerpo receptor inaceptable para el uso propuesto de la misma. 5

6 2.8. MARCO OPERATIVO a. MÉTODO DE PROCEDIMIENTO A UTILIZAR. 1. Revisión bibliográfica, sobre diferentes tópicos de tratamiento de aguas residuales domésticas; sistemas naturales de tratamiento, lagunas de estabilización con especial énfasis en lagunas anaerobias y reactores UASB y otros sistemas de tratamiento, sus fundamentos de diseño, operación y mantenimiento. Conceptos fundamentales de procesos de depuración, Fenómenos de Transporte, Determinación de los parámetros de diseño para diferentes alternativas de tratamiento. 2. Ubicar el Centro Experimental para la instalación de los sistemas de tratamiento de aguas residuales domésticas a nivel de Planta Piloto para la evaluación y determinación de los parámetros de diseño. 3. Seleccionar los parámetros de diseño para su evaluación y determinación en la región del altiplano. 4. Realizar estudios de las diferentes alternativas tecnológicas existentes para el tratamiento de las aguas residuales domésticas en zonas de baja temperatura. 5. Seleccionar la configuración óptima desde el punto de vista funcional y económico. Con un análisis del resultado de las simulaciones se seleccionará el sistema laguna óptimo. 6. Conclusiones y recomendaciones. 6

7 III. CRONOGRAMA DEL PROYECTO 3.1. ETAPAS DE DURACIÓN Actividades Duración Características Revisión de la literatura de tratamiento de aguas residuales domésticas. Identificación del Centro Experimental para la realización de la investigación. Selección de parámetros de diseño de las lagunas de estabilización para el tratamiento de las aguas residuales. Determinación de los parámetros de diseño de las algunas de estabilización. Validación de los parámetros de diseño obtenido en la zona de estudio 1 mes Analítico 2 meses Experimental y analítico 1 mes Experimental y Analítico 3 mes Experimental y Analítico 2 mes Experimental y Analítico Monitoreo de los sistemas de tratamiento Experimental y Analítico Revisión bibliográfica. 7 meses Consulta permanente Elaboración de informe final. 2 meses Redacción del documento RESULTADOS PREVISIBLES DEL PROYECTO De lograrse el objetivo general de la investigación, se implementará a nivel de planta piloto, demostrando así la posibilidad de usar tecnologías adecuadas para el tratamiento de las aguas residuales domésticas. 1.- Parámetros de diseño de las lagunas de estabilización, la cual servirá como criterios para el diseño de las lagunas de estabilización como alternativa tecnológica adecuado para el tratamiento de las aguas residuales en zona del altiplano y de baja temperatura. 2.- Criterios de adaptabilidad de los sistemas de tratamiento para zonas donde la temperatura es muy baja. 7

8 3.2. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES AÑO Actividades M J J A S O N D Elaboración del Plan de Trabajo Identificación del Centro Experimental Selección de parámetros de diseño Determinación de los parámetros de diseño de las lagunas de estabilización Validación de los parámetros de diseño de las lagunas de estabilización en la zona del altiplano. Monitoreo Revisión bibliográfica Elaboración de informe final IV. RECURSOS Y PRESUPUESTOS 4.1. RECURSOS HUMANOS PERSONAL INVOLUCRADO EN EL PROYECTO Responsable Institución Dedicación Actividad a realizar Ing. Teófilo Donaires Flores. UNAP- UNIVALLE, CEPIS Parcial Ejecutor del proyecto 8

9 4.2. PRESUPUESTO Y FUENTES DE FINACIAMIENTO DETALLE UNAP (U.S. $ ) OTROS 1. INSUMOS Bibliografía 500 Material de escritorio 500 Comunicación. 500 Experimentación análisis. y 2500 Adecuación del Centro Experimental Análisis de muestras 2500 Monitoreo sistema tratamiento del de 1500 Centro de Cómputo 500 Informe sustentación y 4000 SUBTOTAL TOTAL U.S. $ ,00 Presupuesto 9

10 V. BIBLIOGRAFÍA Bitton, Gabriel.(1994). Waste Water Microbiology. Ed. Wiley & Liss. N.Y. Bowles, D.S., Middlebrooks, E.J., and reynolds, J.H. (1974). Coliform decay rates in waste stabilization ponds. Journal of the Water Pollution Control Federation. Vol. 51, No.1, pp Clark Mark, M.(1996). Transport Modeling For Environmental Engineers and Scientits. Ed. John Wiley & Sons, INC. N.Y. Documento (1992). Conferencia de las naciones Unidas sobre el medio Ambiente y el Desarrollo - Rio de Janeiro, 3 a 14 de junio de Ed. FESCOL. Fundación Friedrich Ebeft de Colombia. Droste Ronald L. (1997). Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment. Ed. John Wiley & Sons, INC. N.Y. Fogler Scott H. (1993). Elements of Chemical Reaction Engineering. Second Edition. Prentice Hall, Englewood Cliffs. New Jersey. Hooijmans C. M, Siebel M.A, and Sierra R. (1992). Environmental Process Technology. International Institute for Infrastructural, Hydraulic and Environmental Engineering. Delf The Netherlands. Hernandez Muñoz, Aurelio. (1992). Depuración de Aguas Residuales. Ed. Servicio de Publicaciones de la Escuela de Ingenieros de Caminos de Madrid. España. Hall, A.S., and Day, J.W. (1977). Ecosystem Modeling in Theory and Practice: An Introduction with case histories. John Wiley & Sons, N.Y Levenspiel, O. (1972). Chemical reaction engineering. 2nd Ed., John Wiley and Sons, Inc., New York, N.Y. Laidler, K.J (1971). Cinética de las Reacciones. Reacciones en fase gaseosa. Ed. Alhambra, S.A. España. Mara, Duncan, Alabaster G.P, Pearson, H.W and Mills S. W.(1997). Waste Satbilisation Ponds. A design manual for eastern Africa. Ed. Lagoon Technology International Leeds, England. Mara Duncan. (1996). Low Cost Urban Sanitation. John Wiley & Sons, INC. N.Y. Monsalve Sáenz, German. (1995). Hidrología en la Ingeniería. Ed. Escuela Colombina de Ingeniería. McGarry, M.G., and Bouthillier, P.H. (1966). Survival of S. Typhi in sewage oxidation ponds. Journal of the Sanitary Engineering Division. ASCE, Vol. 92, No. SA4, pp Metcalf and Eddy, INC. (1979). Wastewater Engineering treatment, disposal, reuse. 2nd Ed., McGraw-Hill Book Co., New York, N.Y. Pavlostathis, S.G. and Giraldo-Gomez, E. (1991). Kinetics of Anaerobic Treatment. 10

11 Departament of Civil and Enviromental Engineering. Clarkson University, Potsdam.N.Y USA. Reed, Sherwood C, Crites Ronald W and Middlebrooks, E. Joe (1995). Natural Systems for Waste Management and Treatment. Secon Edition. Mc Graw-Hill, INC. N. Y. Romero Rojas, Jairo. (1995). Acuitratamiento por Lagunas de Estabilización. Ed. Escuela Colombiana de Ingeniería. Colombia. Sanabria Gomez, Janeth.(1998). Microbiología Ambiental. Para Ingenieros Sanitarios y Ambientales. Schnoor Jerald L.(1996). Environmental Modeling. Fate and Transport of Pollutants in Waste, Air, and Soil. Ed. John Wiley & Sons, INC. Veenstra, S. (1995). Wastewater Treatment. Ed. IHE Delf. Van Haandel, Adrianus C, Rooyen Marais Gerrit Van.(1998). O Comportamento do Sistema de Lodo Ativado em Regioes de Clima Quente. Escola de Ingeniería Sanitaria. Sao Carlos. Yañez Cossío, Fabian (1993). Lagunas de Estabilización. Teoría, Diseño, Evaluación y Mantenimiento. Ed. COANDES. ETAPA. Cuenca - Ecuador. VI. ANEXOS. 11