DEPARTAMENTO DE HUMANIDADES

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

MÉTODOS PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS

RESIDUALES EN LA CIUDAD DE CAJAMARCA,

DURANTE EL PERIÓDO 2014.

AUTORES:

LLANOS RIMARACHÍN, JOSE FERNANDO

POSADAS GONZALES, WALTER ARTURO

SAMÁN LLANOS LISETH

VILLANUEVA BOLAÑOS, WILLIAM

PROFESOR: CUEVA CHÁVEZ, PABLO JUAN

CICLO: IV

CAJAMARCA, 10 de noviembre del 2014.

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íNDICE

REALIDAD PROBLEMÁTICA…………………………………………………………3

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA…………………………………………………..4

OBJETIVOS……………………………………………………………………………..4

JUSTIFICACIÓN…………………………………………………………………….5

MARCO TEORICO………………………………………………………………….6

HIPÓTESIS…………………………………………………………………………..12

MATERIALES Y MÉTODOS……………………………………………………….13

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS………………………………………………..14

MÉTODO PARA TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

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1. REALIDAD PROBLEMATICA

Según la empresa SEDACAJ. SA afirma que el tratamiento de las aguas residuales es nulo,

pues la planta de tratamiento existente constituido por un sistema de lagunas de

estabilización está paralizada, sin operación.

Por lo cual dicho proyecto quiere tratar las aguas residuales con el método fisicoquímico,

llevar consigo al mejoramiento y ampliación del sistema de recolección de aguas

residuales, así se instalara un sistema de disposición final de efluentes y residuos sólidos de

los alcantarilladlos de la cuidad de Cajamarca.

Obteniendo como resultado el tratamiento de aguas residuales de está cuidad, cuidado del

medio ambiente, reducción de incidencia de enfermadas de origen hídrico y por lo tanto

mejorar la calidad de vida. Para Mayo Preternell 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,

efluentes del uso humano. El objetivo del tratamiento es producir agua ya limpia o

reutilizable en el ambiente y un residuo solido o fango que puede utilizarse para diversos y

diferentes propósitos.

Las aguas residuales están constituidas fundamentalmente por las aguas de abastecimiento

después de haber pasado por las diversas actividades o usos por parte de la población y son

generadas por residencias, instituciones y locales comerciales e industriales.

Enfocándonos a los problemas de contaminación del agua que se presentan en la localidad,

se desarrollo la PLANTA DE TRATAMIENTOS DE AGUAS RESIDUALES, con la

finalidad de abrir camino a la conciencia. Para fusionarla con el uso de la tecnología para la

mejora de la vida cotidiana, para que nuestro estado y en el país se comience a presentar un

cambio, que en nuestros días, se presenta la necesidad de actuar no pensando simplemente

en el presente. El diseño de una planta presenta un tratamiento poco utilizado, con el cual

se pretende reducir los costos a comparación de un tratamiento común y generar una menor

inversión económica, que cumpla con los parámetros acorde con la normativa, y que

satisfaga las necesidades que presenta la localidad.

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2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

¿Qué métodos se debe utilizar para tratar las aguas residuales, en la ciudad de Cajamarca,

en el periodo 2014?

3. OBJETIVOS

3.1 OBJETIVO GENERAL:

Identificar el método que se va utilizar para el tratamiento de las aguas

residuales.

3.2 OBEJTIVO ESPECÍFICO:

Lograr que el método a utilizar sea el adecuado y que de buenos resultados

para dicho tratamiento.

MÉTODO PARA TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

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4. JUSTIFICACIÓN

En la actualidad la humanidad se preocupa poco del agua, pensando que es un recurso que

nunca se acabara porque en el planeta en que vivimos una tercera parte está formada por

agua pero esta es salada, en realidad el agua dulce que hay en nuestro planeta es muy poca

y pocos se preocupan por ella. La mayoría de las empresas en Perú y como en Cajamarca.

No tratan sus aguas residuales y envían estas al drenaje donde terminaran en los ríos y al

final en un océano, son pocas las empresas que tratan sus aguas residuales y que trabajan en

un buen estado, para que una empresa pueda competir en el extranjero tiene que cumplir

con normas de calidad iso 9001 en el cual una norma habla del tratamiento de las aguas

residuales.

En la actualidad la mayor parte de contaminación proviene de nuestros hogares porque no

se ha realizado un proyecto de bajo costo para instalarlo en las casas que cumpla con las

normas de calidad, en el desarrollo de este proyecto se buscara innovar el método

Fisicoquímico ya que es un método rentable y de bajo costo para la empresa que realizar

dicho tratamiento y más adelante este proyecto implementar una planta de tratamiento de

aguas residuales mejorando así la calidad del agua y disminuyendo la contaminación de los

ríos porque esta es la principal fuente de contaminación de océanos. Si logramos que las

personas se preocupen por el agua podremos vivir en un mundo mejor. El crecimiento

demográfico ha provocado la contaminación y la sobre explotación de las fuentes del agua

en los Estados, Municipios situación, preocupante.

Este proyecto tiene como finalidad tratar las aguas residuales con el método fisicoquímico

y demostrar que el método es eficiente y como resultado se tendrá un mejor agua residual

de lo que actualmente cuenta la cuidad de Cajamarca.

Las de volver a utilizar el agua no simplemente para riego sino para las actividades

cotidianas de la casa habitación, o sea, además de tratar el agua residual se va a

implementar un sistema de filtración que servirá para reutilizar el agua sin problemas de

que tengan algún contaminante que afecte su salud. Así pues se tendrá un ahorro de agua,

que beneficia tanto a usuarios como a la población, ya que con este tratamiento

fisicoquímico, las aguas residuales no terminaran en ríos, lagunas, mares, si no servirán

para que la población lo use con un fin, ya sea para el cultivo, regadío, etc.

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5. MARCO TEORICO

El tratamiento de las aguas residuales es una cuestión prioritaria a nivel mundial, ya que es

importante disponer de agua de calidad y en cantidad suficiente, lo que permitirá una mejora

del ambiente, la salud y la calidad de vida. En México, debido a la insuficiente infraestructura,

los altos costos, la falta de mantenimiento y de personal capacitado, sólo 36 % de las aguas

residuales generadas reciben tratamiento, lo cual crea la necesidad de desarrollar tecnologías

para su depuración. Los humedales artificiales son una alternativa de tratamiento debido a su

alta eficiencia de remoción de contaminantes y a su bajo costo de instalación y mantenimiento.

Los procesos utilizados principalmente son físicos, químicos y biológicos. Dentro de estos

últimos, los humedales artificiales (HA) son utilizados para aguas residuales de tipo doméstico,

aunque también han funcionado para aguas de origen industrial (Fenólico 2000). Su utilización

fue desarrollada en Europa hace aproximadamente veinte años, donde siguen operando con

éxito (Cooper 1999). Los HA se definen como sistemas que simulan una zona de transición

entre el ambiente terrestre y el acuático, pero que son específicamente construidos para el

tratamiento de aguas residuales bajo condiciones controladas de ubicación, dimensionamiento y

capacidad de tratamiento (Gerba et al. 19999).Los resultados demostraron que el sistema es una

opción para la remoción de la carga orgánica y de nutrimentos, de bajo costo de operación y

mantenimiento.(Tratamiento de aguas residuales por un sistema piloto de humedales

artificiales: evaluación de la remoción de la carga orgánica, revista internacional de

contaminación ambiental, 25 (3))

Según Ruiz, Las operaciones que se llevan a cabo en el proceso físico-químico para el

tratamiento de una solución coloidal son:

Mezclado

Coagulación

Floculación

Separación

Cada una de estas operaciones tiene sus variables de diseño u operación definidas y para lograr

un buen resultado, es necesario que las variables estén dentro de los límites que establece el

proceso.

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Las dos primeras operaciones, mezclado – coagulación, se deben considerar como una sola, ya

que después del mezclado se logra la coagulación.

Las variables que intervienen y que hay que considerar para lograr una buena operación son:

Variables de las soluciones:

Aceite y/o grasas presentes

PH

Sólidos suspendidos

Metales presentes

Alcalinidad

Variables del equipo:

Tipo de equipo

Parámetros específicos

a) Aceite y/o grasas.

La presencia de grasas y aceites principalmente en estado de aceite libre, es inadecuado para el

tratamiento de una solución coloidal. Una de las principales razones es que durante el proceso

físico-químico se requiere de agitación y el aceite libre normalmente tiende a emulsificarse, por

lo que si el propósito del tratamiento es romper la emulsión, esto no se lograría totalmente si se

incorpora más aceite en la emulsión.

Por lo anterior es indispensable que antes de tratar la emulsión, se separe mediante medios

convencionales todo el aceite libre presente en la mezcla.

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b) pH.

El pH de la solución, es muy importante y requerirá normalmente de un ajuste antes de iniciar

el tratamiento.

Como se ha señalado en el inciso anterior, una de las formas más comunes de efectuar la

coagulación, es la utilización de sales de aluminio y/o fierro, para precipitar los hidróxidos

correspondientes, siguiendo el mecanismo de entrampamiento.

Esto ha sido motivo de muy diversos estudios en los cuales se ha determinado las condiciones

bajo las cuales se logran formar los hidróxidos más estables en solución. En términos generales

el pH es una de las variables más importantes y los valores deben de ser de alrededor de 5 – 7.5

para estos compuestos.

c) Sólidos Suspendidos

Los sólidos suspendidos en la solución pueden ser en muchos casos un obstáculo para utilizar

los equipos en forma eficiente. Esto es aplicable a bombas y mezcladores en línea.

En algunos casos la presencia de sólidos puede ayudar a obtener una floculación más efectiva,

por lo que se deberá considerar la opción de manejarlo con sólidos. En caso de ser atractiva esta

situación, el sistema deberá diseñarse con equipo específico para el manejo de sólidos, el cual

por lo general tiene un costo mayor.

Para cualquier otra situación es necesario eliminar los sólidos mediante trampas de sólidos,

separadores de placa, mallas, tambores con mallas o filtros.

d) Metales Pesados.

En el caso de tenerse metales pesados, se deberán determinar las características de la solución

en cuanto a su composición y condiciones de precipitación del metal o metales.

Normalmente la eliminación de los metales es prioritaria por lo que el sistema de tratamiento se

deberá diseñar en torno a sus condiciones.

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Existen amplias referencias que señalan las condiciones de precipitación óptima de los metales,

por lo que es conveniente su utilización para fijar las áreas de operación.

e) Alcalinidad.

La alcalinidad presente en el agua residual, es muy importante, pues como se señaló con

anterioridad el pH del agua tratada es clave en el resultado final.

Otra de las variables que es necesario controlar, es la concentración del coagulante en el agua

residual. Para lograr esto y al mismo tiempo cumplir con el pH final, es necesario realizar un

ajuste previo mediante la adición de ácido en caso de que la alcalinidad sea alta o bien

mediante la adición de una base cuando el pH es bajo.

f) Equipo de Mezclado.

Existe una gran variedad de equipo de mezclado que puede utilizarse para efectuar la mezcla

rápida requerida para llevar a cabo la coagulación.

La selección del equipo estará en función del flujo del agua a tratar y la economía del sistema.

Cuando el mezclado se realiza mediante un equipo convencional de tanque con agitación, el

criterio para su dimensionamiento está en función del gradiente de velocidad requerido durante

el mezclado, el cual se estima mediante la siguiente ecuación:

G = P/V dónde: G= Gradiente de velocidad

P= Potencia del agitador

V= Volumen del tanque

= Viscosidad cinemática

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Esta ecuación fue definida desde 1943 por Camp and Stein y se continúa utilizando como la

mejor alternativa, habiéndose definido los valores requeridos para obtener una operación

eficiente.

Existe bastante información experimental y en manuales de diseño donde se dan valores

recomendados para los diversos tipos de mezclado.

Los principales sistemas de mezclado rápido que se utilizan son:

Tanques con agitadores

Inyección de reactivos en tubería mediante tobera

Turbina en línea

Mezcladores en línea

Mezcladores estáticos

Para todos estos sistemas se ha derivado las ecuaciones para estimar los valores de los

Gradientes de Velocidad G y poder aplicar los criterios definidos.

g) Equipo de Mezclado (Floculación)

La floculación, como se señala en uno de los incisos anteriores, es el proceso en el cual las

pequeñas partículas que se han formado durante la desestabilización de la solución aumentan

de tamaño mediante la unión de varias partículas de todo el sistema.

Esto se logra mediante un proceso de agitación lenta a lo largo de varios minutos de contacto.

Una agitación violenta destruirá los flóculos firmados en un principio por lo que la agitación se

deberá mantener dentro de ciertos valores. Nuevamente una medida de la agitación está dado

por el gradiente de velocidad G y los valores Gt han sido determinados por diversos

investigadores.

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Los sistemas utilizados para efectuar la floculación son esencialmente de dos tipos:

Hidráulicos

Los sistemas hidráulicos mantienen, mediante un flujo por gravedad con variaciones en área y

dirección, el gradiente de velocidad necesario para realizar la floculación.

Entre los principales sistemas se encuentran los floculadores con mamparas de diversos diseños

y camas empacadas.

Mecánicos

En estos sistemas él gradiente de velocidad requerido se proporciona mediante la agitación

lenta que se realiza en el agua parcialmente tratada. El equipo utilizado es diversos, agitador

con aspas de dimensiones grandes, agitadores tipo rueda con paletas.

h) Separación

La separación de los sólidos que se han formado en el proceso coagulación-floculación, se

logra mediante procesos convencionales o combinación de varios. Entre los principales están:

Sedimentación por gravedad.

Placas separadoras

Filtros

Centrífugas.

El proceso de separación es también clave para lograr una buena operación por lo que requiere

de un análisis detallado para seleccionar el sistema a utilizar dentro de una gama muy

abundante.

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6. HIPÓTESIS

6.1 Planteamiento de la hipótesis:

Existe mayor eficiencia en la utilización del método químico para tratar aguas residuales y

usarlas como agua de riego, en las zonas de los alrededores de la cuidad de Cajamarca,

2014.

6.2 Variables:

6.2.1 Variable independiente

Mayor eficiencia en la utilización del método químico

6.3 Operacionalización de variable

VARIABLES DIMENSIONESDEFINICION

CONCEPTUAL

DEFINICION

OPERACIONALINDICADORES

VI. (EFICIENCIA

DEL MÉTODO

QUÍMICO)

Eficiencia del método químico es la capacidad de disponer de algo para conseguir un efecto determinado en el tratamiento de las aguas residuales.

El uso adecuado

del método

químico es

visualizado a

través de

experimentos de

laboratorio.

Método químico:

ph

alcalinidad

floculación

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7. MATERIALES Y MÉTODOS.

7.1Tipo de diseño de investigación

Diseño transversal

7.2Material de estudio.

7.2.1 Población.

Capacidad de tratamiento estimado: 150 lts/seg. (55% de demanda actual)

7.2.2Muestra.

Muestreo estratificado

Formula Estadística para hallar la Muestra

n= k2 Npqe2 ( N−1 )+k 2 pq

K= al 55% (1.15)

N= 150

p= 0.5

q= 0.5

e= 0.09

n= 32

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8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

http://www.ingenieriaquimica.org/articulos/introduccion-tratamiento-aguas-

residuales

http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/tratagua/mexicona/R-0196.pdf

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