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.

2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

¿Qué métodos se debe utilizar en la cuidad de Cajamarca para tratar las aguas residuales?

3. OBJETIVOS3.1 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.

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. Al buscar esta innovación de la planta también se llegara al punto de que será costeable y el gasto de energía será la menor posible aumentando a esto se buscará la automatización de esta.

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,

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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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 agitadorV= Volumen del tanque= Viscosidad cinemática

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.

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.

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

Hidráulicos Mecánicos

a. HidráulicosLos 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.

b. MecánicosEn estos sistemas el gradiente de velocidad requerido se proporciona mediante la agitación lenta que se realiza en el agua parcialmente tratada. El equipo utilizado es diversos, agitadores con aspas de dimensiones grandes, agitadores tipo rueda con paletas.

SeparaciónLa 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 separadorasFiltrosCentrífugas.

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.

5. Hipótesis

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.

6. Variables

v. dependiente

El Método a utilizar para tratar las aguas residuales

v. independiente

Tratamiento de aguas residuales en Cajamarca

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

residuales

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