INTRODUCCION El tratamiento de aguas residuales consiste en una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que tienen como fin eliminar los contaminantes contaminantes físicos, químicos y biológicos presentes presentes en el agua efluente del uso humano. El objetivo del tratamiento es producir agua limpia (o efluente tratado) o reutilizable en el ambiente y un residuo sólido o fango (también llamado biosólido o lodo) convenientes c onvenientes para su disposición o reuso. Es muy común llamarlo depuración de aguas residuales residuales para distinguirlo del tratamiento tratamiento de aguas potables. Las aguas residuales son generadas por residencias, instituciones y locales comerciales e industriales. Éstas pueden ser tratadas dentro del sitio en el cual son generadas (por ejemplo: tanques sépticos u otros medios de depuración) o bien pueden ser recogidas y llevadas mediante una red de tuberías - y eventualmente bombas - a una planta de tratamiento municipal. Los esfuerzos para colectar y tratar las aguas residuales domésticas de la descarga están típicamente sujetos a regulaciones y estándares locales, estatales e internacionales (regulaciones y controles). A menudo ciertos contaminantes de origen industrial presentes en las aguas residuales requieren procesos de tratamiento especializado
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OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL:
Observar de manera general en proceso proceso de funcionamiento de la PTAR “José Domingo Choquehuanca”.
OBJETIVOS ESPECIFICOS:
Diferenciar Diferencia r los procesos físicos y biológicos en la PTAR “José Domingo Choquehuanca”. Choquehuanc a”.
obtener una muestra representativa representativa del agua para poder determinar a partir de ella su calidad Física Química y microbiológica microbiológica en la PTAR “José Domingo Choquehuanca”
Analizar las muestras tomadas en la PTAR “José Domingo Choquehuanca” Choquehuanca”
Despejar dudas sobre el proceso de funcionamiento de una PTAR.
DESCRIPCIÓN Y UBICACIÓN GEOGRÁFICA:
EXTENSIÓN: 63.73 km2 ALTITUD: 3870msnm
REGIÓN: Puno
PROVINCIA : Azángaro
DISTRITO: José Domingo Choquehuanca
LÍMITES GEOGRÁFICOS:
POR EL NORTE: Distrito de Tirapata 2
POR EL SUR: Distrito de Nicasio
POR EL OESTE: Distrito de pucara
POR EL ESTE: Distrito de Santiago de Pupuja
CLIMA Y TEMPERATURA:
Temperatura media anual de 8°c
Humedad relativa media anual de 40,59%
Precipitación pluvial media anual de 687,9 mm
Nubosidad media anual de 4,8 octavos
MARCO TEÓRICO 1.- DESCRIPCIÓN DE LA PTAR “JOSÉ DOMINGO CHOQUEHUANCA”. SEPARADOR DE SOLIDOS Y CÁMARA DE REJAS Las aguas servidas serán sometidas a un tratamiento preliminar mediante una cámara de reja para la retención de sólidos gruesos, la cual consiste en una canastilla metálica, esta es una cámara, que tiene como fin la separación artificial de sólidos precipitables, sólidos en suspensión y sólidos flotantes. La separación de sólidos en esta cámara constituyen un tratamiento preliminar de las aguas residuales; se realiza por procesos de precipitación y retención de los sólidos. 3
Los procesos mencionados se realizan gracias a que esta cámara posee en su piso un cajón a madera de trampa que es propiamente un desarenador, donde se precipitan arenas y otros detritos minerales inertes y pesados (cascotes, pedazos de ladrillo, tierra, partícula metálicas, y otros); así mismo la retención de los sólidos de menor densidad ocurre por que la cámara posee un cribado de fierro, que es un dispositivos constituido por barras métricas espaciadas igualmente. Aquí se retienen los sólidos gruesos flotantes como papel, trapos, cascaras, restos de vegetales, pedazos de madera, latas, etc. Para facilitar la evacuación de los lodos y otros materiales retenidos en esta cámara, se cuenta con una válvula y un canal que esta en conexión con las cámaras de secado de lodos.
DESENGRASADOR Es una cámara que representa por sus características un sub sistema de tratamiento preliminar de aguas residuales. La parte orgánica de las aguas residuales está conformado principalmente por proteínas carbohidratos, grasas, en tanto que la inorgánica se compone de solidos pesados y restos de detergentes, jabón pesticidas, espumas y otros. Las grasas, aceites, espumas, restos de detergentes, jabón, y compuestos de baja densidad constituyen un grupo especial de tratamiento, debido a que su biodegradación en condiciones inadecuadas (superficies acuáticas), es muy lento y dificultoso. La separación de grasas y compuestos de baja densidad se produce por diferencia de densidades respecto al agua ((1 gr/l a 24º C), las grasas solventes, espumas y otros se localizan y retienen en la parte superior de la cámara; al mismo tiempo ocurre la sedimentación de los sólidos más pesados en el fondo de esta. La pendiente del fondo de la cámara hacia el final de eliminación de los es del 5%, la que esta conectada hacia una válvula que permite el traslado de los lodos hacia las cámaras de secado.
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SEDIMENTADORES El tratamiento convencional de las aguas negras comprende principalmente 4 etapas; estas son: El tratamiento preliminar primario, secundario y terciario. Las 02 cámaras anteriores encargadas del tratamiento preliminar de las aguas servidas, pueden separar una cantidad importante de solidos pesados y de baja densidad, sin embargo gran parte de la materia orgánica en suspensión es vertida al sedimentador (partícula finas, arcilla, limo, microorganismos adheridas a estas, etc.). Esta cámara esta diseñada para producir una sedimentación primaria que tiene por objeto obtener altos grados de:
Clarificación de líquidos
Espesamiento del lodo precipitado
La primera para reducir la carga orgánica en el tratamiento secundario (biológico), y el segundo para minimizar el tratamiento del lodo y su contenido. El sedimentador es una cámara de concreto armado, el fondo tiene una inclinación para facilitar el escurrimiento de los lodos sedimentados cuando son trasladados a las cámaras de secado de lodos.
REACTOR BIOLOGICO Una vez lograda la reducción de la carga orgánica en el tratamiento preliminar y primario (condición favorable para el tratamiento secundario). Las aguas en tratamiento pasan al tratamiento biológico propiamente dicho, la materia orgánica, microorganismos diversos, nutrientes, partícula son sometidas a una serie de reacciones del tipo óxido – reducción inertes (de aquí el nombre de reactor biológico). En esta estructura se producen 02 procesos de reacciones bioquímicas redox, propias de un tratamiento de tipo secundario. El primer proceso, las aguas negras se dispersan sobre la superficie de un lecho de piedras porosas, las que actúan como filtros de escurrimiento, los microorganismos utilizan las sustancias de las aguas servidas como alimentos convirtiendolas en compuestos inofensivos, gracias a la acción hidrolitica de las enzimas microbianas. El contacto que se produce entre el efluente y los micro organismos es intimo, produciendose una película de limo orgánico que se desarrolla en la superficie de las piedras; esta película zoogleal se forma por el crecimiento de los micro organismos aerobios y la acumulación de limo del cual se alimentan, descomponiendo y oxidando los materiales presentes en las aguas residuales. Al mismo tiempo en este 5
primer proceso el agua se airea completamente, tanto por el proceso mismo de irrigación por gravedad del lecho de piedras, como por medio de 8 tubos ventiladores distribuidos regularmente en el perímetro de la base del lecho. El lecho de piedras porosas distribuidas en forma de colchón, el que está irrigado por 7 tubos perforados (provenientes del sedimentador), que atraviesa a lo largo de las aristas de las 02 pirámides. El segundo proceso de biofiltración consta de un filtro vegetal, que es un lecho filtrante compuesto por capas de arena y gravilla. Las aguas se infiltran a través de la superficie del agregado, formandose al mismo tiempo en la superficie de la gravilla una película microbiana anaerobica y facultativa donde por procesos de oxido – reducción la materia orgánica es descompuesta a medida que el flujo atraviesa el lecho.
POZAS DE MACROFITAS Los compuestos orgánicos complejos que hay en las aguas negras, sufren los mismos procesos de descomposición que desintegran la materia orgánica muerta en la naturaleza y son parte de los ciclos del N, P, C, S, y similares. El fundamento del tratamiento de las aguas servidas mediante filtración biológica, se basa en un mecanismo que lleva a cabo o acelera las reacciones de las transformaciones bioquímicas de los elementos que participan en los ciclos mencionados. El subsistema formado por las pozas de macrofitas interconectadas, representan ecológicamente ecosistemas acuáticos acondicionados artificialmente. La coexistencia de una variedad de organismos biológico, materiales, energía y medio físico, constituyen un verdadero sistema biológico que tiene la capacidad de recepcionar, utilizar y transformar materiales y energía, dentro de una secuencia lógica: Productores herbívoro consumidores desintegradores. Las aguas servidas en su paso por los subsistemas anteriores, si bien sufren grandes disminuciones de carga orgánica, microorganismo, sólidos inertes; la remoción de nutrientes (NO3, PO4, SO4, y otros) es muy poco probable. La ventaja de contar con estos sistemas controlados es
la de provocar
artificialmente el aumento del a densidad poblacional de los organismos productores como vegetales inferiores (fotosintéticos), y particularmente la macrofita Schaaenoplactu,s “Totora” que por sus
características constituye un medio eficaz de absorción de nutrientes que se encuentran en exeso en las aguas en tratamiento.
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Este proceso natural puede permitir conseguir disminuciones efectivas en la concentración de nutrientes que de ser vertidas directamente al río lo que provocaría proceso de eutroficación. Esta estructura en conjunto esta formado por 09 pozas conectadas entre si para provocar un mayor recorrido de las aguas en tratamiento.
CAMARA DE SECADO DE LODOS Representa una alternativa convencional a la cámara de secado de lodos. Los lodos provenientes de la sedimentación producida en las camas de tratamiento preliminar (separador de solidos, desengrasador), y tratamiento primario (sedimentador) son conducidos a través de tuberías hacia 2 cámaras de secado de lodos, donde el material sólido se desintegra (degradación de compuestos orgánicos complejos a simples), lentamente por la acción hidrolitica de las enzimas microbianas, esto sucede mediante reacciones oxido – reducción del tipo anaerobica y facultativa, dando lugar a la formación del Humus o Cieno rico en materia orgánica. El secado de los lodos es por proceso natural, toda la humedad debe eliminarse por evaporación. Cada cámara es una estructura de concreto, la que esta revestida interiormente por una mezcla impermeable para evitar todo tipo de infiltraciones que dificulten en secado y la propagación de material y organismos nocivos desde las cámaras hacia las áreas contiguas.
CERCO PERIMETRICO El cerco perimétrico cumplirá la función de evitar el ingreso de animales de pastoreo y personas ajenas a la operación y mantenimiento de la planta de tratamiento.
2.- RECOLECCIÓN DE MUESTRAS: La recolección de muestras es una etapa de todo el proceso en el cual se deben de tener en cuenta muchos aspectos como la calidad del envase, tipo de material, forma, cantidad en (ml) del envase etc.
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Esto quiere decir que la recolección de muestras constituye la base del proceso de análisis del agua, tanto físico y bacteriológico, solo podemos confiar en el resultado de un análisis si confiamos en la manera como la muestra ha sido recolectada.
MECANISMOS DE ANÁLISIS: El primer paso de este mecanismo es la recolección de muestras luego el agua recolectada se somete a análisis fisicoquímicos, bacteriológicos y hidrobiológicos, según su origen y finalidad. Sobre la base de estos análisis, se podrá decir si la muestra cumple con las normas de potabilidad y se podrá detallar cuáles son sus características. Asimismo se podrá confiar plenamente en la muestra como una representación del total. A partir de tales análisis, se podrá tomar las debidasprecauciones e informar las condiciones del agua analizada.
MECANISMOS DE LA RECOLECCIÓN: Se determina puntos específicos para la para la recolección de muestras, según las condiciones de tales puntos se podrá decir con cierto porcentaje de seguridad su el agua investigada tiene o no condiciones de potabilidad y se determina sus características.
TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN: La técnica se aplica según la finalidad de la muestra:
PARA ANÁLISIS FÍSICO QUÍMICO Y BACTERIOLOGICO: Estas normas se aplicarán a todos los tipos de aguas, cualquiera que sea su procedencia, ya sean de grifos, pozos, depósitos, lagos, ríos, manantiales, bocas de riego, etc.
TIPOS DE MUESTRAS
En el caso para el análisis microbiológico de aguas de la PTAR DE Choquehuanca, la muestra para analizar debe ser simple, sin que se puedan obtener muestras compuestas ni integradas, de modo que la muestra para el laboratorio sea la obtenida en el punto de muestreo. 8
CANTIDAD RECOMENDADA: 3litros FRASCOS: Pueden ser de vidrio o de plástico. Los de plástico se usan más debido a su inercia química y por ser más resistentes, si por cualquier motivo fuera necesario utilizar botellas de vidrio, se deben emplear las que sirven para transportar substancias solubles en agua (vino, vinagre, etc) y nunca las que se emplean ara sustancias insolubles (aceites, gasolina, etc).
Limpieza de los frascos: En el caso del vidrio, se usa unamescla solfocronica o KMnO4 alcalino, agua limpia y agua destilada. Para material plástico se usa detergentes, agua limpia y agua destilada .
Durante la recolección: Enjuagar el frasco con el se va a recolectar la muestra. Se debe llenar el frasco directamente, sin embudos ni recipientes intermediarios.
Tiempo transcurrido entre la recolección y el análisis: La Duodecima edición de los métodos estándares, sugiere como límites máximos los siguientes:
Aguas no contaminadas 72 horas
Aguas ligeramente contaminadas 48 horas
Aguas contaminadas 12 horas
Se debe recordar que los resultados serán más reales cuanto menor sea el tiempo transcurrido entre la recolección y el análisis.
Temperatura para conservar la muestra: Para mantener el balance nitrato-nitrito-amonio, sulfatosulfito, se debe reducir la actividad microbiológica con temperaturas bajas y ausencia de luz.
Identificación dela muestra: Siempre se debe identificar la muestra mediante los siguientes datos.
Localización y procedencia
Condiciones meteorológicas
Fuente: rio, lago , manantial
Caudal del rio
Lugar de recolección(punto específico)
Nivel del reservorio
Fecha y hora
Profundidad del pozo
Temperatura del aire y del agua
Nombre del recolector etc.
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Dentro de lo posible, anote las condiciones higiénicas y de protección de los lugares de recolección e informe sobre cualquier irregularidad que se presente.
3.-DESCRIPCIÓN DEL SITEMA DE TRATAMIENTO DE LA PTAR EN “JOSÉ DOMINGO CHOQUEHUANCA”.
El sistema de tratamiento de las agu as residuales de la municipalidad distrital de “José Domingo Choquehuanca” se ubica a una cota respecto a la localidad, situación que favorece la conducción
de las aguas residuales por gravedad. Dicho sistema está diseñado para el tratamiento de las aguas residuales municipales de uso doméstico de una población de 5000 habitantes aproximadamente.
Actualmente, la localidad de “José Domingo Choquehuanca” Cuenta con (04) sistemas de PTAR y
presentan un moderado trabajo en operación y mantenimiento que se pudo apreciar en la visita de campo.
Cabe resaltar que las (04) PTAR presentan las mismas unidades en su distribución, las cuales solo difieren en la ubicación de las mismas, debido a la diferente topografía que se presenta en cada una de las áreas donde se construyeron
4.- DISPOSICIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES: Se sabe que el agua residual en mínima parte esta siendo usada para riego de tierras por los pobladores, en un futuro también hay la posibilidad de reusarlas para otros fines.
EFICIENCIA DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE LA PTAR:
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IMPORTANCIA AMBIENTAL.- Es importante hacer énfasis en el impacto ambiental que conllevan los proyectos de uso de aguas residuales, debido a que cuando se aplican y gestionan adecuadamente los proyectos de aprovechamiento de aguas residualesejercen efectos ambientales positivos e incrementan el rendimiento agrícola y acuícola. El mejoramiento del medio ambiente obedece a diversos factores; entre los más importantes se encuentran:
Evitar la contaminación de cuerpos de aguas superficiales debido al vertimiento directo de las aguas residuales en ríos, lagos etc.
Conservar o emplear de manera más racional los recursos de agua dulce, sobre todo en zonas áridas y semi-aridas.
Conservar el suelo por enriquecimiento con humus y prevenir la erosión del terreno de los abonos que se hacen su respectivo tratamiento del agua residual.
CONTAMINANTES DE LAS AGUAS RESIDUALES.-las aguas residuales pueden contener una variedad de contaminantes, de los cuales los de más interés para su tratamiento son los siguientes:
Sólidos en suspensión
Materia orgánica biodegradable
Patógenos
Nutrientes
Materia orgánica refractaria
Metales pesados
Etc.
ANÁLISIS REALIZADOS:
DETERMINACIÓN: De DQO
MÉTODO
Nash
REACTIVOS Y
MATERIALES E
SOLUCIONES
INSTRUMENTOS
Agua destilada
Espectrofotómetro
Pipeta
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de fosfatos
de Fosfatos
de Sulfatos
Adiciones Estándar
Adiciones Estándar de sulfatos
pera de succión
matraz
Tubos de ensayo
Reactivo
Fotómetro
predeterminado
Celdas de 25ml
para fosfatos
pipetas
Reactivo
Fotómetro
predeterminado
Celdas de 25ml
para sulfuros
pipetas
CONCLUSIONES
Luego de realizar las muestras de H 2O de manera satisfactoria en el laboratorio de la PTAR “José Domingo Choquehuanca” se llegó a la conclusión de que en dicho proceso de funcionamiento de
la planta de tratamiento el nivel de factibilidad es bueno pero no tan eficiente, ya que en los resultamos analizados e interpretados demuestra de manera clara de disminuye notablemente la composición de los diverso contaminantes desde su ingreso hasta su final disposición en este caso la afluencia de las aguas.
En lo que si se tendría que tomar en cuenta es lel tratamiento químico el cual es muy indispensable en las PTAR.
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RECOMENDACIONES
Optimizar y mejorar la PTAR de acuerdo a las necesidades de la población.
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Realizar más prácticas de este tipo para afianzar los conocimientos de los estudiantes de la
CAPISA.
BIBLIOGRAFIA
RODRIGUEZ, J. Sanches. Evaluación de la PTAR de Panajachel, SOSOLA Guatemala 2001.
C. Baird, Química Ambiental Ed. Reverté 2001. Capítulo 9 ,
Daniel C. Harris, Análisis Químico Cuantitativo 2ª ed., Ed. Reverte. Capítulos 4, 5 y 19
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ANEXOS Espectrofotometría La espectrofotometría es una de las técnicas experimentales más utilizadas para la detección específica de moléculas de distinta naturaleza (contaminantes, biomoléculas, etc) y estado de agregación (sólido, líquido, gas). El fundamento físico-químico de la espectrofotometría está relacionado con la capacidad de las moléculas de absorber energía luminosa y almacenarla en forma de energía interna. Esto permite que se inicien ciclos vitales de muchos organismos, entre ellos el de la fotosíntesis en plantas y bacterias. La Mecánica Cuántica nos dice que la luz está compuesta de fotones cada uno de los cuáles tiene una energía: Efotón = h⋅ν = h⋅c/λ , (2) donde h = 6.6 10-34 J⋅s es la constante de Planck, c es la velocidad de la luz, ν es su frecuencia y λ su longitud de onda. Cuando decimos que una molécula absorbe luz de longitud de onda λ , esto significa que la molécula absorbe un fotón de esa longitud de onda. En esta práctica estudiaremos la absorción de luz en el visible-ultravioleta cercano ( λ ≈ 325-700 nm). Cuando una molécula absorbe un fotón en este intervalo espectral, se excita pasando un electrón de un orbital del estado fundamental a un orbital excitado de energía superior. De esta manera la molécula almacena la energía del fotón: A + h⋅ν → A* E(A*) − E(A) = h⋅ν (3) Como la energía se conserva, la diferencia de energía entre el estado excitado (A*) y el fundamental de la molécula (A) debe ser exactamente igual a la energía del fotón. Cada molécula tiene una serie de estados excitados discretos (o bandas) que dependen de su estructura electrónica y que la distinguen del resto de moléculas. Como consecuencia, el espectro de absorción, es decir, la luz absorbida en función de la longitud de onda, constituye una verdadera seña de identidad de cada molécula. Dos moléculas distintas presentarán espectros de absorción distintos, como se representa esquemáticamente en la figura 1. 15
Figura 1: Hipotéticos espectros de absorción de dos moléculas distintas A y B
Un espectrofotómetro (figura 2) consta de una fuente de luz “blanca” caracterizada por un espectro de emisión continuo en un intervalo amplio de longitudes de onda (en nuestro caso 350nm-900 nm). Un monocromador actúa como filtro óptico transmitiendo un haz de luz de longitud de onda fija λ e intensidad I0 que penetra en la cubeta de análisis donde se encuentra la muestra. Un detector sensible a la luz mide la intensidad del haz a la salida If.
Figura 2: Esquema del espectrofotómetro
La intensidad del haz de luz se va atenuando a medida que atraviesa la cubeta con la muestra debido a la absorción de las moléculas. El ritmo de absorción depende de la intensidad inicial de luz y de la concentración de moléculas. De esta manera, cuando un haz de luz de intensidad I recorre una distancia dL en una muestra con una concentración de moléculas [B], se produce una atenuación de intensidad dI dada por:
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El método alternativo de adiciones estándar consiste en añadir sobre la muestra problema cantidades crecientes conocidas de analito. De esta manera, todas las medidas se realizan sobre la misma matriz. Al representar la señal experimental frente a la concentración de analito añadida resulta una recta a partir de cuya pendiente y ordenada en el origen se obtiene la concentración de la muestra problema. El procedimiento se demuestra e ilustra en la figura 4.
Figura 4: Recta de calibrado a partir de adiciones estándar
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Evidencias de la visita a la PTAR “José Domingo Choquehuanca”.
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EVIDENCIAS DEL VIAJE
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