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UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA E.P. INGENIERÍA AMBIENTAL Proyecto de investigación Diseño de una planta de Tratamiento de aguas residuales municipales para el Distrito de Yarinacocha- Pucallpa. Autor Flor Angela Meza Pinedo Tarapoto, 2018 2 3 ÍNDICE 1. Identificación del problema .................................................................................... 5 1.1. Definición del tema que se está estudiando .................................................... 5 1.2. Problema: Contaminación del recurso hídrico. ................................................ 5 1.3. Antecedentes .................................................................................................. 5 2. Objetivos................................................................................................................ 6 2.1. Objetivo general ............................................................................................. 6 2.2. Objetivos específicos ...................................................................................... 6 2.3. Justificación .................................................................................................... 6 2.4. Presuposición filosófica .................................................................................. 6 3. Revisión de literatura ............................................................................................. 7 3.1. Agua residuales .............................................................................................. 7 3.1.1. Clasificación de las agua residuales ........................................................ 7 4. Materiales y Métodos ............................................................................................. 8 4.1. Lugar de ejecución ......................................................................................... 8 4.1.1. Geografía de distrito de Yarinacocha ....................................................... 9 4.2. Geografía de la laguna de Yarinacocha .......................................................... 9 4.3. Población y muestra ..................................................................................... 11 4.3.1. Población ............................................................................................... 11 4.3.2. Muestra ................................................................................................. 11 4.4. Diseño de investigación ................................................................................ 11 4.5. Formulación de hipótesis .............................................................................. 11 4.5.1. Hipótesis nula(H0) .................................................................................. 11 4.5.2. Hipótesis alterna (H1) ............................................................................. 12 4.6. Identificación de variables ............................................................................. 12 4.6.1. Variables dependiente ........................................................................... 12 4.6.2. Variable independiente .......................................................................... 12 4.6.3. Operacionalización de variables de investigación .................................. 12 4.7. Materiales ..................................................................................................... 12 4.7.1. Material de estudio ................................................................................ 12 4.7.2. Materiales y equipos: ............................................................................. 12 4.8. Metodología y técnicas ................................................................................. 14 4.9. Determinación de los puntos de muestreo .................................................... 14 4.10. Medición de caudales................................................................................ 14 4.11. Método para medición de caudal ................. ¡Error! Marcador no definido. 4.12. Muestreo de las aguas residuales ................ ¡Error! Marcador no definido. 4.13. Caracterización de las aguas residuales ................................................... 15 4.14. Procedimiento para la selección de alternativas ........................................ 15 4 4.15. Dibujo y elaboración de planos ................................................................. 15 4.16. Datos para el dimensionamiento de las unidades físicas de la planta de tratamiento .............................................................................................................. 15 4.17. Selección del lugar de ubicación ............................................................... 15 5. Cronograma de ejecución ....................................... ¡Error! Marcador no definido. 6. Presupuesto y financiamiento ................................. ¡Error! Marcador no definido. 5 1. Identificación del problema 1.1. Definición del tema que se está estudiando En el presente proyecto de investigación se va a Diseñar una planta de tratamiento de aguas residuales en el distrito de Yarinacocha- Pucallpa, con fines de implementación de una planta de tratamiento de aguas residuales para disminuir la contaminación de los recursos hídricos. En cuanto a la protección de la calidad de las agua; el estado, a través de las entidades señaladas en la Ley General del Medio Ambiente, está a cargo de la protección de la calidad del recurso hídrico del país. El estado promueve el tratamiento de las aguas residuales con fines de su reutilización, considerando como premisa la obtención de la calidad necesaria para su reúso, sin afectar la salud humana, el ambiente o las actividades en las que se reutilizarán (MINAM, 2005). 1.2. Problema: Contaminación del recurso hídrico. La importancia del distrito Yarinacocha reside en el lago del mismo nombre o JEPE IAN, en idioma Shipibo, y su esplendoroso espejo de agua dulce, su fauna exótica y variada flora, símbolo de la gran biodiversidad (Garay, 2015). En la actualidad este cuerpo de agua se ve amenazada debido al vertimiento directo de las aguas residuales, sin un tratamiento previo; afectando así a visitantes, bañistas, la flora y fauna asociada, generando a su vez olores desagradables, sedimentos de lodos, impactos visuales negativos y proliferación de vectores que atentan contra la salud pública y el medio ambiente. ¿De qué manera podrá contribuir en la minimización de la contaminación de los recursos hídricos el diseño de una planta de tratamiento de aguas residuales en el distrito de Yarinacocha? 1.3. Antecedentes CHAPILLIQUE, (2018), realizó la tesis: Diseño convencional de una Planta de tratamiento de aguas residuales para el Sector Cusupe - Distrito de Monsefú - Chiclayo, 2016, en la Universidad de Lambayeque, Perú. Menciona que se usó el tratamiento convencional, que consiste en el primer lugar el pretratamiento donde eliminan los elementos gruesos, grasas, arenas y diferentes partículas que se presenten. Luego le sigue el tratamiento primario removiendo los sólidos orgánicos e inorgánicos sedimentables, para disminuir la carga para su posterior tratamiento, 6 siguiendo el terciario donde la materia orgánica termina oxidándose y disminuyendo los contaminantes. Después que el agua residual ya fue tratada va a su disposición final. 2. Objetivos 2.1. Objetivo general Diseñar una planta de tratamiento de aguas residuales municipal en el distrito de Yarinacocha – Pucallpa. 2.2. Objetivos específicos Medir los caudales en los afluentes de aguas residuales. Identificar los componentes presentes en las aguas residuales. Identificar el proceso más adecuado para tratar las aguas residuales. Proponer el método más adecuado de diseño de PTAR. Proponer la ubicación de la planta de tratamiento según normas ambientales. 2.3. Justificación El actual crecimiento poblacional y la falta uso de tecnologías para tratar las aguas residuales están contribuyendo en el incrementando veloz de la contaminación de los recursos hídricos y el deterioro de la salud pública. Por ser el agua un elemento indispensable para la vida, es de gran importancia su cuidado. Teniendo la esperanza de que aún se puede hacer mucho por contribuir con la minimización de la contaminación y reconociendo los métodos, normas y reglamentos vamos a emplear conocimientos para el diseño de una planta de tratamiento de aguas residuales municipales. 2.4. Presuposición filosófica El mundo está cada vez más en decadencia, y no entendemos que en parte somos autores principales en este acontecimiento, si tan solo pudiéramos darnos cuenta que con gran amor nuestro Dios nos lo dejo y que nosotros somos los mayordomos, quienes deben velar por su bienestar, el panorama sería diferente. 7 Al entender que lo tenemos no es nuestro comprenderemos que tenemos gran deber y que el descuido dio origen a desastres que ocurren a menudo; Sin embargo nuestro Dios en su infinito amor no quiere que sus hijos sufran, Él ha puesto recursos en las manos de los hombres, para que sus dones fluyan por canales humanos, es exactamente la obra que conviene a éste; porque despierta en su corazón las simpatías más profundas y le mueve a ejercitar las más altas facultades de la mente. Todas las cosas buenas de la tierra fueron colocadas aquí por la mano generosa de Dios, y son la expresión de su amor para con el hombre. (White CMC, pág. 17.1-2). (RVR 1969) "Poderoso es Dios para hacer que abunde en vosotros toda gracia, a fin de que, teniendo siempre en todas las cosas todo lo suficiente, abundéis para toda buena obra" (2 Cor. 9: 8) 3. Revisión de literatura 3.1. Agua residuales Son aquellas aguas cuyas características originales han sido modificadas por actividades humanas y que por su calidad requieren un tratamiento previo, antes de ser reusadas, vertidas a un cuerpo natural de agua o descargadas al sistema de alcantarillado. (OEFA, 2014) 3.1.1. Clasificación de las agua residuales 3.1.1. Aguas residuales domesticas Proviene de viviendas o residencias, edificios comerciales e institucionales. 3.1.2. Aguas residuales negras Proviene de inodoros, es decir, aquellos que transportan excrementos humanos y orinas, ricas en solidos suspendidos, nitrógeno y coniformes fecales. 3.1.3. Aguas residuales grises Provenientes de tintas, duchas, lavamanos y lavadoras aportantes de DBO, solidos suspendidos, fosforo, grasas, etc. 3.1.4. Agua residuales industriales Son aquellas generadas por la industria, lo cual significa que en muchas ocasiones deben ser tratadas por las mismas fuentes que las generan antes de poder ser descargadas al alcantarillado municipal, esto debido a la posible presencia de metales pesados o compuestos tóxicos y peligrosos, como fenoles y compuestos orgánicos tóxicos que no pueden ser removidos mediante los tratamientos 8 convencionales de aguas residuales municipales, aunque en algunos casos donde las aguas industriales poseen características compatibles con las municipales es posible descargarlas directamente al alcantarillado y tratarlas con los mismos procesos que a las aguas municipales(Oivares, 2013). 3.1.5. Aguas residuales municipales Las aguas residuales municipales son aquellas aguas residuales domésticas que puedan incluir la mezcla con aguas de drenaje pluvial o con aguas residuales de origen industrial siempre que éstas cumplan con los requisitos para ser admitidas en los sistemas de alcantarillado de tipo combinado (MINAGRI, 2010) Las aguas residuales municipales son esencialmente aquellas aguas de abastecimiento que después de ser utilizadas en las actividades domésticas (consumo humano, cocimiento de alimentos, aseo personal y local, etc.) y productivas (lavados, diluciones, calentamientos, refrigeración, etc.) son descargadas a los alcantarillados domiciliarios o directamente al ambiente, Las características físicas, químicas y bacteriológicas del agua residual de cada centro urbano varía de acuerdo con los factores externos como: localización, temperatura, origen del agua captada, entre otros; y a factores internos como la población, el desarrollo socioeconómico, el nivel industrial, la dieta en la alimentación, el tipo de aparatos sanitarios, las prácticas de uso eficiente de agua, etc.(MINAM, 2002). Cerca del 75% de los sólidos en suspensión y del 40 % de los sólidos filtrables de una agua residual de concentración media son de naturaleza orgánica. Los principales grupos de sustancias orgánicas presentes en el agua residual son las proteínas (40-60%), hidratos de carbono (25-50%) y grasas y aceites (10%) (Lopez & Herrera, 2015). Los sólidos orgánicos se pueden clasificar en nitrogenados y no nitrogenados. Los nitrogenados, es decir, los que contienen nitrógeno en su molécula, son proteínas, ureas, aminas y aminoácidos. Los no nitrogenados son principalmente celulosa, grasas y jabones (Díaz & Caballero, 2015). 4. Materiales y Métodos 4.1. Lugar de ejecución El distrito de Yarinacocha, Provincia de Coronel Portillo, Región Ucayali. Creada por ley 15170 de 16 octubre de 1964, con su capital Puerto Callao e integrado por los pueblos y caseríos de Yarinacocha, Cashibococha, San José, San juan, San 9 Francisco, Nuevo destino, Nueva Luz de Fátima, San Pablo de Tushmo. Tiene una extensión de 197 Kilómetros cuadrados. Yarianacocha está considerado como el primer balneario turístico de la amazonia peruana. En este distrito se encuentra la lagua de Yarinacocha con una longitud de 3 km y un caudal medio de 11m 3 /s, siendo un atractivo turístico de la ciudad de Pucallpa. La actividad económica alrededor de la laguna se concentra en la navegación turística y en menor medida, la pesca y el transporte de carga y pasajeros cuando la laguna se conecta con el río Ucayali, en época de lluvias. 4.1.1. Geografía de distrito de Yarinacocha Limites Distritos Callería NORTE, SUR, ESTE Distrito Nueva Requena OESTE Distrito Campo Verde OESTE En este distrito se encuentra en Aeropuerto Internacional Capitán FAP David Abensur Rengifo y el Aeropuerto de OFASA ubicado en el Instituto Lingüístico de Verano. 4.2. Geografía de la laguna de Yarinacocha La laguna de Yarinacocha tiene su origen en una sección del río Ucayali, del que quedó aislada a causa del desvío del cauce del río. A eso se debe su forma más larga que ancha que recuerda a una "U". De todas formas, sus aguas se alimentan del río que le dio origen, con el que se conecta en la temporada de lluvias por sus dos extremos. La laguna está rodeada de abundante vegetación. https://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADo_Ucayali https://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADo_Ucayali https://es.wikipedia.org/wiki/Aeropuerto_Internacional_Capit%C3%A1n_FAP_David_Abensur_Rengifo https://es.wikipedia.org/wiki/Aeropuerto_Internacional_Capit%C3%A1n_FAP_David_Abensur_Rengifo https://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADo_Ucayali 10 A B Fuente: Elaboración propia, sacado de Google Map. Conexión de la laguna de Yarinacocha con el río Ucayali, y visualización del Distrito de Yarinacocha. 11 4.3. Población y muestra 4.3.1. Población Según el censo del año 2007 realizado por el INEI, el distrito de Yarinacocha cuenta en la actualidad con 85 605 habitantes. Tiene una tasa de crecimiento poblacional de 0.70% y para el estudio se hará una proyección según la siguiente formula: 4.3.2. Muestra Aún están por definirse, ya que todavía no se hace la identificación de los efluentes que desembocan en la lagunade Yarinacocha. 4.4. Diseño de investigación Para el desarrollo de la investigación se usara un diseño aplicativo con un enfoque cuantitativo, de tipo descriptivo y nivel transversal. Es de esta naturaleza porque los datos de recolección y análisis que se obtendrán dependerán de un conjunto de procesos secuenciales y probatorios (Hernandez, Fernandez, & Baptista, 2010), con datos que se expresan en cantidades numéricas, se aplican los reglamentos y normas existentes para el diseño de la planta de tratamiento de aguas residuales; todo esto en un solo tiempo y una sola medición. 4.5. Formulación de hipótesis 4.5.1. Hipótesis nula(H0) El diseño de una planta de tratamiento de aguas residuales en el distrito de Yarinacocha no podrá contribuir en la minimización de la contaminación de los recursos hídricos. 12 4.5.2. Hipótesis alterna (H1) El diseño de una planta de tratamiento de aguas residuales en el distrito de Yarinacocha podrá contribuir en la minimización de la contaminación de los recursos hídricos. 4.6. Identificación de variables 4.6.1. Variables dependiente La planta de tratamiento de aguas residuales depende del diseño, por lo tanto la planta de tratamiento es la variable dependiente. 4.6.2. Variable independiente El diseño es independiente de la planta de tratamiento de aguas residuales, por lo tanto el diseño de la planta de tratamiento de las aguas residuales es independiente de la planta. 4.6.3. Operacionalización de variables de investigación Variable Valor Final Tipo Diseño de la planta de tratamiento de aguas residuales m, m/d, m/s, min , m3, m2, m3/d, etc. Numérico 4.7. Materiales 4.7.1. Material de estudio Población del distrito de Yarinacocha. Efluentes de aguas residuales del distrito. 4.7.2. Materiales y equipos: Para la realización de esta investigación se utilizara materiales y equipos de laboratorio, siguiendo protocolos de uso de materiales y equipos, métodos normalizados para el análisis de agua potable y agua residuales. Los materiales y equipos van de acuerdo a las actividades que se irán desarrollando, como se muestra a continuación: 13 Materiales: Jarrones graduados de 1L Guantes de látex Mascarilla Botas de caucho Balde plástico Guardapolvo Hoja de campo Envases de plástico y de vidrio. Caja de tecnopor Equipos Fotómetro Cronómetro GPS Cámara fotográfica pHmetro Equipo de multiparámetro Kits de análisis colorimétrico Sofwares (Ofimática, ArcGIS, AutoCap, Hcanales). Calculadora Hardware y software 14 4.8. Metodología y técnicas La metodología de diseño según el Reglamento Nacional de Edificaciones, D.S. N° 011-2006-VIVIENDA, siguiendo las ecuaciones de la norma Os. 0.90 Plantas de tratamiento de aguas residuales; y el reglamento técnico del sector Agua Potable y Saneamiento Básico, RAS – 2000, como metodología complementaria. Asimismo la proyección de población, la matriz de selección con la ponderación de valores para los parámetros de evaluación escogidos. (Paz & Ruiz, 2017) 4.9. Determinación de los puntos de muestreo Se identificaron los puntos de descarga de agua residuales que son efluentes para la laguna. 4.10. Medición de caudales Técnica de la pendiente, en ella se usa la fórmula de Manning, donde es necesario obtener valores para ser ingresados al Software HCanales: • Pendiente • Altura del agua (tirante d) • Factor de rugosidad (Material del tubo). 15 4.11. Caracterización de las aguas residuales Técnicas para el análisis de aguas residuales en base a los métodos normalizados. 4.12. Procedimiento para la selección de alternativas Recopilación de información, de acuerdo a estudios realizados de especialistas, así mismo según las características del agua se elegirán cual alternativa es la más viable. Se escogerá la más efectiva. 4.13. Dibujo y elaboración de planos 4.14. Datos para el dimensionamiento de las unidades físicas de la planta de tratamiento 4.15. Selección del lugar de ubicación 16 REFERENCIAS Díaz, H. S. V., & Caballero, J. R. (2015). Simulación de una planta de tratamiento de aguas residuales y su análisis Técnico - económico -ambiental en la ciudad de Iquitos mediante el uso Super pro Designer V6-2015. Universidad Nacional de la Amazonia Peruana. Garay, P. (2015). Yarinacocha 51 años de historia (Primera ed). Yarinacocha, Perú. Retrieved from http://www.muniyarinacocha.gob.pe/pdf/2015/libro_completo.pdf Hernandez, R., Fernandez, C., & Baptista, M. del P. (2010). Metodología de la investigación. (J. Mares, Ed.), Metodología de la investigación (Quinta edi). Mexico. https://doi.org/- ISBN 978-92-75-32913-9 Lopez, R. A., & Herrera, K. L. (2015). Planta de tratamiento de aguas residuales para reúso en riego de parques y jardines en el distrito de la Esperanza, provincia Trujillo, La Libertad. Universidad Privada Antenor Orrego. MINAM. Ley General del Ambiente (2005). Perú. Retrieved from http://www.ana.gob.pe/sites/default/files/normatividad/files/ley_n-28611.pdf Ministerio de agricultura. Reglamento de la Ley de Recursos Hídricos Ley N°29338 (2010). Lima, Perú. Ministerio del Medio Ambiente. (2002). Gestión Para El Manejo, Tratamiento Y Disposición Final De Las Aguas Residuales Municipales. OEFA. (2014). Fiscalización ambiental en aguas residuales. Organismo de Evaluación Y Fiscalización Ambiental, 42. https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004 17 Oivares R. Bruno. (2013). Tratamiento de aguas residuales municipales en la ciudad de méxico, 148. Paz, A., & Ruiz, M. (2017). Diseño de una planta de tratameinto de aguas residuales municipales para el distrito de Santiago de Chuco. Universidad Nacional de Trujillo. Retrieved from http://dspace.unitru.edu.pe/bitstream/handle/UNITRU/9882/PazGarcia_A - RuizValderrama_M.pdf?sequence=1&isAllowed=y
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