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UNIVERSIDAD CATOLICA SANTO TORIBIO DE MOGROVEJO

FACULTAD DE INGENIERÍA – ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

PROYECTO DE INVESTIGACION

Proyecto de Inversión para la Implementación de una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Industriales en la Empresa Agroindustrial Gandules INC SAC. - Planta Modelo

Jayanca

Autor:

LLUÉN RAMOS, IVONNE DE FÁTIMA

Chiclayo, Mayo de 2011.

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PROYECTO DE TESIS

I. INFORMACIÓN GENERAL 1. TITULO DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN:

Proyecto de Inversión para la Implementación de una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales

Industriales en la Empresa Agroindustrial Gandules INC SAC. - Planta Modelo Jayanca. 2. AUTOR:

Ivonne de Fátima Lluén Ramos. Ivon_lluen@hotmail.es

3. ASESOR: Ing. Evans Llontop Salcedo. Ellontop@usat.edu.pe

4. TIPO DE INVESTIGACIÓN: Aplicativa.

5. ÁREA DE LA INVESTIGACIÓN: Tratamiento y Aprovechamiento de Residuos. 6. LOCALIDAD Y/O INSTITUCIÒN DONDE SE DESARROLLARÀ EL PROYECTO Empresa Agroindustrial Gandules INC SAC – Planta Modelo Jayanca. 7. DURACIÓN DEL PROYECTO:

7.1 PERÍODO QUE DURARÁ EL PROYECTO: 8 meses 7.2 FECHA DE INICIO: 1 de agosto de 2011

8. FIRMA DEL AUTOR DEL PROYECTO Lluén Ramos Ivonne de Fátima

9. FIRMA DEL ASESOR DEL PROYECTO Ing. Evans Llontop Salcedo 9. FECHA DE PRESENTACIÓN: 13 de julio de 2011.

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RESÚMEN Y PALABRAS CLAVES

La investigación se pretende realizar en la Empresa Agroindustrial Gandules INC SAC. – Planta Modelo Jayanca, ubicado en la antigua carretera Panamericana Norte en el km. 43.5. La empresa genera aguas residuales que son vertidas hacia una laguna de sedimentación a la intemperie y dada la colindancia a un río cercano, la calidad del agua superficial se ve afectada, además éstas mismas aguas percolan hacia el subsuelo afectando las aguas subterráneas.

Se propondrá una alternativa para el tratamiento de las aguas residuales generadas en el proceso de producción, con la finalidad de minimizar el impacto generado por este residuo industrial hacia el medio ambiente. La investigación tiene como objetivo principal realizar el proyecto de inversión para la posible instalación de una planta de tratamiento de aguas residuales industriales en la Empresa. Para el cumplimiento de los objetivos, se tomarán muestras para diagnosticar la calidad del agua residual producida en planta, luego se determinará el tratamiento idóneo y se propondrá el diseño de la planta de tratamiento de aguas residuales industriales, finalmente se realizará la evaluación técnica- económica de la planta propuesta.

Palabras clave: Recurso hídrico, Calidad de agua, Agua residual industrial, Planta de tratamiento de aguas residuales, Reutilización de Agua Residual.

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II. PLAN DE INVESTIGACIÒN

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE ESTUDIO

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La utilización del recurso hídrico provoca una disminución de su calidad y, en muchos casos, un deterioro ambiental al ser devuelta directamente al medio receptor tras su utilización, de ahí la importancia de realizar un correcto tratamiento al agua residual de acuerdo con sus características químicas y biológicas antes de ser vertida. En la actualidad, existen muchas tecnologías para el tratamiento de aguas residuales industriales que tienen por finalidad modificar las propiedades físicas o químicas de los residuos, además de disminuir o eliminar la toxicidad de estos compuestos y lograr un vertimiento que cumpla con los requerimientos legales ambientales. El objetivo de los tratamientos de aguas residuales consiste en separar, concentrar y/o transformar los diferentes tipos de contaminantes presentes en el agua, para garantizar la calidad que exige la legislación y así poder verter el agua al cauce receptor final [1]. En América Latina, donde la cobertura del servicio de alcantarillado sólo llega al 49%, menos del 10% recibe algún tipo de tratamiento antes de su descarga en un cuerpo de agua superficial [2]. Todos los países cuentan con normas que utilizan como parámetros de calidad. En nuestro país los Límites Máximos Permisibles de Efluentes para aguas superficiales según el D.S.Nº 003-2002-PRODUCE son tomados de la actividad de la cerveza ya que actualmente no existe para otro tipo de industria alimentaria. Otro de los dilemas a los que se enfrentan las autoridades locales, están relacionados a los sistemas de tratamiento de aguas residuales que ya funcionan o que quieren implementar [3]. Algunos sistemas de tratamiento no funcionan adecuadamente, trayendo como consecuencia la presencia de residuos de origen industrial, que dañan los sistemas de tratamiento proyectados para efluentes de origen domestico. En el caso de la Empresa Agroindustrial Gandules INC SAC., una organización exportadora de amplio rango de legumbres, hortalizas y frutas procesadas como el frijol de palo, el pimiento, mango uvas y otros, en diferentes variedades y presentaciones. Fue constituida el 13 de marzo de 2002 y cuenta actualmente con una moderna planta procesadora ubicada en la antigua carretera Panamericana Norte en el km. 43.5. La empresa genera aguas residuales que son vertidas hacia unas lagunas de sedimentación y dada la colindancia a un río cercano, la calidad del agua superficial se ve afectada, además éstas mismas aguas percolan hacia el subsuelo afectando las aguas subterráneas. Durante el proceso de producción, la planta consume agua cruda de dos pozos subterráneos tubulares. El agua cruda es adaptada a las necesidades de la planta mediante una planta de tratamiento de agua industrial (PTAI) de la que se obtiene agua blanda que es utilizada como insumo en el proceso industrial como líquido de gobierno en los envases de productos terminados. El consumo de agua subterránea es de aproximadamente 40,000 m3/mes, de la cual el 50% corresponde al agua tratada

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requerida para los procesos productivos y el 50% restante es utilizada para el resto de operaciones de los procesos productivos tales como lavado de materias primas, regeneración de ablandadores, torres de enfriamiento, alimentación de calderos para generación de vapor, servicios higiénicos, entre otros. El agua requerida para el consumo de los trabajadores, es extraída de los pozos y tratada a un nivel de potabilización, su volumen se estima en 10,000 m3/mes. La empresa exporta toda la producción a más de 40 países, por este motivo se han visto obligados a desarrollar auditorías ambientales y elaborar un Programa de Adecuación y Manejo Ambiental (PAMA) con la finalidad de alcanzar estándares de calidad en el marco de la ley. La elaboración y presentación del PAMA, es un requisito para aquellos proyectos que se encuentran actualmente en operación y que comprenden actividades para las cuales se ha identificado impactos significativos en el medio ambiente y tiene por objetivo mitigar o eliminar, progresivamente y en plazos racionales los impactos negativos que viene causando una actividad industrial en actual desarrollo[4]. Es en el marco del PAMA que la empresa Gandules INC SAC. – Planta Modelo Jayanca realiza un estudio de impacto ambiental de las áreas de producción, lográndose determinar los puntos de monitoreo ambiental para evaluar la calidad del agua, aire, suelo, salud, flora, fauna y paisaje. En el caso del agua, se caracterizó la calidad del agua residual industrial generada en el área de producción. Esta agua, es recolectada mediante un sistema sanitario de canaletas con rejillas y tramos de tuberías subterráneas hacia una poza de recibo de concreto armado, de ahí son bombeadas hacia pozas de sedimentación y posteriormente enviadas a unas Lagunas de Sedimentación ubicadas fuera de la planta industrial y en el límite de la propiedad de la empresa. En los resultados de los análisis, los parámetros tales como Sólidos Suspendidos Totales, Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5), Demanda Química de Oxígeno, Fósforo Total, Nitrógeno Total, Aceites y Grasas, se encontraron sobre los límites máximos permisibles de acuerdo a norma. Debido a ello, se exigió obligatoriamente a la empresa aplicar la medida de control ambiental que consiste en darle un adecuado tratamiento previo a los efluentes antes de su descarga en el medio.

1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

¿Es factible la realización del proyecto de inversión para la implementación de una planta de tratamiento de aguas residuales industriales en la Empresa Agroindustrial Gandules INC SAC. – Planta Modelo Jayanca?

2. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

2.1 OBJETIVO GENERAL

Realizar el proyecto de inversión para la implementación de una planta de tratamiento de aguas residuales industriales en la Empresa Agroindustrial Gandules INC SAC. – Planta Modelo Jayanca.

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2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS • Diagnosticar la calidad del agua residual industrial producida en planta.

• Determinar el tratamiento idóneo para las aguas residuales industriales producidas en planta.

• Proponer el diseño de la plata de tratamiento para las aguas residuales industriales.

• Realizar la evaluación económica- financiera de la planta propuesta.

3. JUSTIFICACIÓN

La importancia de la presente investigación radica en que, el agua constituye el líquido más abundante en la tierra, representa el recurso natural más importante y es la base de toda forma de vida. El agua puede ser considerada como un recurso renovable cuando se controla su uso, tratamiento, liberación y circulación; de lo contrario es un recurso no renovable en una localidad determinada.

Dada la importancia del agua para la vida de todos los seres vivos, y debido al aumento poblacional, el hombre está en la obligación de proteger este recurso y evitar toda influencia nociva sobre las fuentes de este preciado líquido. Según el informe de vigilancia tecnológica sobre los tratamientos avanzados de aguas residuales industriales (2006), el agua es tanto un derecho como una responsabilidad y tiene valor económico, social y ambiental. Cada ciudadano, cada empresa, ha de tomar conciencia de que el agua dulce de calidad es un recurso natural, cada vez más escaso tanto a nivel superficial como subterráneo, necesario no sólo para el desarrollo económico, sino imprescindible como soporte de cualquier forma de vida en la naturaleza [5].

En la actualidad hay muchas actividades industriales que utilizan grandes cantidades de agua y su papel en el mejoramiento de la gestión de la calidad del agua es fundamental. Esto es bien comprendido por las grandes empresas, que realizan adecuados tratamientos de aguas residuales industriales para su posterior reutilización, pero no es así por las medianas y pequeñas. En éstas, la falta de recursos, de tecnología y de personal son barreras infranqueables para que se produzcan los cambios necesarios. Los vertidos industriales son una fuente de contaminación, ya que estos se vierten muchas veces sin tratamiento a las corrientes de agua. Aunque la industria contamine menos que las aguas municipales, también proveen grandes cantidades de materia orgánica residual causando una disminución de la solubilidad del oxígeno [6]. Las tecnologías de tratamiento que se aplican en América Latina son en su mayoría lagunas de estabilización, seguidas por el proceso de lodos activados. Aún cuando las lagunas representan el mayor número de instalaciones, son los lodos activados los que representan la mayor capacidad de tratamiento [7]. En el Perú, el deterioro de la calidad del agua, es uno de los problemas más graves y las causas principales son originadas por la industria, la falta de tratamiento y el uso indiscriminado de agroquímicos; por ello el

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gobierno está llevando a cabo una importante transformación en la gestión de sus recursos hídricos, en la actualidad se ha logrado un aumento en el proceso de desinfección del agua, el tratamiento de aguas residuales y se ha promovido la participación responsable por parte del sector privado para la toma de decisiones ambientales que permitan una gestión sostenible de los recursos naturales y el medio ambiente [8]. En la Empresa Agroindustrial Gandules, lugar dónde se llevará a cabo la investigación, la importancia de la implementación de una planta de tratamiento de aguas residuales industriales, permitirá dar un adecuado tratamiento a sus efluentes con el fin de cumplir los valores de límites máximos permisibles. Además se dejará de impactar negativamente en el cuerpo receptor hídrico evitando así daños significativos de la flora, fauna y de su entorno externo. Como el tratamiento propuesto debe generar un efluente apto para consumo, se propondrá el reuso del agua tratada para riego, constituyéndose así en una importante alternativa que busca promover la agricultura sostenible y preservar las escasas fuentes de recursos hídricos, además de que generará un beneficio económico a la empresa.

4. MARCO DE REFERENCIA DEL PROBLEMA 4.1. ANTECEDENTES DEL PROBLEMA

El Perú dispone de 77, 600 m3 de agua por habitante, y es la mayor de América Latina, sin embargo la disponibilidad del recurso hídrico es muy heterogénea en el territorio nacional. El uso del agua para consumo se estima en 20 mil millones de m3 al año de aguas superficiales, y de 1500 millones de m3 de aguas subterráneas. La agricultura de regadío utiliza el 80% del agua; las industrias y los municipios el 18%; y la minería el 2%. Los principales problemas son el incremento del estrés de agua en la zona costera; la escasa eficiencia del riego; y el escaso tratamiento de los efluentes o aguas servidas [8]. En 2003, se iniciaron los estudios realizados por Bravo [et al.], para la implementación y monitoreo de un sistema de tratamiento de aguas residuales, para solucionar el impacto contaminante que generaba el Laboratorio de Procesamiento de Alimentos de la Universidad EARTH. El sistema estuvo compuesto por un tratamiento preliminar (tanque de trampa de grasas); un tanque de balance, un tratamiento secundario biológico de lodos activados (en un tanque de aireación y un tanque de sedimentación) y dos tratamientos posteriores: primero un humedal subsuperficial y segundo un humedal superficial. Pasadas las semanas de muestreo, se concluyó que el sistema era efectivo en la disminución de DBO5 y neutralización del pH, con valores dentro de los parámetros permisibles requeridos por la ley nacional de Costa Rica [9]. Luego en 2005, Madera [et al.], realizaron una investigación basada en la problemática del tratamiento de las aguas residuales en América Latina; teniendo en cuenta la realidad mencionada se optó por buscar alternativas tecnológicas sostenibles y se evaluaron dos sistemas de tratamiento compuesto por Tanque Séptico (TS) + Filtro Anaerobio (FA) + Humedal de Flujo Subsuperficial (HFS). Según los resultados obtenidos, se concluyó que esta alternativa presenta un buen desempeño en el tratamiento de aguas residuales

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domésticas y por tanto podría ser aplicada en comunidades medianas y pequeñas, en la perspectiva de generar proyectos sostenibles, altamente eficientes y de bajo costo [10]. Posteriormente, en 2009, Baca y Paredes, ejecutaron un estudio sobre la Gestión del Agua en la Industria Liberteña-Perú. Se presento el análisis técnico económico financiero para implementar un Sistema de Gestión del Agua Industrial dado que la mayor parte de empresas no tiene sistemas de agua en circuito interno ni de tratamiento de agua contaminada, para su reutilización en Planta. Después de haber realizado el estudio de Prefactibilidad, se concluyó que los costos de producción en la agroindustria se reducirían si se realiza la inversión inicial y que a partir del primer trimestre del segundo año se obtendría utilidades, demostrando que la instalación de un sistema de agua industrial en circuito cerrado si es factible [11]. Últimamente, en 2010, se realizaron estudios sobre el uso de tecnologías no convencionales para tratar aguas residuales en Cataluña- España. El tratamiento empleó dos tipos de sistemas naturales (infiltración‐percolación modificada y zonas húmedas construidas). Se concluyó que ambos sistemas eran adecuados para el tratamiento de las aguas residuales cumpliendo con la normativa de vertido, se sugirió realizar mantenimiento a los sistemas propuestos y se recalcó la importancia de gestionar correctamente el filtro con el objetivo de facilitar la oxigenación del mismo ya que es un aspecto clave en la obtención de aguas depuradas de calidad [12].

4.2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS

4.2.1 Calidad del agua en el Perú

El vertimiento directo de aguas servidas o residuales de las ciudades y pueblos a los ambientes acuáticos y sin tratamiento previo, es el problema más grave de contaminación de las aguas en todo el país, porque apenas se trata el 25% de los efluentes y en forma incompleta. Las ciudades más grandes (Lima, Callao, Chimbote, Huancayo, Cusco, Arequipa, Puno, Juliaca, Pucallpa e Iquitos, entre otras) están originando una grave contaminación de ambientes acuáticos, las causas principales están en la contaminación industrial, la falta de tratamiento de las aguas servidas, el uso indiscriminado de agroquímicos, la disposición de residuos sólidos en las aguas, y el deterioro de las cuencas de los ríos [8]. Los principales problemas actuales de la calidad del agua en el país son los siguientes:

• No se cuenta con una institución técnica encargada del manejo de las cuencas que

garanticen el flujo de agua en cantidad, calidad, y en forma sostenible. • Escaso tratamiento de los vertimientos urbanos e industriales. • Falta establecer o actualizar los Límites Máximos Permisibles (LMP) para los

diferentes tipos de vertimientos. • Tarifas muy bajas para el agua potable que no fomentan al ahorro del agua y a

establecer fondos para el manejo de cuencas como pago por servicios ambientales. • Escaso fomento del reciclaje de aguas.

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El Estándar de Calidad Ambiental (ECA) y el Límite Máximo Permisible (LMP) son instrumentos de gestión ambiental que consisten en parámetros y obligaciones que buscan regular y proteger la salud pública y la calidad ambiental en que vivimos, permitiéndole a la autoridad ambiental desarrollar acciones de control, seguimiento y fiscalización de los efectos causados por las actividades humanas [13]. Los ECA son indicadores de calidad ambiental, miden la concentración de elementos, sustancias, parámetros físicos, químicos y biológicos, presentes en el aire, agua o suelo, pero que no representan riesgo significativo para la salud de las personas ni al ambiente. Los LMP miden la concentración de elementos y sustancias presentes en las emisiones, efluentes o descargas generadas por una actividad productiva (minería, hidrocarburos, electricidad, etc.), que al exceder causa daños a la salud, al bienestar humano y al ambiente. Una de las diferencias es que la medición de un ECA se realiza directamente en los cuerpos receptores, mientras que en un LMP se da en los puntos de emisión y vertimiento. Sin embargo, ambos instrumentos son indicadores que permiten a través del análisis de sus resultados, establecer políticas ambientales (ECA) y correcciones el accionar de alguna actividad específica (LMP). En nuestro país los Límites Máximos Permisibles de Efluentes según el D.S.Nº 003-2002-PRODUCE son tomados de la actividad de la cerveza ya que actualmente no existe para otro tipo de industria alimentaria. Véase Tabla Nº 01. Tabla Nº 01: Límite Máximo Permisible de Efluentes para aguas superficiales de las actividades

de Cemento, Cerveza, Papel y Curtiembre

CEMENTO CERVEZA PAPEL CURTIEMBRE

PARAMETROS EN

CURSO NUEVA EN

CURSO NUEVA EN

CURSO NUEVA EN

CURSO NUEVA PH 6-9 6-9 6-9 6-9 6-9 6-9 5.0 - 8.5 6.0 - 9.0 Temperatura (ºC) 35 35 35 35 35 35 35 35 Sólidos Susp. Tot. (mg/l) 50 30 50 30 100 30 50 30 Aceites y grasas (mg/l) 5 3 20 10 25 20 DBO5 (mg/l) 50 30 30 50 30 DQO (mg/l) 250 50 50 250 50 Sulfuros (mg/l) 1 0.5 Cromo VI (mg/l) 0.3 0.2 Cromo Total (mg/l) 2.5 0.5 N - NH4 (mg/l) 4000 1000 Coliformes Fecales NMP/100ml 20 10 * En curso: Se refiere a las actividades de las empresas de los subsectores cemento, papel y curtiembre que a la fecha de vigencia del presente Decreto Supremo se encuentran operando. ** Nueva: Se refiere a las actividades de las empresas de los subsectores cemento, papel y curtiembre que se inicien a partir de la fecha de vigencia del presente Decreto Supremo. Fuente: MINAM [14].

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4.2.2 Agua Residual Industrial

Son aquellas vertientes provenientes de procesos post-industriales; es decir aquellas aguas que han sido utilizadas en los diferentes sistemas de fabricación, producción o manejo industrial y que para ser desechadas necesitan ser tratadas previamente, de manera tal que puedan ser adecuadas para su ubicación en las respectivas redes de vertido, depuradoras o sistemas naturales tales como lagos, ríos, embalses, etc. Debido a la variedad de los procesos industriales, los vertidos de los procesos contienen materia orgánica disuelta en distintos estados de concentración; esto hace que el tratamiento requerido sea distinto, siendo recomendable conocer el sistema de producción de la industria en concreto y los diversos sistemas biológicos de tratamiento de vertidos [15].

4.2.3 Agua Residual Industrial de la Empresa Gandules Durante la operación de la Planta Modelo Jayanca, en sus cuatro naves de producción se usa agua industrial para las diversas etapas de los procesos productivos, la misma que se va cargando de contaminantes convirtiéndose en agua residual industrial. Las aguas residuales industriales se generan en el drenaje de fondo del tanque de sedimentación de la etapa de ablandamiento de agua de pozo, de drenaje de fondo de las calderas, por el agua de saneamiento de las instalaciones de los procesos productivos en cumplimiento del sistema HACCP, de las fajas y cadenas transportadoras, lavado de materias primas, etc. Estas aguas que contienen residuos contaminantes como sólidos suspendidos, detergentes industriales y materia orgánica, son recolectadas mediante un sistema sanitario de canaletas con rejillas y tramos de tuberías subterráneas hacia una poza de recibo de concreto armado de aproximadamente 20m3, en donde se uniformiza el caudal y se sedimentan algunos sólidos pesados tales como pedazos de vidrio, arenilla, etc., y se separa aquellos sólidos flotantes tales como tapas, pedazos de productos agrícolas y otras materias sólidas presentes que no se han retenido en las rejillas de los drenajes de desagüe que existen en los puntos de generación de éstas aguas residuales. De la poza de recibo, el efluente industrial es bombeado a través de una tubería subterránea hacia tres pozas de sedimentación, en donde se logra disminuir el principalmente contaminante correspondiente a la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5), y de ahí son bombeadas a la intemperie a cinco Lagunas de Sedimentación ubicadas fuera de la planta industrial y en el límite de la propiedad de la empresa agroindustrial Gandules INC SAC. La empresa realizó un monitoreo de la calidad del agua residual que tuvo por objetivo caracterizar la calidad del agua residual industrial que se genera en sus cuatro naves de producción, tanto en el ingreso como en la salida de las denominadas Lagunas de Sedimentación, donde es vertido el efluente industrial. Después de haber realizado los análisis correspondientes, se pudo observar que los resultados contenidos están por encima de los límites máximos permisibles, lo que indica que las aguas residuales

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industriales requieren de un tratamiento adecuado antes de ser vertidos al medio ambiente. Véase Tabla Nº 02, 03 y 04. Tabla Nº 02: Resultados del Informe de Laboratorio a la Laguna de Sedimentación

Determinaciones

Descripción de la muestra

Aceites y Grasas

mg/L

Demanda Química de Oxígeno

mgO2/L

Fósforo Total

mgP/L

Nitrógeno Total

mgN/L

Huevos de Helmintos

Nº de Huevos de Helmintos/L

Ingreso de Laguna de Sedimentación 2.6 1000 2.1 8.1 0 Salida de Laguna de Sedimentación 43.1 1500 4.08 73.9 0 Fuente: Empresa Agroindustrial Gandules (2010). Tabla Nº 03: Resultados del Informe de Laboratorio a la Laguna de Sedimentación

Determinaciones

Descripción de la muestra pH

Temperatura

ºC

Caudal

L/s

Sólidos Sedimentables

mL/L

Coliformes Totales

NMP/100

Coliformes Fecales

NMP/100mL

Ingreso de Laguna de Sedimentación 6.5 32.3 7.3 0.2 9.2x106 1.6x106 Salida de Laguna de Sedimentación 5.1 32.1 NE 1.0 1.6x108 1.6x106 Fuente: Empresa Agroindustrial Gandules (2010). Tabla Nº 04: Resultados del Informe de Laboratorio a la Laguna de Sedimentación

Determinaciones

Sólidos Suspendidos

Totales

Sólidos Totales Disueltos

Sólidos Totales

Demanda Bioquímica de Oxígeno

Dureza Total

Descripción de la muestra

mg/L mg/L mg/L mg/L mgCaCO2/L

Ingreso de Laguna de

Sedimentación 196 1520 2080 705 296

Salida de 51 1520 2000 649 252

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Laguna de Sedimentación

Fuente: Empresa Agroindustrial Gandules (2010). 4.2.4 Contaminación por aguas residuales industriales La industria agroalimentaria es una gran consumidora de agua y una gran productora de aguas residuales. Estas aguas residuales, pueden contener productos que la degradan por tratarse de productos contaminantes. Si estos líquidos se vierten a cursos y masas de agua, causarán daños ecológicos que serán medidos función de su capacidad contaminante y las características del cuerpo receptor [16]. Al valorar los efectos contaminantes del vertido de aguas residuales industriales, es preciso considerar, si los efluentes generados tienen como medio receptor al mar ó las aguas superficiales. El vertido al mar tiene una menor incidencia ambiental por la elevada capacidad de dilución que ofrece este medio; sin embargo, el vertido sobre las aguas superficiales tiene una mayor incidencia ambiental, que en todo caso justifica la necesidad de depurar en mayor o menor grado las aguas residuales. Teniendo en cuenta la definición de contaminación como la presencia de sustancias no deseables, en concentración, tiempo y circunstancias tales que puedan afectar a las características naturales de las aguas, podemos diferenciar dos consecuencias esenciales de la contaminación originada por la industria agroalimentaria. En primer lugar, una contaminación de tipo físico-químico, que incluye modificaciones de la temperatura, color, salinidad y/o sólidos en suspensión y la segunda, una contaminación de carácter orgánico, que determina la sucesión de una serie de procesos que afecta a parámetros físico-químicos y a la biocenosis [17].

La descarga de aguas residuales industriales al sistema de alcantarillado puede provocar:

• La corrosión, incrustación y obstrucción de las redes. Esta situación, podría provocar serios problemas ambientales derivados del mal funcionamiento de la red de recolección.

• Las condiciones para la conformación de gases tóxicos o inflamables en las redes de alcantarillado que podrían afectar seriamente a la población o las empresas que trabajan en el mantenimiento del colector.

• Serias interferencias en el proceso biológico de las plantas de tratamiento de aguas servidas y en los subproductos generados.

La descarga de aguas residuales industriales a los cuerpos de aguas superficiales puede provocar:

• Graves efectos en el medio ambiente y en la flora y fauna acuática de los ríos, lagos y cauces naturales.

• Trastornos en la agricultura como consecuencia del riego con aguas contaminadas. Estos efectos podrían afectar al ser humano a partir del consumo de productos regados con este tipo de aguas.

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• Favorece a la eutroficación lo que permite que el agua se enriquezca de oxígeno, y provoque un aumento de plantas acuáticas, transformaciones en zonas pantanosas y la transformación en terreno seco.

4.2.5 Tratamientos de agua residual industrial El tratamiento de los efluentes líquidos es una parte fundamental en la gestión ambiental en cualquier industria y debe de ser asumida en su doble faceta de obligación medioambiental con la sociedad y como parte del proceso de producción [18]. En este último sentido, se deben tener en cuenta dos tipos posibles de costos:

• Costo de producción: proceso de tratamiento. • Costo de seguridad: eliminación de problemas de seguridad e higiene y de

penalizaciones por delito ecológico.

Para la planificación del proceso de tratamiento es preciso tener en cuenta:

• Depuración conjunta con aguas residuales urbanas • Depuración en una estación depuradora de aguas residuales industriales. • Depuración en la propia industria. • Las características de los efluentes de cada industria, las posibilidades legislativas,

los costos de vertido en cada caso y los costos de depuración propia, decidirán la opción elegida.

4.2.6 Etapas de tratamiento de aguas residuales Los sistemas de tratamiento de aguas residuales están conformados por varias etapas descritas a continuación [3]:

a) Pre tratamiento: Engloba a aquellos procesos que se sitúan a la entrada de la planta depuradora para eliminar residuos sólidos, arenas y grasas, que por su naturaleza o tamaño dañarían mecánicamente los equipos de las siguientes fases de tratamiento y sedimentarían en las tuberías y conductos de la instalación, obstruyéndolos o bien producirían pérdida de eficacia. En todos los procesos se eliminan los contaminantes del agua residual por medios físicos.

El pre tratamiento, consta de varias etapas:

• Desbaste: Su misión es retener y separar los sólidos más voluminosos, a fin de evitar las obstrucciones en los equipos mecánicos de la planta y facilitar la eficacia de los tratamientos posteriores. Estas rejas pueden ser de dos tipos: entre 50 y 150 mm de separación de los barrotes (desbaste grueso) y entre 10 y 20 mm (desbaste fino). Estas rejas disponen de un sistema de limpieza que separa las materias retenidas.

• Desarenado: Tiene como objetivo el extraer del agua bruta las partículas minerales de tamaño superior a uno fijado en el diseño, generalmente 200 micras. El

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funcionamiento técnico del desarenado reside en hacer circular el agua en una cámara de forma que la velocidad quede controlada para permitir el depósito de arena en el fondo. Normalmente, esta arena sedimentada queda desprovista casi en su totalidad de materia orgánica y es evacuada, mediante bombas, al clasificador de arenas y, posteriormente, a un contenedor.

• Desengrase: Concentra en la superficie del agua las partículas en suspensión de baja densidad, especialmente aceites y grasas. Un procedimiento habitual consiste en introducir en el agua burbujas de aire, que se fijan en las partículas, haciéndolas flotar.

b) Tratamiento primario: EI objetivo del tratamiento primario pretende la reducción de los sólidos en suspensión del agua residual. Dentro de los sólidos suspendidos podemos distinguir a los sedimentables, flotantes y coloidales, pero en general la mayoría de los sólidos suspendidos están constituidos por materia orgánica y una consecuencia directa de este tratamiento es la reducción de la DBO5.

En este proceso podemos distinguir varias operaciones:

• Decantación: Las partículas de mayor densidad se depositan en el fondo de los decantadores primarios, por la acción de la gravedad. Para facilitar este proceso se asegura una baja velocidad de circulación del agua.

• Coagulación y floculación: La coagulación de las partículas coloidales se consigue a través de la eliminación de sus cargas eléctricas con un coagulante. La floculación agrupa las partículas descargadas por medio de floculantes.

• Neutralización: Necesario para corregir la excesiva alcalinidad o acidez del agua, logrado mediante la adición de ácidos o bases. La actividad biológica óptima tiene lugar en un intervalo de pH comprendido entre 5 y 8,5, un pH demasiado alto o demasiado bajo de las aguas residuales puede obstaculizar la acción depuradora de los microorganismos.

c) Tratamiento biológico o secundario: Constituyen una serie de importantes procesos de naturaleza biológica de tratamiento de las aguas residuales que tienen en común la utilización de microorganismos (entre las que destacan las bacterias) para llevar a cabo la eliminación de materia orgánica biodegradable, tanto coloidal como disuelta, así como la eliminación de compuestos que contienen elementos nutrientes (N y P). Además la demanda de oxígeno disminuye.

En la mayor parte de los casos, la materia orgánica constituye la fuente de energía y de carbono que necesitan los microorganismos para su crecimiento. Además, también es necesaria la presencia de nutrientes, que contengan los elementos esenciales para el crecimiento, especialmente los compuestos que contengan N y P, y por último, en el caso de sistema aerobio, la presencia de oxígeno disuelto en el agua. Este último aspecto será clave a la hora de elegir el proceso biológico más conveniente.

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Los procesos aerobios se basan en la eliminación de los contaminantes orgánicos por su transformación en biomasa bacteriana, CO2 y H2O. Los procesos anaerobios transforman la sustancia orgánica en biogás, mezcla de metano y CO2.

d) Tratamiento terciario: Son tratamientos específicos y costosos, que se usan cuando se requiere un efluente final de mayor calidad que la obtenida con los tratamientos convencionales. Para afinar más la depuración, es conveniente que el agua pase a una cámara de cloración, donde se eliminen los microorganismos.

El agua que entra en este último proceso no sirve para el consumo humano, pero sí para el riego. Otras veces es necesario eliminar selectivamente ciertos componentes, como el fósforo, para evitar la eutrofización; esto se consigue mediante la combinación de reactivos químicos y el paso de las aguas a través de filtros. En el Esquema Nº 01, se detallarán los procesos que se realizan en una planta de tratamiento de aguas residuales:

Esquema Nº 01: Procesos realizados en una planta de tratamiento de aguas residuales

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Fuente: Harkaitz [19]

4.2.7 Diseño de una planta de tratamiento de aguas residuales industriales Generalmente, el diseño de una planta de tratamiento para aguas residuales, incluye la evaluación económica de construcción, operación y mantenimiento de las opciones para el tratamiento de aguas con la finalidad de seleccionar aquellas que permitan cumplir con los objetivos de calidad para efluentes tratados. Es necesario también, contar con estándares para el pre tratamiento que permitan regular la toxicidad de los residuos y que aseguren el funcionamiento exitoso de la planta. Según Orozco (2005), las principales consideraciones a tener en cuenta para la implementación de una planta de tratamiento son [20]: a) Eficiencia Requerida: No sólo hace referencia al cumplimiento de la norma de descarga, si no que determina los procesos costo- eficientes. Como costo- efectividad se entiende el hecho de obtener el resultado deseado con el mínimo costo posible de inversión, operación y mantenimiento; el costo del tratamiento también dependerá del método de tratamiento empleado y de las características de la zona. b) Condiciones ambientales: Se debe considerar las características del sitio, tales como topografía, suelos, geología, hidrología, clima y uso del terreno. La topografía y la profundidad del lecho de rocas, influyen significativamente en el costo de la instalación del alcantarillado, siendo más deseables las elevaciones que permitan el flujo por gravedad y la profundidad adecuada para la colocación de tuberías. El espesor y las características del suelo, como contenido de arcilla, contenido de arena, sustancias orgánicas y permeabilidad son importantes cuando se consideran ciertas opciones de tratamiento c) Características de las aguas residuales: Deben considerarse las características físicas y químicas de las aguas residuales. Las características físicas importantes incluyen sólidos, temperatura, color y olor. Las características químicas están medidas por el contenido de materia orgánica e inorgánica y los gases presenten en el agua residual. d) Cantidad de las aguas residuales: El flujo de aguas residuales, comúnmente expresado en m3/día, determina el tamaño de planta de tratamiento. El proceso de evaluar y determinar los flujos de diseño hace necesario obtener flujos medios basados en cantidades actuales y medidas futuras. e) Flujograma: Es una de las partes más importantes en el diseño de una planta de tratamiento de aguas residuales industriales, su preparación consiste en definir los procesos que se deben emplear en el tratamiento de un agua residual específica (en unas

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condiciones específicas) y su secuencia lógica de tratamiento con el objetivo de obtener el resultado deseado. El diagrama de flujo para un tratamiento determinado, se puede elaborar con la ayuda de un árbol de decisiones, en el cual se incorporarán todas las posibilidades de tratamiento y dependiendo de las características de las aguas residuales, se selecciona los procesos necesarios que conformarán el flujograma [20]. 4.3. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS Recurso Hídrico: Cuerpos de agua marinos o continentales con características adecuadas para su uso. Calidad del Agua: Término relativo a la composición del agua, en la medida que esta es afectada por la concentración de sustancias tóxicas o producidas en procesos naturales. La determinación de la calidad del agua depende del uso que se le va a dar. Aguas Residuales Industriales: Elemento, sustancia o compuesto en estado líquido proveniente de cualquier actividad que pueda afectar al recurso agua, al suelo o al subsuelo en condiciones naturales. Planta de Tratamiento de Aguas Residuales: Consiste en una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que tienen como fin eliminar los contaminantes 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 convenientes para su disposición o reuso. Reutilización de Aguas Residual: Aplicación, antes de la devolución al dominio público hidráulico y al marítimo-terrestre para un nuevo uso privativo de las aguas que han sido utilizadas, de los procesos de depuración establecidos en la correspondiente autorización de vertido y los necesarios para alcanzar la calidad requerida en función de los usos a que se va a destinar.

5. PLANIFICACIÓN DE LA VIABILIDAD

El estudio se llevará a cabo en la empresa Agroindustrial Gandules INC SAC. – Planta Modelo Jayanca ubicado en la antigua carretera Panamericana Norte en el km. 43.5. La investigación busca cumplir sus objetivos mediante la siguiente metodología: Se determinará la composición de las aguas residuales industriales producidas en planta, para la caracterización del efluente del área bajo estudio, primero se realizará el muestreo correspondiente al ingreso y salida de la laguna de sedimentación. La toma de las muestras se realizará en intervalos de dos horas seis veces al día desde las ocho de la mañana hasta las seis de la tarde a partir del mes de agosto del presente; luego deberán colocarse en envases de vidrio y serán cerradas evitando que queden burbujas de aire en su interior; después serán rotuladas y se refrigerarán en hieleras con hielo tan pronto como sea posible, a una temperatura aproximada de 4°C; finalmente se enviarán las muestras al laboratorio de química de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo para ser

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analizadas; las variables a tener en cuenta serán pH, Temperatura, Sólidos Sedimentables, Aceites y Grasas, DBo5, DQO, Fósforo Total y Nitrógeno Total. Los parámetros que deberán medirse para caracterizar el agua residual mediante muestras instantáneas son Temperatura y pH. Para muestras compuestas, la mezcla se realizará sin tener en cuenta el caudal en el momento de la toma; los parámetros que deberán medirse para caracterizar el agua residual mediante muestras compuestas son Sólidos Sedimentables, Aceites y Grasas, DBo5, DQO, Fósforo Total y Nitrógeno Total. La determinación del tratamiento idóneo para las aguas residuales industriales dependerá de los resultados de los análisis de laboratorio realizados, también se tomará en cuenta información bibliográfica y los aspectos estudiados de la empresa (residuos generados, tipos de tratamiento empleados, entre otros criterios de evaluación). Será conveniente revisar los sistemas integrados de tratamiento y uso de aguas residuales a fin de generar alternativas múltiples con porcentajes de uso; estas alternativas contemplarán también la tecnología de recuperación de aguas residuales, la confiabilidad operacional y el funcionamiento del conjunto de procesos y operaciones unitarias. Sin embargo, la selección de la tecnología deberá ser considerada como un problema particular y local; es decir que no se podrá generalizar una solución si no que se examinará la influencia de los ámbitos social, económica, y ambiental. Finalmente se realizará la evaluación económica- financiera de la planta propuesta. Se analizarán los equipos y maquinarias necesarias de acuerdo a la tecnología vigente, y se procederá con el análisis económico para determinar el monto total de inversión a realizar en caso de que se llegue a implementar el sistema propuesto, así mismo se analizará la tasa interna de retorno para poder determinar el periodo a partir del cual la empresa podrá obtener beneficios económicos por la implementación del sistema propuesto.

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6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] RAMOS, Y; URIBE, I. Planta piloto para tratamiento de aguas residuales industriales de ACESCO por medio de humedales construidos – láminas filtrantes. En II Simposio Iberoamericano de Ingeniería de Residuos, Septiembre, 24-25, 2009. [ref. de 14 de abril de 2011]. Disponible en web: http://guayacan.uninorte.edu.co/divisiones/Ingenierias/IDS/upload/File/Memorias%20II-SIIR/7b-Ramos-Colombia-001.pdf [2] LEÓN, Guillermo. Procesos de tratamiento de aguas residuales. Objetivos y Selección de tecnologías en función al tipo de reutilización. En curso regional El tratamiento y reutilización de aguas, Marzo, 13- Abril, 7, 1995. [ref. de 28 de abril de 2011]. Disponible en web: http://www.bvsde.paho.org/bvsaar/fulltext/procesos.pdf [3] ARANA, Vladimir. Guía para la toma de decisiones en la selección de sistemas de tratamiento de aguas residuales no convencionales. Diciembre, 2009. [ref. de 28 de abril de 2011]. Disponible en web: http://www.ciudad.org.pe/downloads/gritar.v1412.pdf [4] PRODUCE. Guía de Programa de Adecuación y Manejo Ambiental. 1997. [ref. de 19 de mayo de 2011]. Disponible en Web: http://www.servilex.com.pe/medioambiente/mantenimientos/ingreso_leyes/imagenes/pama_rm10899.pdf [5] RODRÍGUEZ, Antonio [et al]. Informe de Vigilancia Tecnológica: Tratamientos avanzados de aguas residuales industriales. 2006. [ref. de 11 de mayo de 2011]. Disponible en web: http://www.madrimasd.org/informacionidi/biblioteca/publicacion/doc/vt/vt2_tratamientos_avanzados_de_aguas_residuales_industriales.pdf [6] FERNÁNDEZ, Alicia. Calidad de Agua y contaminación química. En II Jornada Iberoamericana del agua, 2003. [ref. de 9 de mayo de 2011]. Disponible en web: http://www.cyted.agua.uba.ar/PDF/APORTES.PDF#page=9 [7] NOYOLA, A. Tendencias en el tratamiento de aguas residuales domésticas en Latinoamérica. En Seminario internacional sobre métodos naturales para el tratamiento de aguas residuales, 2003. [ref. de 11 de mayo de 2011]. Disponible en web: http://www.univalle.edu.co/~cinarauv/archivos/pdf/34.pdf

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[8] Comisión Técnica Multisectorial. Lineamientos para una política nacional ambiental. 2008. [ref. de 13 de mayo de 2011]. Disponible en web: http://www.riesgoycambioclimatico.org/biblioteca/archivos/DC1044.pdf [9] BRAVO [et al]. Implementación y monitoreo de la etapa inicial del sistema de tratamiento de aguas residuales del laboratorio de procesamiento de alimentos de la universidad EARTH. Tierra Tropical, 1 (2005): 89-97. [ref. de 3 de mayo de 2011]. Disponible en web: http://usi.earth.ac.cr/TierraTropical/archivos-de-usuario/Edicion/12_v1-11_MorenoBravo.pdf [10] MADERA [et al]. Sistemas combinados para el tratamiento de aguas residuales basados en tanque séptico – filtro anaerobio y humedales subsuperficiales. Ingeniería y Competitividad, Vol. 7, 2 (2005): 5-10. [ref. de 3 de mayo de 2011]. Disponible en web: http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/agua2003/humed.pdf [11] BACA, M; PAREDES R. Gestión del agua en la industria Liberteña – Perú. En VII Conferencia de América Latina y El Caribe de Ingeniería y Tecnología, Junio, 2-5, 2009. [ref. de 11 de mayo de 2011]. Disponible en web: http://www.laccei.org/LACCEI2009-Venezuela/p48.pdf [12] CHÁVEZ, Mercedes [et al]. Tecnologías no convencionales (Infiltración – Percolación y Zonas Húmedas construidas) en el tratamiento de aguas residuales. Revista AIDIS, Vol. 3, 1 (2010): 86-96. [ref. de 3 de mayo de 2011]. Disponible en web: http://revistas.unam.mx/index.php/aidis/article/view/23792/pdf_892 [13] Ministerio del Ambiente. 31 de enero de 2011. [ref. de 13 de mayo de 2011]. Disponible en web: http://www.minam.gob.pe/index.php?option=com_content&view=article&id=100&Itemid= [14] Ministerio del Ambiente. 4 de octubre de 2002. [ref. de 13 de mayo de 2011]. Disponible en web: http://www.minam.gob.pe/dmdocuments/DS_003-2002-PRODUCE.pdf [15] DA CÁMARA [et al]. Manual de diseño para plantas de tratamiento de aguas residuales alimenticias. (2001). [ref. de 11 de mayo de 2011]. Disponible en web: http://www.frbb.utn.edu.ar/frbb/images/stories/frbb/materias/ingenieria_sanitaria/manual-tratamiento-efluentes-Ind-alimenticias.pdf [16] SEÓANEZ, Mariano. Manual de Tratamiento, reciclado, aprovechamiento y gestión de las aguas residuales de las industrias agroalimentarias. Madrid: Ediciones Mundi Prensa. 2003. [17] PICAZO, J. Aguas residuales en la industria agroalimentaria: caracterización y sistemas de tratamiento y depuración. En I Jornada sobre contaminación ambiental por la ganadería e industrias agroalimentarias, Junio, 19-24, 1995. [ref. de 19 de mayo de 2011]. Disponible en web: http://www.insacan.org/racvao/anales/1995/articulos/08-1995-03.pdf [18] Analiza Calidad. Tratamiento de aguas residuales industriales. [ref. de 19 de mayo de 2011]. Disponible en web: http://www.analizacalidad.com/docftp/fi1110aguas.pdf

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[19] Harkaitz. Aguas Residuales de Tarragona- Monografía. [ref. de 13 de mayo de 2011]. Disponible en web: http://www.todomonografias.com/quimica/aguas-residuales-de-tarragona/ [20] OROZCO, Álvaro. Bioingeniería de aguas residuales [en línea]. Colombia: Acodal, 2005. Disponible en web: http://books.google.com.pe/books?id=t5w5EZf1VhMC&pg=PA377&dq=dise%C3%B1o+de+planta+de+tratamiento+de+aguas&hl=es&ei=SVjLTdnsAuHw0gGY6pDhCA&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=4&ved=0CEoQ6AEwAw#v=onepage&q=dise%C3%B1o%20de%20planta%20de%20tratamiento%20de%20aguas&f=false III. ACTIVIDADES Y PREVISIÓN DE RECURSOS

1. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES El cronograma de actividades comienza desde 2011 y culmina en 2012, las actividades a realizar para el cumplimiento de cada uno de los objetivos se detallan a continuación:

2011 2012

Actividades

Enero

Feb

rero

Marzo

Abril

May

o

Junio

Julio

Ago

sto

Setiembre

Octubre

Nov

iembre

Diciembre

Enero

Feb

rero

Marzo

Abril

May

o

Junio

Julio

Ago

sto

Fase Planificación

Revisión bibliográfica

Recolección de datos

Fase De Redacción

Elaboración del proyecto

Presentación del proyecto

Sustentación de Proyecto

Fase De Realización

Objetivo 1

22

Objetivo 2

Objetivo 3

Objetivo 4

Redacción Final

Conclusiones/

Recomendaciones

Sustentación

2. PRESUPUESTO

Nombre del recurso Total (s/.)

Materiales para análisis 400

Análisis de Laboratorio 1000

Pasajes visita a Planta 800

Comunicaciones 200

Impresiones 300

Empastados 200

Anillados 100

Total 3000

3. FINANCIAMIENTO

El Proyecto será financiado por el autor en su totalidad.