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AGUA, SANEAMIENTO & AMBIENTEREVISTA CIENTFICA

RGANO DE DIVULGACIN CIENTFICA DE LA ESCUELA REGIONAL DE INGENIERA SANITARIA Y RECURSOS HIDRULICOS (ERIS)

ISSN 2222 2499

FACULTAD DE INGENIERA

ID Y ENSEAD A TODOS

Publicacin anual

Vol. 8 No.1 Ao 2013

Vol. 8 No. 1 REVISTA CIENTFICA Ao 2013

ERIS/USAC - GUATEMALA

628 A282 Agua, saneamiento & ambiente: rgano de divulgacin cientfica de la Escuela Regional de Ingeniera Sanitaria y Recursos Hidrulicos / Universidad de San Carlos de Guatemala -Guatemala: ERIS-USAC, 2004. v. ; il. : 27 cm. Anual ISSN 2224 9958

Derechos reservados.

Para correspondencia dirigirse a : Edificio ERIS, rea de prefabricados de Ingeniera, Ciudad Universitaria

zona 12, Guatemala, Guatemala, C.A. Tels. 24189131 / 24189150

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Se puede tener acceso a la revista por medio de la pgina: http:// sitios.ingenieria.usac.edu.gt/ERIS

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Se autoriza la reproduccin total o parcial de los artculos,citando la fuente bibliogrfica. Las publicaciones de la Escuela Regional de Ingeniera Sanitaria y Recursos Hidrulicos de la Universidad de San Carlos de Guatemala, estn acogidas a la proteccin prevista por las disposiciones sobre produccin de originales de protocolo 2 de la Convencin Universal sobre Derecho de Autor.

La revista Agua, saneamiento & ambiente, rgano de divulgacin cientfica de la ERIS, se publicar anualmente en espaol con resmenes de cada artculo en ingls.

La mencin de determinadas sociedades mercantiles o de nombres comerciales de ciertos productos no implica que la Escuela Regional de Ingeniera Sanitaria y Recursos Hidrulicos los apruebe o recomiende con preferencia a otros anlogos.



DIRECTORIO

RECTORA

Lic. Estuardo Glvez Barrios

Rector Magnfico

Dr. Carlos Alvarado Cerezo Secretario General

FACULTAD DE INGENIERA

Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos

Decano

Ing. Hugo Humberto Rivera Prez Secretario Acadmico

Inga. Roco Medina Secretaria Adjunta

ESCUELA REGIONAL DE INGENIERA SANITARIA Y RECURSOS HIDRULICOS (ERIS)

Msc. Pedro Saravia Celis Director

Msc. Adn Pocasangre Collazos

Coordinador Maestra en Ingeniera Sanitaria

Msc. lfego Odvin Orozco Fuentes Coordinador Maestra en Recursos Hidrulicos

CONSEJO EDITORIAL Msc. Joram Gil Laroj

Msc. Adn Pocasangre Collazos Msc. Juan Jos Sandoval

EDITORES ASOCIADOS

Msc. Flix Aguilar Msc. Julin Duarte Msc. lfego Orozco

Msc. Juan Jos Sandoval Msc. Pedro Saravia Celis

COLABORADORA BIBLIOTECOLGICA

Licda. Dora Mara Cardoza Bibliotecloga CIERIS-USAC

[email protected]

Coordinacin y edicin: Msc. Juan Jos Sandoval Msc. Pedro Saravia Celis

Diseo y diagramacin:

Katherine Castillo

Ilustracin de portada: Sitios de investigacin de la ERIS.



CONTENIDO Presentacin...01 Articulos 1.- Utilizacin del efluente de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales con fines de riego en la Ciudad Universitaria, USAC......02

- Ana Elzabeth Prez- 2.- Determinacin de la ocurrencia de la Inversin Trmica Anual en El Lago de Amatitln.......12

-Esthefany Ludivina Fuentes- 3.- Determinacin de la eficiencia de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la Universidad de San Carlos, USAC ..........16 -Oscar Luis Ramrez- 4.- Determinacin de carga contaminante producida por los Residuos Slidos Hmedos generados en Santa Catarina Pnula....21

-Marvin Ovidio Gradiz

5.- Caracterizacin de los Residuos Slidos Urbanos del Municipio de Santa Catarina Pinula.............25 -Rommel Josue Raudales-

6.- Evaluacin a Escala Laboratorio del Sistema Electrocoagulacin como propuesta para la remocin de color, turbiedad y DQO en Aguas Residuales de Origen Textil.............29

-Edgar Fernando Clara- 7.- Evaluacin a Escala Laboratorio del sistema Electrocoagulacin como propuesta para la Remocin de Nitrgeno total y Fsforo total en el Tratamiento Terciario de Aguas Residuales de Origen Domstico.............33

-Luis Rodolfo Castro- 8.- Anlisis de la Eficiencia de la Remocin de Hierro y Manganeso por medio de un proceso de Electrocoagulacin utilizando un Prototipo de celda Electroqumica tipo Batch y de su Factibilidad Financiera..........37

-Alexander Aldemaro Ramrez- 9.- Diseo de un modelo experimental de filtro percolador utilizando estopa de coco como medio filtrante, para la reduccin de nitrgeno y fsforo total de las Aguas Residuales Domsticas procedentes de la planta piloto de tratamiento Aurora II Ing. Arturo Pazos Sosa...44

-Juan Carlos Hernndez- 10.- Descenso del Nivel Fretico en la parte norte del Acufero Metropolitano en el Valle de Guatemala....49

-Jaqueline Imelda Morales-

11.- Red de Observadores Locales un componente de los Sistemas de Alerta Temprana por inundaciones ........55 -Jos Mauricio Martnez-

12.- Estudio Limnologico Calidad del agua y plancton Laguna El Pino...63 -Thylma Mara Chamorro, Carlos Galindo, Mara Colmenares, Kelder Ortiz, Gerson Urtecho-



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PRESENTACIN

La revista Agua, Saneamiento y Ambiente, ASA de la Escuela Regional de Ingeniera Sanitaria y Recursos Hidrulicos, ERIS, es el rgano por excelencia para la publicacin del resultado de las investigaciones de los estudiantes y profesores de las maestras en ciencias que ofrece ERIS. En esta oportunidad ERIS por medio de sus investigaciones comparte varios artculos orientados en las siguientes temticas: Comportamiento de las aguas subterrneas en el valle de Guatemala, estudios limnolgicos en los lagos de Amatitln y El Pino, reuso de las aguas residuales tratadas con fines de riego y utilizacin de estopa de fibra de coco como medio filtrante en filtros percoladores para la remocin de nitrgeno total y fosforo total de las aguas residuales. Dentro del proceso de electrocoagulacin se desarrollaron tres investigaciones orientadas a la remocin de nitrgeno total y fosforo total como tratamiento terciario en las aguas residuales de origen domstico y la remocin de color, turbiedad y la Demanda Qumica de Oxigeno en aguas residuales de origen textil. As mismo se determin la eficiencia de remocin de hierro y manganeso, as como la factibilidad financiera utilizando un proceso de electrocoagulacin con un prototipo de celda electroqumica tipo batch. Tambin se determin la eficiencia de remocin de algunos parmetros de la planta de tratamiento de aguas residuales de la Universidad de San carlos de Guatemala. En lo relacionado al manejo de los residuos slidos, se desarrollaron dos investigaciones orientadas a la caracterizacin y a la determinacin de la carga contaminante producida por la generacin de los residuos slidos en Santa Catarina Pnula, Guatemala. Dentro de la temtica de hidrologa, se presenta la investigacin de la formacin de una red de observadores locales como un componente de los sistemas de alerta temprana por inundaciones. Esperamos que estas investigaciones sean de utilidad de los lectores y especialmente que ayuden a la aplicacin de estos temas en la resolucin de la problemtica de la regin centroamericana.



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1. UTILIZACION DEL EFLUENTE DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES CON FINES DE RIEGO EN LA CIUDAD UNIVERSITARIA, USAC

Inga. Agra. Ana Elizabeth Prez Solares1

RESUMEN La humanidad, es capaz de satisfacer sus necesidades aprovechando todos los recursos naturales renovables a su alcance. Los recursos naturales renovables tienen un valor actual y potencial, pues son componentes de la naturaleza. Los cuales son: Fsicos: sol, aire y agua; Biolgicos: suelo animales y plantas, de los cuales en algn grado depende la vida de los seres vivos, sin embargo en Guatemala cada da son ms escasos, por el mal uso y aprovechamiento que hacemos de ellos. Esta investigacin, pretende aprovechar en su totalidad el recurso agua, pues se plantea la reutilizacin de la misma, despus de haber sido tratada por medio de una planta de tratamiento de aguas residuales, que dada su importancia requiere sistemas de canalizacin, tratamiento, descarga y reuso. Toda agua servida o residual debe ser tratada tanto para proteger la salud pblica, como para preservar el medio ambiente, pues su tratamiento nulo o indebido genera graves problemas de contaminacin. Las aguas residuales, constituyen un residuo que no se utiliza, proveniente del uso domstico, en el presente caso. Estn constituidas por todas aquellas aguas que son conducidas por el alcantarillado universitario e incluyen, a veces, las aguas de lluvia y las infiltraciones de agua del terreno en el que se encuentra la planta de tratamiento de la Universidad de San Carlos de Guatemala. Sin embargo se tiene la oportunidad de reciclar la materia prima que es el agua y reutilizarla en el riego de las reas verdes de la Universidad de San Carlos de Guatemala, evaluando los beneficios que esto conlleva, beneficio econmico y ambiental, sin comprometer la satisfaccin de la necesidad de riego para las generaciones futuras. Para ello se hace necesario realizar un anlisis de los parmetros de agua residual conforme la ley de Descargas vigente, Acuerdo gubernativo 236 2006 Reglamento de descargas y reuso de aguas residuales y disposicin de lodos, para determinar la calidad del agua y sus posibles usos en la universidad, as como la propuesta para dicha reutilizacin. PALABRAS CLAVE Agua, Aguas residuales, Anlisis del agua, Calidad del agua, Efluente, Planta de tratamiento, Reciclaje, Reutilizacin, Riego, ABSTRACT Humanity is able to meet their needs using all renewable natural resources at your fingertips. The renewable natural resources have a current and potential value, they are components of nature. These are: Physical: sun, air and water; Biological: soil animals and plants, which to some extent depends the life of living beings, but in Guatemala every day more scarce, the misuse and exploitation that make of them. This research aims to fully water resources, it raises the reuse of the same, having been treated by a treatment plant wastewater, given its importance requires that piping systems, treatment, discharge and reuse. Any wastewater or waste must be treated both to protect public health, to preserve the environment, as no or improper treatment causes serious pollution problems. Waste water constitute a residue which is not used, from the household, in this case. Consist of all those waters which are conducted by the university and include sewage sometimes rain water and ground water infiltration which is the treatment plant at the University of San Carlos de Guatemala. But we have the opportunity to recycle the raw material is water and reuse it to irrigate the green areas of the USAC, evaluating the benefits that entails, economic and environmental benefits without compromising the satisfaction of the need for irrigation future generations. Thus it becomes necessary to analyze the parameters of wastewater Discharge under the law in force, pursuant to Government 236 - 2006 downloads Regulation and reuse of wastewater and sludge disposal, to determine the water quality and its possible uses in college, and the proposal for such reuse. KEY WORDS Water, waste water, water analysis, water quality, effluent, treatment plant, recycling, reuse, irrigation

! 1 MSc. Recursos Hidrulicos opcin Gestin

Integrada en Recursos Hdricos



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INTRODUCCIN El propsito de la presente investigacin es ofrecer una opcin de aprovechamiento y reutilizacin de aguas residuales, por lo que se plantean distintas definiciones relacionadas al aprovechamiento, reutilizacin y reciclaje de aguas residuales, desde un punto de vista tcnico y legal, por lo que se sustenta con una base terica de la actual gestin integral del agua. El uso tradicional de aguas residuales tratadas en la agricultura emplea sustancias potencialmente reciclables como son el nitrgeno y el fsforo como complemento a los abonos durante el perodo de desarrollo vegetativo. Se puede utilizar el efluente de las plantas de tratamiento de aguas residuales como solucin para un tratamiento sostenible del agua, segn las necesidades y las condiciones de cada regin y/o rea especfica. Los procesos de aprovechamiento de las aguas residuales se controlan amplia y analticamente; en funcin de las necesidades de las plantas o vegetacin en el caso de que se reutilice para riego vegetal. Se considera que el recurso hdrico tratado se desperdicia al devolverse a la cuenca, por los nutrientes que contiene, los cuales pueden ser aprovechados por la vegetacin que se cultiva en el campus universitario, y se disminuira la carga de nutrientes que contribuye a la eutrofizacin del lago de Amatitln de la cuenca respectiva, ya que es el cuerpo receptor. METODOLOGA MTODO 1. FASE I GABINETE 1.1 RECOPILACIN DE INFORMACIN Se recolect informacin bibliogrfica y cartogrfica con el fin de identificar el rea para el desarrollo de la investigacin. Se caracteriz biofsicamente la zona de investigacin, posteriormente se consultaron otras experiencias en dicho tema, y se estableci el rea verde que requiere riego y se considera ms apta econmicamente, la cantidad de agua que se requiere y la que actualmente se utiliza en el campus. 2. FASE II CAMPO 2.1 RECONOCIMIENTO DEL AREA DE ESTUDIO En esta fase se realiz una evaluacin directa del rea, ubicacin de la planta de tratamiento de aguas residuales de la ciudad universitaria, por medio de un reconocimiento al rea y como se encontraba distribuida la planta de tratamiento de aguas residuales, dnde se tomaran las muestras para anlisis de calidad del agua. 2.2 MUESTREO DEL AGUA DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO Se tomaron muestras de agua de la planta de tratamiento de aguas residuales de acuerdo a las normas respectivas de la Comisin Guatemalteca de Normas COGUANOR

(colecta, manipulacin, transporte y anlisis), con el fin de caracterizar dichas aguas de acuerdo con los parmetros de descargas de aguas residuales y con fines de riego. El muestreo permiti la agrupacin de informacin para el planteamiento del plan de uso del agua, a travs de la recoleccin de datos cuantitativos y cualitativos de la calidad del agua, de acuerdo al reglamento vigente de descargas y reuso de aguas residuales y disposicin de lodos acuerdo gubernativo 236 2006 y calidad del agua con fines de riego con la metodologa FAO UNESCO usada por el laboratorio de la Facultad de Agronoma de la USAC. 2.3 TOMA DE DATOS Se midi el caudal para estimar la capacidad de satisfaccin de la demanda de agua para riego y determinar aspectos que deban considerarse para aprovechar el efluente Se consider el abasto hdrico actual de las reas verdes que coordina la administracin universitaria, es decir el caudal actual utilizado en el riego ya establecido por rea, as como, los nutrientes que son utilizados en forma de fertilizantes que la universidad adquiere comercialmente. 3. FASE III LABORATORIO 3.1 ANALISIS DEL AGUA RESIDUAL Se realiz una identificacin a nivel de laboratorio de las caractersticas fsicas, qumicas y microbiolgicas de las aguas residuales, de acuerdo al reglamento de ley, en distintos laboratorios del campus central Facultad de Ciencias Qumicas y Farmacia (CC.QQ), Facultad de Ingeniera (ING), adems se realiz un anlisis de calidad del agua con fines de riego al final de cada etapa de tratamiento de la planta de tratamiento de aguas residuales de acuerdo a la clasificacin FAO UNESCO en el laboratorio de la Facultad de Agronoma de la Universidad de San Carlos. 4. FASE IV GABINETE FINAL 4.1 CALCULO, INTERPRETACIN Y ANALISIS DE DATOS Se realiz la comparacin econmica del sistema actual de riego versus el reuso y aprovechamiento del efluente de la planta de tratamiento, para proponer el sistema de aprovechamiento del agua residual. RESULTADOS 1. CALIDAD DEL AGUA Los laboratorios para determinar los parmetros de acuerdo a la ley fueron, (1) Facultad de Ciencias Qumicas y Farmacia (CC.QQ), (2) Facultad de Ingeniera (ING), y (3) Autoridad en el Manejo de la Cuenca del Lago de Amatitln AMSA , los resultados obtenidos se detallan a continuacin:



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Tabla 1. Resultados del anlisis de la muestra del Sedimentador secundario de agua residual y comparacin con los parmetros fsico, qumico y bacteriolgico del Reglamento de ley.

PARMETRO

DIMENSIONALES

LIMITES MAXIMOS

PERMISIBLES

RESULTADOS

OBTENIDOS MUESTRA

LABORATORIO

Grasas y aceites Miligramos por litro 10 0.038 1 Materia Flotante Ausencia / presencia Ausente Ausente En campo Slidos suspendidos Miligramos por litro 100 55 2 Nitrgeno total Miligramos por litro 20 23.2 2 Fsforo total Miligramos por litro 10 6.4 2 Potencial de Hidrgeno

Unidades de potencial de hidrgeno

6 a 9 7.5 2

Coliformes Fecales Nmero ms probable en cien mililitros

< 1 x 10 4 > 1.6 x 10 6 2

Arsnico Miligramos por litro 0.1 0 1 Cadmio Miligramos por litro 0.1 0 1 Cianuro total Miligramos por litro 1 0.015 3 Cobre Miligramos por litro 3 0 1 Cromo hexavalente Miligramos por litro 0.1 0.01 3 Niquel Miligramos por litro 2 0 1 Plomo Miligramos por litro 0.4 0 1 Zinc Miligramos por litro 10 0 1 Color Unidades platino cobalto 500 95 2 DBO5 Miligramos por litro 200 5.5 2

Fuente: Datos de laboratorio y reglamento de ley De acuerdo al reuso que se desea realizar del efluente de la planta de tratamiento de aguas residuales del campus universitario, los resultados obtenidos de acuerdo a la ley son: Tipo I reuso para riego agrcola en general, y Tipo V reuso recreativo (incluido riego de reas verdes) Esto dado que las condiciones que se requiere para riego ornamental no son limitantes. Tabla 2. Resultados del anlisis de la muestra del Sedimentador secundario de agua residual y comparacin con los parmetros y lmites mximos permisibles para reuso del Reglamento de ley.

TIPO DE

REUSO

PARAMETROS

DIMENSIONALES

LIMITES MAXIMOS

PERMISIBLES

RESULTADOS OBTENIDOS MUESTRA

LAB*

Tipo I DBO5 Miligramos por litro No aplica 5.5 2 COLIFORMES

FECALES Nmero ms probable en cien mililitros

No aplica _______

Tipo V DBO5 Miligramos por litro 200 5.5 2 COLIFORMES

FECALES Nmero ms probable en cien mililitros

< 1 x 10 3 > 1.6 x 10 6 2

* LAB: LABORATORIO Fuente: datos de laboratorio y reglamento de ley Tabla 3. Resultados del anlisis de la muestra del Sedimentador secundario de agua residual.

PARMETRO

DIMENSIONALES

RESULTADOS OBTENIDOS MUESTRA

LABORATORIO

DBO 5 Miligramos por litro 3.95 2 DQO Miligramos por litro 82 2

Fuente: Datos de laboratorio La relacin entre DQO y DBO5 tambin es conocida como ndice de bio-degradabilidad, que en el presente estudio corresponde a materia orgnica poco degradable.



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DQO/DBO5 =1.5 Materia orgnica muy degradable DQO/DBO5 =2 Materia orgnica moderadamente degradable DQO/DBO5 =10 Materia orgnica poco degradable Tabla 4. Resultados del anlisis de las muestras con fines de riego.

ETAPA pH S/cm mEq/litro ppm RAS CLASE C.E. Ca Mg Na K Cu Zn Fe Mn

Canaleta 8.5 1333 1.62 1.01 3.13 0.87 0 0 0.1 0 2.75 C3 S1 Sedimentador Primario

7.4 1138 1.37 1.03 3.70 0.46 0 0 0.3 0 3.36 C3 S1

Etapa 1 7.5 962 1.37 1.01 3.59 0.41 0 0 0 0 3.29 C3 S1 Etapa 2 7.2 884 1.25 0.97 3.59 0.56 0 0 0.3 0 3.45 C3 S1 Etapa 3 6.5 801 1.50 1.05 3.48 0.36 0 0 0.3 0 3.05 C3 S1 Sedimentador Secundario

6.1 840 1.62 1.15 3.80 0.31 0 0 0 0 3.14 C3 S1

Fuente: Datos de laboratorio Facultad de Agronoma pH: Potencial de hidrgeno, C.E.: conductividad elctrica, RAS: relacin de adsorcin de sodio, ppa: partes por milln, Ca: calcio, Mg; Magnesio, Na: sodio, K: potasio, Cu: cobre, Zn; zinc, Fe: hierro, Mn: manganeso. Segn clasificacin FAO UNESCO, utilizada por el laboratorio de la Facultad de Agronoma de la Universidad de San Carlos de Guatemala, las muestras se clasifican como: C3S1 C3: Aguas de alta salinidad, lo cual indica que no pueden usarse en suelos cuyo drenaje sea deficiente, an con drenaje adecuado se puede necesitar prcticas especiales de control de salinidad, debiendo por tanto, seleccionar nicamente aquellas especies vegetales muy tolerantes a las sales. S1: Aguas de baja sodicidad (bajo contenido de sodio), pueden usarse para el riego en la mayora de suelos con poca probabilidad de alcanzar niveles peligrosos de sodio intercambiable, no obstante, los cultivos sensibles, como algunos frutales y aguacates pueden acumular cantidades perjudiciales de sodio. Sandoval Illescas, J. (1989) Con el acoplamiento de la planta al suelo, la tierra afectada por sal puede usarse en forma sustentable, utilizando plantas tolerantes a la salinidad y al riego de pozos salados. Mas de un ciento de especies se han clasificado, incluyendo zacates, arbustos y una variedad de rboles; muchos pueden emplearse para la alimentacin humana y animal, maderable, combustible, abonos verdes para el suelo, para el procesamiento de productos industriales como papel, fibras, resinas, qumicos, bio-gas, alcohol, ornamentales, medicinales y muchos otros ms.

La lista de especies mundial es muy amplia, ya que son varios pases los que estn trabajando en forma extensiva en el rescate y reincorporacin a la produccin de suelos salinos. Holanda, Estados Unidos, Canad, Australia, Egipto, India, Argentina, Per, Vietnam, Blgica, Inglaterra, Irak, Irn, Marruecos, Myanmar, Pakistn, Siria, Tunes y muchos otros pases estn por medio de investigacin Dado que por el perodo de lluvias en Guatemala, se realiza un autolavado peridico del suelo y la cobertura vegetal que se plantea favorecer en su mayora es de tipo ornamental, siendo especies tolerantes y que se pueden acoplar a la salinidad. 2. MEDICION DE CAUDAL 2.1 AFOROS Con el mtodo seccin velocidad, se calcul la velocidad del efluente de la planta de tratamiento de aguas residuales en distintos puntos, con molinete para determinar el caudal de agua que es tratado en la planta del campus. Utilizando la siguiente frmula de molinete para calcular la velocidad: V = 0.6860 (R/t) + 0.0030 R = No de pulsos * 5 R = revoluciones t = tiempo (segundos = s) V = m / s Y la siguiente formula para calcular el caudal en ambos mtodos Q = V * A Donde: Q = caudal (m3/s) V = velocidad (m/s) A = rea (m2)



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Tabla 5. Caudales en la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales. PUNTO DE AFORO REA

(m 2) VELOCIDAD

(FRMULA DEL MOLINETE)

(m / s)

CAUDAL (m3 / s)

CAUDAL (L / s)

Entrada canal 0.056 1.01 0.05651 56.51 Entrada Sedimentador

primario 0.056 1.45 0.08116 81.16

Salida Sedimentador secundario

0.1313 0.36 0.04768 47.68

Datos tomados en la PTAR el da 13 de mayo 2011 las 12:00 horas del medio da.

Tabla 6. Caudal de agua tratado en la Planta de Tratamiento PUNTO DE AFORO HORA REA

(m 2) VELOCIDAD

(FRMULA DEL MOLINETE)

(m / s)

CAUDAL (m3 / s)

CAUDAL (L / s)

Salida Sedimentador Secundario

07:30 0.1218 0.04 0.005 5.01 08:30 0.1218 0.02 0.003 2.69 09:00 0.1218 0.04 0.005 5.01 10:00 0.1320 0.10 0.013 12.97 11:00 0.1370 0.14 0.019 18.69 12:00 0.1370 0.16 0.021 21.30 13:00 0.1320 0.14 0.018 18.00 14:00 0.1269 0.12 0.014 14.89 15:00 0.1269 0.16 0.019 19.72

Datos tomados en la PTAR el da 26 de octubre 2011

El caudal promedio es 0.013 en metros cbicos por segundo y su equivalente 13.14 litros por segundo, obtenido del aforo realizado con el mtodo seccin velocidad, calculando la velocidad con molinete.

Tabla 7. Caudal de agua tratado en la Planta de Tratamiento (Mtodo volumtrico) Sedimentador

secundario Tiempo promedio

segundos Volumen m 3 Caudal en m3 / s

Caudal en L / s

07:25 162 0.3657 0.0023 2.2576

07:30 95 0.2009 0.0021 2.1147

07:35 67 0.1473 0.0022 2.1988

07:38 59 0.1473 0.0025 2.4970

08:00 100 0.1741 0.0017 1.7411

08:05 80 0.1473 0.0018 1.8415

08:07 55 0.1473 0.0027 2.6786

09:00 21 0.1082 0.0052 5.1511

00:02 19 0.1082 0.0057 5.6933

09:05 20 0.1082 0.0054 5.4087

11:00 24 0.3657 0.0152 15.2387

02:00 31 0.3194 0.0103 10.3023

02:30 23 0.3194 0.0139 13.8856 Datos tomados en la salida del Sedimentador secundario de la PTAR los das 4 y 9 de noviembre 2011

El caudal promedio es 0.0055 en metros cbicos por segundo y su equivalente 5.46 litros por segundo, obtenido del aforo realizado por medio del mtodo volumtrico. Considerando una jornada laboral de ocho horas con un volumen de 43 litros por segundo.



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A continuacin se presentan dos hidrogramas de tendencia del caudal en litros por segundo, con respecto al aforo de una jornada laboral, de acuerdo a los dos mtodos de aforo utilizados

Hidrograma 1: Caudal obtenido por mtodo Seccin velocidad

Hidrograma 2: Caudal obtenido por mtodo volumtrico

De las grficas anteriores, podemos deducir que al inicio de la jornada laboral el caudal es menor, y va en aumento a medida que transcurre el da, con picos mximos en determinadas horas. 3. FUENTES QUE DESCARGAN A LA PLANTA DE TRATAMIENTO Las fuentes reconocidas que descargan a la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales del campus universitario son:

a. Aguas sanitarias, alcantarillado de edificios y campus en general

b. Agua pluvial, mezclada con aguas sanitarias c. Diluciones de qumicos de laboratorios de

unidades acadmicas Para determinar la disposicin final de los desechos lquidos de las unidades acadmicas que cuentan con laboratorio: Agronoma, Ingeniera, Veterinaria, Odontologa, y Farmacia, se solicit a dichas unidades acadmicas indicaran el procedimiento que realizan para

disponer finalmente de los lquidos qumicos utilizados, indicndose lo siguiente: La Facultad de Odontologa indic que no se realiza ningn tratamiento especial y los lquidos que se utilizan en los laboratorios y clnicas egresan directamente al drenaje del campus universitario. La Facultad de Agronoma indic que en los laboratorios de: Suelo - Agua Plantas y Qumica, los cidos, reactivos, etc, que se utilizan van directo a la planta de tratamiento, de la siguiente manera: en el laboratorio de Suelo Agua Planta, se desechan diluciones de: cido sulfrico, cido brico, cido clorhdrico, cido actico, Hidrxido de sodio, acetato de amonio, un promedio de 4 litros por semana los das jueves. En el laboratorio de Qumica, se recuperan y almacenan en botes y frascos de vidrio color mbar los qumicos concentrados y considerados ms txicos, los lquidos que desechan son: sales diluidas, sulfatos, carbonatos, aminocidos, lpidos, protenas, carbohidratos que son utilizados en las prcticas de laboratorio, diariamente, por lo que en promedio por semana de diluciones se desechan 10 litros. La Facultad de Ciencias qumicas y farmacia, indic la disposicin de desechos lquidos, de acuerdo a sus escuelas de Qumica, Qumica biolgica, Qumica farmacutica, Biologa y Nutricin. Indicando generalizadamente, que el lavado de cristalera, ciertas diluciones cidos y bases son descartados en el drenaje de los lavaderos de los laboratorios, as mismo se indica que cidos y bases ms concentrados son descartados en la elaboracin de planchas de cemento generalmente en noviembre de cada ao, y los desechos que en su mayora son inorgnicos insolubles en agua y que puedan contener metales o material peligroso al ambiente, son almacenados y algunos son recuperados, sin embargo la inquietud y preocupacin que presentan todos los laboratorios, es la seguridad por la cantidad de producto almacenado en los laboratorios. De las dems unidades acadmicas que cuentan con laboratorios no hubo respuesta. 4. AREAS DE RIEGO Las reas que se deben establecer para riego en funcin de la calidad del agua tratada de planta de tratamiento del campus, de acuerdo a los parmetros de ley son; riego agrcola u ornamental en la ciudad universitaria. Es decir que se puede utilizar en jardines y reas verdes de todas las facultades y escuelas de la ciudad universitaria, adems en los viveros ornamentales que la administracin universitaria dirige y tambin en las granjas de Agronoma y Veterinaria, de acuerdo a la reglamentacin de ley por tipo de uso, todo lo anterior debido a los nutrientes que posee, considerando su alta salinidad, a manera de fertirriego para recuperacin o mejoramiento de suelos o como fertilizante de cultivos que previo a su consumo requieran procesos industriales, no para cultivos de consumo crudo o precocido.

Vol. 8 No. 1 REVISTA CIENTIFCA Ao 2013


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5. ANALISIS ECONOMICO DE ABASTO HIDRICO ACTUAL

Tabla 8. Gasto de agua en poca seca por da. EQUIPO HORARIO/VIAJE VOLUMEN POR

DIA EN GALONES VOLUMEN POR DIA EN LITROS

VOLUMEN POR DIA EN m3

Camin Cisterna 3 /da 7,500 28,387.5 28.387 Aspersor 30 minutos por da 105 397.425 0.397 Aspersores (800) 30 minutos por da 84,000 317,940 317.94 Total agua por da Cisterna y aspersores 91,500 346,327.5 346.32

Fuente: Datos proporcionados en entrevista por encargados de riego

El camin cisterna realiza un promedio de 3 viajes por da, en un tiempo estimado de llenado por viaje de 1 hora 30 minutos, con un volumen de 2,500 galones por viaje, su equivalente 7,500 galones de agua por da, obtenida de los pozos de agua que abastecen a la ciudad universitaria. El total de aspersores en funcionamiento es de 800 de diversos circuitos de riego de las reas verdes de la universidad, y actualmente se estn instalando 700 aspersores ms para el camelln central, todos estos controlados por la administracin universitaria. Los aspersores funcionan en turnos de 30 min por da de lunes a viernes, con un caudal individual de 3.5 galones por minuto, abarcando un rea de riego cada uno de 8.5 metros cuadrados, es decir que se cubren 6,800 mts 2 en

riego por parte de la administracin central, sin contar los sistemas de riego que cada facultad administra independientemente. Por lo que se considera que el caudal promedio por jornada laboral de 8 horas en galones por minuto es de 91,500. Los pozos que cubren la demanda de agua para riego de jardines son el 1 y el 2, los cuales funcionan automticamente 15 das del mes cada uno y su horario de bombeo es de acuerdo a la demanda, ya que el equipo se activa y detiene automticamente, el caudal promedio de cada pozo es de 240.5 Gal/min, su equivalente 54.62 M3 / hora

Tabla 9. Costo del gasto de agua para riego en la USAC.

ELEMENTO COSTO UNITARIO

COSTO MENSUAL

COSTO ANUAL

Cisterna Q 307.53 Q 18,451.80 Q 221,421.60 Pozo (pago promedio mensual de c/u) (2 pozos) Q 3,024.88 Q 6,049.75 Q 72,597.00 Totales Q 6,357.29 Q 24,501.56 Q 294,018.60

Fuente: datos calculados Tasa de cambio segn Banco de Guatemala: Enero 2012 $ 1.00 por Q 7.82 El costo de bombeo por metro cbico es de: Q 0.07692, hacia la red de distribucin de agua para riego, el costo por metro cbico de traslado de agua en camin cisterna es en promedio de Q 32.5, por lo que un viaje de camin cisterna tiene un costo de Q 307.53, por lo anterior, podemos decir que el costo de riego con bombeo a aspersores por metro cuadrado es de Q 0.0036 y el costo de riego con camin cisterna por metro cuadrado es de Q 0.1550 6. DISEO HIDRAULICO PARA REUSO El diseo hidrulico, comprende el sistema de captacin, almacenamiento y traslado a la parte alta de la planta de tratamiento de aguas residuales. Considerando una altura vertical de 24 mts y una distancia horizontal de 70 mts, desde el Sedimentador secundario a la garita de entrada de la planta de tratamiento.

Tabla 10. Elementos del diseo hidrulico Elementos Capacidades / requerimientos

Unidad de medida Cantidad Promedio Caudal a utilizar Lts / S 12 12 Cisterna Lts 2 10,000 Tubera 4 PVC Metros 160 psi 85 85 Codos Pvc 45 6 6 Codo PVC 90 1 1 Bomba Hp 1 6

Fuente: datos calculados



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Grafico 1: Perfil hidrulico

7. PROPUESTA ECONOMICA Se considera la propuesta de inversin inicial y mantenimiento mensual, es decir el combustible y lubricantes necesarios para bombear el agua residual, considerando que se utilizar de acuerdo a los requerimientos de riego.

Tabla 11. Elementos del diseo hidrulico vrs costos ELEMENTO UNIDAD DE MEDIDA CANTIDAD COSTO UNITARIO COSTO TOTAL

Cisterna 10,000 lts 2 Q 14,905.00 Q 29,810.00 Tubera Tubo / 6mts c/u 160 psi

Dimetro de 4 15 Q 509.61 Q 7,644.15

Codos PVC 45 6 Q 1,346.92 Q 8,079.52 Codo PVC 90 1 Q 1,346.92 Q 1,346.92 Bomba 6 hp 1 Q 29,000.00 Q 29,000.00 Planta elctrica 2000 Watt 1 Q 3,000.00 Q 3,000.00 Combustible mensual

Galones 20 Q 35.00 Q 700.00

Lubricantes mensuales

Litros 5 Q 32.00 Q 160.00

TOTAL Q 79,742.59 Datos obtenidos de costos de mercado de dichos elementos

Se considera que los elementos contemplados para el diseo hidrulico son los ms recomendables y con los que se incurrira en menor gasto, dada su durabilidad, disponibilidad y garanta en el mercado comercial. Se debe considerar que por el tipo de nutrientes que lleva el agua, el costo de fertilizacin disminuir en un 50 %, es decir que de una inversin promedio anual de Q 40,000.00 en fertilizantes, se contempla un consumo anual de Q 20,000.00 para otros agroqumicos El costo de mantenimiento de bombeo mensual es de Q860 entre combustibles y lubricantes, sin embargo se calcula que la inversin inicial se recupera en 2 aos 7 meses, calculando un ahorro promedio anual de Q 29,616.32 en consumo de agua y fertilizantes, y una inversin inicial de Q 79,742.59, se deduce que se tiene la primera cantidad anual para invertir en la segunda.

440#445#450#455#460#465#470#475#480#

4# 1# 28# 32# 44# 54# 55# 68#

COTA

S&DEL

&PER

FIL&

METROS&LINEALES&

PERFIL&HIDRAULICO&

PERFIL#



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CONCLUSIONES El efluente de la planta de tratamiento de aguas residuales puede reducir en un 26.5 % los costos de riego de reas verdes; pues se disminuira el bombeo del pozo de agua para riego que utiliza diariamente 63.54 galones por minuto, de los 240.5 galones por minuto que bombean los pozos, as como determinados fertilizantes, por la carga de nutrientes que tiene el agua residual tratada. De acuerdo a los parmetros del Reglamento de Descargas y Reuso de Aguas Residuales Acuerdo Gubernativo 236 2006, la calidad del agua del efluente es apta para: Tipo I reuso para riego agrcola en general, y Tipo V reuso recreativo (incluido riego de reas verdes). De acuerdo a la clasificacin FAO UNESCO del agua con fines de riego, de cada una de las etapas de tratamiento de agua de la planta de tratamiento de aguas residuales de la ciudad universitaria las muestras se clasifican como: C3S1 C3: Aguas de alta salinidad, utilizables en riego, cuidando el drenaje y las especies vegetales tolerantes. S1: Aguas de baja sodicidad (bajo contenido de sodio), pueden usarse para el riego en la mayora de suelos ms no en cultivos sensibles, como algunos frutales. Las plantas pueden acoplarse a un suelo salino, y adems existen plantas tolerantes a la salinidad y el agua dulce se reserva para consumo humano y animales de granja. Existen otras investigaciones de reuso de agua residual tratada con distintos mtodos y utilizando distintas etapas con respecto a produccin en vivero de determinadas especies y para especies de consumo humano, demostrndose mayor productividad en su fase de crecimiento y considerando que los productos comestibles deben tener un proceso industrial previo a su consumo para eliminar patgenos. Por lo anterior en la universidad se puede utilizar para distintos tipos de grama (Cynodon dactylon (Bermuda), Pennisetum clandestinum (Kikuyu, Stenotaphrum secundatum (Gramn, Hierba de San Agustn), esta es la ms dura de todas y Zoysia japonica (Zoysia)), que actualmente se utilizan en jardinizacin, para lo cual se hace una preparacin del sustrato donde se siembra, el cual mejora el drenaje de dichas reas, y es el rea de mayor demanda del recurso hdrico, adems de estar presentes distintas especias arbreas y arbustivas tolerantes a la salinidad como: Casuarina equisetifolia, eucaliputs spp. Ficus, algunas variedades de pino, Dracaena, Mirto, algunas variedades de palmera ornamental, trepadoras como la Bouganvillia spp, Hedera Helix, algunos cactus de jardn y algunas herbceas ornamentales de uso comn. De acuerdo a la investigacin realizada, se determin que todos los laboratorios que realizan prcticas en la ciudad universitaria de las Facultades de Odontologa, Agronoma, Ciencias qumicas y Farmacia, descargan diluciones de cidos y bases al alcantarillado general, peridicamente, y guardan otros elementos qumicos contaminantes en botellas tipo pet y frascos de vidrio mbar en los laboratorios, desde hace 10 aos promedio, lo cual genera riesgo de contaminacin a la salud y al ambiente, sin embargo no hubo respuesta de las

Facultades de Ingeniera y Medicina Veterinaria y Zootecnia, pero se asume que son las mismas condiciones. Las reas que se deben establecer para riego en funcin de la calidad del agua tratada de planta de tratamiento del campus, de acuerdo a los parmetros de ley son; riego agrcola u ornamental en la ciudad universitaria. El abasto actual de agua para riego es de dos pozos de agua, el cual implica un 26.5% del caudal de los mismos diariamente para el sistema de riego y el cisterna, as que el costo promedio mensual de agua de pozo es de Q 801.36, anual de Q 9,616.32, adems del costo anual de fertilizantes, el cual puede ascender en promedio a Q 40,000.00, y utilizando el efluente de la planta de tratamiento hay una inversin inicial de Q 79,742.59, la cual se recupera en 2 aos 7 meses, considerando siempre la compra de Q 20,000.00 en fertilizantes anualmente. Para poder utilizar el agua, es necesario subir de la cota 452 correspondiente al Sedimentador secundario a la cota 471 a nivel de suelo en la entrada a la planta de tratamiento de aguas residuales y a la cota 476, considerando altura de tanque y camin cisterna, captando y almacenando el agua en dos tanques cisterna desde el Sedimentador secundario y elevada por medio de una bomba de 6 hp al punto de salida, por medio de tubera de pvc, hasta la entrada a la planta, de acuerdo al plano de perfil de la planta de tratamiento. Se estima una inversin inicial de Q 79,742.59 para reutilizar el agua residual, y un costo de mantenimiento que contempla el combustible y lubricantes de Q 860.00 mensuales, con lo que se reducir el consumo de agua de pozo, as como de fertilizantes. La reutilizacin directa de aguas residuales tratadas, se ha desarrollado en aquellos pases con elevada capacidad tecnolgica, escasez de agua y un nivel econmico alto. En el presente caso la finalidad de la reutilizacin es aumentar el rendimiento aprovechando la materia orgnica y los nutrientes del agua residual. BIBLIOGRAFA CONGRESO DE LA REPBLICA DE GUATEMALA, GT.

2006. Acuerdo gubernativo 236 2006 Reglamento de descargas y reuso de aguas residuales y disposicin de lodos. Diario de Centroamrica, Guatemala, Mayo 11: Edicin electrnica No. 805.

CONSEJERA DE MEDIO AMBIENTE DE LA JUNTA DE ANDALUCA 1995 Gestin integral del agua, ciclo integral del agua, depuracin y reutilizacin, estrategia de reutilizacin Espaa Disponible en:http://www.juntadeandalucia.es/medioambiente/site/web/menuitem.a5664a214f73c3df81d8899661525ea0/?vgnextoid=facaa7ab49be3210VgnVCM1000001325e50aRCRD&vgnextchannel=4d4d1bf6356b5210VgnVCM1000001325e50aRCRD Consultado Mayo 20 de 2009

GISPERT, CARLOS. Enciclopedia prctica de la Agricultura y la Ganadera Editorial Ocano, Espaa

1032 p.



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HERRERA, ISAAC 1995 Manual de Hidrologa, Universidad de San Carlos de Gutemala, Facultad

de agronoma 223 p. IUPA (Instituto Universitario de Plaguicidas y Aguas)

Universidad Jaume I de Castelln Espaa Disponible en: http://www.agua.uji.es/pdf/leccionRH28.pdfConsultado 20 Mayo 2009.

SANDOVAL ILLESCAS, JORGE 1989 Principios de Riego y Drenaje Universidad de San Carlos Facultad de Agronoma 344 p.

SEGUI AMORTEGUI, LUIS ALBERTO 2004 Sistemas de regeneracin y reutilizacin de aguas residuales. Universidad Politcnica de Catalua, Departamento de Biotecnologa Agroalimentaria y Biotecnologa, Tsis doctoral en biotecnologa agroalimentaria y sostenibilidad Disponible en: http://www.tesisenred.net/handle/10803/7053 Barcelona, Espaa 256 p. Consultado Mayo 20 de 2009



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DETERMINACIN DE LA OCURRENCIA DE LA INVERSION TRMICA ANUAL EN EL LAGO DE AMATITLN

Esthefany Fuentes1

RESUMEN La inversin trmica o volteo es una mezcla que se da en algunos lagos. Est relacionada con el ciclo de energa de la tierra y su ocurrencia depende de los cambios de temperatura en la columna de agua, permitiendo reconocer las condiciones de circulacin y mezcla. Segn la ocurrencia de inversin, el Lago de Amatitln, se clasifica como monomctico clido, ya que sus aguas se mezclan una vez al ao. El Lago de Amatitln est ubicado en el municipio de Amatitln a 25 kilmetros de la ciudad capital a 1,188 msnm y tiene un rea superficial de 15.06 km2. Durante aos se han realizado estudios y proyectos de investigacin enfocados a la parte fsica, qumica y microbiolgica de sus aguas; no as la evaluacin de la inversin trmica. El objetivo del presente artculo fue determinar en qu momento del ao se presenta la inversin trmica en el Lago de Amatitln. Esto se realiz utilizando datos de temperatura (parmetro importante para los sistemas lnticos) de dos puntos principales lado Este y Oeste- a diferentes profundidades para los aos 2008 al 2011. A travs de grficas pudo determinarse que la inversin trmica ocurre generalmente en los meses de noviembre, diciembre, enero y febrero. PALABRAS CLAVE Inversin trmica, volteo, mezcla, temperatura, lago, Monomctico clido, lntico. The thermal inversion or "mixing" is a mixture that occurs in some lakes. It is related to the energy cycle of the earth and its occurrence depends on the temperature changes in the water column, allowing to recognize the water circulation and mixing. According to the inversion occurrence, Lake Amatitln is classified as a warm monomictic lake as its waters are mixed once a year. Amatitln Lake is located in the town of Amatitlan, 25 kilometers away from Guatemala City at 1.188 meters above sea level and has a surface area of 15.06 square kilometers. For years studies and research projects have been focused on the physical, chemical and microbiological quality of the water, while the thermal inversion has not been studied yet. The aim of this paper was to determine what time of year the thermal inversion in Amatitln Lake occurs. This was determine using temperature data (important parameter for lentic systems) of two main sites -East and West side- at different depths within the years 2008 to 2011. Through graphs could be determined that the water inversion usually occurs in the months of November, December, January and February. KEYWORDS: Thermal investment, I turn, mixture, temperature, lake, Monomictico hot, lens. INTRODUCCIN El lago de Amatitln es uno de los cuerpos de agua que se encuentran en un proceso acelerado de contaminacin y de eutrofizacin artificial, es decir, un desarrollo exagerado de algas debido a la presencia de nutrientes, en particular de nitrgeno y de fsforo, as como la presencia de dixido de carbono y luz, lo cual tiende a reducir sus usos y acelerar su desaparicin. Debido a todos los procesos fsicos qumicos y biolgicos que se encuentran en desequilibrio, pueden alterar todos aquellos factores o procesos que en l ocurren, como el de la inversin trmica (Fuentes, 2005) La inversin trmica o mezcla que ocurre en los lagos monomcticos clidos, es una calificacin que se asigna a los lagos que tienen la caracterstica de que las aguas se mezclan una vez al ao, por causa de las variaciones de la temperatura, de modo homogneo en un perfil vertical sin un gradiente de densidad segn la estratificacin para los lagos. Tabarini,1985, mencion en una publicacin especial, que el fenmeno se da por un sistema de agua tibia sobre el agua fra que es fsicamente estable y permanecer

constante, a no ser que se aplique una fuerza considerable para invertirlo (da vuelta). Los vientos fros del mes de noviembre, por ejemplo, tienen suficiente fuerza y durante esta poca el lago, ya se est enfriando, un vendaval fuerte tiende a invertirlo y se mezclan por completo las aguas del epilimnion (aguas de arriba) con las del hipolimnion (aguas de abajo). Para el lago de Amatitln se llev a cabo el presente estudio y se pudieron conocer los meses en que ocurri la inversin trmica o volteo. La inversin es importante porque influye de manera fundamental en los procesos y ciclos fsicos y qumicos de los animales que viven dentro del ecosistema y muchas veces hasta ocasionarles la muerte. As mismo se identific que este fenmeno se establece durante los meses ms fros del ao de noviembre a febrero.

1 Licda. en Acuacultura, MSc. Recursos Hidrulicos, Opcin Gestin de Recursos Hdricos



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DESCRIPCION DEL AREA DE ESTUDIO El lago de Amatitln se encuentra a 25 km de la Ciudad de Guatemala, a una altitud de 1186 msnm. Tiene 12 km de largo, 3 km de ancho, y una superficie de 15.06 km, su profundidad media es 18 metros y la mxima 28 metros ubicada entre la Silla del Nio y el Zanjn de Monte Sin. Los municipios que comparten las riberas del lago son: Amatitln, Villa Canales, San Miguel Petapa y Villa Nueva. El volumen del cuerpo de agua es aproximadamente 270 millones de metros cbicos; Coordenadas, 1428N 9036O / 14.467, -90.6. Superficie, 15.06 km (Batimetra 2001). En la actualidad, el lago es utilizado con fines de consumo domstico, irrigacin, recreacin, hidroelectricidad, navegacin comercial en pequea escala y pesca con fines nutricionales y comerciales. La temperatura media anual es bastante estable y oscila entre los 18 y 21C. El Lago puede ser considerado como dos lagos, debido a que las caractersticas fsicas, qumicas y biolgicas de cada parte son diferentes. El lado Oeste recibe los vertidos residuales de la zona sur de la ciudad capital que incluye los municipios de Mixco, Villa Canales, San Miguel Petapa, Villa Nueva, Santa Catarina Pinula entre otros. Y el lado Este, recibe la influencia de agua por infiltracin o escorrenta. Este recurso natural tiene un alto grado de eutroficidad por los nutrientes que recibe como el nitrgeno y el fsforo derivados de las industrias, del sector agrcola; as como, de las aguas domsticas, entre otras. La columna de agua ha sufrido un desequilibrio ya que en la parte superficial (epilimnion) del lago sus caractersticas son las siguientes: turbiedad alta, oxgeno disuelto alto, temperatura alta, transparencia baja, slidos en suspensin altos y en la parte del hipolimnion (profunda) oxgeno disuelto bajo (Fuentes, 2005). METODOLOGIA Se determin la ocurrencia de la inversin trmica con los datos mensuales de temperatura In Situ, a diferentes profundidades, de dos estaciones principales de monitoreo, centro lado Este y centro lado Oeste, correspondiente a los aos 2008-2011, In Situ, aunque se cuenta con informacin de aos anteriores, pero solamente de algunos meses especficos. Los datos utilizados para este trabajo fueron obtenidos de la divisin de control, calidad ambiental y manejo de lagos de La Autoridad para el Manejo Sustentable de la Cuenca y del

Lago de Amatitln -AMSA - . Con los cuales se procedi a la digitalizacin en hojas electrnicas de Excel y la elaboracin de las grficas donde se muestra el perfil del lago y as identificar la ocurrencia de la inversin trmica conforme las temperaturas bajas y la mnima variacin del gradiente de temperatura desde la superficie hacia la profundidad. La investigacin fue de tipo exploratoria, ya que se busc determinar la ocurrencia de la inversin trmica. A continuacin se presenta una tabla con las coordenadas de los puntos de muestreo del parmetro de temperatura C. Tabla 1. Identificacin de coordenadas de los puntos de muestreo

No. Localizacion Coordenadas

1

Lado Este Centro Lago de

AmatitlnN 142617.4"

W 0903307.0"

2

Lado Oeste Centro Lago de

AmatitlnN 142838.1"

W 0903513.4" Fuente: Elaboracin propia Figura. 1 Localizacin de puntos de Muestreo

Fuente: Aldo Orozco, 2012

RESULTADOS Para la elaboracin de las grficas se utiliz el parmetro temperatura, el cual ayud al anlisis de la informacin. A continuacin se presenta la tabla con los meses de temperaturas bajas y las graficas con los datos que ocurri la inversin trmica.



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Tabla 2. Datos de los meses de temperatura lado Este y Oeste del lago de Amatitln, aos 2008-2011 P rof.

E F E F M E N D E F N D E F E F M E F N D E F M D

0 21.50 22.00 21.00 21.00 21.55 22.2 22.70 22.6 21.90 22.00 22.60 21.70 22.05 23.50 21.65 22.15 22.05 22.60 22.95 23.25 22.60 22.40 23.30 23.25 22.90

1 21.35 21.95 20.90 20.85 21.50 21.8 22.60 22.1 21.90 21.95 22.60 21.70 22.00 23.15 21.45 21.75 21.95 22.25 22.95 23.25 22.50 22.30 22.95 23.20 22.90

2 21.20 21.80 20.80 20.80 21.40 21.5 22.60 22.1 21.70 21.95 22.60 21.70 21.80 22.90 21.20 21.55 21.80 21.65 22.90 23.05 22.50 22.10 22.35 22.85 22.60

3 21.15 21.70 20.80 20.75 21.35 21.2 22.60 22.0 21.70 21.95 22.40 21.70 21.75 22.65 21.15 21.45 21.75 21.50 22.80 23.00 22.40 22.00 22.20 22.75 22.40

4 21.15 21.65 20.70 20.75 21.25 21.2 22.60 22.0 21.40 21.95 22.30 21.70 21.65 22.25 21.05 21.40 21.65 21.50 22.80 22.89 22.30 21.80 22.15 22.70 22.40

5 21.10 21.60 20.70 20.70 21.25 21.1 22.60 22.0 21.10 21.65 22.40 21.70 21.65 21.95 21.05 21.30 21.65 21.50 22.65 22.90 22.30 21.70 22.00 22.65 22.30

6 20.95 21.60 20.65 20.65 21.25 21.1 22.50 22.0 21.00 21.45 22.20 21.70 21.60 21.95 21.05 21.25 21.55 21.50 22.55 22.90 22.30 21.50 22.00 22.60 22.30

7 20.85 21.50 20.65 20.60 20.55 21.1 22.60 22.0 21.00 21.35 22.20 21.70 21.50 21.80 21.00 21.15 21.45 21.50 22.25 22.90 22.30 21.40 21.95 22.55 22.30

8 20.85 21.50 20.65 20.55 20.35 21.0 22.60 22.0 20.90 21.30 22.20 21.70 21.50 21.45 21.00 21.05 21.30 21.50 22.10 22.85 22.20 21.40 21.85 22.25 22.20

9 20.85 21.50 20.55 20.45 20.25 21.0 22.50 22.0 20.80 21.10 22.20 21.70 21.45 21.70 20.95 21.00 21.20 21.35 22.05 22.85 22.30 21.30 21.80 22.20 22.20

10 20.80 21.45 20.50 20.35 20.20 21.0 22.60 22.0 20.80 21.10 22.20 21.70 21.45 21.60 20.90 20.90 21.05 21.35 22.05 22.80 22.20 21.30 21.75 22.10 22.20

11 20.80 21.50 20.50 20.25 20.20 20.9 22.50 22.0 20.80 21.10 22.20 21.70 21.35 21.55 20.85 20.85 20.90 21.30 21.85 22.75 22.30 21.30 21.60 22.00 22.20

12 20.80 21.20 20.50 20.15 20.10 20.9 22.60 22.0 20.80 20.95 22.20 21.70 21.30 21.55 20.85 20.75 20.85 21.30 21.75 22.75 22.30 21.20 21.60 21.95 22.20

13 20.80 21.20 20.50 20.15 20.10 21.0 22.50 22.0 20.80 20.95 22.20 21.70 21.25 21.45 20.85 20.70 20.85 21.30 21.70 22.70 22.30 21.20 21.55 21.90 22.20

14 20.80 21.30 20.50 20.15 20.10 20.9 22.50 22.0 20.70 20.90 22.10 21.70 21.25 21.45 20.85 20.70 20.80 21.30 21.70 22.75 22.30 21.20 21.55 21.80 22.20

15 20.75 21.15 20.45 20.15 20.10 20.9 22.50 22.0 20.70 20.90 22.10 21.70 21.25 21.50 20.85 20.70 20.75 21.30 21.65 22.75 22.30 21.10 21.50 21.75 22.10

16 20.75 21.10 20.45 20.10 20.10 20.9 22.50 22.0 20.70 20.80 22.10 21.70 21.25 21.40 20.85 20.65 20.75 21.30 21.60 22.70 22.30 21.10 21.45 21.75 22.10

17 20.75 21.00 20.40 20.10 20.05 20.8 22.60 21.9 20.70 20.80 22.10 21.70 21.25 21.40 20.80 20.65 20.70 21.25 21.55 22.75 22.30 21.10 21.40 21.70 22.10

18 20.75 21.00 20.40 20.10 20.00 20.8 22.50 21.9 20.70 20.80 22.10 21.70 21.20 21.40 20.80 20.65 20.70 21.25 21.50 22.70 22.20 21.10 21.40 21.70 22.10

19 20.70 20.90 20.40 20.10 20.00 20.8 22.60 21.9 20.70 20.85 22.10 21.70 21.20 21.40 20.80 20.65 20.70 21.25 21.45 22.70 22.30 21.10 21.40 21.70 22.10

20 20.70 21.00 20.40 20.10 20.00 20.8 22.60 21.9 20.70 20.80 22.10 21.60 21.20 21.35 20.80 20.65 20.70 21.25 21.45 22.70 22.20 21.10 21.35 21.65 22.10

21 20.70 21.00 20.50 20.10 20.00 20.8 22.60 21.9 20.70 20.80 22.00 21.60 21.20 21.35 20.80 20.60 20.65 21.25 21.45 22.65 22.20 21.10 21.30 21.60 22.10

22 20.70 21.00 20.50 20.10 20.00 20.7 22.50 21.9 20.70 20.80 22.00 21.60 21.20 21.35 20.80 20.60 20.65 21.25 21.40 22.65 22.20 21.10 21.30 21.60 22.10

23 21.15 21.35 20.80 20.60 20.60 21.20 21.40 22.65 22.10 21.20 21.30 21.60 22.10

24 21.15 21.30 20.80 20.60 20.60 21.20 21.40 22.65 22.10 21.10 21.30 21.50 22.10

25 21.15 21.30 20.80 20.80 20.60 21.20 21.35 22.65 22.00 21.10 21.30 21.50 22.00

26 21.10 21.20 21.50 20.70 20.60 21.15 21.40 22.65 22.00 21.10 21.30 21.50 22.00

27 21.20 21.20 22.00 22.00 22.50 21.00 21.00 22.65 22.00 21.10 21.3 21.5 22.00

OE S T E 32010 OE S T E 32011E S T E 32008 E S T E 32009 E S T E 32010 E S T E 32011 OE S T E 32008 OE S T E 32009

Fuente. Elaboracin propia. Figura 2. Grfica lado Este, aos 2008 al 2011

0

5

10

15

20

25

20.00 21.00 22.00 23.00

Profun

dida

d**(m

)

Temperatura*C

Este+2008/Febrero

Este+2009/Enero

Este+2009/Febrero

Este+2010/Noviembre

Este+2011/Noviembre

Este+2011/Diciembre

Fuente: Elaboracin propia.

Figura 3. Grfica lado Oeste, aos 2008 al 2011

0

5

10

15

20

25

30

20.00 21.00 22.00 23.00 24.00

Profun

dida

d*(m

)

Temperatura*C

Oeste,2008/Enero

Oeste,2010/Enero

Oeste,2010/Diciembre

Oeste,2011/Diciembre

Fuente: Elaboracin propia.



15

INTERPRETACIN DE RESULTADOS Por los resultados obtenidos se puede indicar que de acuerdo a las grficas arriba descritas, para el lado Este del lago, se determin que la inversin trmica se presenta en su mayora durante el mes de enero, para los aos 2008 al 2011, oscilando los valores de temperatura entre los 21 a 22 C, temperaturas bajas capaces de invertir el lago. Tambin ocurri en los meses como febrero, noviembre y diciembre. El lado Oeste, present valores de temperatura dentro de los rangos de 21 a 23 C, durante los meses de enero, febrero, noviembre y diciembre. Como se puede observar la ocurrencia de la inversin trmica en el lago, se puede dar en diferentes meses del aos en los lados Este y Oeste, debido a que el lago es considerado como dos cuerpos de agua diferentes, en cuanto a sus caractersticas fsicas y qumicas, asimismo durante la toma de la temperatura In Situ, se observ, que la direccin del viento en los dos lados oscilan en dos direcciones contrarias, normalmente afectando ms el lado Este del lago. Durante la tabulacin de los resultados, tambin se observ que las temperaturas de los meses de mayo, junio, julio, agosto, septiembre y octubre se encontraban dentro de los 24 a 27 C, estas no fueron graficadas ni presentadas dentro de este documento, debido a que solamente se necesitaba conocer el evento de inversin trmica. Otro factor que se presento durante la toma de los parmetros, fue peces boqueando en la superficie del lago y en alguna una ocasin peces muertos. Para que la mortandad de peces ocurra en la superficie del lago las temperaturas del lago tienes que estar bastante bajas y vientos fuertes capaces de que las aguas de abajo suban, dando como consecuencia una falta de oxigeno en la superficie, debido a que en el fondo del lago se encuentra anxico. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES La inversin trmica del lago de Amatitln, ocurre durante los meses que present las temperaturas ms fras del ao, en su mayora los meses de enero y febrero. Por observacin In situ, se concluye que la accin del viento y los cambios de temperatura, influyen en la inversin trmica del lago, donde las condiciones del viento se presentaron con fuerza, lo que se considera que es la fuerza necesaria para poder invertirlo o voltearlo. En el lago se da la mortandad de peces cuando ocurre la inversin trmica, debido a la falta de oxgeno.

La inversin trmica para los dos puntos de muestreo no se present en igual forma en los dos lados lado Este y Oeste, debido a que el lago se considera como dos cuerpos de agua diferente por su calidad de agua, y la variacin de la temperatura y los vientos. En el lago de Amatitln, aun se conserva la dinmica de la inversin trmica, a pesar de encontrarse dentro de la clasificacin de un lago eutrfico, pudindole afectar en la superficie las altas variaciones de la temperatura. Se recomienda a la institucin, o personas interesadas en el tema de la inversin trmica en el lago de Amatitln, seguir con este monitoreo peridico, con el fin de continuar evaluando si este fenmeno pudiera variar en algn momento. BIBLIOGRAFA AMSA (Autoridad para el Manejo Sustentables de la

Cuenca y el Lago de Amatitln, GT). 2005. Plan Maestro Integrado del Lago de Amatitln y sus cuencas tributarias PLANDEAMAT-. Guatemala, AMSA. p. irr.

BASTERRECHEA Manuel. 1995. Lago de Amatitln: dcada de estudios limnolgicos. Guatemala. 41 p.

CASTAEDA Cesar. 1995. Sistemas Lacustres de Guatemala. Guatemala, Editorial Universitaria.196 p.

FUENTES Sthefany 2006. Informe final del ejercicio profesional supervisado realizado en la Autoridad para el Manejo sustentable de la Cuenca y del Lago de Amatitln AMSA- Tesis de Lic. Acuicultura, Guatemala, USAC 159 P.

ROLDAN Gabriel. 1992. Fundamentos de limnologa tropical. Colombia, Editorial Universidad de Antioquia. p. 325-350.

TABARINI Alba. 1975. Eutroficacin del lago de Amatitln, informe preliminar, Guatemala, Universidad de San Carlos de Guatemala, Escuela Regional de Ingeniera Sanitaria.

--------. 2002. Documento publicado sobre Limnologa y los lagos de Guatemala, USAC. 8 p.



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DETERMINACIN DE LA EFICIENCIA DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS,USAC

Oscar Ramrez Snchez1 Costa Rica

RESUMEN La Universidad de San Carlos de Guatemala, tiene su propia planta de tratamiento de las aguas residuales generadas en sus instalaciones, consta de sedimentacin primario, filtro percolador (de tres etapas en serie) y sedimentacin secundaria, con digestor de lodos y patio de secado. Debido a que las etapas tienen las mismas caractersticas constructivas, se determina no solamente la eficiencia global en la remocin de la materia orgnica, medida como DBO5, sino la alcanzada por cada unidad de tratamiento y etapa del filtro percolador. Se determin que el agua residual presenta caractersticas similares a la de origen domstico. Se obtuvo una eficiencia global promedio de 95.2%, el Sedimentador Primario un 63.1%, el Filtro Percolador un 32.6% y el Sedimentador Secundario un 4.3%. Resultados diferentes a los esperados y reportados por la literatura. Asimismo, la Etapa I presenta una eficiencia promedio del 71.7%, la Etapa II un 21.1% y la Etapa III un 7.2%. El efluente de la planta de tratamiento cumple con la normativa nacional vigente hasta el 2 de mayo del 2020, posteriormente se debe analizar entre el reuso del efluente en actividades autorizadas o implementar un tratamiento terciario para la remocin de nutrientes. PALABRAS CLAVE: agua residual, demanda biolgica de oxgeno, materia orgnica, filtro percolador, sedimentacin, tratamiento biolgico, muestra compuesta ABSTRACT The University of San Carlos from Guatemala has its own treatment plant, for the wastewater generated by its facilities, it had a primary sedimentation process, a trickling filter (three serial stages), a secondary sedimentation process with a sludge digester and a drying yard. Because the stages have the same structural characteristics, we determinate not only the overall efficiency of the treatment plant, but also the individual efficiency for each treatment unit and stage of the trickling filter in the organic matter removal, measured as DBO5. We determined that the wastewater present similar characteristics to the domestic water source. We obtained an overall efficiency of 95.2%, the primary settler a 63.1%, the trickling filter a 32.3%, and the secondary settler 4.3%. Different results from those expected and reported in theory. Also, the Phase I has an average efficiency of 71.7%, Stage II of 21.1% and the Stage III of 7.2%. The effluent treatment plant complies with the national legislation in force until May 2, 2020. Afterwards we need to analyze the reuse of the effluent in authorized activities or the implementation of a tertiary treatment for the removal of nutrients. Key words: wastewater, BOD, organic matter, trickling filter, sedimentation, biological treatment, composite sample DESCRIPCIN DEL REA DE ESTUDIO La Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la USAC, fue diseada por el Ing. Arturo Pazos Sosa en el ao 1989, como un sistema de tratamiento biolgico de un filtro percolador de tres etapas en serie, con una capacidad para 50,000 estudiantes. Fue construida por la Compaa Constructora de Obras Civiles (COCISA) en el ao 1990.

Se encuentra localizada en la Ciudad Universitaria ubicada en la Zona 12 de la Ciudad de Guatemala. Al norte, este y sur colinda con los predios de la Ciudad Universitaria y al oeste, con la colonia El Carmen. La localizacin geogrfica de la planta de tratamiento es; Longitud: 903334.50 O, Latitud: 143442.71 N, Altitud: 1457 m.s.n.m. En la Figura 1, se muestra un esquema de la planta de

tratamiento, conformada por las siguientes unidades:

- Sedimentador Primario - Filtro Percolador; tres etapas en serie - Sedimentador Secundario - Digestor de lodos - Patio de secado

PARMETRO IMPORTANCIA

Slidos suspendidos

Pueden dar lugar al desarrollo de depsitos de fango y de condiciones anaerobias cuando se vierte el agua residual sin tratar al entorno acutico.

DBO / DQO Si se descarga la materia orgnica biodegradable al entorno sin tratar su estabilizacin biolgica puede llevar al agotamiento de los recursos naturales de oxgeno y desarrollo de condiciones spticas.

Nitrgeno / Fsforo

Junto con el carbono son nutrientes esenciales para el crecimiento de vida acutica no deseada, favoreciendo la eutrofizacin de los cuerpos de agua.

pH / Temperatura

Importantes para conocer si las condiciones son adecuadas para el crecimiento bacteriano.

1MSc. Ingeniera Sanitaria/ERIS, USAC.



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Figura 1. Esquema de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la USAC, Guatemala

METODOLOGA Los pasos del estudio fueron: - Seleccin de parmetros a analizar: - Se recolectaron 10 muestras compuestas, cada una de

5 muestras puntuales de 200 ml. - Las muestras compuestas se captaron en el afluente

de agua residual y en los efluentes de cada unidad de tratamiento; sedimentador primario, filtro percolador (Etapas I,II y III) y sedimentador secundario.

- Las muestras compuestas fueron analizadas en el Laboratorio Unificado de Qumica y Microbiologa Sanitaria Doctora Alba Estela Tabarini Molina, segn mtodos normalizados.

- La determinacin de la concentracin de la materia orgnica se hizo como el equivalente de la demanda biolgica de oxgeno, DBO5, se utiliz indistintamente una de la otra.

- La eficiencia se calcul como la razn de la reduccin de materia orgnica entre cada unidad y la planta de tratamiento, multiplicado por cien.

RESULTADOS La Tabla 1, muestra los resultados obtenidos para el agua residual que ingresa a la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la USAC.

TABLA 1. Caractersticas del agua residual que ingresan a la Planta Tratamiento de Aguas Residuales de la USAC Se puede observar que en promedio el agua residual tiene caractersticas similares a la de origen domstico, (Metcalf & Eddy, 1996) y a los mostrados en la Tabla 2, para las Universidades Rafael Landvar y Nacional Autnoma de Mxico (Ramrez, 2012). Pero con un amplia variacin en la concentracin puntual de cada parmetro analizado.

Tabla 2. Valores promedios de los parmetros de agua residual de centros universitarios

El ndice de Biodegrabilidad, muestra un valor promedio de 0.46, por lo cual se comprueba que el agua residual es tratable por mtodos biolgicos, tal como lo es el uso del filtro percolador.

Nmero de

muestreo Fecha Caudal (l/s)

DBO5 (mg/l)

DOQ (mg/l)

Slidos suspendidos

SS (mg/l)

pH

Temperatura T

(C)

1 04/11/11 4.70 285 421 390 7.36 21.60 2 27/01/12 4.56 270 1021 140 7.43 21.20 3 03/02/12 4.34 196 356 110 8.60 22.14 4 10/02/12 5.70 453 925 500 8.66 21.54 5 17/02/12 5.80 487 1133 700 8.55 22.70 6 09/03/12 5.96 204 444 320 8.86 23.28 7 13/03/12 7.94 177 361 220 8.80 22.84 8 16/03/12 8.13 254 558 450 8.96 22.90 9 22/03/12 5.88 195 401 290 8.62 23.42 10 20/04/12 7.80 177 296 200 8.30 23.98

Mnimo 4.34 177 296 110 7.36 21.20 Mximo 8.13 487 1133 700 8.96 23.98

Promedio 6.08 270 592 332 8.41 22.56 Desviacin Estndar 1.42 112 311 182 0.57 0.91

Centro Universitario Valor promedio(mg/l)

Ao DBO DQO SS pH N P

Universidad Rafael Landivar, Guatemala

270.5 494 nd nd nd nd 2010

Universidad Nacional Autnoma de Mxico.

215.6 467.2 139.2 8.68 42.37 9.10 2004

237.6 551.7 172.6 8.45 42.54 8.79 2005

302.7 679.4 203.3 8.41 nd nd 2011



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La Tabla 3, presenta la variacin en la concentracin de materia orgnica, DBO5, para cada unidad de tratamiento.

TABLA 3. Variacin de la concentracin de materia orgnica,

DBO5 En la Figura 2, se puede observar que el sedimentador primario, con un tiempo de retencin promedio de 11 horas, es la unidad de tratamiento que presenta la mayor remocin de materia orgnica. La misma tendencia se tiene para los parmetros de DQO y SS.

Figura 2. Variacin de la concentracin de materia orgnica, DBO5, en las unidades de tratamiento

La Tabla 4, muestra la eficiencia para la remocin de la materia orgnica en cada unidad de tratamiento, sedimentador primario, filtro percolador y sedimentador secundario.

TABLA 4. Eficiencia por unidad de tratamiento en la remocin de

la materia orgnica, DBO5

Figura 3. Eficiencia por unidad de tratamiento en la remocin de la materia orgnica, DBO5

Es de destacar, que el Sedimentador Primario alcanza una eficiencia promedio del 63.1%, valor que resulta muy superior al resultado que podra esperarse para este tipo de estructuras, por cuanto la literatura reporta una eficiencia mxima cercana al 45%, para un tiempo de retencin superior a las 4 horas. Resultado que podra ser el efecto combinado del alto tiempo de retencin de 11 horas que tiene la unidad para el caudal promedio, junto con procesos de descomposicin anaerbicos de la materia orgnica.

Mientras que para el Filtro Percolador slo est alcanzando un 32.6%, cuando se suelen reportar valores superiores al 80%. (Metcalf & Eddy, 1996) (Crites & Tchobanoglous, 2000).

Fecha muestreo

Concentracin de materia orgnica, DBO5, (mg/l)

UNIDAD DE TRATAMIENTO

Afluente (0)

Sedimentador primario

(1)

Filtro percolador

Etapa I (2)

Filtro percolador

Etapa II (3)

Filtro percolador

Etapa III (4)

Sedimentador secundario

(5) 04/11/11 285 44 19 15 8 3 27/01/12 270 96 44 27 20 12 03/02/12 196 54 32 24 19 15 10/02/12 453 106 47 31 29 13 17/02/12 487 123 37 36 30 10 09/03/12 204 169 82 31 25 8 13/03/12 177 93 32 24 19 19 16/03/12 254 88 50 33 32 18 22/03/12 195 76 38 23 21 8 20/04/12 177 119 58 35 34 23 Mnimo 177 44 19 15 8 3 Mximo 487 169 82 36 34 23

Promedio 270 97 44 28 24 13 Desviacin estndar 112 36 17 6 8 6

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 1 2 3 4 5

DBO5,+m

g/l

Unidad+de+tratamiento

Demanda+bioqumica+de+oxgeno,+DBO5

04?nov 27?ene 03?feb 10?feb 17?feb

09?mar 13?mar 16?mar 22?mar 20?abr

Fecha muestreo

Porcentaje de Eficiencia, %

UNIDAD DE TRATAMIENTO

Sedimentador primario

Filtro percolador (Etapas I, II y III)

Sedimentador secundario

04/11/11 85.49 12.65 1.86 27/01/12 67.52 29.31 3.18 03/02/12 78.93 19.26 1.81 10/02/12 78.94 17.59 3.47 17/02/12 76.27 19.55 4.18 09/03/12 18.12 73.06 8.82 13/03/12 53.35 46.56 0.09 16/03/12 70.61 23.54 5.85 22/03/12 63.70 29.71 6.58 20/04/12 37.99 55.00 7.01 Mnimo 18.12 12.65 0.09 Mximo 85.49 73.06 8.82

Promedio 63.09 32.62 4.29 Desviacin estndar 21.09 19.46 2.73

05

101520253035404550556065

Sedimentador2primario

Filtro2percolador Sedimentador2secundario

Eficienc

ia,2%

Unidad2de2tratamiento

Eficiencia2en2la2remocin2de2la2materia2orgnica,2DBO5



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La Tabla 5, muestra la eficiencia en la remocin de la materia orgnica alcanzada por las Etapas del Filtro Percolador.

TABLA 5. Eficiencia por Etapa del Filtro Percolador, en la

remocin de la materia orgnica, DBO5

La Figura 4, permite observar como la Etapa I tiene una eficiencia promedio de 71.7%, la Etapa II de 21.1%y la Etapa III de 7.2%.

Figura 4. Eficiencia por Etapa del Filtro Percolador, en la remocin de la materia orgnica, DBO5

Este resultado, es especialmente importante, ya que evidencia que las dos ltimas etapas, no son tan eficientes como la primera, mxime si se considera que las tres etapas del filtro percolador tienen las mismas dimensiones constructivas.

En lugar de un Filtro Percolador de tres Etapas en serie, se podra considerar modificar el sistema de distribucin del agua residual, para lograr un nuevo sistema que permita operar en paralelo las tres etapas como filtros independientes.

Con lo cual, es de esperarse que cada filtro percolador tenga una eficiencia promedio cercana al 71%. Posibilitando aumentar el caudal de agua residual que

pueda ingresar a la planta de tratamiento, con un mnimo de inversin.

En cuanto a la calidad del efluente de la planta de tratamiento, se tiene la siguiente tabla de sus caractersticas.

Tabla 6. Caractersticas del efluente de la Planta Tratamiento de

Aguas Residuales de la USAC

De forma global, se puede observar que la planta de tratamiento presenta una eficiencia promedio de 95.2% en la remocin de la materia orgnica,DBO5.

Los resultados mostrados en la Tabla 5, pueden confrontarse para las diferentes etapas de cumplimiento establecidas por la normativa nacional.

Para la Etapa Dos, con fecha mxima de cumplimiento del 2 de mayo del 2015, el efluente de la planta de tratamiento no solamente cumple con los valores establecidos sino que es significativamente inferior. A partir de la Etapa Cuatro, vigente en mayo del 2020, el efluente de la planta de tratamiento no estar cumpliendo con la normativa nacional para el parmetro de nitrgeno.

Por tal motivo debe analizarse entre implementar un sistema de tratamiento terciario para la remocin de nutrientes (nitrgeno) o el reuso del efluente, de acuerdo a las actividades descritas en la misma normativa (MARN 2006 / Saravia, 2010).

CONCLUSIONES La Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la USAC, presenta una eficiencia promedio en la remocin de la materia orgnica, DBO5, del 95.2%.

Fecha muestreo Porcentaje de Eficiencia, %

FILTRO PERCOLADOR ETAPA I ETAPA II ETAPA III

04/11/11 69.20 11.81 18.99 27/01/12 68.28 21.94 9.78 03/02/12 61.84 23.01 15.15 10/02/12 75.90 20.67 3.42 17/02/12 92.70 1.07 6.22 09/03/12 60.80 35.57 3.63 13/03/12 81.58 11.30 7.12 16/03/12 67.12 31.80 1.08 22/03/12 67.75 27.30 4.95 20/04/12 71.90 26.92 1.18 Mnimo 60.80 1.07 1.08 Mximo 92.70 35.57 18.99

Promedio 71.71 21.14 7.15 Desviacin estndar 9.59 10.46 5.92

51015202530354045505560657075

Etapa-I Etapa-II Etapa-III

Eficiencia,-%

Filtro-percolador

Eficiencia-en-la-remocin-de-la-DBO5 por-etapa-del-filtro-percolador

Nmero de muestreo

Fecha recoleccin

DBO5 (mg/l)

DOQ (mg/l)

Slidos suspendidos

SS (mg/l)

Nitrgeno (mg/l)

Fsforo (mg/l) pH

1 04/11/11 3 10 3 24 5 7 2 27/01/12 12 27 3 23 6 7 3 03/02/12 15 26 3 22 6 7 4 10/02/12 13 25 4 23 7 8 5 17/02/12 10 24 3 21 6 8 6 09/03/12 8 19 2 32 7 8 7 13/03/12 19 38 21 28 6 8 8 16/03/12 18 31 3 22 9 8 9 22/03/12 8 11 4 22 7 8

10 20/04/12 23 37 1 19 7 7 Mnimo 3 10 1 19 5 7 Mximo 23 38 21 32 9 8

Promedio 13 25 4 24 6 7 Desviacin Estndar 6 9 6 4 1 0

ACUERDO GUBERNATIVO 236-2006 Reglamento de las descargas y reuso de aguas residuales y de la disposicin final de lodos

Artculo 20

Etapa Dos ( 2 /5/2015) 200 - 400 50 30 6-9

Etapa Tres ( 2 /5/2020) 200 - 150 25 15 6-9

Etapa Cuatro ( 2 /5/2024) 200 - 100 20 10 6-9



20

Los parmetros analizados para el efluente de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la USAC, cumplen con los valores mximos permisibles vigentes hasta el 2 de mayo del 2015, segn el Acuerdo Gubernativo 236-2006.

La Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la USAC, no cumplir con el valor mximo establecido para las concentracin de nitrgeno que estar vigentes a partir del 2 de mayo del 2020.

RECOMENDACIONES Realizar una evaluacin detallada del diseo del Sedimentador Primario, debido al alto porcentaje de eficiencia que presenta para la remocin de la materia orgnica, DBO5.

Realizar un inventario y caracterizacin de todas las descargas de agua residual provenientes de los instalaciones de educacin e investigacin de la Universidad de San Carlos.

Modificar el sistema de tuberas para la conduccin del agua residual en el filtro percolador de tres etapas en serie a un sistema de tres filtros percoladores en paralelo de una sola etapa cada uno.

Para que la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la USAC pueda seguir cumpliendo con la normativa de vertidos a cuerpos receptores vigente a partir del ao 2020, se debe analizar entre el aprovechamiento del efluente haciendo el resuso segn las actividades autorizadas o implementar un sistema de tratamiento terciario para la remocin nutrientes.

BIBLIOGRAFA Crites, Ron. Tratamiento de aguas residuales en pequeas

poblaciones. Colombia. McGraw Hill. 2000. MARN. Acuerdo Gubernativo 236-2006. Reglamento de

las descargas y reuso de aguas residuales y de la disposicin de lodos. Guatemala.

Metcalf & Eddy. Ingeniera de las Aguas Residuales, Tratamiento, vertido y reutilizacin, Tomo I. Mxico. McGraw Hill. 1996.

Ramrez, Oscar. Investigacin de la eficiencia de las etapas en serie del filtro percolador de la Planta de

Tratamiento de Aguas Residuales de la Universidad de San Carlos. Guatemala. USAC. 2012.

Saravia, Pedro. Contaminacin del Agua. Guatemala, USAC. 2010.



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DETERMINACIN DE CARGA CONTAMINANTE PRODUCIDA POR LOS RESIDUOS SLIDOS HMEDOS GENERADOS EN SANTA CATARINA PNULA.

Por: Marvin Grdiz1 Honduras

RESUMEN A travs de la caracterizacin de los diferentes tipos de residuos slidos generados en el municipio de Santa Catarina Pnula, se determin que las categoras de restos de comida, papel, cartn y plstico, son las ms representativas en la composicin fsica. En la mayora de las investigaciones de los residuos slidos se habla de la contaminacin que stos generan al ambiente, pero no cuantifican ese grado de contaminacin producido. Analizando los residuos slidos de Santa Catarina Pnula, se determina que la carga contaminante producida por los residuos de origen comercial (C47.17H71.66O23.38NS0.08), es la mayor en comparacin con los residuos de origen domiciliar (C29.28H45.57O16.97NS0.07) y origen institucional (C43.98H68.39O25.92NS0.09), generando una carga contaminante total, estos tres tipos de residuos slidos, de C31.85H49.43O18.21NS0.07. PALABRAS CLAVES Composicin fsica, Aprovechamiento, Caracterizacin, Reciclaje, Carga Contaminante, Residuos Slidos, Contaminacin Fsica, Contaminacin Ambiental, Impactos ambientales. Abstract Through the characterization of different types of solid waste generated in the municipality of Santa Catarina Pnula, it was determined that the categories of food scraps, paper, cardboard and plastic are the most representative in the physical composition. In most investigations of solid waste pollution is talk they generate the environment, but do not quantify the degree of pollution produced. Analyzing the solid waste of Santa Catarina Pnula, it is determined that the pollution caused by waste from commercial sources (C47.17H71.66O23.38NS0.08), is the largest compared with household waste origin (C29.28H45.57O16.97NS0.07) and institutional origin (C43.98H68.39O25.92NS0.09), generating a total pollutant load, these three types of solid waste C31.85H49.43O18.21NS0.07. Keywords: Physical Composition, Use, Characterization, Recycling, Pollution Load, Solid Waste, Physical Pollution, Environmental Pollution, Environmental Impacts. INTRODUCCIN Los residuos slidos son todos los desechos que proceden de actividades humanas y de animales que son normalmente slidos y que se desechan como intiles o indeseados. En un ambiente urbano, la acumulacin de residuos slidos es una consecuencia directa de la vida (Tchobanoglous, 1997). Es evidente que la generacin de grandes cantidades de residuos afectara el medio ambiente, ya sea en la calidad del aire cuando llegan a l gases provenientes de la descomposicin de la basura; del suelo cuando los residuos se incorporal a l; o del agua si los residuos se vierten en ella o simplemente son arrastrados por las lluvias. Carga contaminante de los residuos slidos Es comn observar en las investigaciones de los residuos slidos, que se dice de la contaminacin que stos producen a los diferentes elementos del ambiente como son aire, agua y suelo, careciendo de los ms importante en estudios de este tipo, que es la cuantificacin de esa carga contaminante generada por ellos. Los elementos fcilmente cuantificables en esta contaminacin generada por los residuos slidos son el carbono, hidrgeno, oxgeno, nitrgeno y azufre, los cuales se determinan mediante un anlisis elemental de los componentes de los residuos slidos

Cada residuo slido sin importar su origen o forma, tiene una composicin qumica especfica, la cual indicar su grado de contaminacin (carga contaminante). La carga contaminante de los residuos slidos puede variar dependiendo su forma de disposicin o exposicin al medio que lo rodea. Para determinar la carga contaminante de los residuos slidos, se hace uso de la tabla I.

Tabla I. Porcentajes de los compuestos de los residuos slidos.

C H O N SPapel y carton 44.0 5.9 44.6 0.3 0.2Plsticos 60.0 7.2 22.8 0.0 0.0Pet 60.0 7.2 22.8 0.0 0.0Restos de comida 48.0 6.4 37.6 2.6 0.4Metales 4.5 0.6 4.3 0.1 0.0Duroport 60.0 7.2 22.8 0.0 0.0Textiles 55.0 6.6 31.2 4.6 0.2Vidrio 0.5 0.1 0.4 0.1 0.0Papel higinico y paales 44.0 5.9 44.6 0.3 0.2Madera 49.5 6.0 42.7 0.2 0.1Desechos electrnicos 60.0 7.2 22.8 0.0 0.0Tierra, ceniza, ladrillo, etc. 26.3 3.0 2.0 0.5 0.2

Componente % en peso

1Ingeniero Civil, Guatemala. MSc. Ingeniera Sanitaria/Eris, USAC.



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METODOLOGA La tcnica que se emple para determinar la composicin fsica de los residuos slidos generados en el Municipio de Santa Catarina Pnula es el Mtodo Sencillo del Anlisis de Residuos Slidos, (Sakurai, 1981). Obteniendo en primer lugar el tamao del espacio muestral, el cual estar determinado por el nmero de viviendas, desviacin estndar o produccin per cpita determinado a travs de un muestreo preliminar o utilizando valores obtenidos en estudios anteriores y un error permisible el cual estada definido en base al grado de confiabilidad que se desee en el estudio. Mediante un muestreo continuo, por un lapso de una semana, se determin la composicin fsica de los residuos slidos generados, los cuales se dividen en diferentes categoras, obteniendo una composicin fsica de forma diaria, las cuales se promedian para obtener la composicin final de los residuos slidos en cada categora definida. Para obtener la carga contaminante generada por los residuos slidos se hizo un anlisis elemental de los componentes de los residuos slidos, las tcnicas que se siguieron se detallan en la figura 1.

Figura 1. Metodologa empleada para determinar composicin fsica y carga contaminante de los residuos

slidos.

RESULTADOS Analizando los diferentes tipos de residuos slidos generados en el municipio de Santa Catarina Pnula, y haciendo uso de la metodologa antes descrita se obtuvieron las siguientes composiciones fsicas, ver Tabla II.

Tabla II. Composicin fsica de los residuos slidos

Tabla III. Peso por categoras de los residuos slidos segn

su origen.

Haciendo uso de los pesos de los diferentes tipos de residuos segn su origen y multiplicando cada valor por los establecidos en la tabla I. Se determin el peso de cada componente, segn el tipo de residuo como se observa en la tabla IV, V, VI y VII.

Tabla IV. Pesos por componente origen domiciliar

Tabla V. Pesos por componente origen institucional

Categoras Domstico (%)Institucional

(%)Comercial

(%)Papel y cartn 7.06 33.24 16.62Plstico 6.56 9.02 24.20Pet 1.68 3.38 2.92Restos de comida 57.82 43.38 39.65Metales 1.17 0.56 0.87Duroport 0.47 3.38 1.46Textiles y hule 6.36 0.56 1.75Vidrio 2.40 0.28 0.29Papel Higinico 15.90 6.20 5.83Madera 0.57 0.00 0.29Desechos electrnicos ND ND 0.29Inertes ND ND 5.83Residuos peligrosos ND ND ND

Total 100.00 100.00 100.00

Categoras Domstico (kg)Institucional

(kg)Comercial

(kg)Total (kg)

Papel y cartn 28.25 20.44 8.70 57.40Plstico 26.25 5.55 12.67 44.46Pet 6.73 2.08 1.53 10.33Restos de comida 231.28 26.68 20.76 278.72Metales 4.68 0.34 0.46 5.49Duroport 1.87 2.08 0.76 4.71Textiles y hule 25.45 0.34 0.92 26.71Vidrio 9.61 0.17 0.15 9.93Papel Higinico 63.59 3.81 3.05 70.46Madera 2.28 0.00 0.15 2.43Desechos electrnicos 0.00 0.00 0.15 0.15Inertes 0.00 0.00 3.05 3.05

Total 400.00 61.50 52.35 513.85

C H O N SPapel y cartn 12.43 1.67 12.60 0.08 0.06Plstico 15.75 1.89 5.98 0.00 0.00Pet 4.04 0.48 1.53 0.00 0.00Restos de comida 111.02 14.80 86.96 6.01 0.93Metales 0.21 0.03 0.20 0.00 0.00Duroport 1.12 0.13 0.43 0.00 0.00Textiles y hule 14.00 1.68 7.94 1.17 0.04Vidrio 0.05 0.01 0.04 0.01 0.00Papel Higinico 27.98 3.75 28.36 0.19 0.13Madera 1.13 0.14 0.97 0.00 0.00

Total 187.72 24.58 145.03 7.48 1.15

Categoras Domiciliar

!

!!"

#$$%

&+!

"

#$%

&=

NVE

Vn22

2

96.1



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Tabla VI. Pesos por componente origen comercial

Tabla VII. Pesos totales por componente

Una vez obtenidos los pesos por componente, se procedi a determinar la carga contaminante de cada elemento, en donde el peso obtenido se convierte a gramos y se divide entre el peso atmico de cada elemento, para luego simplificarlo con el valor obtenido del nitrgeno, como se puede observar en las tablas VIII, IX, X y XI.

Tabla VIII. Carga contaminante por componente, de los residuos domiciliares.

Tabla IX. Carga contaminante por componente, de los residuos institucionales.

Tabla X. Carga Contaminante por componente, de los

residuos comerciales.

Tabla XI. Carga contaminante total producida por los diferentes tipos de residuos slidos.

Tabla XII Composicin qumica de carga contaminante, segn el tipo de residuo.

ANLISIS DE RESULTADOS En base a los resultados obtenidos y al anlisis realizado de la carga contaminante de cada tipo de residuo slido generado en el municipio de Santa Catarina Pnula, se puede afirmar que los residuos slidos de origen domiciliar producen la menor contaminacin al ambiente. En cambio la carga contaminante generada por los residuos slidos de origen comercial e institucional es mayor, siendo la de origen comercial la que mayor grado de contaminacin genera. La alta carga contaminante generada por los residuos slidos de origen institucional y comercial, se debe principalmente a los altos valores en las categoras de papel, cartn y plsticos, en relacin con los residuos de origen domiciliar. Por lo cual por tratarse de residuos fcilmente aprovechables, se puede establecer el reciclaje como estrategia para reducir esta carga contaminante. CONCLUSIONES La carga contaminante que generan los diferentes tipos de residuos slidos segn sus orgenes son: domiciliar C29.28H45.57O16.97NS0.07, institucional C43.98H68.39O25.92NS0.09 y comercial C47.17H71.66O23.38NS0.08.

C H O N SPapel y cartn 8.99 1.21 9.12 0.06 0.04Plstico 3.33 0.40 1.26 0.00 0.00Pet 1.25 0.15 0.47 0.00 0.00Restos de comida 12.81 1.71 10.03 0.69 0.11Metales 0.02 0.00 0.01 0.00 0.00Duroport 1.25 0.15 0.47 0.00 0.00Textiles y hule 0.19 0.02 0.11 0.02 0.00Vidrio 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00Papel Higinico 1.68 0.22 1.70 0.01 0.01

Total 29.51 3.86 23.18 0.78 0.16

Categoras Intitucional

C H O N SPapel y cartn 3.83 0.51 3.88 0.03 0.02Plstico 7.60 0.91 2.89 0.00 0.00Pet 0.92 0.11 0.35 0.00 0.00Restos de comida 9.96 1.33 7.80 0.54 0.08Metales 0.02 0.00 0.02 0.00 0.00Duroport 0.46 0.05 0.17 0.00 0.00Textiles y hule 0.50 0.06 0.29 0.04 0.00Vidrio 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00Papel Higinico 1.34 0.18 1.36 0.01 0.01Madera 0.08 0.01 0.07 0.00 0.00Desechos electrnicos 0.09 0.01 0.03 0.00 0.00Inertes 0.80 0.09 0.06 0.02 0.01

Total 25.60 3.27 16.92 0.63 0.11

Categoras Comercial

C H O N SPapel y ca

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Revista_AGUA_SANEAMIENTO_Y_AMBIENTE_No_8.pdf