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8/20/2019 237252000-Aguas-Residuales.pdf

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INTRODUCCION:La necesidad e importancia de tratar aguas residuales para mejorala calidad de vida de una población.

MARCO TEORICO: Aguas residuales :son procedentes de usos domésticos, industriale

agropecuarios el cual se presenta constituyentes como solidos en

suspensión, material orgánico, organismos patógenos, etc.


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Tratamiento biológico

Proceso anaeróbico:

La materia orgánica presente en aguasresiduales en ausencia de oxigeno ,nitratos ysulfatos es convertir a metano y dióxido decarbono por la combinación de la actividad

diferentes grupos de microorganismosDivido en cuatro grupos


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MO - compuestos orgánicos complejos(carbohidratos, proteínas, lípidos) Hidrólisis

Acido gé

acetato + H2 + CO2

CH4 + CO2

Acetogén

Metanog

compuestos orgánicos simples(azúcares, aminoácidos, etc)

ácidos orgánicos(acetato, propianato, butirato, etc)

Hidrólisis: los compuestos orgánicos complejos (materialparticulado) son transformados en material disuelto más simp

por medio de enzimas producidas por bacterias fermentativas

Acidogénesis: los productos solubles son convertidos en ácidosgrasos volátiles, CO2, H2, H2S, etc, por la acción de las bacteri

fermentativas acidogénicas.

Acetogénesis: los productos generados en la etapa anterior sontransformados en sustrato para las bacterias metanogénicas.

Metanogénesis: finalmente se produce metano a partir deacetato (bacterias metanogénicas acetoclásticas) y de H2S yCO2 (bacterias metanogénicas hidrogenotróficas).

H2S + CO2

Sulfurogénesis: cuando hay sulfatos las bacterias sulfatoreductoras compiten por el sustrato con las demás (se generaH2S y baja prod.CH4, hay problema de olores e inhibición).

DIGESTION ANAEROBIA:


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Formación del floculo

Unidad estructural donde se realiza la depuración biológica

formado por bacterias filamentosas y protozoos Normalmente presenta un equilibrio entre dos microorganismos

Un floculo ideal tiene una forma esférica


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SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS

RESIDUALES


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TRATAMIENTO TERCIARIO

Al finalizar la decantsecundaria es conven

afinar mas la depuracilo que es sometida atratamiento en el cagua pasa a una cáma

cloración.


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CRITERIOS DE DISEÑO DE LAGUNAS DE ESTABILIZAC

Es conveniente que las lagunas de estabilización trabajen bajo condic

anaeróbicas.

El limite de cargas para las lagunas facultativas aumenttemperatura

Las lagunas que reciben agua residual cruda son lagunas primarias

Siempre se deben construir al menos dos lagunas primarias.


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El reactor anaerobio de flujo ascendente y malodo describe un reactor de biopelícula fija sinde empaque o soporte, con una cámara dedigestión que tiene flujo ascendente y a ciertase desarrolla un manto de lodos anaerobios qaltamente activa y en el cual se da la estabilizde la materia orgánica del afluente hasta CHCO2.se basa en la actividad autorregulada de dife

grupos de bacterias que degradan la materia

orgánica y se desarrollan en forma interactivaformando un lodo biológicamente activo en ereactor. Dichos grupos bacterianos establecesí relaciones simbióticas de alta eficienciametabólica bajo la forma de gránulos cuya dles permite sedimentar en el digestor.


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DISEÑO DE REACTORES UASB:

efluente

afluente

gas

Capa delodo

Manto delodo

Deflectorde gases

Separador

En la zona inferior desarrolla una capa de loconcentrado (4-10%) cbuenas características sedimentación.

Sobre esa capa desarrolla una zona

crecimiento bacteriano mdisperso (manto de lodoen el que los sólidpresentan velocidades sedimentación más bajaLa concentración de loen esa zona es 1.5-3%

El sistema es mezclado por el mascendente de las burbde gas y del flujo de líq

a través del reactor.

En la zona superior hayseparador de gases-sól

líquido, que ayuda retener el lodo dentro reactor.

Sobre el separador se uel sedimentador dondelodo sedimenta y vuelv

compartimiento digestión.


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Es muy efectiva en aguas residuales con alto contenido de carbohidratos ono tanto con las aguas residuales con gran contenido de proteínas, las cua

resultando flóculos más suaves difíciles de sedimentar.Otros factores que afectan el desarrollo de sólidos granulados son:

El pH, este debe ser mantenido cerca de 7.0, y es recomendada una redurante el inicio de 300:5:1, mientras que una proporción más baja se pdurante la operación de estado estacionario de 600:5:1.

La velocidad del flujo ascendente.

La adición de nutrientes La presencia de otros sólidos en suspensión del manto de lodo, ya que p

densidad y la formación de lodo granulado

El organismo clave en la granulación es la Methanosaeta concili.


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VENTAJAS DE LOS UASB

Los reactores del tipo UASB presentan una serie de ventajas sobre los sistemas aconvencionales, la inversión principalmente es menor (costos de implantación manutención), producción pequeña de lodos excedentes, consumo pequeñoenergía eléctrica y simplicidad del funcionamiento. Son económicos energétic

ecológicamente.DESVENTAJAS.

Las limitaciones del proceso están relacionadas con las aguas residuales que ticontenido de sólidos, o cuando su naturaleza impide el desarrollo de los lodosgranulados.

El arranque del proceso es lento.

Las bacterias anaerobias (particularmente las metanogénicas) se inhiben por número de compuestos.

Su aplicación debe ser monitoreada y puede requerir un pulimiento posterior defluente, además se generan malos olores si no es eficazmente controlado.


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El operador debe revisar diariamente que las tuberías de entrada al UASB noobstruidas por algún cuerpo extraño como botellas, plástico, madera o basude encontrar algún objeto debe proceder a retirarlo con una pala curva o c

rastrillo. El Operador lavará, la superficie del UASB una vez a la semana comla misma agua tratada a presión.

El reactor anaerobio de flujo ascendente se purgará cuando se encuentre slo indicará la excesiva salida de lodos en el área de efluencia. La purga conextracción de Iodos del registro del UASB mediante una bomba especializado un equipo Vactor, esta purga se realizará aproximadamente tres años desfecha de arranque.

El lodo generado podrá ser succionado (bombeado) dejando un residuo de0.20 m, ya que esta capa contendrá suficientes bacterias para iniciar una nudigestora.


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CARGAS ORGÁNICAS VOLUMÉTRICAS

Las tí picas cargas de DQO en función de la fuerza de

las aguas residuales, la fracción de partí culas de DQOen las mismas, y las concentraciones de SST en elafluente se resumen en la Tabla 10. Eficiencias deremoción de DQO del 90 a 95% se han logrado encargas que van desde 12 hasta 20 DQO kg/m3 *d enuna variedad de desechos de 30 a 35 º C conreactores UASB. Los valores de (tiempo de retenciónhidr áulico) 25 para las aguas residuales de alta fuerzase han logrado disminuir a lapsos de 4 a 8 horas aesas cargas. Donde menos del 90% de remoción deDQO y las concentraciones de SST mayores deefluentes son aceptables, se puede utilizar el aumentode las velocidades de flujo ascendente, las cualesdesarrollar án un lodo granulado más denso por ellavado de otros sólidos.


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VELOCIDAD DEL FLUJO ASCENDENTE.

Para aguas residuales más débiles, la velocidad permitidaltura del reactor, determinará el volumen del reactor U

para aguas residuales más fuertes, la velocidad será detpor la carga volumétrica de DQO.

VOLUMEN DEL REACTOR Y DIMENSIONES.

Deben considerase la carga orgánica, la velocidad supvolumen efectivo de tratamiento para determinar el volu

requerido del reactor y sus dimensiones. El volumen efectratamiento es el volumen ocupado por el manto de lodbiomasa activa. Un volumen adicional existe entre el volefectivo y la unidad de recolección de gas donde se prcierta separación adicional de sólidos y la biomasa se d


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CARACTERÍSTICAS FÍSICAS.

Las principales características físicas que requieren una cuidadosa considera

alimentación de entrada, la separación y recolección de gas (Los diseños deentrada y el gas son únicos para el UASB) y la retirada del efluente, para provdistribución uniforme y evitar el acanalamiento y formación de zonas muerta

Un número de tuberías de alimentación se colocan para dirigir el flujo a diferparte baja del reactor.

El acceso, debe proveer tuberías para la limpieza en caso de taponamiento

RECUPERACIÓN DE GAS Y SEPARACIÓN DE SÓLIDOS

El separador de gas/ sólidos (GSS) está diseñado para recolectar el biogás, plavado de sólidos, fomentando la separación de partículas de gases y sólidolos sólidos se deslicen hacia atrás en la zona de manto de lodos, y ayudar a meliminación de sólidos en el efluente. Una serie de pantallas en forma de V in junto a vertederos de efluentes para lograr los objetivos mencionados

PARÁMETROS DE DISEÑO REACTOR


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PARÁMETROS DE DISEÑO REACTOR

ANAERÓBICO DE FLUJO ASCENDENTE.

Se esperan remociones arriba del 60% de DBO y DQO

Baja producción de lodoPeriodo de partida de 4 a 6 meses

Pueden ser circulares o rectangulares,

CARACTERIZACION DE AGUAS RESIDUALES


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COMPOSICION TÍPICA DEL DESAGÜE DOMESTIC

COMPONENTES CONCENTRACIO

FUERTE MÉDIANO SÓLIDOS TOTALES (MG/L) 1200 720 DISUELTOS 850 500

o FIXOS 525 300o VOLÁTILES 325 200

SUSPENDIDOS TOTALES 350 220o FIXOS 75 55

o VOLÁTILES 275 165SEDIMENTÁBLES (ML/L) 20 10DBO 5,20 600 300DQO 1200 600NITRÓGENO TOTAL (MG/L ) 85 40 NITRÓGENO ORGÂNICO 35 15 NITRÓGENO AMONIACAL 50 25 NITRITOS 0 0 NITRATOS 0 0FÓSFORO (TOTAL) (MG/L) 15 8 FÓSFORO ORGÂNICO 5 3

FOSFORO INORGÂNICO 105

CLORUROS (MG/L) 100 50SULFATOS (MG/L) 50 30ALCAL INIDAD (MG/L) 200 100ACEITES Y GRASAS (MG/L) 150 100VOC ( g/l) > 400 100 - 400COLI TOTALES (NMP/ 100 ml) 10 9 – 10

10 COLI FECALES (NMP/ 100 m l) 10 8 – 10

9 SALMONELLA (Nº/ m l) 1 - 100CISTOS PROTOZ (Nº/ m l) 10 - 1000OVOS HELMINT (Nº/ ml)


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CARACTERIZACION DE AGUAS RESIDUALES

Categorías – ECAs Agua DS 002 – 2008 – MINAM DS 023 – 2009 – MINAM

Límites Máximos Permisibles para efluentes de PTAR DS 003-2010-MINAM (1


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TIEMPO DE RETENCION HIDRAULI

Establecido el TRH, el volumen del reactor se calcula en base a

Caudal medio de aguas residuales equivalente al 70% del consumo delagua potable

Q=Caudal medio del afluente en m3/h.TRH=Tiempo de retención hidráulica.


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CARGA ORGANICA VOLUMETRI

La carga orgánica volumétrica (COV en KgDQO/m3.dcomo la carga de DQO en kilogramos que se aplica ade flujo ascendente por unidad de volumen m3 de digdía.

COV=Carga orgánica volumétrica (KgDQO/m3.d)C=Concentración de contaminantes DQO en afluente(KgDQO/m3)


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NUTRIENTES


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NUTRIENTES Para mantener la máxima actividad metan

las concentraciones en fase liquida de nfosforo y azufre deben ser del orden de 50mg/l

MICRONUTRIENTES Dosis recomendada de metales traza por litro de

de reactor es 0.1mg de FeCl2, 0.1mg d0.1mgCoCl2, 0.1mg de ZnCl2.

Arranque de reactores anaerobios


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Arranque de reactores anaerobios

El arranque de reactores anaerobios puede ser definido como el período transitorio INESTABILIDADES OPERACIONALES. Puede lograrse de tres formas distintas:

Utilizando lodo de inóculo adaptado al agua residual a tratar (forma rápida)

Utilizando lodo de inóculo no adaptado al agua residual a tratar (periodo de aclimatació

Sin la utilización del lodo de inóculo (de 4-6 meses)

VOLUMEN DE INÓCULO PARA EL ARRANQUE DEL PROCESO:

Determinado en función de la carga biológica inicial aplicada al sistema de trataBIOLÓGICA (KGDQO/KGSTV.D) es el parámetro que caracteriza la CARGA ORGÁSISTEMA, EN RELACIÓN A LA CANTIDAD DE BIOMASA PRESENTE EN EL REACT

0.10 A 0.50 (KGDQO/KGSTV.D)

CARGA BIOLÓGICA O CARGA DE LODO


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CARGA BIOLÓGICA O CARGA DE LODOSe refiere a la cantidad (masa) de materia orgánica aplicada diariamente al reactor, biomasa presente en el mismo.

Donde:

Cb = carga biológica o carga de lodo, kgDQO/kgSTV*d

Q = caudal afluente, m3/d

So=concentración de substrato afluente (kgDQO/m3)

M = masa de microorganismos presentes en el reactor, kgSTV

Experiencias recientes con reactores de manto de lodos, tratando aguas negras indican que DDEL REACTOR, SE PUEDEN APLICAR CARGAS BIOLÓGICAS del orden de 0.30 a 0.5durante el régimen permanente puede ALCANZAR LOS 2.0 KGDQO/KGSTV*D.

PUESTA EN MARCHA DE LOS REACTORES ANA


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PUESTA EN MARCHA DE LOS REACTORES ANA

Para una partida óptima del sistema, es deseable que los factores ambientales cumplcondiciones:

La temperatura en el interior del tanque debe estar entre 30 y 35°C.El pH debe ser mantenido siempre arriba de 6.2 y preferiblemente entre el rangoLos compuestos tóxicos deben estar ausentes o en concentraciones que no sea

contrario debe darse un tiempo para la aclimatación de los microorganismos.Carga Hidráulica

Carga hidráulica volumétrica CHV


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Carga hidráulica volumétrica, CHV

Es la cantidad (volumen) de aguas negras aplicados diariamente al reactor, por unidad del volumen del m

MENOR A 5.0 M3/M3*D, LO QUE EQUIVALE A UN TRH MINIMO DE 4.8 HORAS.

Donde:

CVH = carga hidráulica volumétrica en m3/m3*d

Q = caudal en m3

/dV = volumen del reactor m3


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Puesta en marcha de los reactores anaerob


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Puesta en marcha de los reactores anaerob

CARACTERIZACIÓN DEL LODO DE INÓCULO

Deben realizarse análisis para su caracterización cualitativa y cuantitativa, incluye

siguientes:

pH;

Alcalinidad de bicarbonatos;

Ácidos orgánicos volátiles;

Sólidos Totales (ST);

Sólidos Totales Volátiles (STV); Actividad Metanogénica Especifica (AME)

CARACTERIZACIÓN DEL AGUA RESIDUAL.

Pasos durante la puesta en marcha


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Pasos durante la puesta en marchaLos pasos a ser realizados durante la puesta en marcha de un reactor anaerobio son:

Inoculación del reactor

Alimentación

Monitoreo del proceso

INOCULACIÓN DEL REACTOR La inoculación se puede realizar con un reactor lleno o vacio, pero es preferible co

para disminuir la pérdida de lodo durante su transferencia. Los pasos a seguir son los sig

Transferir el lodo de inoculo para el reactor, teniendo el cuidado de descargarlo en el

Evitar turbulencias y contacto excesivo con el aire.

Dejar el lodo en reposo por un período entre 12 y 24 horas, posibilitando su adaptac

temperatura ambiente.

Alimentación del reactor con aguas negras


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Alimentación del reactor con aguas negrasDespués del período de reposo, iniciar la alimentación del reactor con aguas negra

aproximadamente la mitad de su volumen útil;Dejar sin alimentación el reactor por un período de 24 horas;Tomar muestras del sobrenadante del reactor y efectuar los análisis de los parámetros siguie

Alcalinidad, ácidos volátiles y DQO;Verificar que estos parámetros estén dentro del rango de valores estables.

En caso de que los valores sean aceptables continuar con el proceso de llenado de agualcance su volumen total o sea el nivel de vertederos en el decantador;

Dejar nuevamente el reactor sin alimentación durante un período de 24 horas;Después de este período tomar nuevas nuestras y proceder según se explico anteriormente;

En caso de que los parámetros estén en el rango establecido realizar la alimentación co

acuerdo con la cantidad de inoculo y con el porcentaje de caudal a ser aplicado;Implantar y proceder con el monitoreo de rutina del proceso de tratamiento;

Proceder al aumento gradual de caudal, inicialmente a cada 15 días, de acuerdo con la respuintervalo podrá ser ampliado o reducido dependiendo de la respuesta del sistema.

Determinación para sólidos totales (ST):


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p ( )

tomar una cantidad de muestra que generalmente 100 ML DEvolumen adecuado. Transferir la muestra a la CÁPSULA DE Ppreviamente ha sido puesta a peso constante y Llevar a sequeen la ESTUFA A 103°C-105°C.Enfriar en desecador hasta temperatura ambiente y determinar salcanzar peso constante. REGISTRAR COMO PESO G1.

Introducir la CÁPSULA CONTENIENDO EL RESIDUO A LA MUFLA DURANTE 15 MINUTO A 20 MINUTO, transferir la cápsula a la e105°C aproximadamente 20 minutos, sacar la cápsula, enfriar ambiente en DESECADOR y determinar su peso hasta alcanzar pREGISTRAR COMO PESO G2.

Determinación para sólidos totales volátiles(S

Á


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CÁLCULOSCalcular el contenido de sólidos totales de las muestras como sigue:

ST = (G1 - G ) * 1 000 / Vdonde:

ST son los sólidos totales, en mg/L;G1 es el peso de la cápsula con el residuo, después de la evaporaciónG es el peso de la cápsula vacía, en mg a peso constante, yV es el volumen de muestra, en mL.

Calcular el contenido de sólidos totales volátiles de las muestras como SVT = (G1 - G2) * 1 000 / V

donde:SVT es la materia orgánica total, en mg/L;G2 es el peso de la cápsula con el residuo, después de la calcinación, V es el volumen de muestra, en mL.

DETERMINACION DE DBO5


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DETERMINACION DE DBO5

Esencialmente, la DBO puede medirse colocando un

agua a estudiar en un frasco, determinando la concende oxígeno disuelto y dejando el frasco por cierto nº dedada. Transcurrido el tiempo convenido, se mide el oxíge

DBO t=n = (ΔO2)n = O2, t=0 – O2, t=n [ = ] mg/L

Temperatura 20ºCTiempo de incubación ,5 días, de ahí su nombre DBO5

PSEUDOMONAS, ESCHERICHIA, AEROBACTER, BACILLIUS),

l -Por cada 100 ml se afiade con una pipeta que llegue hasta el fondo del frasco


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l.-Por cada 100 ml se afiade con una pipeta que llegue hasta el fondo del frasco

-1 ml de una solution al 40 % de MnS04 2 H20.-1 ml de una solution al 50 % de NaOH y de KI.

2.-Se cierra el frasco para que no queden burbujas, agitandolo repetidame

reposar el precipiado hasta que el agua superior este clara. Se agita y se deja ssegunda vez.

3.-Se disuelve el precipiado afiadiendo 1 ML DE ACIDO SULFURICO O CONCENTRADO.

4.-Una hora despues, tomar 50 mL de la disolucion acida e introducirlos erlenmeyer de 100 mL. Valorar rapidamente con TIOSULFATO SODICO 0,005 M

color del yodo paldezca. En ese momento afiadir el INDICADOR DE ALdecoloration del mismo.

El N° DE MG DE OXIGENO POR LITRO es igual al N° DE ML DE A SOLUCION 0,005 MGASTADOS en 50 ml de la muestra, muliplcados por 0,8. (MG DE OXIGENO/L DE A0,8).


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• Prevenir el lavado (salida) de lodo granular flotante y

floculento.• Separación y descarga adecuadas del biogás en cada

reactor.• Permitir el deslizamiento del lodo dentro del

compartimento de digestión

Los aspectos a considerar en el diseño son lossiguientes:• La velocidad de flujo ascendente en la abertura.• El ángulo de los lados de la campana.• El traslapo vertical.

Á


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ÁREA DE ABERTURA.

ÁREA DE LA SECCIÓN TRASVERSAL DE

LA CAMPANA

calcular el radio de lacampana

ANCHO DE LA ABERTURA

ÁNGULO DE INCLINACIÓN DE LA CAMPANA 60°


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ALTURA DE LA CAMPANA

TRASLAPO

ANCHO DE LOS DEFLECTORES

LONGITUD DE LOS DEFLECTORES


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Entre las distintas formas de proteger las plantas vulnerabse encuentran:

a. Construcción por encima del nivel máximo de las

aguasb. Circunscripción por medio de diquesc. Construcción de estructuras herméticas parasótanosd. Ubicación de equipos sobre nivel de inundación

El proyecto brindará un tratamiento primario de las aguaresiduales provenientes de tal población mediante el usoun Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente (UASB) de forque el efluente pueda ser vertido de manera segura al rioVitor - Majes.

(para una población a futuro de (2800 habitantes),


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(p p ( )

En cuanto a los objetivos se tienen los siguientes:

a) Minimizar los riesgos a la salud pública.b) Mitigar y compensar los impactos que se pudieran causaambiente por la realización del Proyecto.c) Cumplir y hacer cumplir las Leyes, lineamientos, ReglameNormas y Programas, de las diversas autoridades, aplicablepresente Proyecto.d) Apoyar para controlar las aguas residuales generadas, ydeterioro ambiental.e) Mejorar el estilo y calidad de vida de los habitantes del d

UBICACIÓN


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UBICACIÓNDistrito de Vitor, situado en el kilómetro 955 de laCarretera Panamericana Sur a 63 Km. de ArequipaAmbas márgenes del Valle del río Vítor


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Documents

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