La presente tesis tiene como propósito identificar la alternativa óptima de tratamiento de efluentes de mina tomando como base la caracterización física-química de los drenajes, la caracterización geoquímica de materiales mineros y la evaluación en laboratorio de alternativas de tratamiento. En el Capítulo 1 a modo de Introducción se realiza una breve descripción de la situación actual del país respecto de los drenajes de mina, abarcando desde el daño ambiental producido por pasivos mineros hasta los distintos conflictos sociales que hoy en día han detenido más de 20,000 millones de dólares de inversiones en el sector. En el Capítulo 2 se desarrolla el Marco Teórico del tema donde se describe los mecanismos de formación del drenaje ácido, su caracterización, control y la descripción de sus distintos tratamientos tanto activos como pasivos. En el Capítulo 3 se describe el Marco Legal actual del país en relación al manejo de efluentes en el Sector Minero. Teniendo en cuenta que para el desarrollo de la tesis se han utilizado materiales y efluentes de dos unidades mineras, en el Capítulo 4 se describe la ubicación de estas y sus características ambientales más representativas. En el Capítulo 5 se describe el Desarrollo Experimental de la tesis que abarca la caracterización de materiales y efluentes provenientes de cada unidad minera, los ensayos de laboratorio a los que fueron sometidos los efluentes para determinar los rangos de operación de los procesos de neutralización, precipitación y remoción de las fases solidas formadas y la elección de la alternativa de tratamiento óptima para cada efluente. Para finalizar en el Capítulo 6 se plasman las conclusiones y recomendaciones planteadas luego del desarrollo de la presente tesis. / Tesis

El agua potable es uno de los recursos más importantes para la humanidad. Actualmente, el uso doméstico de agua potable es ineficiente en la mayoría de edificaciones multifamiliares de nuestro país, ya que diversas actividades no requieren de agua potable, y se puede optar por usar agua reciclada. En la presente investigación se discuten la viabilidad y los beneficios de la implementación de sistemas de reciclaje de aguas grises en edificaciones multifamiliares, con especial consideración en el contexto peruano. Se concluye que los sistemas de reciclaje son métodos eficientes de ahorro de agua, por lo que pueden tener una alta viabilidad económica y ambiental a largo plazo, y agregan valor a los proyectos de edificaciones de vivienda. Adicionalmente, se comparan los tipos de tratamiento de aguas grises predominantes en la literatura, que incluyen tratamiento biológico de reactores secuenciales y reactores de membrana, y los métodos de desinfección posterior al tratamiento de cloración, ozonización y radiación ultravioleta. Estas alternativas se compararon según la inversión inicial requerida, costos de mantenimiento, capacidad de volumen de tratamiento, calidad de agua resultante y efectos en el medio ambiente. Se concluye que los reactores secuenciales y la cloración son los métodos más apropiados para edificaciones de vivienda de mediana escala en Perú.

El Perú es un país con gran potencial minero, teniendo 1159557 ha en producción, donde la minería utiliza aproximadamente 207 MMC/año de agua (6,6 m3/s) donde de esta el 22 % de agua residual es tratada. Según políticas estatales vigentes actualmente, el Perú adopta nuevas medidas para prevenir la contaminación de los recursos hídricos, flora y fauna, y que estos contaminantes se encuentren dentro del rango de límites máximos permisibles según la ley nacional e internacional, para que así el proceso extractivo llevado a cabo en determinada región sea ambientalmente amigable. Nuestra tesis investiga los humedales artificiales con la intención de evaluar la disminución de los niveles concentración de contaminantes eco-tóxicos (nitratos, amonio y competidores como iones metálicos cobre o plomo) de aguas residuales de una operación minera. La investigación evalúa el tratamiento de aguas residuales a disposición, para lo cual se realizó un análisis de los parámetros necesarios para el diseño y, con ello, construir un sistema artificial de flujo sub superficial. Además, se probaron especies vegetales Schoenoplectus californicus (totora) y Schoenoplectus lacustris (carrizo), como parte de los componentes de un humedal artificial. En este sentido se construyó un humedal piloto con materiales filtrantes (piedra, arena, grava y tierra) y las especies vegetales antes mencionadas. Luego que las aguas residuales conteniendo cobre, cinc y plomo fueran tratadas en nuestros humedales artificiales pilotos, los niveles de concentración disminuyeron en un tanto por ciento y se evaluó si el agua tratada estaba dentro de los límites permisibles para la descarga, según lo demanda las normas vigentes. Finalmente, se elaboró un flujo de costos con un factor de escala para la implementación de esta alternativa de tratamiento para llevarlo a pequeña y mediana minería, además de comunidades aledañas a las minas que puedan mantener aguas con un grado de calidad. / Peru is a country with a great potential in the mining industry where the production is about 1159557 ha. Mining in Peru uses approximately 207 MMC/year of water (6, 6 m3/s), where only 22% of residual waters are treated. According to actual state policies, Peru has adopted new measures for preventing pollution of hydric resources, flora and fauna and also to maintain the polluters between the range of the maximum permissible limits according to national and international laws. Following this policies, extraction activity in the regions becomes eco-friendly. Our thesis investigates artificial wetlands with the intention of evaluating the decreasing of the concentration levels of eco-toxic polluters (nitrates, ammonium and metallic ions of cooper or lead) of residual waters of mining operations. The investigation evaluates the treatment of residual waters. To accomplish this, an analysis of necessary parameters for the design was performed. With this information, an artificial system with sub superficial flow was created. In addition, Schoenoplectus californicus (totora) and Schoenoplectus lacustris (carrizo) were used as the vegetable species for the artificial wetland. The pilot of the artificial wetland was constructed using filtrating materials (rocks, sand, gravel and soil) and the vegetal species mentioned before. After the residual waters were treated in our artificial wetlands, the levels of concentration of copper, zinc and lead diminished and we evaluated if the treated water was inside the permissible limits of discharge according to the demands in actual laws. Finally, we elaborated a flow of costs as a scale factor for the implementation of this alternative as a treatment in small and medium mining and also in communities near mines so the quality of their water can be maintained.

La presente tesis tiene como propósito identificar la alternativa óptima de tratamiento de efluentes de mina tomando como base la caracterización física-química de los drenajes, la caracterización geoquímica de materiales mineros y la evaluación en laboratorio de alternativas de tratamiento. En el Capítulo 1 a modo de Introducción se realiza una breve descripción de la situación actual del país respecto de los drenajes de mina, abarcando desde el daño ambiental producido por pasivos mineros hasta los distintos conflictos sociales que hoy en día han detenido más de 20,000 millones de dólares de inversiones en el sector. En el Capítulo 2 se desarrolla el Marco Teórico del tema donde se describe los mecanismos de formación del drenaje ácido, su caracterización, control y la descripción de sus distintos tratamientos tanto activos como pasivos. En el Capítulo 3 se describe el Marco Legal actual del país en relación al manejo de efluentes en el Sector Minero. Teniendo en cuenta que para el desarrollo de la tesis se han utilizado materiales y efluentes de dos unidades mineras, en el Capítulo 4 se describe la ubicación de estas y sus características ambientales más representativas. En el Capítulo 5 se describe el Desarrollo Experimental de la tesis que abarca la caracterización de materiales y efluentes provenientes de cada unidad minera, los ensayos de laboratorio a los que fueron sometidos los efluentes para determinar los rangos de operación de los procesos de neutralización, precipitación y remoción de las fases solidas formadas y la elección de la alternativa de tratamiento óptima para cada efluente. Para finalizar en el Capítulo 6 se plasman las conclusiones y recomendaciones planteadas luego del desarrollo de la presente tesis.

En los últimos años la industria minera ha implementado una serie de mejoras en sus etapas productivas con la finalidad de mitigar sus impactos ambientales, optimizando los procesos relacionados en sus diferentes etapas de producción. Una oportunidad de mejora se observó en la minería aurífera, la cual podría tratar sus relaves con alto contenido de agua provenientes de sus plantas de beneficio para producir onzas finas de oro. La presente tesis tiene como objetivo evaluar la implementación de filtros termoplásticos para tratar relaves convencionales de oro mediante un análisis técnico, económico, ambiental y social. En este sentido, se considera la implementación de un sistema de filtrado, como una mejora tecnológica en los procesos metalúrgicos de la planta Veta Dorada de Dynacor Gold mines para la disposición de relaves en seco y la estimación un porcentaje de recuperación de agua fresca dentro de una zona de impacto con escasos recursos hídricos. Para llevar a cabo este estudio, se realizó un análisis técnico – económico de la propuesta de implementación de un sistema de filtrado versus la gestión de relaves de manera convencional y se estudiaron opciones de utilización con el potencial del agua reciclada. Los resultados económicos de esta evaluación, demostraron que, en relación a su proceso actual, la inversión inicial en un periodo de 6 años, demuestra una ventaja económica de US$ 3,524,194 en la gestión de relave convencional contra US$ 778,460 para implementar un sistema de filtros y manejar relave en seco. A la vez, se estimó una recuperación de 48% de agua en comparación de un relave convencional, lo que representa un déficit de consumo de 103,680 m3/año, y la humedad residual de 12% del relave en seco generará una demanda de área cuatro veces menor al estanque de relave convencional lo que representa un menor riesgo ambiental. Además, se evidenció un aumento potencial en la recuperación de agua en el proceso de beneficio que previo a un proceso de purificación, puede ser de utilidad para otras actividades económicas de la zona. Se determinó que el volumen de agua recuperada podría ser utilizada por las comunidades para revegetar 56,7 ha con rosales, 108 ha con plantas de algodón o 2073 ha con árboles de olivo. Lo cual significaría un ingreso económico interesante para las personas que viven en el Distrito de Chala. Finalmente, basado en una estimación de costos de implementación y operación se puede concluir, que la implementación de un proceso de filtrado con filtros termoplásticos para la disposición de relaves en seco muestra una ventaja económica sobre un estanque para almacenar el relave convencional que incluye múltiples expansiones de capacidad a mediano plazo. En paralelo, se demuestra el potencial de revegetación de los principales cultivos de la provincia de Caravelí, y otros cultivos comerciales que aportarían a desarrollar activad económica. Esta combinación de factores hace de esta investigación, un caso de negocio positivo de implementación para la planta de beneficio de Veta dorada de Dynacor Gold Mines.

En esta investigación se analiza la evolución del potencial de oxidación-reducción (ORP) y parámetros fisicoquímicos como oxígeno disuelto, pH, turbidez, sólidos disueltos totales, conductividad electrolítica, entre otros, con el fin de predecir la calidad de aguas residuales in situ, durante un proceso de desinfección con ozono, relacionándolos con parámetros microbiológicos como la demanda bioquímica de oxígeno (DBO), la demanda química de oxígeno (DQO), así como el contenido de coliformes totales y coliformes termotolerantes. Estos estudios se realizaron sobre efluentes terciarios de la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) de SEDAPAL en Cieneguilla (Lima, Perú). Dentro de este proceso de ozonización, los resultados del ORP muestran un comportamiento particular frente al contenido de coliformes termotolerantes. Se propone un modelo matemático para correlacionar el ORP con el contenido de coliformes termotolerantes (actividad microbiana), logrando un enfoque semicuantitativo. Estas mediciones de ORP podrían utilizarse como indicador in situ para predecir la calidad de las aguas residuales tratadas con ozono. En condiciones de dosis de ozono de 13.33 mg/L y después de 30 minutos de ozonización, el ORP aumenta consistentemente por encima de 390 mV, logrando así valores aceptables para el contenido de coliformes termotolerantes dentro de los límites máximos permisibles (LMP) establecidos para efluentes en plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas o municipales (según el Ministerio del Ambiente de Perú), incluso para muestras iniciales de hasta 5.400.000 NMP/100 mL de coliformes termotolerantes antes de que comience el proceso de desinfección. / In this research, the evolution of the oxidation-reduction potential (ORP) and physicochemical parameters such as dissolved oxygen, pH, turbidity, total dissolved solids, electrolytic conductivity, among others, is analyzed with the purpose of predicting the quality of wastewater in situ during a disinfection process with ozone, relating them to microbiological parameters such as biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), as well as the content of total coliforms and thermotolerant coliforms. These studies were performed on tertiary effluents in the wastewater treatment plant (WWTP) of SEDAPAL in Cieneguilla (Lima, Peru). Within this ozonation process, the ORP results show a particular behavior against the content of thermotolerant coliforms. A mathematical model is proposed to correlate ORP with the content of thermotolerant coliforms (microbial activity), achieving a semiquantitative approach. These ORP measurements could be used as an in situ indicator to predict the quality of wastewater treated with ozone. At ozone dose conditions of 13.33 mg/L and after 30 minutes of ozonation, the ORP consistently rises above 390 mV, achieving thereby acceptable values for the content of thermotolerant coliforms within the maximum permissible limits (MPL) set for effluents of domestic or municipal wastewater treatment plants (according to the Ministry of Environment in Peru), even for initial samples as high as 5,400,000 NMP/100 mL of thermotolerant coliforms before the disinfection process begins.

En la presente tesis se efectuó la evaluación de un problema social relevante, a partir del problema identificado se procedió a desarrollar una solución. Es así que mediante la aplicación de diferentes metodologías y herramientas como lean startup se procedió a desarrollar un modelo de negocio sostenible el cual aborda dicho problema social relevante identificado. El modelo de negocio a desarrollar posee por nombre Puquio Más dicho nombre posee un vocablo en quechua que significa: “ manantial de agua que brota de la tierra”, que es lo que se busca transmitir, ya que el proyecto consiste en la ejecución de plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR), la cual recibirá las aguas residuales de diferentes fuentes como duchas, lavaderos de manos, lavaderos de ropa, lavadoras y la transformara en agua reutilizable para poder regar las áreas verdes de las edificaciones, adicionalmente a esto la infraestructura de la PTAR no se basará en solo tanques de forma estructural, por el contrario se concibe como una estructura que va formar parte del paisajismo o área verde de la edificación, de tal forma que sea amigable con el entorno visual y acompañe el diseño arquitectónico. El modelo de negocio planteado fue sometido a pruebas de deseabilidad, mediante la cual se plantearon dos hipótesis y las mismas fueron validadas a través de cuestionarios efectuados a diferentes usuarios. En referencia a la hipótesis N.° 1 el resultado obtenido fue que el 75% de los encuestados que son personas que trabajan en empresas inmobiliarias de Lima metropolitana y provincia estarían dispuestas a invertir en una PTAR. Con respecto a la segunda hipótesis el 100% de las personas encuestadas consideran razonable el precio establecido. Adicionalmente, Puquio más es un proyecto que cubre la ODS N°6 con un índice de relevancia social (IRS) del 33.33%. Por otro lado dicho proyecto genera un VAN promedio de S/ 4,231,893 con una inversión inicial de S/500,000 y un VAN social US$ 7,180,469. / In the present thesis the evaluation of a relevant social problem was carried out, From this starting point we proceed to develop a solution. Applying different methodologies and tools like Lean startup we develop a sustainable business model, which is ment to solve the social relevant problem identified. The name assigned to the business model in development is Puquio mas. This name carries within it a word in Quechua that means: “ water spring that flows from the earth”, and that is the scene that we want to transfer to the public. Because the project is about the execution of wastewater treatment plants (WWTP). Which receive wastewater from different sources such as showers, hand washing, laundry facilities, washing machines, transforming this into a reusable water in order to irrigate the green areas of the building in addition to this, the structure of the WWTP will not be based on septic tanks and cisterns, on the contrary, it is conceived as a structure that will be on the surface and will form part of the green area of the building., in such a way that it is visually friendly to the environment and attaches to the architectural design. The proposed business model was subjected to desirability tests, and in this desirability test we state two hypotheses, and those were validated through a questionnaire made to different users. In reference to the first hypotheses the result obtained was: 75% of the respondents who are people working in real estate enterprises from Lima and other province would want to invest in the purchase of a WWTP. Regarding the second hypotheses, the price established is reasonable according to the 100% of the people surveyed. Additionally, Puquio mas is a project covering the object number 6 from the Sustainable Development Goals from the ONU, witn a social relevance index (SRI) of 33.33%. On the other hand the project has a NPV of S/ 4,763,827 with a starting investment of S/500,000 and a social NPV of S/ 11,238,176.

El Perú es un país privilegiado por su oferta hídrica; sin embargo, su orografía delimita tres vertientes hidrográficas que descompensas su distribución especial. En efecto, únicamente 1.8% de los recursos hídricos se localizan en la vertiente del Pacifico, en la cual se ubica el 65% de la población (Fernández, 2011). Esto sumado al agotamiento progresivo de los recursos y el calentamiento global que afronta el mundo, suponen un problema aún más serio (Ngo et al., 2016). En ese sentido, el tratamiento de aguas residuales es una opción factible para la reutilización de volúmenes importantes de agua y la recuperación de nutrientes y energía. La producción anual de aguas residuales en el Perú es de 798.5 Hm3, de las cuales solo el 32% recibe algún tipo de tratamiento (260.9 Hm3). Además, únicamente 30.9 Hm3 del agua residual tratada es reutilizada (SUNASS, 2015). En este sentido, se propone el diseño y análisis ambiental de una planta de tratamiento de aguas residuales en la ciudad de Huaraz, como primera medida para mejorar los estándares de calidad del río Santa; y por ende los estándares de calidad de vida de la población que utiliza sus aguas. Asimismo, la planta permite aprovechar los recursos procedentes del tratamiento de las aguas residuales; tales como fertilizantes, biogás, entre otros. Para llevar a cabo el estudio, se combinaron herramientas de diseño y gestión ambiental. Por un lado, para el diseño se utilizó el software BioWin 5 en su versión estudiante, el cual permite modelar distintos trenes de tratamiento y estimar la calidad del agua para cada uno de ellos. Asimismo, es factible estimar la cantidad de recursos que se derivan del tratamiento de aguas residuales. Por otro lado, para el análisis ambiental se siguieron los lineamientos del Análisis de Ciclo de Vida (ACV) y se utilizó el software SimaPro. La metodología propuesta permitió analizar y comparar, de manera rigurosa, los impactos generados por la implementación de la PTAR y por la ausencia de la misma. Los resultados del diseño indican que se cumplió satisfactoriamente con lo estipulado por la normativa peruana para la calidad de los efluentes de una PTAR (MINAM, 2010), y parcialmente lo estipulado por las normativas europeas (EC, 1998; ECC, 1991). Esto se debió a la limitación intrínseca de BioWin estudiante para el modelamiento de la recirculación del licor mezclado y permeado, lo cual derivó en la insuficiente eliminación de nutrientes, N y P. Asimismo, los resultados del análisis ambiental indican que se reducen los niveles de eutrofización a más de 50% durante todo el año; y que estos permanecen prácticamente constantes a lo largo de mismo. / Tesis

SEDAPAL al ser la empresa de saneamiento más grande del país y abastecer de agua al 40% del PBI del país, presenta grandes desafíos no solo para abastecer de agua potable a los 11.5 millones de habitantes, sino sobre todo dar un tratamiento adecuado a las aguas residuales y promover su reúso. A pesar de que se tratan el 92% de las aguas crudas, solo el 3.6% se están reusando para riego de áreas verdes y cultivos. Con la promulgación de D.L. N° 1280, existe un marco legal propicio para comercializar el agua residual tratada y cruda, pero de acuerdo al Plan Nacional de Acción Ambiental 2011- 2021 no se está cumpliendo con una de las metas prioritarias en agua que el 50% de las aguas residuales tratadas urbanas sean reusadas. SEDAPAL tiene una misión complicada al querer cumplir con tratamiento y reúso de agua residuales con estándares de calidad, ya que el agua cruda que va a las Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) tiene alta variabilidad en cantidad y calidad, por lo que será mejor ofrecer el agua cruda antes de llegar a las PTAR. Para ello se debe partir primero buscando potenciales clientes o industrias donde el agua fresca o de pozo sea escaso y que no necesiten agua fresca para sus operaciones y riego de jardines. Asimismo, se requiere contar con estándares de calidad de efluentes para la realidad del país, así como procedimientos internos de comercialización que le permitan vender el agua residual y establecer así un mercado para reúso en Lima. Después de analizar las alternativas de solución, se propone que SEDAPAL comercialice el agua residual a clientes, tipo industrias, y que ellos realicen la inversión, operación y mantenimiento (O&M) de la PTAR. De esta manera se genera los costos evitados en la operación y disposición final. Además, se realiza un caso de negocio de una industria donde se demuestra que invertir en el tratamiento de agua residual es más costo efectivo frente al agua subterránea y una desaladora. Finalmente, para lograr una mayor comercialización se propone replantear la Gerencia de Gestión de Agua Residuales agregando un área de interrelación con el sector privado, ya que ofrecer el agua residual cruda brinda mayores oportunidades que el agua residual tratada. / SEDAPAL, being the largest sanitation company in the country and supplying water to 40% of the country's GDP, presents great challenges not only to supply drinking water to the 11.5 million inhabitants, but above all to give adequate wastewater treatment and promote its reuse. Although 92% of raw water is treated, only 3.6% is being reused for irrigation of green areas and crops. With the enactment of D.L. No. 1280, there is a favorable legal framework to market raw wastewater, but according to the National Environmental Action Plan 2011-2021, one of the priority water goals is not being met, that “50% of the treated urban wastewater is reused”. SEDAPAL has a complicated mission in wanting to comply with quality standards for wastewater treatment and reuse, since the raw water that goes to the Wastewater Treatment Plant (WWTP) has high variability in quantity and quality, so it will be better to offer the raw water before it arrives. to the WWTPs. For this, potential clients or industries where freshwater is scarce and that do not need freshwater for their operations and garden irrigation must be sought. Likewise, it is necessary to have effluent quality standards for the reality of the country, as well as internal marketing procedures that allow it to sell the wastewater and thus establish a market for reuse in Lima. After analyzing the solution alternatives, it is proposed that SEDAPAL commercialize the wastewater to clients, such as industries, and that they carry out the investment and operation and maintenance (O&M) of the WWTP. In this way, avoided costs are generated in the operation and final disposal. For this, a business case of an industry is made where it is shown that investing in wastewater treatment is more cost-effective compared to groundwater and a desalination plant. Finally, to achieve greater commercialization, it is proposed to rethink the Wastewater Management Department by adding an area of interrelation with the private sector, since offering raw wastewater promises greater opportunities than treated wastewater.

Actualmente, las plantas de tratamiento de aguas residuales se enfrentan a problemas de sostenibilidad de gran importancia como la reutilización de las aguas, el balance energético, las emisiones de gases de efecto invernadero y la eutrofización (Tchobanoglous et al., 2014; Organización de las Naciones Unidas, 2017). En torno de esta problemática, el objetivo de este trabajo es proponer y analizar alternativas de tratamiento de aguas residuales para el proyecto Parque Científico, Tecnológico y Social PUNKU (PCTS-PUNKU) desde un enfoque sostenible. De acuerdo a las necesidades del proyecto, se analizan diferentes tecnologías de tratamiento según sus características ambientales, energéticas, económicas y funcionales. Luego, se diseña preliminarmente los principales componentes de cada alternativa, los cuales se verifican mediante el simulador Biowin. Por último, se realiza un análisis multicriterio de las alternativas propuestas mediante un modelo analítico jerárquico, el cual evalúa los criterios ambientales, energéticos, económicos y funcionales de cada alternativa. Entre los resultados se proponen tres alternativas para el PCTS-PUNKU: lodos activados, biorreactor de membrana (MBR), y biorreactor anaerobio de membrana (AnMBR). De acuerdo con el diseño preliminar, las alternativas propuestas presentan la capacidad de cumplir con los Estándares de Calidad Ambiental para el riego de áreas verdes y las recomendaciones de la Agencia de Protección del Medio Ambiente de los Estados Unidos para algunos usos urbanos en edificaciones. El análisis multicriterio no muestra una preferencia marcada entre las alternativas, pero resalta sus principales fortalezas: la funcionalidad y economía de los lodos activados; la alta calidad del efluente del MBR; y la eficiencia energética del AnMBR. En conclusión, las alternativas propuestas representan oportunidades para la sostenibilidad del PCTS-PUNKU mediante la recuperación de recursos, enfoque de desarrollo en el tratamiento de las aguas residuales.