Tecnología limpia aplicada al diseño de una estación depuradora de aguas grises

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(1)U N I V E R S I D A D D E S O N O RA DIVISIÓN DE I N G E N I E R I A DEPARTAMENTO DE I N G E N I E R Í A INDUSTRIAL. TECNOLOGÍA L I M P I A APLICADA AL D I S E Ñ O DE UNA ... .. ESTACIÓN DEPURADORA DE AGUAS G R I S E S. 11. 1, 1. TRABAJO ESCRITO. I'. t. .... .... • �..... •. 1. '. 1. ... t t. I. QUE PARA OBTENER EL GRADO DE. ESPECIALIZACIÓN EN DESARROLLO SUSTENTABLE. PRESENTA:. •. OMAR GALINDO DURAZO. -· I '·. ASESOR:. DR. JAVIER ESQUER PERALTA. HERMOS/LLO, SONORA. JUNIO DEL 2009.

(2) Universidad de Sonora Repositorio Institucional UNISON. Excepto si se señala otra cosa, la licencia del ítem se describe como openAccess.

(3) TECNOLOGÍA LIMPIA APLICADA AL DISEÑO DE UNA ESTACIÓN DEPURADORA. DE AGUAS GRISES. RESUMEN. En. el. Estado. de. Sonora,. necesariamente hidráulicos. de. México,. desérticas, la. al. existe. región,. muy. igual. una. que. en. fuerte. próximos. de. muchas. presión llegar. partes. social a. su. del. sobre límite. mundo, los. recursos. disponible. concesionado, por lo que se prevé fuertes conflictos sociales por su disposición. situación. demanda. usuarios. urbanos. de. las. donde. autoridades. las fuentes. del. están. agua a. aumentar. punto. de. la. disponibilidad. agotarse. y al. y no. no Esta. para. mismo. los. tiempo. reducir la extracción de las mismas. Este paradigma es posible enfrentarlo mediante el reuso. y. reciclaje. de. aguas. residuales. municipales. entre. algunas. otras. prácticas. técnicamente viables.. En nuestro medio las demandas y dotación domésticas de agua son alrededor de 250 per cápita al día de las cuales entre el 70 al 80% lavado de ropa,. generando por tanto entre 175 a 200. domésticas.. La totalidad. mediante. depuración de estas aguas en el. la. este sentido,. se usan 1. 1. para el aseo personal y el. de las llamadas aguas grises. de estos volúmenes son teóricamente mismo sitio. posibles. de reutilizar. donde son originadas.. En. se ha propuesto desarrollar un equipo capaz de limpiar el agua de sus. contaminantes. domésticos. para. ser. reutilizadas. en. los. mismos. hogares. con. ·. una. calidad química y bacteriológica que no afecte la salud humana. El diseño del equipo se hace de acuerdo a las tecnologías propuestas por DfE (Diseño para el ambiente por sus siglas en inglés). las cuales ligan el diseño del producto con el medio ambiente.. Los procesos para la depuración .de las aguas grises se desarrollan en conformidad a· las tres fases básicas de tratamiento de aguas residuales -Decantación y control pl-l Aireación y filtración-Desinfección. vertical. con. inyección. de. aire,. Los procesos se efectuaran en reactores de flujo. filtros. de. rocas. ígneas y calizas. de. la. región,. arenas. sílicas y aplicación de UV de luz natural,. I.

(4) CLEAN. TECHNOLOGY APPLIED FOR DESIGNING. A GREYWATER TREATMENT. PLANT. ABSTRACT. In. !he. State. desert,. close. there. t o. by. increase. !he. becoming. In. our. water. the. does. according. environment. o f. be. not. t o. affect. and. product. natural. o f. the. of. !he. they. for. the. the. %. capable. by. The. sources. the. o f. extraction. and. region,. social. are. necessarily. the. authorities. reuse. use. 200. same. homes. strong. no!. conflicts. o f. on. o f. very. the. water. the. the. recycling. verge. same. o f. are. t o. o f. ones.. municipal. practices.. are. t o. and. resources. the. water. for. of. 1. theoretically. !he. Environment). o f. reduce. o f. world. what. endowment. 175. health.. !he. hydraulic. viable. 80. are. a t. same. t o. and. t o. o f. where. means. equipment. personal. the. a. so. chemical. design. o f. technologies. o f. place.. cleaning. the. and. the. are. care. called. possible. original. o f. servants. and. re-using. This. the. by. paper. water. o f. its. will. a. link. 1. wash. gray. means. aims. t o. domestic. bacteriological. establish. 250. domestic. equipment. which. about. quality. be. made. between. design.. purification. disinfection.. 70. waters. the. for. by. among. human. treatment. filters. UV. between. in. the. it. technically. volumes. parts. demands. time. demands. develop. (Design. and. injection,. t o. re-used. for. other. on. users. same. face. these. many. concessional,. urban. !he. the. in. situation. therefore. these. of. the. t o. which. DfE. phases. filtration,. o f. of. proposal. processes. basic. air. day. generating. t o. at. sorne. no!. This. for. and. as. pressure. limit. possible. among. environment. The. is. purification. pollutants. social. disposition.. Totality. presenta. Mexico,. available. availability. for. clothes,. that. its. home. waters.. of. its. strong. exhausted. per capita o f. a. paradigm. waste. Sonora,. is. ge!. foreseen. This. o f. o f. waste. The. igneous. o f. the. gray. water. processes. and. limy. -. will. rocks. waters. will. decantation. be. o f. made. the. develop. and. by. regían,. in. conformity. control. reactors. sands. o f. pH,. three. aeration. vertical. silica. t o. and. flow. and. with:. application. light.. i. 2.

(5) INDICE. l.. INTRODUCCIÓN. Objetivo. 7. General.. Objetivos. 7. Específicos. 7. Alcances. 8. Justificación. 8. Metodología. 11.. MARCO. 8. 10. TEÓRICO. Problemática. Tecnologías. del. 1O. agua. 14. Actuales. 21. Eco-Diseño. 111.. RESULTADOS. 28. Visitas. Diseño. 28. de. Estrategias. una. de. Estación. la. Rueda. Depuradora. del. Eco. de. Diseño. Aguas. Grises. aplicado. a. la. (EDAG). ,. 32. EDAG. 33. Análisis. IV.. CONCLUSIONES. 38. Y. RECOMENDACIONES. '. 37·. ... Conclusiones. Recomendaciones. V.. VI.. 37. ,. 38. REFERENCIAS. :. ANEXOS. 39. .45. I. 3.

(6) I. INTRODUCCION.. La recuperación de aguas residuales, en especial de las aguas grises domésticas. es. una. buena. alternativa. técnica. y. económicamente. viable. para. disponer. de. volúmenes adicionales de agua en aquellas regiones donde las fuentes naturales. se. han. agotado.. tecnologías. propósito. Las. aguas. apropiadas. son. diseñados. para. prototipo de. muy. tal. para. inglés,. diseño.. fin.. Por. cuidado. reuso,. y. las. domésticas. las. técnicas. adicionalmente. razones. pueden. depuradas. desarrolladas. son. anteriores,. ser. pocos. se. los. propone. con. para. ese. aditamentos. desarrollar. un. estación depuradora de aguas grises en base al estado de arte de la. Design. Su. su. variadas. limpieza de ellas y poner en. en. grises. for the. alcance. de. las técnicas de. Environment. limita. separar. práctica. su. éstas. (DfE),. aplicación. antes. de. en. el. y de. Diseño. la. rueda. hogar donde. mezclarse. con. para el Ambiente o,. estratégica. se. aguas. generan. negras.. El. de. eco. teniendo. reuso. de. aguas se justifica enormemente tanto por el incremento de volúmenes adicionales. y el control de la contaminación del agua así como por lograr la sustentabilidad en. el aprovechamiento del recurso agua.. Después del. capítulo introductorio,. en el segundo capítulo se establece el. Teórico de la problemática del agua a nivel mundial, nacional y. las. propuestas de las Naciones. calidad,. saneamiento. y. Marco. local destacando. Unidas el cuidado del recurso agua así como su. suministro.. En. México,. la. Comisión. Naéional. del. Agua. (CNA), advierte que para el estado de Sonora se ha llegado a la situación a lo que. llama "fuerte presión social sobre el recurso agua" debido a que casi toda el agua. disponible. anualmente. ya. tiene. dueño.. Adicional. a. la. problemática es agravada por la contaminación del agua,. revisión. de. fenómenos,. los. procesos. también. diferentes motivos.. respecto. a. deposición. indicadores. tecnologías. las. involucrados. se destaca. ello. para. del. agua. Adicionalmente. usados. para. su. para. se. hace. la. comprensión. este. recurso. se. de. una. humano,. revisión. Se. la. para. su. esos. hace. normatividad vigente en. consumo. caracterización.. usadas actualmente en. de. señalada,. por lo que se hace una.. mejor. desperdicio que. Se incluye una revisión de la. calidades. final.. el. en. escasez. por. México. reuso. y. de. lbs. principales. presentan. las. principales. depuración de aguas y estudios. recientes. realizados con tal fin en el mundo como en nuestro país.. Los resultados de estos. estudios. dispositivo. se. tomaron. como. base. para. el. desarrollo. del. que. aquí. se /. 4.

(7) propone.. Esta. dispositivo. verificación. enfocado. propuesta. las. toma. propuestas. del. a los. del. eco-diseño. materiales,. y. en. consideración. DfE,. la. aplicación. finalmente. procesos. la. para. de. rueda. la. el. diseño. matriz. MET,. la. del. eco. estrategias. y consumo de. energía,. físico. del. lista. de. diseño. presentándose. una. breve explicación de cada una de ellas.. En. el tercer capítulo. se. presentan. los. resultados.. Estos. incluyen el. recorrido de. campo en las principales estaciones depuradoras de aguas residuales en uso en. Hermosillo. privada. y. sobresaliendo el hecho que la mayor parte de ellas son. de. tecnología. de. lodos. activados.. No. se. obtuvo. de propiedad. información. de. la. existencia de alguna estación depuradora de aguas grises. Aquí se presenta como. un nuevo concepto la Estación Depuradora de Aguas Grises (EDAG) resultante de. la literatura revisada y de la. de. la. misma. así. como. el. aplicación de los métodos del DfE, los componentes. tren. de. cumplir el objetivo de tratamiento,. cuarto. capítulo. resume. las. tratamiento. propuesto,. caracterizándose. por. control de contaminantes y ser sustentable.. principales. conclusiones. y. El. recomendaciones. desprendidas del presente. Objetivo general.. Diseñar desde. un. enfoque. sustentable. un. equipo. depurador de. aguas. grises. doméstico para reutilizarlas en el mismo sitio donde son generadas.. Objetivos. Específicos.. •. Analizar la forma en que se utiliza y se desperdicia el agua en el hogar.. •. Conocer. los. procesos. fisicoquímicos. y. biológicos. que. contaminan. y. descontaminan el agua y los medios para llevar a cabo su limpieza.. •. Analizar el potencial de reuso de agua con el propósito de reducir de. la. fuente original volúmenes apreciables de aguas blancas.. •. Diseño de. un prototipo de equipo del tipo de flujo vertical, que. depurar el agua. permita. de sus contaminantes biológicos y químicos generados. en los hogares.. I. 5.

(8) Alcance.. El presente estudio se limita al diseño de un equipo depurador de aguas grises. para su aplicación a una escala doméstica pero con la intención de extrapolar. sus. capacidades. a una. aplicación. mayor en. cualquier generador-consumidor. de aguas grises o cualquier tipo de aguas contaminadas y/o residuales.. Justificación.. Satisfacer. las. demandas. crecientes. de. agua. o incrementar su. disponibilidad. cuando las fuentes se han agotado sólo es posible mediante la sobrexplotación. de las fuentes, transvases intra e inter cuencas, captación de lluvia, desalación. de. agua. donde. disponibles. sea. posible. o. bien. optimizando. y eficientando. los. recursos. o reusando las aguas residuales. Estas últimas son una fuente de. agua con la cual se puede incrementar su disponibilidad mediante depuración,. la que puede lograrse a un nivel predeterminado según su origen y aplicación,. en. especial. mezclarse. separando. con. bacteriológica,. estaciones. las. lo. las. aguas. aguas. que. negras,. facilita. depuradoras. grises generadas. con. su. pues. son. tratamiento.. tecnologías. poco. en. de. Esto. los. hogares. muy. se. buena. lleva. conocidas. a. antes. de. calidad. cabo. y existen. en. escasas. estructuras hechas para tal propósito. Adicional a la recuperación de aguas, las. estaciones. depuradoras. permiten. el. control. de. los. contaminantes. generados. por lo que se protege el capital natural.. Metodología.. La. metodología. consiste. primeramente. principalmente de dos elementos:. para. el. así. aplicadas. llamado. a la. tratamiento. limpieza. de. estado de arte de estas técnicas,. para. el. ambiente.. En. segundo. hacer. una. revisión. literaria. 1 ) las tecnologías existentes y en operación. de. aguas. en. aguas. grises. residuales,. domésticas. en. y con. especial. ello. aquellas. establecer. el. y 2) los métodos propuestos para el diseño. lugar,. se. hace. un. recorrido. de. campo. para. conocer las diversas tecnologías existentes en nuestra ciudad en relación a las. plantas tratadoras.. Por último,. se desarrolla. el diseño de. un. prototipo de. una. Estación Depuradora de Aguas Grises (EDAG).. I.

(9) Las herramientas a utilizar serán las siguientes:. a). Se. hará. una. visita. de. campo. con. la. finalidad. de. conocer las. Estaciones. Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR) en operación en nuestra ciudad. y las tecnologías en uso.. b). Diseño del. elementos. prototipo de la. de. la. Rueda. EDAG:. La. Estratégica. parte conceptual será en. del. Eco-Diseño. base a los. (Eco-Design. Strategic. Wheel), el cual es promovido por el Programa de las Naciones Unidas para. el Medio Ambiente, UNEP, (Brazet et al, 1997).. I.

(10) LA PROBLEMÁTICA DEL AGUA. La visión del Desarrollo Sustentable (OS) respecto a los problemas ambientales. considera que éstos pueden. el. caso. de. la. disponibilidad. tener un alcance global, local y regional como es. del. agua.. En. el. anuario. estadístico. "El. Agua. en. México" (2008, p 1 6 1 ) , cita que en el año 2004, según la Organización Mundial. de. la. Salud (OMS),. 1 1 0 0 millones de personas. no tenían acceso al agua de. buena calidad en el mundo, y por otro lado 2400 millones más no contaban con. servicios de saneamiento (alcantarillado o drenaje).. OS señala para la. Dimensión Ambiental. de los recursos naturales así como,. hacer un. entre otras,. En sus consideraciones, el. uso sustentable y razonable. imitar los procesos naturales.. En particular, respecto a la problemática del agua,. las Naciones Unidas (1992,. p 1 9 6 ) en la sección II de la Agenda 2 1 , en el capítulo 1 8 ,. la. escasez,. hace. la. gradual. necesario. hidráulicos. recursos. por. una. lo. creciente. planeación. que. hidráulicos. y. se. y administración. propone,. así. contaminación. como. entre. su. otras. de. señala que, debido a. las. integrada. acciones,. calidad,. aguas. la. suministro,. de. blancas,. los. recursos. protección. agua. se. de. potable. los. y. saneamiento.. Según. datos. de. la. CNA. (2008:. p 26),. se. tiene. en. México. una. disponibilidad. natural de agua de 458 Km3 anuales lo que representa 4 3 1 2 m3 per cápita al. año de acuerdo a. cifras al 2007.. Este dato no da certeza de la disponibilidad. espacial del agua en las diferentes regiones del país, pues mientras que en el.. -suroeste. donde. más. precipitaciones. se. presentan. y dado. su. baja. densidad. poblacional se obtiene una disponibilidad por habitante anual de 13290 m3, por. otra. parte. en. el. noroeste. del. condiciones son más secas y baja. país. (Sonora. población,. mayormente),. donde. las. esta disponibilidad disminuye a. 3 1 9 2 m3 per cápita.. Para. la región. hidrológica. II. Noroeste, que comprende el estado de Sonora y. siete municipios más del estado de Chihuahua asentados en la cuenca del río. Yaqui,. la. CNA (2008:. p 28),. muestra una disponibilidad. natural. media total de f. 8.

(11) 8204 millones de m3 anuales de los cuales la misma CNA informa que de esos. volúmenes. se. encuentran. concesionados. o comprometidos. 7394. millones. de. m3 entre el sector agrícola, municipal e industria (CNA, 2008: p 60). Dividendo. el. volumen. concesionado. entre. el. volumen. disponible. natural. se. obtiene. un. índice llamado grado de presión social sobre el recurso agua que para esta. región es de 9 0 . 1 3 % el cual se califica de fuerte, esto es casi todo lo disponible. y ya está concesionado (CNA, 2008: p 63).. Debido. a la. problemática. del. agua. es. importante. entender el. proceso. de. su. contaminación y desperdicio. Cuando un producto de desecho se incorpora al. agua,. el. líquido. resultante. recibe. el. nombre. de. agua. residual,. FCEA. (2006).. Kemmer y McCallow en el Manual del Agua ( 1 9 8 9 ) añaden que "cualquier cosa. en. el. agua. impureza,. que. no. sea. agua. es. un. contaminante. o. impureza.. contaminación y polución son términos subjetivos.. Los. términos. Un contaminante. se considera un polutante cuando su concentración alcanza un nivel que puede. ser dañino para los seres vivos".. Según. Sagredo. (2008),. las. aguas. contaminadas. presentan,. entre. otros,. los. síntomas siguientes; mal olor, color y turbiedad, sabor desagradable, manchas. de aceite, cuerpos extraños, etc., todo lo cual es como resultado de diferentes. tipos de contaminantes los cuales clasifica en nueve tipos de categorías:. 1 ) Residuos con demanda de oxígeno, estos residuos son los generados por. aguas residuales domésticas y desechos animales principalmente;. 2) Agentes patógenos, su origen es básicamente materia fecal;. 3) Nutrientes minerales, son compuestos de C,. N,. K y P que son base para. la nutrición vegetal;. 4). Compuestos. combustibles,. orgánicos. plásticos,. sintéticos,. plastificantes,. son. fibras,. compuestos. disolventes,. usados. como. detergentes,. pinturas, insecticidas, aditivos, etc.;. 5) Aceites, aquí se incluyen productos de la industria petrolera y petroquímica. como petróleo y gasolinas;. 6). Compuestos. químicos. inorgánicos y minerales,. aquí se. incluyen. sales '. inorgánicas, ácidos minerales,. y metales provenientes de la industria química,. •. I.

(12) oJ. -. '. J. .. '. salinidad y toxicidad;. 7). Sedimentos,. partículas. de. suelo. en. suspensión. originadas. por la. erosión. provocando turbidez en el agua y azolve de ríos, lagos y presas;. 8) Materiales Radiactivos, esta resulta por la pérdida de control de materiales. radiactivos durante la producción de isótopos y. 9) Calor, no considerado. como un contaminante hasta recientemente que se. observaron efectos negativos en las. la temperatura. del. agua. comunidades acuáticas por aumentos en. menores de. s·c.. Las. cuatro. primeras. categorías de. contaminación serán el objetivo del equipo por desarrollar para la. limpieza del. agua gris.. El. agua. que en. deseado. o se. considerado. desperdicio. su. manejo,. pierde se. un. en. gran. uso. o consumo. no es aplicada. dice que se desperdicia.. problema. México. se. social,. identifican. entre. las. El. para el. propósito. desperdicio del. las. principales. siguientes:. a). agua es. causas. deficiencias. operación e infraestructura para la captación y distribución del agua,. del. en. la. b) malos. hábitos de consumo de los usuarios, y c) falta de cultura en el reuso así como. la captación y aprovechamiento del agua de lluvia (El Agua en. p40).. Leovigildo. alcantarillado. desperdicio. Reyes. de. del. Hermosillo,. agua. contaminación,. (2009). o. su. muy. mejor. de. Aguah,. Sonora,. bajo. señala. costo. dicho,. organismo. por. su. operador. como. además de. México,. causa. la falta. tratamiento.. de. 2006:. agua. principal. de. cobro. Por . otro. y. del. por su. lado,. investigadora Mazarí H. M. (2008), del Instituto de Ecología de la UNAM,. la. hace. un llamado de alerta señalando que "el agua debe usarse, tratarse y reutilizase,. pues. es. finita,. irrecuperable. y limitada,. por. lo. que. es. sumamente. necesario. recurrir a la tecnología para que vuelva a ser destinada para consumo humano. o. uso. cotidiano".. residual. es. Educación. de. tratada. en. Ambiental A.. dispositivos. pesar. Aunada.a. para el. haber. esto,. nuestro. C.. país.. (2006),. reuso del. tecnología. Mazarí. agua,. para. tal. señala. El. señala. ni. Fondo. que. para. que. sólo. para. no existe. la. captación. propósito.. Martínez. la. el. 10%. del. agua. Comunicación. comercialización. del. A.. agua. de. y. de. lluvia. M . . (2008). en. a. un. coloquio donde se plantea la necesidad de enfrentar el problema de las aguas. residuales. en. nuestro. país,. y junto. 10. con. un. grupo. de. empresarios. del. ramo,.

(13) analizan. la. problemática. financiera. de. establecer. las. plantas. tratadoras,. llegando a un acuerdo que éstas son financieramente redituales y de beneficio. al medio ambiente.. En. una. nota periodística,. Carlos. Sagredo, entrevistado por Olivares A.. Jornada, 7 de enero de 2008), afirma que el. mexicanos se distribuye principalmente en. E.. (La. agua consumida en los hogares. los siguientes usos:. a) Regadera y. lavamanos 45%; b} Lavado de ropa 30%; y e) Agua negra el 25% restante. Se. considera. que. señalados. principalmente,. 75%,. el. grueso. de. la. dotación. entre. los. se. cuales. distribuye. los. dos. entre. los. primeros,. tres. que. usos. suman. el. son las que generan las llamadas aguas grises o jabonosas las cuales se. diferencian de las aguas negras en que estas últimas tienen un alto contenido. de. materia. primeras. orgánica. contienen. que. muy. pueden. poca. ser dañinos. materia. para. orgánica. la. salud. por lo. que. mientras. se. que. las. consideran. de. buena calidad bacteriológica, ver Tabla A en el anexo.. Cuando el agua. no es tratada. independientemente de su fuente original,. sea. agua de pozo, laguna, río, o lluvia, se incurre en grandes riesgos para la salud. humana, más aún cuando la fuente son aguas residuales. En el· artículo t é c n i c o. "Todo es Agua: Agua y Salud" (2008), se señala que los efectos adversos en la. salud. humana. dividirse. en. que. cuatro. pudiera. ser. categorías:. ocasionadas. a). por. Enfermedades. el. agua. no. tratada. transmitídas. por. pueden. el. agua.. Son aquellas enfermedades causadas por aguas contaminadas por desechos. humanos,. animales. o qúirnicos.. Entre. estas. enfermedades. se. encuentren. el. cólera, fiebre tifoidea, la shigella, la poliomielitis, la meningitis, la hepatitis A y E. y. la. diarrea;. b). Enfermedades. con. base. en. el. agua.. Son. aquellas. enfermedades ocasionadas por organismos acuáticos que pasan una parte de. su ciclo vital en el agua y otra como parásitos de animales, el hombre inclusive.. Estas. enfermedades. nematodos. son. denominados. trematodos,. helmintos;. c). tenias,. lombrices. Enfermedades. de. intestinales. origen. y. vectorial '. relacionadas. con. el. agua.. Enfermedades. transmitidas. por. vectores,. como. mosquitos y moscas tse-tsé que se crían y viven en aguas contaminadas y no. contaminadas que transmitan enfermedades como el dengue. y finalmente; d). i.

(14) Enfermedades. vinculadas. a. la. escasez. del. En. agua.. estas. se. incluyen. el. tracoma y la tuberculosis.. La. mayoría. de. estas. enfermedades. pueden. antes de ser utilizada.. En este sentido,. las. conceptualiza. aguas. el. higiénico. del. plantear. que. cual. se. agua. no. (Naciones. todos. los. del. si. el. agua. se hace necesario el. como. Unidas,. usos. prevenirse. el. acceso. Agenda. agua. 21 ).. requieren. sustentable. último. que. tratada. saneamiento de. seguro,. Esto. es. sea. nos. de. e. lleva. la. a. misma. calidad, por lo que se han determinado diversos valores de ciertos parámetros. para clasificar las aguas considerando su uso.. Respecto al agua para consumo humano, la Norma mexicana NOM_ 127 _SSA1. _1994 (El agua en México, 2006). consumo. humano. y. límites. establece los conceptos de agua para uso y. permisibles. de. calidad. y tratamientos. a. los. que. debe someterse el agua para su potabilización, la NOM-001-SEMANART-1996. establece. los. limites. máximos. permisibles. de. descarga. de. contaminantes de. aguas residuales en otros cuerpos de agua y bienes nacionales,. SEMANART-1996. contaminantes. establece. en. los. los. limites. sistemas. de. máximos. alcantarillado. permisibles. e. la NOM-002-. de. igualmente. descarga. la. de. NOM-003- ,. SEMANART-1997 establece los límites máximos permisibles de contaminantes. para. las aguas residuales tratadas que se reúsen en servicios al. acuerdo. a. la. Comisión. Nacional. del. Agua. Bioquímica de Oxigeno a cinco días (DB05),. (DQO). y los. utilizados. Sólidos. para. la. Suspendidos Totales. clasificación. de. la. (CNA,. 2008:. p47). público.. la. De. Demanda. la Demanda Química de Oxígeno. (SST). calidad. del. son. agua. tres. de. para. los. uso. indicadores. humano.. La. DB05 y DQO son indicadores que determinan la cantidad de materia orgánica. biodegradable. y. la. materia. orgánica. total. respectivamente;. un. aumento. en. estos indicadores afecta el contenido de oxígeno disuelto en el agua afectando. los. ecosistemas. acuáticos.. Por. otro. lado,. un. aumento. de. los. SST. afecta. también los cuerpos de agua y tiene su origen principalmente de la erosión del. suelo. En la Tabla B del anexo,. se muestra la clasificación de la calidad de las. aguas de cada indicador en función de sus límites permisibles.. •. I.

(15) TECNOLOGÍAS ACTUALES. En. función. del. desarrollado. naturales. claridad. origen. y uso. diversas. final. que. tecnologías. llamándole. a. Depuración,. vaya. fin. de. de. "Tratamiento. de. y Potabilización. Tratamiento. Aguas". se. utilizan. agua. restablecer. Tratamiento. a estos conceptos se hace una. tomó. a tener el. y. extensión. (2008),. para. a tratar,. sus. se. han. características. Potabilización.. Para. a la. la que se. "los. definición. términos. nombrar los. dar. Depuración,. distintos. procesos. implicados en la extracción, tratamiento y control sanitario de los productos de. desechos. alcances. arrastrados. por. el. agua. procedentes. de. están dados por el uso posterior que se ha. su. uso. anterior.. Sus. de dar a las aguas en. cuestión".. Al momento actual, se han. de. las. aguas. grises,. desarrollado diversas técnicas para la depuración. entre. las. empleadas. están;. a). Procesos. b) Procesos Químicos, c) Procesos Biológicos y combinación de. Físicos,. Entre. /os mismos.. las más sencillas se menciona. pasos, filtrado y desinfección,. contaminantes. químicos. y. mencionan. biológicos. nombra. técnicas. físicos. no. biológicos. biorreactores. (RBC). y. algunos. la. los. materia. preferidos.. de. orgánica,. Entre. membrana,. humedales. sistemas. proceso simple de dos. los físico-químicos son eficientes en remover los. así. son. un. artificiales,. de tratamiento. para. los. discos. los. procesos. son:. 2008).. de. El. Sistema. procesos. biológicos .se. rotatorios. (Sagredo,. como. ello. contactos. mismo. autor. Secuencial. de. Reactores por Lotes (SBR); Reactor Upflow Anaerobic Sludge Blanked (UASB).. y Biorreactor de Membrana ( M B R s ) .. Algunos. estudios. que. han. aplicando. los. señaladas se han encontrado los siguientes:. E.. y. Gutiérrez. tezontle. y del. L.. E.. carbón. (1998),. estudiando. activado. (CA). de. principios. de. las. tecnologías. Investigadores del IMTA, Uribe G.. las. capacidades. lirio acuático. adsorbentes. encontraron. que. del. ambos. materiales son muy eficientes para la remoción de la turbiedad y color de aquas. residuales (y por ende de sólidos minerales y orgánicos) principalmente el CA,. con valores del 80 al 97% para el color y del 76 al 98% en la turbiedad del agua. tratada. respectivamente.. Pidou. M.. 1 3. et. al. (2007),. seleccionando. el. tratamiento. /.

(16) q u 1 m 1 c o , es1ua1aron e1 e1ec..;Lu ue uu� �i:11��. 1 1 1 1 1 1 c 1 0 1 c ;:, ,. ;:, u 1 1 a l v. v. aluminio como coagulantes {de uso común para tal propósito). 1. ..,. \V. ...... y una novedosa. resina de iones intercambiables magnéticos con la intención de d i s m i n u i r tanto. el consumo de las sales coagulantes como el contenido de materia orgánica y. lodos. producidos así como. estudio. resultó. efectivo. mejorar la calidad estructural de los flóculos.. sólo. en. aguas. grises. de. baja. carga. Este. orgánica. no. alcanzando los estándares de calidad para su reuso.. En. Israel,. donde. las. condiciones. nuestro medio, se ha optado. mediante. limitantes. de. dificultades. son. muy. similares. a. por tratar las aguas in situ esto es, en los hogares. EDAR de tecnologías de filtración,. encontrando. agua. de. ultrafiltración y osmosis. taponamiento. constante. de. los. inversa,. medios. y. membranas filtrantes por altos contenidos en materia orgánica disuelta en sus. aguas. grises. por Jo. que. se. desarrollan. problema (Frielder E. et al 2007).. tres tecnologías EDAR in. situ. arena, tanques sépticos con. (con. lodos. activados). encontrando. totales. agua. en. (2007). aire. los. remoción. en. reactores. Para zonas rurales. fueron. híbridos. inducción. estudiados. de. por. de. anfifilos. de Jordania se evaluaron. reducción. fueron. los. Halalsheh. de. que. la. adsorción. como. lo. por. proteínas,. materia. alcanzaron. Un estudio de laboratorio. de. reducir o eliminar este. humedales y finalmente reactores UASB híbridos. el tratamiento de aguas grises,. la. para. consistentes en tanques sépticos con filtros de. términos. uso agrícola.. para. para. que. estudios. M.. et. orgánica. los. al. (2008),. y. sólidos. estándares. para. llevado a cabo por Sagredo. llevó. a cabo. rectificación. polímeros. con. en. y. inyección. espuma. para. tensoactivos. de ·. la. como. detergentes, jabones y suavizantes de tela. Además utilizó cal apagada para la. inducción. de. adicionalmente. la. reacción-adsorción. acción. bactericida. al. del. hidroxilo. incrementar. de. el. obtenidos con estas técriicas fueron muy prometedores. de agua tratada para su. En. el. donde. artículo. las. "Tratamiento. aguas. Depuradoras. reuso. de. residuales. Aguas. calcio. pH.. Los. que. tiene. resultados. con niveles de calidad. en el hogar donde no se requiere agua potable.. de. aguas". son. (2008). tratadas. Residuales. método convencional de tratamiento.. se. se. les. (EDAR)".. define. conoce. Las. que. las. como. EDAR. plantas. en. "Estaciones. constituyen. un. Los objetivos de estas estaciones son; a). 1 4. •.

(17) Eliminación de desperdicios: Grasas y aceites flotantes, arenas y en general. todos los elementos gruesos que pueda contener el agua,. materiales. de. la. desechables,. materia. tanto. orgánica. orgánicos. como. biodegradable. inorgánicos,. disuelta. disposición de lodos extraídos en los procesos.. de. las. EDAR. es. necesario. tener. en. cuenta. b) Eliminación de. y. d). Para. diversos. Eliminación. c). Estabilización. el diseño. hidráulico. parámetros. cuales están los gastos, cargas orgánicas, etc. (Ramírez J . S.,. entre. depuración. se. logra. a. través. de. un. pre-tratamiento. los. NO).. Según la descripción del artículo "Fases en el Proceso de Depuración". la. y. y. tres. (2008),. fases. de. tratamiento independientemente de la tecnología a utilizar, y estas son:. a.. Al. Pre-tratamiento.. llegar. las. aguas. residuales. a. eliminan. los. las. EDAR. se. les. da. un. pretratamiento. que. consiste en:. Desbaste.. Aquí. se. sólidos. más. gruesos. como. son. troncos,. piedras, plásticos, mediante cribas o rejillas diseñadas exprofeso.. Desarenado:. Se lleva a cabo en un dispositivo especial, donde las arenas se. depositan en el fondo por acción de la gravedad.. Desengrase:. Por medio de este proceso se concentran. densidad (densidad. menor al del agua de. especialmente aceites y grasas.. mediante. la. introducción. de. 1. las partículas de. baja. .. g/cm3) en la superficie del agua,. Un procedimiento sencillo para lograr esto es. burbujas. de. aire. en. el. agua. en. las. cuales. los. aceites y grasas se fijan en la superficie de las burbujas, flotando sobre el agua. en. forma. de. natas.. En. otros. artículos. los. procesos. anteriores. son. incluidos. como parte de la primera-fase de tratamiento.. b. Primera Fase.. Aquí. se. eliminan. la. materia orgánica.. Decantación:. Las. mayor. parte. de. los. sólidos. en. suspensión. y parte de. la. En esta fase se realizan los siguientes procesos:. partículas. en. suspensión. de. mayor. densidad. {densidad. mayor a 1 g/cm3), se depositan en el fondo de los decantadores primarios por '. acción. de. la. gravedad. haciéndolas. pasar. a. través. de. los. mismos. a. baja. I.

(18) velocidad.. Los. lodos formados son. desalojados. purgando. periódicamente. los. decantado res.. Coagulación y floculación: Los sólidos en suspensión del tamaño coloidal ( 1 -. 1 0 0 nm) se caracterizan por ser muy estables debido a su tamaño y a que se. encuentran cargadas negativamente en toda su superficie ( como las arcillas del. suelo). Para lograr su aglomeración se realiza la coagulación y floculación que. permite. que. estas. eliminación de. mediante. medio. partículas. decanten.. La. coagulación. consiste. en. la. las cargas eléctricas negativas de la superficie de los coloides. un coagulante. La floculación agrupa las partículas descargadas por. de. floculantes.. Los. flóculos. resultantes. según. su. densidad. son. eliminados por decantación o flotación.. Neutralización del. pH:. Cuando. un. pH. es demasiado alto o bajo dificulta. la. acción depuradora de los microorganismos ya que la actividad biológica óptima. tiene lugar entre un pH de 5 a 8.5, por lo tanto es necesario corregir la excesiva. alcalinidad o acidez del agua mediante la adición de. bases o ácidos.. En este. punto las aguas se encuentran en el tanque de sedimentación y persisten aún. grasas. y. digestión. aceite.. y a. un. Mientras. lecho. que. los. sólidos. deshidratador,. las. son. desviados. aguas. restantes. a. un. se. tanque. envían. de. a. un. tanque de desinfección por cloro que una vez alcanzado los límites deseados. de microorganismos patógenos, son arrojados a algún cuerpo de agua.. Según. información obtenida después de. esta fase. son. eliminados el. 60%. de. los sólidos en suspensión (SST) y el 35% de los materiales orgánicos (35% de. la DBO), (Tratamiento 1°. 2°. y 3°. 2008).. c.. Segunda Fase o tratamiento biológico.. El tratamiento secundario de aguas negras es un proceso biológico que utiliza. bacterias aerobias como un primer paso para remover hasta cerca del 90 % de. los desechos biodegradatlles. Después de la sedimentación, el agua pasa a un. tanque de aireación en donde se lleva a cabo el proceso de degradación de la. materia. orgánica. y. posteriormente. pasa. a. un. segundo. tanque. sedimentación. De aquí las aguas nuevamente pueden ser vertidas. de. previas un '. tratamiento. de. cuando. cloro. el. clarificación. es. o. bien. ampliamente. ser. tratadas. utilizado. en. como. segunda. bactericida. ocasión.. tanto. Aun. en. el. i.

(19) tratamiento de. aguas. residuales,. la. investigadora. "en una alta concentración de materia orgánica. compuestos. denominados. bromoformo,. cáncer".. las. dibromoclorometano. Entre. aguas. Trialometanos,. y. están:. el. al. que. (2008) sostiene que. mezclarse con el CI, forma. se. dividen. en. bromodiclorometano. las tecnologías que se utilizan. contaminadas. Mazarí. en. proceso de. cloroformo,. que. producen. el tratamiento secundario de. lodos. activados,. la. aireación. u. oxidación total, filtración por goteo y el tratamiento anaeróbico.. d. Tercera y última Fase. Este. proceso. nutrientes. consiste. minerales. principales. en. la. como. tratamientos. eliminación. los. para. del. fosfatos,. la. material. nitratos. eliminación. precipitación, sedimentación y la filtración,. o. de. orgánico. cualquier. los. iones. prevaleciente,. sal. mineral.. minerales. Los. están. la. lo que se logra mediante la adición. de reactivos químicos, filtros de arena y el uso del carbón activado.. El tipo. no. de tecnología. sólo. del. materiales. Escalas. y. agua. que. para. Cuando. uso de. las. del. humanos. (2006).. prefiere el. lagunas. destino. utilizada en el. la. tratamiento de aguas. residual,. sino. y. construir. poblaciones. de. la. operar. son. residuales depende. disponibilidad. las. plantas. menores. a. de. 25000. de. recursos. tratamiento,. habitantes. las llamadas tecnologías blandas entre las cuales están. pueden. ser aeróbicas,. anaeróbicas. y facultativas,. cada. se. las. una. con procesos específicos, estas técnicas requieren de grandes extensiones de. suelo por lo cual son más usados en el medio rural.. cilindros. biológicos. o. contactares. cilíndricos. Otras tecnologías son los. rotativos,. los. llamados. filtros. verdes o humedales controlados y los lechos de turba.. Por otra parte, según información. publicada por CNA (2008;. p 88) para el año. 2007 se trataban en México alrededor de 79.3 m3/s en 1 7 1 O plantas tratadoras. en. operación. sistemas. de. lo. que. representaba. alcantarillado. de. un. el. 38.3%. total. de. de. 207. las. m3/s,. aguas. CNA. captadas. (2008:. p. en. los. 88),. ver. Tablas C y D en el anexo.. En el gráfico 1 , se presenta la evolución del volumen de las aguas tratadas eh. nuestro. país. desde. el. año. de. 1996. a. diciembre. del. 2007.. Complementariamente, en la Tabla D en el anexo, se muestran las principales I.

(20) tecnologías. mismo. empleadas. año.. en. Sobresale. las. en. tratadoras de aguas grises,. plantas. estas. tratadoras. existentes. estadísticas. la. a. diciembre. inexistencia. de. del. plantas. reforzando la idea de este trabajo de desarrollar en. este campo algún proceso para la reutilización de las mismas.. Gráfico 1 . Caudal de aguas residuales municipales tratadas en México, serie anual de 1996 a 2007 (Metros cúbicos por segundo, m'/s).. 80. 70. 60. so 40. 30. 20 10. o 1996. 1997. 1998. 1999. 2000. 2001. 2002. 2003. 2004. 2005. 2006. 2007. Fuente: CONAGUA. Subdirección General de Agua Potable, Drenaje y Saneamiento.. Hablando. concepto;. de. las. sin. aguas. grises. embargo,. unos. de. manera. autores. particular,. consideran. no. existe. como. tal. consenso. sólo. las. del. aguas. provenientes de la regadera y el lavado de manos, otros consideran que se debe. incluir. las aguas residuales del lavaplatos, tina de baño, lavadoras y lavaderos. además de las dos primeras. Los investigadores Pidou M. et al (2007) en su nota. técnica. última. Soluciones Químicas. como. el. agua. para el. residual. generalmente incluye las aguas. ropa,. máquinas. reciclaje de Aguas Grises,. doméstica. de tinas,. lavaplatos· y lavaplatos.. que. excluye. regaderas,. No. obstante,. agua. lavamanos,. señalan. contaminación las aguas de máquinas lavadoras de ropa,. lavaplatos manuales se tiende a excluirse.. el. definen a esta. del. retrete. y. lavadoras de. que. por su. alta. máquinas lavaplatos y. Para nuestros fines consideraremos. como aguas grises todas aquellas aguas jabonosas provenientes de la regadera,. lavamanos,. caracterizar. lavadero. en. y lavadora.. función. de. su. Por. otra. contenido. parte. de. las. materia. aguas. grises. orgánica. por. se. lo. pueden. que. las. clasifica en baja carga y alta carga según su contenido de materia orgánica. Las. f 18.

(21) aguas. grises de baja carga no incluyen las provenientes del lavaplatos ni de las. lavadoras,. así. por. exclusión. éstas. últimas. son. de. alta. carga. de. materia. orgánica.. Según Widiastuti N. et al (2007), los contaminantes domésticos provienen de las. siguientes fuentes;. contaminantes. superficiales). a) Químicos. principales. como. son. detergentes. son clasificados en. lavado de ropa y baño,. utilizados en el. los. agentes. y productos. surfactantes. para. la. (agentes. higiene.. Los. se comportan como aniones,. activos. surfactantes. base a la cadena de transporte de su estructura. cuando disueltos en agua. los. molecular. cationes o no iónicos o. anfotéricos. Los detergentes surfactantes aniónicos son los más utilizados como. sulfanato. alkiladico. catiónicos. se. lineal. encuentra. y. los. alkilbenzenosulfanato.. ablandadores. de. telas. Entre. como. los. surfactantes. dialkildimetilamonio. dorado y otras sales amoniacales. Otro contaminantes químicos son los agentes. detergentes- constructores, utilizados en la formulación de los detergentes cuyo. papel. es. agentes. inactivar. los. iones. constructores. los. de. que. Ca. son. iones entre ellas se encuentran el. cuales. Otras. son. la. fuente. sustancias. solventes. que. principal. químicas. se. y. Mg. sustancias. Existen. alcalinas. tipos. de. intercambiadoras. de. tripolifosfato de sodio y. de. contaminación. encontradas. constituyen. dañinos.. en. son. diversos. el. por fosforo. monofosfato. en. blanqueadoras,. compuestos. aguas. los. grises.. ablandadoras. Xenobióticos.. Finalmente. y. se. encuentran el N, P y las DQO y DBO, y b) Contaminantes microbiológicos. La. principal. fuente. son. las. heces. fecales. provenientes. del. lavado. de. manos. después de ir al baño, por el cambio de pañales y baño personal. Las bacterias. coliformes Escherichia coll, y las del genero Citrobacter,. son. utilizadas. como. principales. indicadores. de. debido a que tienen una fuerte correlación con. Enterobacter y Klesiella. contaminación. microbiológica. la presencia de otras bacterias,. virus, protozoarios y otros patógenos.. •. I.

(22) ECO-DISEÑO. Según. define. Corzo. ( 1 9 7 7 ) " . . . un proyecto {diseño] es el conjunto. de. cálculos,. especificaciones y dibujos que sirven para construir un aparato o un sistema que. satisfaga. alguna. necesidad humana".. En. la. Figura. 1. se. muestra. los. pasos. a. seguir para el desarrollo de cualquier producto, sugerido por el citado autor.. ..,,·. lderi � ". 1. \�_..../. (- 1:::-n.. ...___.....-. SolucionesPo�blel-. _ r. L..,. Diseño Detallado. _. J. Análi�sde las. �anos y. Soluaones. --. /. Eljl<cificaciones. ·,. / '\'aiuaoón '··. »:. ·,. '-. fOICaY. /. Protot�. ....... ¡""""" / �/. e. I. O. e. - - � - - -¡¡. _____, OptimizadÓll. o. i �. ü. Prodttcción. j. o �. • Oiseoo. Detallado. I. '. / .. t. l>hlaclOO. '. .,. (. "-../. ,r--. en�. <,. �Valuación;':__-. '. /. ,. -. Cai1)ll .,/. 'S2 '. ,-. -��. ,. Si�ema. /. Figura 1 . Desarrollo de un proyecto.. Fuente: Corzo M. A. (1977) Introducción a la Ingeniería de Proyectos.. Asimismo,. para. considerar .el. impacto. ambiental. en. el. diseño,. la. fabricación. y. operación de un producto, Kurk et al (2007) describen en el artículo "The value of. adding. design. far. the. environment. to. pollution. prevention. assistence. options". herramientas como "el diseño para el ambiente" (DfE) o también conocido como. "Diseño. para. la. Sustentabilidad",. "Eco. Diseño" o "Diseño del. Ciclo de Vida".. El. DfE se enfoca en la optimización del diseño, la eficientizacion de los recursos y. el. consumo. de. energía,. permitiendo. a. los. diseñadores. prevenir. o. reducir. el '. impacto de los. productos en el ambiente a largo plazo más allá de la etapa de. fabricación.. I. 20.

(23) Según. Yardwood. J.. et al. (NO),. la. adopción. del. DfE. proviene. de. motivos tanto. internos como externos entre los que se encuentra obtención de beneficios como. mejora. de. productos,. impactos. ambientales,. legales,. mejor. reducción. mejora. ciclos. posicional. además. de. en. de. tiempo,. el. reducción. mercado,. políticas. de. costos,. responsabilidades. legales,. competencia,. requerimientos ambientales para reconocimiento o premios, etc.. Los promotores. del. imagen,. de. DfE señalan que desde la mesa de diseño del producto se definen hasta un. 70%. su costo de desarrollo y. producción. principalmente,. por lo que es en esta. etapa que debe implementarse el DfE.. Tradicionalmente. para. consideración. peticiones. las. la. manufactura. de. los. de. clientes,. cualquier. los. producto. intereses. se. tiene. ambientales,. en. peso. y. tamaño, funcionalidad, economía del producto y manufacturabilidad. Además de. los. puntos. diseño. del. producto. anteriores,. producto,. (Brezet. principales. H.. el. DfE. tomando. et. problemas. al,. pondera. en. 1997).. e. incorpora. consideración. el. Debe. un. ambientales. tenerse. potenciales. de. atributos. ciclo. de. buen. los. ambientales. vida. en. completo. conocimiento. productos. en. de. el. el. del. los. ciclo. completo de vida (ver Figura 2), desde la extracción de los minerales y obtención. de materias primas hasta su deposición final (Yarwood et al, NO).. i.

(24) Ciclo de Vida de un Producto Ex:trJcción de Materia Prima <E - - - - - - - - · - · · ·. Transporte. Volumen del Procesamiento. <-------·······. Transporte. Ingeniería y Materiales. en. <-------. o �. La tierra. �-------------------·. 'E. (aire. suelo, agua y. especiales L-�-"';,;.;;.;,..;;_;;.;;....�__,. '<"·....... Manufactura del. CU. Producto. a.. biosfera). Transporte. -----. en. Transporte. <E····. Reciclar ··•·•·········· - . ª · .. :. :. _. '.�:·� �". ....... �- -;. Uso v servicio. <. j . ...... '..•........ Material procesado para. re uso en otro sistema de nrodu cto. Figura 2.. Ciclo de vida de un producto. Fuente: Yardwood et al. En. la. propuesta. menciona. tener. en. que. de. para. cuenta. la. (ND). Design for the Environment (DIE): Toolkit. UNEP. para. el. Eco-Diseño. determinar y establecer. todo. los. tipos. de. un. problemas. (Brezet. perfil. et. ambiental. ambientales. en. al,. del. que. 1997),. se. producto. incurra,. y. se.. � -. facilita aplicando la matriz MET (Material cycle, Energy use y Toxic emissions). la. que permite enfocarse en todas las etapas de vida del producto (horizontal) y en. los. efectos. ambientales. que. estos. matriz MET se propone el uso de. Ecodiseño). tienen. (vertical).. Completando. el. uso. de. la. Ecodesign Checklist (Lista de verificación del. la que sustenta el análisis cualitativo ambiental enlistando todas las. preguntas relevantes que han de plantearse para identificar los cuellos de botella. ambientales. Lo anterior permite hacer mejoras donde se detecten problemas.. I ')').

(25) Dentro de la misma propuesta oe. MET y el. agrupan. Ecodesign. de. acuerdo. ra. u 1 \l t: r-. Checklist surgen. a. una. para. e, t:l;u u 1 ::, e 1 1 u , u u , 0 1 1 , c e , ª " ª " " ' ". muchas. clasificación. de. opciones. ocho. de. mejora. estrategias. del. las. que. se. ecodiseño.. A. esta clasificación se le conoce como Rueda Estratégica del Ecodiseño, la cual se. ilustra en la Figura 3.. Desarrollo. @. 7.. Optimización. del Nuevo. Concepto. 1 . Selección de. del. materiales de. sistema de fin de vida. bajo. impacto. 6.. Optimización vida. 5.. de. 2.. la. Reducción. de uso. de materiales. útil. Reducción. impacto durante. del el. 3.. Optimización. uso. de. técnicas de producción. . 4.. Optimización de sistemas. de. distribución. Figura 3.. Rueda Estratégica Del Eco-Diseño.. Fuente: Brezet et al (1997).. Moviéndose. en. el. sentido. de. las. agujas. del. reloj. alrededor. de. describen las estrategias asociadas al ciclo de vida del producto,. la. rueda. se. las estrategias. del 1 al 7 son opciones que conducen a mejoras ambientales en corto y mediano. plazo,. mientras que. opción. de. soluciones. mejora. para. producto. y en. empieza. por. la o pc i ó n. a. cubrir. la. largo. plazo,. en. necesidades. forma. una. @ "Desarrollo de un nuevo concepto" es una·. que. evaluación. estrategia. específicas. satisface. de. esta. una. desarrollan. enfocándose. necesidad,. necesidades. se. como. para. son:. en. la. nuevas. función. llevarla. a. del. cabo. se. Desmaterialización,. esto no significa hacer el producto pequeño sino incluye reemplazar el producto. material. con. compartido. un. sustituto. del. no. producto,. material. esta. que. opción. satisfaga. asume. la. que. misma. necesidad;. cuando. el. Uso. producto. compartido entonces se usa más eficientemente: Integración de funciones,. obtienen. grandes. ahorros. en. materiales. y espacio. si. se. puede. es. se. integrar varias f.

(26) funciones. analizan. o productos en. las funciones. uno solo:. principales. Optimización. funcional del producto,. y secundarias de. un. producto. para. se. detectar. componentes superfluos.. Las. siete. estrategias. restantes. son. agrupadas. en. tres. niveles. diferentes. que. corresponden a su vez al enfoque sustentable que se desea dar al producto.. El. primero de ellos es el NIVEL COMPONENTES DEL PRODUCTO, e incluye las. estrategias. uso. de. 1.. Selección. de. El. materiales.. materiales. segundo. de. nivel. Bajo. impacto. corresponde. a. y 2.. Reducción. ESTRUCTURA. de. DEL. PRODUCTO con las estrategias 3. Técnicas para Optimizar la Producción, 4.. Optimización. el. Uso.. Sistema de. Finalmente el. Distribución y 5.. tercer nivel. Reducción. del Impacto Durante. corresponde a SISTEMA. DEL. PRODUCTO. las estrategias 6. Optimización de Vida útil y 7. Optimización del. contempla. Sistema de Fin de Vida, ver figura 3.. La estrategia 1 , Selección de materiales de bajo impacto, se enfoca en el tipo de. materiales. y. seleccionar. vista. tratamientos. para. ambiental,. renovables,. materiales. el. de. producto. por. lo. cual. la. superficie. los. se. materiales. prefieren. empleados,. más. benignos. materiales. más. con. el. desde. objetivo. de. el. de. limpios,. punto. materiales. materiales con menor contenido energético, materiales reciclados y. reciclables.. La. estrategia. 2,. Reducción. de. uso. de. materiales,. está. ·. enfocada a usar la menor cantidad posible de material mediante·el desarrollo. de. diseños de. volumen.. producto. ligeros. En la estrategia 3,. pero fuertes,. para ello. los. residuos,. esto. busca. reducir el. peso y. Técnicas para Optimizar la Producción, se enfoca. el uso de materiales de bajo impacto ambiental,. reducir. se. es. la. llamada. no utilizar materiales tóxicos y. "producción. más. limpia",. para. conseguirlo se prefieren técnicas de producción alternativas, menos pasos en la. producción, menor consumo de energía, menos residuos durante la producción y. menos consumibles.. busca. transportar. La estrategia 4,. el. producto. Optimización del. desde. la. planta. Sistema de Distribución,. hasta. el. distribuidor. y. el. consumidor de manera más eficiente lo que se logra mejorando el empaque, el. transporte y la. uso,. deben. logística.. En la estrategia. considerarse. que. 5,. consumibles. Reducción del impacto durante el. y. productos. necesarios. para. su '. operación. provenga. se. de. caractericen. energías. por tener el. limpias.. La. menor consumo. estrategia. 6,. energético. Optimización. y que. de vida. útil,. este. tiene I. 24.

(27) como objetivo extender la vida útil técnica (el tiempo durante la cual el producto. funciona bien) y la vida. encuentra el. que el. útil estética (estado el tiempo durante el cual el. producto atractivo) y la vida. útil. inicial del. producto de tal. producto habrá de ser usado tanto tiempo como sea posible.. la estrategia. 7.. Optimización. reusar componentes. valiosos. del. sistema de fin de vida está. del. producto. y asegurar el. usuario. manera. Finalmente. orientada a poder. manejo. adecuado. de. residuos.. • I. 25.

(28) 111. RESULTADOS. VISITAS. Con el fin de conocer las tecnologías empleadas en el tratamiento de aguas se. visitó el organismo operador Agua de Hermosillo, teniendo como resultado que. existen 23 plantas tratadoras, con una capacidad instalada de. que solamente se tratan 2 1 3 . 8 lps.. agrícola,. enfriamiento. de. 310.5. lps,. pero. El uso de las aguas tratadas es para riego. turbinas. eléctrica,. jardinería. y. riego. de. campos. deportivos (Aguah, 2007). Ver tablas 1 y 2. Destaca entre los resultados que la. mayor. parte. tecnologías. de. esas. utilizadas. estaciones. son. son. propiedad. principalmente. y. lodos. uso. de. particulares.. activados. con. Las. aeración. extendida.. Tabla 1. Principales Tecnologías utilizadas y. reusos en las EDAR de Hermosillo, Sonora.. '-f��IIIIJ¡. 1 �. .�lhlJUiDlllUI. Lodos activados. 120. 2. 70.6 CFE. Esta. última. tendencia. es. muy. nacional.. Las. autoridades. obtención. como subproducto. similar. locales. del. una gran. a. la. agua. tecnología. señalan. cantidad. de. usada. como. lodos. mayormente. un. gran. residuales. a. nivel·. problema. los. cuales. y. la. son. muy ricos en contaminantes por lo cual demandan nuevas tecnologías que minimicen .. estos. subproductos. o que. los. eliminen. (cero. emisión).. En. relación. a este. problema. debe mencionarse que las plantas en operación se deshacen de los lodos arrojándolos. nuevamente al sistema de drenaje municipal para que sea transportado aguas abajo.. No se encontró. información. sobre. la. existencia de. alguna. planta tratadora de aguas. grises.. I. 26.

(29) Tabla 2. Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR) en Hermosillo, Sonora 2007.. Fuente: Aguah (2007), organismo operador de Hermosillo, Sonora.. I. 27.

(30) DISEÑO DE LA ESTACIÓN DEPURADORA DE AGUAS GRISES (EDAG). Para el diseño de la Estación Depuradora de Aguas Grises (EDAG) propuesta,. ver figura 4,. estratégica. relevante. resultó. se tomó como herramienta el esquema. de. eco-diseño. presentada. en. los. ocho. en. ilustrada. el. marco. componentes. en. la. teórico.. figura. El. metodológico de la rueda. 3. además. diseño. estructurales. de. la. siguientes. de. información. EDAG. que. propuesto. constituyen. el. tren de tratamiento, ver figuras 5, 6 y 7.. A) Tanque séptico donde se efectúa el pre- tratamiento de desbaste, trampa de. grasas, primer filtrado y decantado. Aquí se incluye también. la primera fase de. tratamiento excluyendo los procesos de coagulación y floculación, no se incluye. ningún tipo de desinfección.. En este dispositivo se logra remover hasta el 60%. de los sólidos disueltos y hasta un. 35% de la materia orgánica en suspensión. según el marco teórico analizado. Ver figura. 5 y 6.. B). separación. Reactor. de. aireación,. rectificación de espuma.. decantación. y. de. tensoactivos. por. Este dispositivo es la parte modular del sistema pues. permite la eliminación de los tensoactivos en suspensión además de inducir la. presencia de bacterias aeróbicas. por el enriquecimiento del agua con oxigeno. teniendo como resultado una disminución muy significativa de materia orgánica. en suspensión y de los anfifílicos. Ver figura. C). Reactor. químicos. de. piedra. caliza. precipitado y primera desinfección.. 5 y 7.. para. incremento. del. pH,. decantado,. Con el incremento del pH se logra eliminar. una buena parte de patógenos sobrevivientes en esta etapa. Figura 5 y7.. D). Reactor. de. piedra. de. precipitado.. La. meso-poros. resultantes. tamaño. tezontle. o. morusa. volcánica. piedra de morusa contiene una gran. y. en. coloidal. micro-poros. la. para. adsorción. y·. ". estaci�n. que. inducen. anterior. no teniendo. o. la. cantidad. adsorción. cualquier. partícula. reacciones químicas. de macro-poros,. de. en. los. productos. suspensión. por ser materiales. de. inertes.. Figura 5.. E). Reactor. de. mineral. de. yeso. reductor. de. pH.. Esta. fase. es. una. segunda '. desinfección. además. de. disminuir el. poder. corrosivo. del. pH. alto. e. inducir. reducción y el precipitado de materiales sólidos en suspensión .Figura 5.. la. •. I. 28.

(31) F) Filtro de arenas graduadas para filtrado de precipitados. En esta estación se. pretende retener los precipitados obtenidos en la fase anterior y adicionalmente. quitar olores y sabores desagradables del agua en tratamiento. Figura 5.. G) Reactor de grafito para separación de minerales. de K y FI. Esta fase es una. propuesta no estudiada (no se encontró estudios al respecto) pero se señala en. la. bibliografía. esta. característica. química. de. este. capaz de adsorber los iones minerales señalados.. elemento. que. puede. ser. El profesor investigador M.. Balcázar (2009) del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de. Sonora señala que lo anterior es posible y es tema de investigación. Figura 5.. H) Reactor de acrílico o vidrio transparente para. UV natural.. Etapa final. de depuración. que. una tercera desinfección por. pretende. aprovechar la. luz natural. para asegurar la desinfección del agua con los rayos UV solares. Figura 5 y 7.. Estrategias de la Rueda de Eco Diseño aplicadas en el diseño de la EDAG.. La. aplicación. de. las. estrategias. de. la. Rueda. del. Eco-Diseño. al. diseño. de. la. EDAG dio como resultado las consideraciones siguientes:. @Desarrollo de un nuevo concepto. La idea de depuración de aguas grises en el hogar o in situ no es nueva, lo que. es nuevo es el concepto de ecodiseño lo cual definió los materiales, sistema de. operación, consumibles, etc. No se encontró equivalente alguno del diseño que. se. propone.. grises,. La. además. extraídos.. El. EDAG. de. propuesta. que. satisface. permite. el. control. la. necesidad. sanitario. de. de. tratar. los. plan propuesto se considera un nuevo concepto,. las. aguas. contaminantes. parte del hecho. que es más fácil y económico tratar las aguas grises que de algún otro tipo.. Desmaterialización y uso. El. sistema-producto. equivalentes. al. ser. compartido.. EDAG. diseñados. procesos en sus principales. multifamiliares.. El. propuesto. tanque. para. se. desmaterializa. reusar. equipos. y. respecto. efectuar. a. sus. múltiples. componentes y puede ser compartida en caso de. séptico,. se. ha. dimensionado. considerándolo. como '. depósito de aguas grises con una capacidad de 270 1, éste. determinó para controlar un gasto de 2 . 1. de. 1.5. minutos. de. descarga. simultanea. 29. volumen inicial se. lps I con un tiempo de concentración. de. lavadora,. lavamanos. y regadera,. /.

(32) adicionalmente. se. llevan. a. cabo. el. pre-tratamiento,. desengrase. y. primer. filtrado. El volumen por tratar deberá tener un tiempo de retardo hidráulico de al. menos dos horas en la estación principal de aireación-colapsador de espuma.. 1 . Materiales de bajo impacto-Reciclado de componentes. Las estrategias 1. y 2 correspondientes al. aplican al. primer nivel. enfocado a la estructura del. hacer uso de materiales que son. producto. se. básicamente cilindros de acero y. fibra de vidrio. Se propone construir los reactores con cilindros desechados de. gas butano o gases refrigerantes sin residuos tóxicos,. mientras que el tanque. séptico seria de fibra de vidrio.. 2. Reducción de uso de materiales. Al diseñarse en módulos se reducen las. estaciones. demanda. y. por. lo. tanto. el. uso. de. materiales.. solo en dos de sus componentes,. El. tanque. sistema-producto. EDAG. séptico y desinfectar UV,. nuevos materiales.. 3. Técnicas. para. optimizar. la. Producción. tanques de. gas de desecho es fácil. en. su. parte. superior. y. colocar. La. adecuación. para. reciclar. pues sólo necesitan ser pulidos,. bridas. de. apertura. rápida,. orificios. los. abiertos. para. la. colocación de sensores, tubos de entrada y salida, módulos reactores y filtros.. 4. Optimización sistema de distribución. No aplica.. 5.. Reducción. del. impacto durante. el. uso.. El. uso. de. insumos. consumibles. son naturales como son: morusa o tezontle, piedra caliza, arenas sílicas, grafito·. -y luz solar.. La. mayoría. para su activación. y. de estos materiales. necesitan. un. m í nimo de e n erg í a. una sola vez.. 6. Optimización de la vida útil. Los componentes están dise ñ ado s de manera. mo d ular aun q ue pueden ser dispuestos en torreta.. Los. materiales estructurales. no son peligrosos y requieren un m í nimo de mantenimien t o .. S in. cons umi bles.. •. I.

(33) 7. Optimización del sistema de fin de vida. Los. materiales. de. los. reactores. son. re-fundibles. y. reciclables.. El. sistema. producto EDAG es fácilmente desarmable.. Reuso de agua. tratada. . i. Reactores. ( 1. Registro. Flujo. Drenaje municipal. Figura 4. Esquema general de la EDAG. Fuente: Diseño propio del autor. I.

(34) '. 11 '. • •. •. •. .. •. .. •. .. • D. ... . 0. o. o. <I. •. . .. .. O. •. f. > f. +. 1 •. 1. · '. 1. r. I. L Figura 5. Tren de tratamiento. Fuente: Diseño propio del autor. 32.

(35) C). 1. 1 1. 1. Figura 6. Tanque séptico. Fuente: Diseño propio del autor. I. 33.

(36) L. REACTOR. o. o. o. o. o. o o. SIGUIENTE. o. o. --... .. " .. .. o. .. ,•. o. l.... ·'t.<(¡. ºº o. o. o. .. .a . ·" • .· ·· .. o. . .,.. -r.:. o. o. -..:...·:..........-.. . ... o. o. �¡"'. o. .. Q. ;¡:l ·. t-. t '. .· . . J. ·.z· ;'. _. .. .·. �. Ó,-. t. l. .. o. .. o. o. , r 1. o. o. o. , '. . . .. o. o. ''i .. o. o o. Q _ _J. '.. •. w , t . ,: ". 4,. ¡• ·•. .. o. ·. ... • '. •. .:r.. �. o o. o. .;--. o o. .__. o. o. ENTRADA. o. o SALIDA. A. o. LO�. ENTRADA. e- AGUA. REACTORES AL. o o. o. REGISTRO<-. GRIS. ENTRADA=c. SERPENT!N BURBUJEADOR. I c:b SALIDA. _,,, J.- - - - "'. REACTOR. "ENTRADA. <,. I/. AIRE AL REGISTRO AL. DESINFECCIDN. UV. REGISTRO. ----. �. Figura 7. Dispositivos principales. Fuente: Diseño propio del autor. I. 34.

(37) ANÁLISIS. El. diseño de. la. EDAG es. resultado de diversos estudios,. entre sí, y es aquí donde se integran,. no. necesariamente. ligados. se les da continuidad y se desarrolla un diseño. práctico. La vialidad técnica es resultado de los estudios de los investigadores tanto en. laboratorio. grafito. en. como. en. lugar del. campo. carbón. en. la. mayoría. activado.. pocos por la naturaleza misma de. sean. fácilmente. igualmente. deberá. los. desalojados. tensoactivos. afectar la. exterior,. inertes.. calidad. jardines,. aguas. tratadas. enfriadores. espera. registro. agua. tratada. que. los. lodos. excepto. generados. El. uso. pues. hacia. el. propuesto. se. usada,. drenaje. de. someterán. a. un. usarse. para. (coolers),. lavar. limpieza. ropa. de. uso. sean. de. muy. municipal. de. pulido. gas. e. no. interior y. de materiales. nuevamente,. pisos,. el. por lo cual. cilindros. tanque séptico y desinfector UV son. podrán. evaporativos. componentes. sanitario. o detergentes.. del. sus. las aguas grises y la tecnología. vía. los demás componentes,. Las. Se. de. regado. banquetas,. de. carros. y. para excusados. No será apta para consumo humano ni para lavado de manos ni baño. personal.. El tren de tratamiento de la figura 5 puede tener modificaciones al prescindir. de uno o varios pasos según el nivel de tratamiento deseado y uso posterior del agua. tratada,. por ejemplo. del. tanque. UV (H), o bien las estaciones. séptico. (A). puede. pasar directamente. A y B, también es alternativa. al. desinfector. A, B y D, etc.. La aceptación y puesta en práctica de la EDAG propuesta no se espera sea fácil, tanto. en el sector público como en el privado, debido a que tocaría intereseseconómicos en. particular con. los empresarios constructores y asesores en. seminario reciente organizado en esta. de. la. Construcción. rechazó. la. idea. (CNIC),. de. un. construir. ciudad. pequeñas. y. de escala,.según él,. costo. por. tratamiento. investigadores. de. los. unidad. países. bajos. de. medianas. grandes. volumen.. Jules. B.. i. ncon. v. Water:. The. en encias, i. producen. sustenta. b. as. í. que. mismo. Decentralized. grandes. grandes. Lo. van. artículo "Appropriate Technologies for Efective. Waste. Cámara. expositor y empresario del. razones de economía. de. por la. de. En. un. de la. Industria. ramo, a pregunta. expresa,. plantas. tratadoras. aludiendo. plantas (costosas) disminuyen el. anterior. es. contrastado. Lettinga. donde. grandes. sostienen,. .. cantidades. contaminantes. por. lo. por. (1997). Managment of Industrial and. consumen. cantidades. Nacional. Lier y Gatze. Approach",. plantas. plantas tratadoras.. en. q. su. Domestic. entre. de. los. otras. energía. ue. no. y. son. les.. 35 f.

(38) IV.CONCLUSIONES. Y RECOMENDACIONES.. Conclusiones. El. estudio permite concluir sobre diferentes aspectos que forman parte de las. políticas de sustentabilidad,. Sustentable (OS) aplicado. la conservación del capital natural y del Desarrollo. al. diseño.. Así,. recurso natural que se constituye en. un. asunto de. fresca. sobrevivencia. disminuye. se. puede. agua. es el. piedra angular de la sustentabilidad y es. y por lo tanto del. diariamente en. afirmar que el. nuestro. DS.. medio. La. disponibilidad. debido. al. de agua. agotamiento. de. las. fuentes y al crecimiento de la población.. El desperdicio del agua acrecienta su. escasez. ella.. así. como. la. contaminación. de. Cualquier. uso. que. se. haga. agua puede contaminarla resultando en las llamadas aguas residuales.. las. fuentes. de. agua. blancas. se. han. agotado,. es. posible. del. Donde. técnica. y. económicamente disponer de volúmenes adicionales de este recurso, mediante. la depuración. Entre. las. grises. de aguas residuales en. aguas. residuales. generadas. en. 80%. hogares,. constituyen. hasta. que es una. buena fuente que se. Los. un. los. destaca. de. riesgos sanitarios de su. agua residual.. un corto periodo de maduración.. por. lo. su. calidad. que. las aguas. bacteriológica. facilita. residuales. su. depuración. generadas· en. puede aprovechar para su. reuso son. menores que en. las. aguas. y. éstas. ellos. por. lo. reuso y reciclaje.. cualquier otro tipo de. En Sonora, el consumo de agua potable por una familia de cinco. miembros es de 1 m3 diario, por lo que teóricamente se puede recuperar hasta. 800. de. diarios. 1. las. aguas. por. f a rn l l i a . t k a rn e n t a b l e m e n t e. residuales. generadas. en. los. no. existe. hogares. separación,. y. es. poca. por su. la. uso,. tecnología. desarrollada para la recuperación de aguas grises y los dispositivos diseñados. para tal. grises. propósito.. destacan. Entre lbs estudios recientes para. los. realizados. por. Sagredo. (2007). tecnología obtenida en esos estudios, entre otros,. diseño. del. sistema-producto. (EDAG).. Las técnicas del. nivel. estructura. de. obteniéndose. un. del. de. la. Estación. la. recuperación de aguas. y Uribe. et al. de. sistema-producto. la. Rueda. Depuradora. muy. viable. nuevas opciones y satisfacción de necesidades.. 36. del. La. se tomó como base para el. de. Aguas. DfE son aplicables para el diseño de la. producto. (2007).. Eco-Diseño. de. producir. y. Grise�. EDAG en el. principalmente,. funcionar. con. I.

(39) Recomendaciones. Las. autoridades. del. agua. locales. tienen. en. su. haber. una. enorme. responsabilidad para satisfacer las demandas de agua, por lo que se pone a su. consideración. residuales,. tener. como. mayor. la. atención. tecnologías. a. las. alternativas. propuestas. en. el. de. reciclaje. presente. que. se. han. seguido. y se. ellas muy costosas de ejecutar.. pretenden. desarrollar. en. aguas. trabajo,. incrementar la d i s p o n i b i l i d a d del recurso en lugar de enfocarse en. opciones. de. lo. para. las mismas. futuro,. todas. La depuración de aguas grises domésticas es. técnica y económicamente más viables de llevar a cabo.. Como se mencionó anteriormente, las plantas tratadoras en uso en Hermosillo. son. en. su. cantidad. mayoría. de. éstos. de. y. tecnología. que. son. de. lodos. arrojados. al. activados. sistema. de. las. que. drenaje. generan. aguas. gran. abajo,. afectando tierras y aguas. Ante este problema deberá tomarse medidas para su. corrección. aguas. y. considerarse. antes. de. recomendable. ser. una. legislación. mezcladas. desarrollar. e. para. investigar. que. asegurar. nuevas. regule. su. la. separación. posible. tecnologías. de. las. tratamiento.. Es. sustentables. en. el. '. tratamiento de aguas grises y construir estructuras especializadas,. con el uso de la matriz MET,. eco-diseño,. citadinas,. tanto. para. el. la. lista de verificación. hogar. como. para. diseñadas. y la rueda estratégica del. hoteles. incluso. para. colonias. con el propósito de reducir costos en la construcción, operación y el. uso de consumibles.. I.

(40) V REFERENCIAS. o. Aguah. (2007). Anuario 2007. México. Agua de Hermosillo.. o. Ainzenchtadt. wastewater. E.,. lngman. treatment:. D.. A. y. new. Frielder. E.. approach.. (2008).. Israel.. Quality. European. control. of. Journal. of. Operational Research 189(2007) 445-458.. o. Anónimo. (2008).. Tratamiento de aguas: Descripción del proceso de las. estaciones depuradoras de agua residuales.. México. Obtenido el 23 de. diciembre del 2008 en:. http//www.agua.org. mx/content/category/13/51 /35/. o. Anónimo. (2008).. Tratamiento. 1°,. 2°, y 3°. Obtenida el 23 de diciembre. del 2008 en (URL):. http://www.sagan-gea.org/hoiared/CAqua.html. o. Anónimo.. (2008).. Todo. es. Agua:. Agua. y. Salud.. Obtenida. el. 23. de. diciembre del 2008 en :. http:ffwww.agua.orq.mx/content/9f3fhtml.. o. Anónimo. (2008). Fases en el Proceso de Depuración en el Tratamiento. de. Aguas. Residuales.. Obtenida. el. 18. de. diciembre. del. 2008. en:. http:ffwww.agua.orq.mx/content/view/28091351. o. Balcazar. Meza,. Manuel.. (2009).. Consulta. personal.. Departamento. de. Ingeniería Química de la Universidad de Sonora.. o. Brezet. H.. y van. Hemel. C.. (1997).. Ecodisign:. sustainable production and consumption.. a promising. approach. to. Delf University of Technology.. The Netherlands.. o. Comisión. Nacional. del. Agua.CNA.. (2008).. Estadísticas. del. Agua. en. México 2008. Primera Edición. México. Secretaria del Medio Ambiente y. Recursos Naturales.. o. Corzo. M.. A.. (1977).. Editorial Limusa.. o. Escalas. C.. A.. Introducción a la Ingeniería de Proyectos.. ·. (2006).. México.. Centro de. Potosí.. México.. Tecnologías. en. y. usos. Investigación y Postgrado,. Obtenida. http:fltescpar.orgfcurso. esiduales. México.. mexico. chilefa. a. el. 1. de. de. aguas residueles. Universidad de San. enero. escalasftecnoloqias. y. de. usos. 2009. de. en. Luis. en. agua. r. escala.pdf. I. 38.