PDF Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A

Introducción

Antecedentes

Aguas Residuales

• Principales Contaminantes
• Grasas y aceites
• Sólidos suspendidos totales (SST)
• Demanda bioquímica de oxígeno (DBO 5 )
• Nitrógeno total (NT)
• Fósforo total (PT)
• Temperatura (T)
• pH
• Microorganismos
• Metales traza
• Problemática Global
• Situación en México
• Normas y regulaciones para el control de aguas residuales en
• Tratamiento de Aguas Residuales

En las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales, una parte importante de los sólidos en suspensión consiste en material biológico (Metcalf et al, 1999). Si la concentración no se cambia antes de la descarga, las aguas residuales pueden cambiar la concentración en el agua natural.

Humedales Construidos

• Tipos de Humedales
• Humedales de flujo libre superficial
• Humedales de flujo subsuperficial
• Componentes de los Humedales
• Vegetación
• Tipos de macrófitas
• Suelos y medios de soporte
• Estructuras y materiales complementarios
• Mecanismos de remoción de contaminantes en cada tipo de HC
• HFLS
• HFSH
• HFV
• Importancia Ecológica
• Importancia Económica

Los microorganismos se eliminan mediante una combinación de los mismos procesos involucrados en HFLS (Vymazal y Kröpfelová, 2008). Esto se debe a que la distancia entre el punto de muestreo y el laboratorio de análisis, además de las altas temperaturas de la región, pueden provocar una diferencia en la concentración de contaminantes. 71 En general, las concentraciones obtenidas de los distintos contaminantes analizados en las aguas residuales municipales de la ciudad de Vícam no cumplen actualmente con la norma pertinente, por lo que es necesaria la implementación de un sistema de tratamiento de aguas residuales.

En la Tabla 7 se muestran los valores de conductividad hidráulica obtenidos para cada una de las muestras y su comparación con los valores de referencia (arena gruesa y grava). 78 en la ciudad de Guaymas, Sonora, donde se liberan los gases de escape de la planta de tratamiento municipal, a base de lagunas de oxidación (Vargas González, 2012). Análisis de agua - determinación de la demanda bioquímica de oxígeno en aguas naturales, residuales (DBO5) y aguas residuales tratadas - método de prueba (cancelar NMX-AA-028-1981).

Descargas de aguas residuales urbanas y sus efectos en las condiciones ambientales de Ensenada La Salada, Sonora, México.

Justificación

Hipótesis

Objetivos

Objetivo General

Objetivos Específicos

Seleccionar el sistema más adecuado para el tratamiento de aguas residuales domésticas de la población de Vícam, Sonora, México, con base en los requisitos del sitio, la eficiencia de eliminación de contaminantes y los costos. Los resultados de la evaluación teórica y la medición de campo del caudal de descarga de la población se muestran en la tabla 2. Para calcular los costos de inversión de la laguna de oxidación en el primer escenario, se utilizó un sistema de lagunas de oxidación, realizado en la ciudad de Delicias, chihuahua. , que tuvo un costo de CompraNet, 2011).

Áreas de estudio

El Tular

Se realizó un relevamiento en el área de humedal natural “El tular” en el municipio de Guaymas, Sonora, en el cual se detectó la presencia de descargas residuales municipales a principios de 2013. Este estudio se realizó con el objetivo de evaluar el efecto de la presencia de plantas acuáticas en el humedal (Typha domingensis, Scirpus lacustris y Phragmites australis), así como de las condiciones climáticas de la región, sobre la eliminación de contaminantes. las descargas residuales y determinar cuánto tiempo persisten estos contaminantes hasta llegar al estero.

Vícam

La CONAGUA (Comisión Nacional del Agua) indica que es necesario proyectar en base a un período de tiempo futuro, anticipando el crecimiento poblacional y por ende un aumento en el vertimiento. El análisis de CF (coliformes fecales) y CT (coliformes totales) se realizó con base en el capítulo 4 del Manual de Análisis Bacteriológico de la FDA (Feng, P et al. Estudio de la zona potencial en la que se ubicará el sistema de tratamiento en Vícam, por dicho el estudio será de utilidad para cuestiones de ingeniería del proyecto así como para estimar costos de remoción de material y compactación.

Materiales y Métodos

Estimación del Caudal en Vícam

• Estimación Teórica
• Estimación de la Descarga en Campo

En el caso de este proyecto, fue diseñado para el futuro, tomando en cuenta 15 años (CONAGUA, 2007) de crecimiento poblacional, para lo cual la población del proyecto se calculó con la ecuación 1. Considerando que la población de Vícam cae en el primer intervalo del cuadro, y considerando que esta región tiene un clima cálido, se estima que el suministro de agua es de 150 L/cápita-día. Sin embargo, según CONAGUA, se estima que sólo el 75% de la donación se convierte en aguas residuales, debido a que el 25% restante se utiliza para riego doméstico y se pierde por evaporación (CONAGUA, 2007).

Muestreo de Agua Residual

• El Tular
• Vícam

Para observar cambios en las concentraciones de contaminantes se realizaron muestreos estacionales de aguas residuales en las temporadas de verano, otoño e invierno de 2013 y 2014. El muestreo correspondiente al verano se realizó el 9 de septiembre, y las investigaciones de otoño correspondientes se realizaron el 9 de septiembre. . el 7 de octubre y el 5 de noviembre, y finalmente la prueba de invierno se realizó el 22 de enero de 2014. En cada ocasión se tomaron muestras simples de agua para análisis de nutrientes y metales.

Análisis del Agua Residual

• DBO 5
• Sólidos Suspendidos Totales
• Grasas y Aceites
• Materia Flotante
• Coliformes Totales y Fecales
• Nutrientes
• Metales
• Digestión de las muestras
• Lectura de las muestras

Se pasaron ¾ de la muestra de 5 litros a través de la malla, comprobando si había algún tipo de sustancia. Previo a su análisis, las muestras de metales fueron digeridas siguiendo la metodología LCA y el método EPA 3015 (EPA, 2007). Al final de la digestión, las muestras se colocaron en recipientes plásticos de 50 ml, se etiquetaron y se almacenaron a temperatura ambiente hasta su análisis.

Pruebas del Medio Filtrante

• Toma de muestras
• Conductividad Hidráulica
• Granulometría
• Porosidad

44 un banco de material cercano al área de estudio, ubicado en el kilómetro 9 del tramo Ciudad Obregón-Guaymas de la carretera internacional. El conocimiento de la conductividad hidráulica o también llamada permeabilidad se requiere en el diseño de obras de ingeniería donde se considera que existe infiltración de agua. En este último se ingresaron los valores conocidos del ensayo realizado, que fueron el volumen recogido en la muestra, la altura de llenado del permeámetro, la altura del permeámetro, el área de la sección transversal del relleno, y el tiempo promedio que tomó recolectar el volumen en el tubo de ensayo.

Estudio de Terreno Disponible

Diseño de Escenarios de Tratamiento

• Primer Escenario (Laguna de Oxidación)
• Segundo Escenario (Humedal Construido)
• Tercer Escenario (Humedal Construido + Cloración)
• Cuarto Escenario (Humedal Vertical)

Para calcular la superficie requerida para cada contaminante se utilizó la ecuación 20, donde Ce tomó el valor de los límites indicados por la NOM-001-SEMARNAT-1996 para cada contaminante y la concentración de fondo, que es una fracción del contaminante que queda. como residuos en la columna de agua (Kadlec y Wallace, 2009). Para estimar el área de la sección transversal se ha utilizado la ecuación 22, donde la pendiente hidráulica recomendada para el sistema es de 0,01 m, correspondiente al 1%. Una vez conocida el área de la sección transversal, se determinó el ancho del humedal con la Ecuación 23 utilizando una profundidad de 0,6 m, la cual es la recomendada para este tipo de humedal.

Resultados y Discusiones

Crecimiento Poblacional y Aporte Proyectado a Drenaje Sanitario

Mediciones en Campo

60 Las concentraciones de sólidos disueltos totales (TSD) oscilaron entre 1.4 y 1.6 g/L, como se muestra en la Figura 18. Es posible que el agua que recibe la comunidad ya tenga alta salinidad y por lo tanto las descargas tengan este grado de salinidad. la salinidad, o si el aumento de la salinidad se debe a los diferentes usos que se le da al agua en la comunidad. Por tanto, esta agua no puede reutilizarse para riego agrícola ya que supera la tolerancia de las especies cultivables. Las concentraciones de oxígeno disuelto se muestran en la Figura 19, donde se muestra que durante las diferentes estaciones las concentraciones estuvieron entre 0,5 y 2,9 mg/L.

Calidad del Agua

• El Tular
• Vícam

Valor superior al rango típicamente encontrado en aguas residuales y establecido en la NOM-001-SEMARNAT-1996 (Cuadro 5). Las altas concentraciones cuantificadas pueden deberse a que durante la temporada invernal el uso de agua en la población es menor. Los resultados obtenidos para los principales metales analizados se muestran en la Tabla 6, en la que se puede observar que las concentraciones estuvieron por debajo de los límites permitidos en la norma.

Pruebas Hidráulicas

• Conductividad Hidráulica
• Granulometría
• Porosidad

La prueba granulométrica se realizó para conocer el tamaño promedio de partícula de cada una de las muestras. En las Tablas 8 y 9 se puede observar el peso y porcentaje retenido en cada malla, el cual comparado con las referencias (arena y grava) fue mayor, lo que se puede explicar porque este factor depende de la mina de donde proviene el material. .

Estudio de mecánica de suelos del terreno disponible

Escenarios de Tratamiento

• Primer Escenario
• Segundo Escenario
• Tercer escenario
• Cuarto Escenario

Un sistema de este tipo, para la eliminación de los contaminantes presentados en la tabla 10, requiere de un área de tratamiento de 4 ha y 30 días TRH. Otra desventaja que tienen estos sistemas es la generación de malos olores que provienen del proceso de tratamiento. Este escenario considera el uso de un humedal de flujo vertical para la remoción de contaminantes, para lo cual se ha estimado un área de tratamiento requerida de 2 Ha para 9700 PE.

Costos de Escenarios de Tratamiento

• Laguna de Oxidación
• Costos de inversión
• Costos de operación y mantenimiento
• Humedales construidos
• Costos de inversión
• Costos de operación y mantenimiento

Para calcular los costos de inversión de los humedales subterráneos de los últimos tres escenarios para la población de estudio, se tomó como referencia un humedal construido subterráneo, instalado en el poblado de Santa María Nepopualco, Puebla, el cual tiene una población estimada de 3000 habitantes (INEGI ), 2010). Los costos de O y M inherentes a los humedales artificiales son muy bajos, incluyen básicamente la energía. Los humedales artificiales son muy bajos, básicamente incluyen bombeo de energía (si es necesario), personal de monitoreo y herramientas de trabajo. Sin embargo, en términos de costos de mantenimiento, los humedales son 13 veces más baratos que la laguna.

Valor Presente Neto Incremental (VPNI)

Conclusiones

92 En cuanto a los requisitos de superficie, el primer escenario es el menos adecuado, ya que este sistema requiere una mayor superficie tratada; Por otro lado, en el cuarto escenario los requerimientos de área son menores y aunque esto implica costos adicionales de bombeo y otros dispositivos eléctricos y mecánicos, los costos de inversión se reducirían, ya que a menor área hay mayor necesidad de movimiento. tierra, mano de obra y menores cantidades de componentes para el humedal (medios filtrantes, revestimientos, plantas). El coste de inversión en humedales artificiales es mucho mayor que en lagunas, pero esta diferencia se recuperaría en un tiempo relativamente corto, ya que los costes de O y M en HC son bajos y supondría un ahorro en este sentido, y según el análisis del VPNI , la opción de los humedales es la más factible. Por todo lo anterior, el segundo y cuarto escenario parecen ser las mejores opciones, ya que requieren un área menor y tienen una mayor eficiencia de eliminación en comparación con el primero.

Recomendaciones

• Clasificación de los humedales construidos
• Perfil general de un HFLS
• Esquema general de un HFSH
• Arreglo típico de un HFV
• Principales macrófitas
• Principales procesos en un HFLS
• Puntos de muestreo en el humedal “El Tular”
• Ubicación de la población de Vícam
• Muestra 1 de grava
• Muestra 2 de grava
• Permeámetro de carga constante
• Equipo para medición de conductividad hidráulica
• Colecta y medición de agua
• Tamizado de la grava para medir tamaño de partícula
• Toma de muestra para el estudio de mecánica de suelos
• Valores de kt en la ecuación de Wehner y Wilhelm
• Variación de temperatura del agua residual por temporada
• Concentración de SDT por temporada
• Gráfica de concentración de oxígeno disuelto por temporada
• Concentración de nutrientes individuales
• Variación del contenido total de nutrientes por temporada
• Variación de la carga orgánica por temporada
• Variación de concentración de coliformes fecales por temporada
• Arreglo del primer escenario
• Arreglo del segundo escenario
• Arreglo del tercer escenario
• Arreglo del cuarto escenario
• Dotación de agua potable
• Datos obtenidos para población y caudal del área de estudio
• Concentraciones para principales contaminantes en “El Tular”
• Concentraciones para patógenos en “El Tular”
• Valores analizados, típicos y especificados en la norma
• Concentraciones (mg/ L) obtenidas para metales
• Resultados de pruebas hidráulicas
• Resultados de ensayo granulométrico para muestra 1
• Resultados de ensayo granulométrico para muestra 2
• Valores obtenidos del humedal para cada contaminante
• Comparación de escenarios de tratamiento
• Ventajas y desventajas de escenarios de tratamiento
• Análisis de VPNI para laguna de oxidación y humedal

The use of vertical flow constructed wetlands for on-site treatment of domestic wastewater: new Danish guidelines. The performance of a multi-stage system of constructed wetlands for urban wastewater treatment in a semi-arid region of southeastern Spain. Potential of vertical flow constructed wetlands for septage treatment in tropical regions, Advances in Water and Wastewater Treatment Technology: Molecular Technology, Nutrient Removal, Sludge Reduction, and Environmental Health, 315–323.