Obtención de parámetros hidrodinámicos, fisicoquímicos y químicos para la operación eficiente del tratamiento de aguas residuales municipales en el sistema humedal de la UAM-Azcapotzalco

Abstract

El agua siempre ha sido un factor determinante de los seres vivos; en México la CONAGUA reporta en sus Estadísticas del Agua en México, que del total de aguas residuales municipales solo se trata el 35%, mientras de las aguas residuales industriales y las descargadas directamente a cuerpos receptores de propiedad nacional, únicamente es el 18% el agua tratada. Las aguas residuales no tratadas aportan contaminantes orgánicos e inorgánicos, tanto nutrientes como compuestos potencialmente tóxicos, microorganismos patógenos, residuos de fertilizantes, plaguicidas y los llamados contaminantes emergentes, a los cuerpos receptores causando el deterioro de calidad del agua. En los últimos años, los sistemas naturales de tratamiento de aguas residuales se han establecido en todo el mundo como una alternativa a los sistemas convencionales, entre ellos, se tienen a los humedales naturales y a los artificiales, asimismo, los sistemas lagunares, donde se pueden realizar combinaciones, ya que tienen ventajas respecto a otros sistemas de tratamiento en cuanto a costos iníciales competitivos de construcción, bajos costos de operación y mantenimiento, poco personal especializado para su operación y mantenimiento, además son estéticamente agradables a la vista. Del caudal total de aguas residuales tratadas (83.6 m3/s)en 2008, de las 1833 plantas de tratamiento de aguas residuales municipales, sólo el 0.56% recurrió al uso de humedales como su proceso principal. Este proyecto tuvo como objetivo el evaluar los parámetros tanto hidrodinámicos, como los fisicoquímicos y químicos que permitan hacer eficiente el tratamiento de un agua municipal en un sistema Humedal-Laguna piloto instalado en la Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Azcapotzalco, donde uno de sus objetivos fue el obtener las características para diseñar sistemas de tratamiento a mayor escala de aguas residuales, principalmente en aquellas poblaciones que no tienen ningún tipo de tratamiento, principalmente en las comunidades rurales. Para mejorar la eficiencia del tratamiento se remodeló y realizaron pruebas previas, físicas, fisicoquímicas y químicas en el humedal sub-superficial de flujo horizontal (SSFH). Una primera fase experimental fue el diseño a escala del humedal para las pruebas hidráulicas e hidrológicas, así como en el humedal remodelado. En un fase posterior se sembraron las plantas hidrófitas Phragmitesaustralisy Typha latifolia, monitoreando la tasa de crecimiento yse obtuvieron los parámetros fisicoquímicos, asimismo se modeló el transporte de sólidos totales en suspensión (ST) y la hidrodinámica del humedal mediante el software IBER, para finalmente obtener las cinéticas de degradación de la materia orgánica (MO) a través de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) y de la demanda química de oxígeno (DQO), de los ST, compuestos nitrogenados y fósforo en dos periodos (en la época de estiaje y en el periodo posterior a las lluvias). Finalmente se evaluó la calidad del agua tratada por el humedal SSFH utilizando y comparando dos índices de Calidad del Agua, el colombiano y el mexicano.

Water has always been a determining factor of living beings. In Mexico, the CONAGUA reports in its Water Statistics in Mexico, 35% of the total municipal wastewater is treated, while the industrial wastewater and those discharged directly to receiving bodies of national ownership, treatment percentage is 18%. Untreated wastewater contributes organic and inorganic contaminants, nutrients and potentially toxic compounds, pathogenic microorganisms, fertilizer residues, pesticides and the so-called emerging contaminants, to receiving bodies causing water quality deterioration. In recent years, natural wastewater treatment systems have been established around the world as an alternative to conventional treatment systems, including natural and man-made wetlands, as well as lagoon systems, where combine, since they have advantages over other treatment systems, such as: competitive initial construction costs, low operation and maintenance costs, require few unskilled personnel, for their operation and maintenance, in addition, they are aesthetically pleasing to the eye. However, in Mexico, where the shortage of the vital liquid and its wide contamination, it is important to pay attention to this type of treatment systems. Of total volume of treated wastewater (83.6 m3 / s) in 2008, of 1833 municipal wastewater treatment plants, only 0.56% resorted to use of wetlands as their main process. The objective of this project was to evaluate hydrodynamic parameters, as well as the physicochemical and chemical parameters that allowed the municipal water treatment to be made efficient in a wetland-pilot system installed in the Autonomous Metropolitan University, Azcapotzalco Unit, where one of its objectives was the obtaining characteristics for the development of treatment systems for a larger scale of wastewater, mainly in the populations that do not have any type of treatment, mainly in rural communities. To improve the efficiency of the treatment, it was remodeled and prepared previous physical, physicochemical and chemical tests in the sub-superficial horizontal flow wetland (SSFH). A first experimental phase was the design of a wetland scale for hydraulic and hydrological tests, as well as the remodeled wetland. At a later stage, the phytamitesaustralis and Typha latifolia hydrophytic plants were planted, monitoring the growth rate and the physicochemical parameters were obtained, the transport of total suspended solids (ST) and the hydrodynamics of the wetland using the IBER software were also modeled. Obtain the techniques of degradation of organic matter (COD), SST, nitrogen compounds and phosphorus in two periods (in the dry season) and in the period after the rains). Finally, the quality of the water treated by the SSFH wetland was evaluated, using and comparing the water quality indexes, the Colombian and the Mexican.