Redalyc.Evaluación Preliminar De La Eficiencia En Las .
IngenieríaISSN: 1665-529Xemoreno@uady.mxUniversidad Autónoma de YucatánMéxicoFebles-Patrón, J. L.; Hoogesteijn, A.Evaluación preliminar de la eficiencia en las lagunas de oxidación de la ciudad de Mérida, YucatánIngeniería, vol. 14, núm. 2, 2010, pp. 127-137Universidad Autónoma de YucatánMérida, MéxicoDisponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id 46715068006Cómo citar el artículoNúmero completoMás información del artículoPágina de la revista en redalyc.orgSistema de Información CientíficaRed de Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y PortugalProyecto académico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto
Artículo de DivulgaciónFebles-Patrón y Hoogesteijn / Ingeniería 14-2 (2010) 127-137Evaluación preliminar de la eficiencia en laslagunas de oxidación de la ciudad de Mérida,Yucatán.Febles-Patrón, J. L.1, Hoogesteijn, A.1Fecha de recepción: 21 de mayo de 2010 – Fecha de aprobación: 30 de agosto de 2010Resumen.Se evaluó la calidad del agua en las lagunas de oxidación de la ciudad de Mérida, Yucatán, a través de los análisisrealizados de 2002 a 2008 por diferentes laboratorios. Los parámetros considerados fueron los coliformes fecales, lademanda bioquímica de oxígeno, el fósforo y el nitrógeno total, grasas y aceites, los sólidos suspendidos totales ysedimentables, el pH, la temperatura y la materia flotante. Se obtuvo el porcentaje de remoción considerando losdatos en la laguna de inicialización y en la de finalización, además de comparar los resultados con los límitesmáximos permisibles establecidos en la NOM-001-SEMARNAT-1996. Se registraron altos porcentajes de remociónde contaminantes, pero concentraciones en el efluente superiores a los límites establecidos en la norma. Las lagunasde oxidación no están funcionando adecuadamente y representan una fuente de contaminación al ambiente.Palabras clave: aguas residuales, calidad del agua subterránea, lagunas de oxidación.Preliminary evaluation of the efficiency in thestabilization ponds at the city of Merida, YucatanAbstract.Water quality in the stabilization ponds of the city of Merida, Yucatan was evaluated, through the analysesperformed from 2002 to 2008 by different laboratories. The considered parameters were fecal coliforms, biochemicaldemand of oxygen, total phosphorus and nitrogen, grease and oils, total and sedimentable suspended solids, pH,temperature and floating matter. Removal percentage was obtained considering the influent and effluent data in thelagoon, comparing the results with the established maximum permissible limits in the NOM-001-SEMARNAT-1996.High percentages of polluting removal were registered, but concentrations in the effluent were superior to the legallimits. The stabilization ponds are not working suitably and are a source of environmental contamination.Keywords: groundwater quality, stabilization ponds, waste water.1Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del I.P.N. Email: febles@mda.cinvestav.mx127
Febles-Patrón y Hoogesteijn / Ingeniería 14-2 (2010) 127-137aguas residuales industriales, (5) la disposicióninadecuada de los residuos sólidos, (6) la aplicaciónde productos agrícolas en el medio rural, (7) más de130,000 fosas sépticas con baja eficiencia y (8) ladisposición inadecuada de los residuos de la limpiezade las fosas sépticas y de los rastros (CONAGUA2008).La situación anteriormente descrita urge de untratamiento de aguas residuales urbanas, agrícolas eindustriales antes que se devuelvan al manto freático.Con tal fin la ciudad de Mérida dispone de lagunas deoxidación que fueron construidas hace más de 20 añosa finales de la década de los 80 s. Una laguna deoxidación o de estabilización es una excavación en elsuelo donde el agua residual se almacena para sutratamiento por medio de la actividad bacteriana conacciones simbióticas de las algas y otros organismos(CNA 1996). En Mérida estas lagunas reciben y tratanlos residuos producto de la limpieza de las fosassépticas de la ciudad, los residuos de los molinos denixtamal y de los baños públicos (Figura 1).IntroducciónSegún la CONAGUA (2008) en el estado de Yucatánun 61.1% de la población humana se concentra en laregión centro occidental (zona semicírculo decenotes). En todo el estado se concesiona un volumentotal de agua de 856.5 Mm3/año dividido según suconsumo en los siguientes sectores: agrícola (63.2%),el público-urbano (28.1%), el industrial (4.2%) y elpecuario (2.3%). Debida a la alta densidadpoblacional el 42% se utiliza en la zona delsemicírculo de cenotes; por ende sólo en esta regiónse producen más de 111 Mm3/año (61%) de aguasresiduales.Dadas las condiciones geológicas cársticas y la bajaprofundidad al manto freático (5 m de profundidad)en el estado, las principales fuentes de contaminacióndel agua subterránea son: (1) los bancos de materialespétreos que afloran al manto freático y se usan comotiraderos de basura y depósitos de aguas residuales,(2) el fecalismo abierto en el medio rural, (3) lainfiltración de aguas urbanas en los pozos pluviales,(4) el tratamiento insuficiente o inexistente de lasFigura 1. Localización esquemática de las lagunas de oxidación de la ciudad de Mérida.El sistema principal consta de dos pares de lagunas enparalelo, con las siguientes dimensiones: 46.9 m x33.8 m y 1.75 m de profundidad (lagunas primarias)y de 33.9 m x 33.8 m x 1.75 m de profundidad(lagunas secundarias). Dichas medidas le dan unacapacidad total de 9,548 m3. El ingreso mensualpromedio de residuos es de 10,000 a 12,000 m3, delos cuales el 66% proviene de fosas sépticas, 32% denixtamal y el 2% de baños públicos (Ayuntamiento2007). Una de las lagunas es utilizada exclusivamentepara los residuos de nixtamal y la otra para residuosde las fosas sépticas y baños públicos. Los camionesvierten los residuos en el área de descarga, de allípasan a las lagunas primarias respectivas, donde sesedimentan los sólidos. El agua sobrenadante fluye alas lagunas secundarias a través de los canales dedrenaje. Finalmente de las lagunas secundarias fluyehacia una zona de descarga donde crecen pastossilvestres. El trabajo de mantenimiento que realizanen las lagunas es una limpieza cada 15 días. No existeun manejo de estos residuos ni una separación degrasas y lodos. Se saca parte del lodo, escombros y lagrasa los cuales son extendidos en una fosa de secadode 10 m por 5 m y 0.5 m de profundidad. Una vez128
Febles-Patrón y Hoogesteijn / Ingeniería 14-2 (2010) 127-137secos se retiran de la fosa y se tiran en un áreaadyacente (Figura 2).LagunassecundariasiasLagunasprimariasÁrea dedescargadel efluentecon pastosLagunasnuevas enfase depruebaFigura 2. Vista aérea y definición de los dos sistemas de lagunas de oxidación de la ciudad deMérida, Yucatán.En 2006 se construyó otro sistema de lagunas deoxidación, ubicado al lado de las antiguas lagunas(Figura 2). Se construyeron seis lagunas individualesconectadas en serie a través de vertedores y canales,el primer par de lagunas funcionarían de formaanaeróbica. El sistema consta de una zona depretratamiento en el sitio de descarga de las aguasresiduales, con vertedores para separar sólidos ygrasas, tres lagunas primarias con un filtro de grava yuna compuerta que conduce a otras tres lagunassecundarias. Este nuevo sistema se encuentra enprueba.El primer par de lagunas anaeróbicas estánconectadas en paralelo al segundo par de lagunasfacultativas. Las lagunas facultativas tienen una zonaanaeróbica en el fondo, otra aeróbica en la superficiey una zona intermedia de mezcla o facultativa. En lazona del fondo se acumulan y descomponen lossólidos a través del proceso de fermentación, mientrasque en la zona intermedia y superficial continúa ladescomposición de la materia orgánica mediante lasbacterias anaeróbicas, facultativas y aeróbicas (CNA1996). Normalmente este tipo de lagunas presentan unpequeño estrato superficial menor de 50 cm. conoxígeno disuelto, este estrato es dependiente de laacción del viento, la temperatura y la carga orgánicade los residuos que se vierten. Sin embargo, elsistema tiene una tendencia a formar natas que flotansobre el agua, lo cual previenen la entrada de la luzsolar. La ausencia de luz limita la presencia de lasalgas e impide la difusión de oxígeno del aire (CNA1996).Eventualmente el diseño permite otra etapa de laguna(s) de maduración, cuyo objetivo sería mejorar lacalidad del agua y reducir la cantidad de bacteriasfecales a través del incremento en la concentración dealgas (Quintal y Zetina 1993; CNA 1996).De acuerdo con el Reglamento para la Prevención yControl de la Contaminación del Agua en elMunicipio de Mérida (Diario Oficial 1994), no podrándescargarse o infiltrarse en cualquier cuerpo ocorriente de agua o en el suelo o subsuelo, aguasresiduales que contengan contaminantes, sin previotratamiento y el permiso de la autoridad competente.La prevención y control de la contaminación así comola preservación de la calidad del manto acuíferodeberán realizarse a través del tratamiento de aguasresiduales para el control de sólidos sedimentables,grasas y aceites, sustancias químicas, materia flotantey otros factores que se considere necesario incluir deacuerdo con las Normas Oficiales Mexicanas. Elmismo reglamento establece también que losresponsables de las plantas de tratamiento de aguasresiduales y lodos ubicadas en Mérida están obligadosa reportar mensualmente al Ayuntamiento, o con unaperiodicidad mayor cuando así lo determine éste, losresultados de los análisis de los influentes y efluentesde la planta, incluyendo al menos los siguientesparámetros: demanda bioquímica de oxígeno al quintodía (DBO5), demanda química de oxígeno (DQO),Sustancias activas al azul de metileno (SAAM) ydetergente, y sólidos suspendidos totales (SST).No existe algún diagnóstico publicado de la eficienciade las lagunas de oxidación de Mérida. El objetivo deeste artículo es recopilar la información existente de129
Febles-Patrón y Hoogesteijn / Ingeniería 14-2 (2010) 127-137la Promotora de Asesoría, Investigación y Tecnología,A.C. y el laboratorio H2O. Los análisis se realizaronconforme a los métodos de prueba establecidos en lasnormas oficiales mexicanas.Los resultados fueron tabulados en Excel ycomparados con los límites máximos permisiblesestablecidos en la norma oficial mexicana NOM-001SEMARNAT-1996.los parámetros de calidad del agua en los efluentes delas lagunas de oxidación y compararlos con losvalores permitidos por la norma oficial mexicana.Métodos.A través del Instituto Nacional de Acceso a laInformación Pública (INAIP) de Yucatán, se solicitóal Ayuntamiento de Mérida la información relativa alos análisis de calidad del agua realizados en laslagunas de oxidación desde el inicio de operaciones(INAIP 2008).Los parámetros evaluados en las muestras deinfluentes y efluentes fueron: a) los coliformes fecales(NMP/100 ml), b) la demanda bioquímica de oxígenoal quinto día (mg/L), c) el fósforo y el nitrógenototales (mg/L), d) grasas y aceites (mg/L), e) lossólidos suspendidos totales y sedimentables (mg/L), f)el pH, g) la temperatura (oC) y i) la materia flotante.Los análisis fueron realizados por diferenteslaboratorios, entre ellos el Laboratorio de IngenieríaAmbiental de la Universidad Autónoma de Yucatán,ResultadosMostramos las fechas de muestreo de los influentes yefluentes de las lagunas de oxidación facilitadas por elAyuntamiento de Mérida (Tabla 1). De acuerdo con laUnidad Municipal de Acceso a la InformaciónPública (UMAIP 2008), la información recibidarepresenta la totalidad de la existente en los archivosde la dependencia. Se presentan los límites máximospermisibles para parámetros de calidad de agua segúnla norma oficial mexicana (NOM-001-SEMARNAT1996) (Tabla 2).Tabla 1. Fechas de muestreo de influentes y efluentes de las lagunas de oxidación facilitadas por elAyuntamiento de MéridaAñoFechaEstación climática20026 junioLluvia200322 eneroSeca200315 agostoLluvia20049 eneroSeca2004 3 septiembreLluvia2005 3 septiembreLluvia20063 octubreLluvia20072 febreroSeca20073 octubreLluvia200822 julioLluviaTabla 2. Límites máximos permisibles establecidos para parámetros de calidad de agua en la normaoficial mexicana NOM-001-SEMARNAT-1996ParámetroLímites máximos*Coliformes fecales (NMP/100 ml)1000 a 2000DBO5 (mg/L)60Fósforo total (mg/L)10Nitrógeno total (mg/L)25Grasas y aceites (mg/L)25Sólidos suspendidos totales (mg/L)60Sólidos sedimentables (mg/L)2oTemperatura ( C)40pH5 a 10Materia flotanteAusente* Promedio diario para uso público urbano, embalses naturales y artificiales.En la Tabla 3a y 3b se presentan los valores paraparámetros medidos en influentes y efluentes. Seresaltaron los parámetros del efluente en las lagunasde oxidación de Mérida, que superan los límites130
Febles-Patrón y Hoogesteijn / Ingeniería 14-2 (2010) 127-137máximos establecidos en la NOM-001-SEMARNAT1996, así como los porcentajes de remoción menoresde 80% y negativos.Tabla 3a. Análisis de la calidad del agua en las lagunas de oxidación de Mérida, Yucatán.Unidades en mg/L excepto cuando se indique de otra forma. Remoción en 0099.983000(NMP/100 .81Fósforo 6Nitrógeno sas l-0829.0316.3843.57* Se resaltan los parámetros del efluente que superan los límites máximos establecidos en la NOM-001-SEMARNAT-1996, asícomo los porcentajes de remoción menores de 80% y negativos.131
Febles-Patrón y Hoogesteijn / Ingeniería 14-2 (2010) 127-137Tabla 3b. Análisis de la calidad del agua en las lagunas de oxidación de Mérida, Yucatán.Unidades en mg/L excepto cuando se indique de otra forma. Remoción en 553023.7422-jul-08169.69224.9-32.53Temperatura b-075.27.43-oct-076.766.8722-jul-086.987.82Materia nte* Se resaltan los parámetros del efluente que superan los límites máximos establecidos en la NOM-001-SEMARNAT-1996, asícomo los porcentajes de remoción menores de 80% y negativos.132
Febles-Patrón y Hoogesteijn / Ingeniería 14-2 (2010) 127-137sólo se reporta analizado en los muestreos del mes deJunio de 2002 en el cual se contabilizó una carga de320,000 huevos / L para el influente y de 140 huevos /L para el efluente.No se realizaron análisis y no existen registros parametales pesados y cianuros.Los valores promedio de los parámetros de calidaddel agua en el efluente de las lagunas, exceden ellímite permisible establecido en la norma oficial(Tabla 4).Se determinaron las cargas de parásitos helmintos através del número de huevos por litro, este parámetroTabla 4. Valores promedio de los parámetros de calidad del agua en las lagunas de oxidación deMérida, Yucatán (2002-2008)*ParámetroCondiciónN MediaDesv. típ.Coliformes fecales 53.2611027.11Remoción999.860.28DBO5 .56Remoción1089.1510.39Fósforo total ón959.5763.78Nitrógeno total moción835.4363.94Grasas y aceites emoción1083.9417.86Sólidos sedimentables moción10411.94-96.78Sólidos suspendidos 1Remoción951.9361.18Temperatura 927.656.337.193.613.190.790.26* Se resaltan los parámetros del efluente que superan los límites máximos establecidos en la NOM-001-SEMARNAT-1996, asícomo los porcentajes de remoción menores de 80% y negativos.época seca produciría un efecto de concentración,pero se observa que los excesos de los límitespermisibles ocurren independientemente del mes demuestreo.La Norma Oficial Mexicana establece los parámetrosa ser medidos y los límites de los mismos de formaclara y categórica (Tabla 2), por lo tanto lasautoridades pertinentes tienen una guía certera de losniveles máximos permisibles, y los parámetros a sermedidos con regularidad.El examen bacteriológico no implica la búsquedadirecta de los gérmenes patógenos, sino que se basaen el supuesto que todas las aguas contaminadas conaguas residuales son potencialmente peligrosas. ElDiscusiónPodemos observar que los muestreos no se realizan deforma mensual como lo estipula el reglamento oficial,ni se realizan en una modalidad periódica quepermitirían conocer si las condiciones estacionalestienen algún efecto sobre la calidad del efluente o elproceso de oxidación (Tabla 1). Observamos que losmuestreos realizados ocurrieron principalmentedurante la época de lluvia. Sin embargo, no seobserva un efecto de la estacionalidad sobre losparámetros evaluados. Se pudiera pensar que laadición de agua de lluvia al sistema produciría unefecto de dilución, o que la falta del mismo en la133
Febles-Patrón y Hoogesteijn / Ingeniería 14-2 (2010) 127-137cual puede representar una DBO5 de 150 g de oxígenopara su oxidación aerobia completa, además de losproblemas de eutrofización y crecimiento defitoplancton. En general, en aguas naturales laconcentración de fósforo es baja, de 0.01 a 1 mg/L; enaguas residuales domésticas varía entre 1 a 15 mg/L(Romero, 1999).Según Quintal y Zetina (1993) en las lagunas deestabilización se puede obtener entre el 70 y 90% deremoción de nitrógeno. Los procesos de eliminacióndel nitrógeno están relacionados con la asimilacióndurante la fotosíntesis y por la nitrificación odesnitrificación según los niveles de oxígenopresentes en las lagunas. Las lagunas de oxidación deMérida registraron porcentajes de remoción desde10.7 a 92.5%. La descarga de aguas residuales ricasen nitrógeno puede causar problemas de eutrofizacióny de nitrificación con la consecuente concentración denitratos y riesgos de metahemoglobinemia para losusuarios de la fuente receptora (Sawyer y McCarty,1978; Pacheco y Cabrera, 2003). En general, en aguasresiduales el contenido de nitrógeno total es de 20 a70 mg/L, mientras que en ríos y aguas sincontaminación alta es de 0.1 a 3 mg/L (Romero,1999). La normativa mexicana establece nivelesmáximos permisibles en el orden de los 25 mg/L(Tabla 2). Observamos que los
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el proceso como la evaluaci n parte de la educaci n, la medici n es una fase de la evaluaci n y el instrumento a utilizar, es la herramienta de la medici n. Cuando se van a aplicar los instru-mentos de medici n se debe seguir con se-veridad ciertas condiciones, como las que Zamora (1998) se ala: a. las personas que lo aplican pueden
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