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Humedales artificiales para el tratamiento de aguas residuales domésticas y pluviales ribereñas: el caso de la laguna de Yuríria
07-febrero-2012
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Figura 1. Localización de la laguna de Yuríria y sus localidades ribereñas.
Por Leticia Montoya H., Adrián Rodríguez G. y Jesús Cárdenas M. (Cideteq)*

Guanajuato se localiza en la región central de la República mexicana; en la parte sur del estado, entre los municipios de Yuríria, Salvatierra y Valle de Santiago, se encuentra la laguna de Yuríria. Por su magnitud, de acuerdo con la Comisión Nacional del Agua, ocupa la cuarta posición dentro de los principales lagos de México, con un área de cuenca de 80 Km2 y una capacidad de almacenamiento de 188 hm3.

Actualmente, este cuerpo de agua funciona como vaso regulador para la presa Solís, al recibir y racionar una porción del flujo del río Lerma y dirigir corrientes para la irrigación agrícola. Biológicamente ofrece una función de soporte a una población de aves acuáticas de diferentes especies que se estima entre 24,000 y 105,000; esta laguna fue declarada Área de Importancia para la Conservación de las Aves No. 56 y sitio Ramsar No. 1361 debido a que entre dichas aves se encuentran especies en peligro de extinción.

Además del cauce recibido del río Lerma, por medio de un canal de derivación, la laguna recibe aportaciones naturales producto de la precipitación directa sobre el vaso lacustre y el escurrimiento de las vertientes locales, así como aguas residuales (resultado de sus actividades domésticas y productivas) provenientes de las localidades rurales ubicadas en la periferia de la laguna que, favorecidas por la pendiente natural del terreno y por la carencia de un adecuado servicio de alcantarillado y tratamiento, son descargadas directamente hacia este cuerpo de agua. Estas descargas constituyen uno de los principales problemas ambientales de la zona y contribuyen para el aceleramiento en el proceso de eutrofización.

La acumulación de nutrientes, en especial nitrógeno y fósforo, aportados de las descargas de agua residual hacia la laguna inician el proceso de eutrofización. Como consecuencia, las algas comienzan a proliferar en forma anormal cubriendo la superficie e impidiendo el paso de la luz y la oxigenación del cuerpo de agua. Con el paso del tiempo, se va generando el desecamiento del lago y su transformación en pantano. Aunque este es un proceso natural de envejecimiento en cuerpos de agua estancada o de corriente lenta, su velocidad se ve incrementada debido a las actividades humanas que contaminan ríos y lagos.

En su totalidad, la cuenca de captación abarca los municipios del estado de Guanajuato y Michoacán; sin embargo, con la finalidad de delimitar el área de estudio se seleccionaron las siguientes comunidades pertenecientes al estado de Guanajuato (ver Figura 1). Las localidades ubicadas en los márgenes de la Laguna, su población, así como el registro de las descargas de aguas residuales son mostrados en la Tabla 1.

Tabla 1

A través de lo observado durante recorridos de campo previos, estas localidades se dedican principalmente a la agricultura y el turismo; por tanto, la calidad del agua residual que descargan posee las características típicas del agua sanitaria.

Por otra parte, existe una normatividad que cumplir cuando se descargan aguas residuales en aguas y bienes nacionales. En la tabla 2 se muestran se comparan con las características de las aguas residuales de las localidades ribereñas estudiadas y los límites máximos permisibles establecidos por la Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEMARNAT-1996 aplicados a embalses naturales y artificiales con uso público urbano; los resultados de los parámetros evaluados a las comunidades de Loma de Zempoala y Rancho Viejo de Torres, seleccionadas por ser las más representativas.

Tabla 2

Una solución preventiva para reducir el problema de eutrofización y cumplir con la normatividad señalada es mediante la implementación de un tren de tratamiento en cada una de las localidades ribereñas. Para alcanzar este propósito es necesario efectuar el dimensionamiento en diferentes etapas.

En Cideteq se plantean soluciones para estos problemas; en este caso, se selecciona el tren de tratamiento más conveniente, a través de la evaluación y el análisis de alternativas de pre-tratamiento, las cuales tienen como principal característica la facultad de ser adaptadas a humedales artificiales y así dar cumplimiento a las normas.

Para tener una mejor percepción de esta situación, pensemos en los humedales definidos como aquellas tierras donde la tabla de agua (nivel freático) se mantiene cerca a la superficie del suelo con una frecuencia y duración tales que sean suficientes para mantener condiciones de saturación durante gran parte del año. Dichas condiciones facilitan el crecimiento de vegetación específica, en cuestión a la vegetación emergente como las espadañas, los juncos y carrizos.

Para la solución de este problema, se desarrollaron pruebas experimentales a nivel piloto con humedales artificiales para el tratamiento de aguas residuales domésticas y pluviales de las localidades ribereñas a la Laguna de Yuríria, donde se propone una planta piloto de tratamiento en la localidad ribereña de Loma de Zempoala; se definen consideraciones de diseño para la construcción y el monitoreo de la misma. La planta propuesta de tratamiento basa su desempeño en dos sistemas de humedales artificiales de flujo horizontal: flujo de agua libre superficial (FWS) y flujo de agua subsuperficial (SSF) encargados de la remoción de nutrientes.

Se trabajó con humedales de flujo horizontal, el primero de ellos el humedal FWS tiene el agua superficial expuesta a la atmósfera; su vegetación está sembrada fija y emerge sobre la superficie del agua, cuya profundidad generalmente suele ser inferior a los 0.4 mts. En cambio, en los humedales artificiales SSF el agua fluye por debajo de la superficie del lecho conformado por un medio permeable (arena o grava), utilizada como sustrato para el crecimiento de las plantas, y su profundidad es menor a los 0.6 mts.

En este tema ya se tienen trabajos de tesis que estudian los tratamientos propuestos, se hacen modelos del comportamiento del sistema y, posteriormente, se realiza el diseño de la planta para su construcción. Finalmente, se lleva a cabo la instalación de la planta y las pruebas finales de operación, haciendo un monitoreo en un determinado tiempo para verificar su desempeño.

* La Ing. Leticia Montoya Herrera es responsable del proyecto "Aguas residuales de rastros", el Dr. Adrián Rodríguez García y el Ing. Jesús Cárdenas Mijangos son colaboradores del mismo; todos son investigadores del Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica S.C (Cideteq).

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Para más información de las actividades que desarrolla el Sistema de Centros Públicos de Investigación Conacyt, consulte las páginas México CyT y Gaceta CyT México.

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Nota del editor
El Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica (Cideteq) ha publicado también en el blog Con-Ciencia los siguientes artículos:

  • Morales Hernández, Jorge (Cideteq). "Recubrimientos resistentes a la corrosión a altas temperaturas". 1 de noviembre de 2011.
  • Hernández López, José Luis (Cideteq). “Nanomateriales para la detección temprana del cáncer de próstata”. 12 de agosto de 2010.
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    Editor del blog: Miguel Acosta Valverde.

     
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