Selección de tecnologías de tratamiento : recomendaciones para proyectos de saneamiento y tratamiento de aguas residuales

Resumen: En estas recomendaciones se expondrán los aspectos técnicos, económicos y ambientales que habitualmente han de ser tomados en consideración en un proceso de selección de alternativas de tratamiento, identificando en su caso si pueden tener un carácter limitante. Se propondrá un método sistemático para análisis y selección de alternativas de tratamiento y se harán recomendaciones sobre la forma de proceder a la hora de ponderar los distintos criterios y de valorar las distintas alternativas en el proceso de selección propuesto. Existen diferentes procedimientos multicriterio para la selección de alternativas y la idoneidad de utilizar uno u otro va a depender del contexto específico. En esta monografía se recomienda una metodología flexible y eminentemente práctica, basada en el conocimiento de los tratamientos y de las condiciones locales donde, tras la identificación de los factores más adecuados para el contexto concreto y a partir de los mismos, se evalúan las distintas alternativas tecnológicas por medio de matrices de decisión multicriterio. Aunque cualquier método de análisis siempre requiere de cierto grado de subjetividad, el hecho de que queden bien reflejadas las razones y justificación de cada valoración y de la elección final resulta muy conveniente para su aceptación

Selección de tecnologías biológicas para el tratamiento de aguas residuales mediante Matriz de decisión (MD) y proceso de análisis jerárquico (AHP)

La ciudad de México y área metropolitana se encuentra en un estado de crisis con respecto a la gestión y disponibilidad de los recursos hídricos, la cual ha conducido a un desabasto creciente en varias regiones. Una de las alternativas de mayor impacto para remediar dicha situación está constituida por la instalación de sistemas de depuración de aguas residuales, con lo cual se lograría disminuir el impacto de la descarga de aguas contaminadas en los cuerpos receptores y generar agua con potencial de reusó. El proceso de instalación de sistemas de tratamiento debe comenzar con la selección de la tecnología más adecuada, tomando como base las características propias de la zona en donde desee instalarse. Para ello, se deben considerar las diferentes tecnologías de tratamiento que existen, considerando la demanda de área para su instalación y energía para su operación, los costos de capital y de mantenimiento, y su eficacia en la depuración de las aguas residuales. Por lo antes expuesto, el objetivo de este trabajo fue hacer uso de herramientas de decisión (matriz de decisión y proceso de análisis jerárquico) para la elección del sistema de tratamiento de aguas residuales más idóneo para una zona rural (Municipio de Amecameca, Edo. Mex) y una zona urbana (Alcaldía de Iztacalco, CDMX). Para cada caso se eligieron seis problemáticas por atender, seis criterios relacionados y diez alternativas de tratamiento. La matriz de decisión mostró la problemática prioritaria por atender, siendo para el caso Amecameca que el agua tratada va a ser usada para riego y para Iztacalco la problemática prioritaria a atender fue que los cambios de la concentración de contaminantes debido a la temporada de lluvias, lo cuales influyen significativamente sobre la elección del sistema de tratamiento a elegir en cada caso. Tomando en cuenta estas problemáticas, se realizó el análisis jerárquico en ambos casos de estudio. Los resultados obtenidos fueron, que, para el caso de la zona rural la opción de tratamiento más adecuada es el reactor de biopelícula (MBBR), mientras que para la zona urbana la alternativa de tratamiento es el reactor UASB. Por lo tanto es importante continuar con este tipo de trabajos ya que la información que hay sobre la implementación de estas herramientas en temas ambientales es muy pobre.Mexico City and the metropolitan area is in a state of crisis regarding the management and availability of water resources, which has led to a growing shortage in several regions. One of the alternatives with the greatest impact to remedy this situation is the installation of wastewater treatment systems, which would reduce the impact of the discharge of contaminated water into the receiving bodies and generate water with the potential to reuse. The process of installing treatment systems must begin with the selection of the most appropriate technology, based on the characteristics of the area where you want to be installed. To do this, the different treatment technologies that exist must be considered, considering the demand of area for its installation and energy for its operation, capital and maintenance costs, and its effectiveness in the purification of wastewater. Therefore, the objective of this work was to make use of decision tools (decision matrix and hierarchical analysis process) for the choice of the most suitable wastewater treatment system for a rural area (Municipality of Amecameca, Edo. Mex) and an urban area (Iztacalco, CDMX). For each case, six problems were chosen to be addressed, six related criteria and ten treatment alternatives. The decision matrix showed the priority problem to be addressed, being for the Amecameca case that the treated water will be used for irrigation and for Iztacalco the priority problem to be addressed was that the changes in the concentration of pollutants due to the rainy season, which significantly influence the choice of the treatment system to choose in each case. Considering these problems, the hierarchical analysis was carried out in both case studies. The results obtained were that, in the case of the rural area, the most appropriate treatment option is the biofilm reactor (MBBR), while for the urban area the treatment alternative is the UASB reactor. Therefore, it is important to continue with this type of work since the information there is on the implementation of these tools in environmental issues is scarce

Selección de un sistema de saneamiento para el manejo de aguas residuales en el asentamiento informal Bajo Los Anonos

Proyecto de Graduación (Licenciatura en Ingeniería Ambiental) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Ingeniería Ambiental, 2017.Poor sanitation is a problem in informal settlements. Although some efforts have been done in Costa Rica to improve the quality of wastewater, these areas still have a lack of actual solutions. This research presents a sanitation systems selection appropriate for slums, considering economic, environmental, technical and social criteria. The study was developed in Bajo Los Anonos, an informal settlement located in San José. This was through a characterization of the place with surveys made to the inhabitants, sampling of wastewater and knowledge of the perspective of the city hall. In addition, through bibliographic review, suitable sanitation technologies were identified for their implementation in this sort of places. It was found that exists a total coverage in terms of potable water and electricity services in the settlement. Regarding black water treatment, 43% use septic tanks followed by 33% that have direct discharge in the river. Also, there is a very high risk of landslide due to an earthquake or the soil saturation by the rains. Using the selection method, it was obtained that the most suitable sanitation system for the community is the improved septic tank. Which presented clear advantages in the economic, environmental, and technical criteria. The systems located in second and third place showed greater advantages in terms of social criteria. These findings reflect that the selection of sanitation technologies is a process that includes many variables, which must be considered to guarantee the sustainability of a project.Centro para la Sostenibilidad Urban

Diseño y evaluación de un tanque séptico de flujo ascendente, con un filtro de zeolita para el tratamiento descentralizado de bajo costo de aguas residuales municipales

116 páginas. Doctorado en Ciencias e Ingeniería Ambientales.Actualmente, el tanque séptico convencional sigue siendo utilizado como alternativa para tratar las aguas residuales domésticas en viviendas individuales y zonas sin conexión al sistema centralizado de tratamiento de recolección de aguas residuales (AR). Sin embargo, la baja calidad del efluente de los tanques sépticos los convierte en una fuente de contaminación del ambiente y un contribuidor potencial de la eutroficación de los recursos acuáticos. En la búsqueda de preservar la calidad de los recursos acuáticos se diseñó un tanque séptico de flujo ascendente (TSFA) con tres compartimientos al cual, a su vez, se le instaló un filtro de zeolita con el objetivo de mejorar su desempeño en la remoción de materia orgánica y amonio y producir un efluente de mejor calidad. Para evaluar el desempeño se construyeron dos TSFA de las mismas dimensiones y a uno se le instaló un filtro de zeolita en el último compartimiento. Esta configuración del TSFA se identificó como tanque séptico de flujo ascendente hibrido (TSFAH). Para evaluar el efecto del cambio en la configuración, al instalar el filtro, se analizó el comportamiento hidráulico del TSFA a través de pruebas con trazadores y modelado matemático utilizando los modelos de dispersión axial y tanque en serie (TIS) bajo diferentes TRH (12 h, 18 h y 24 h) y configuraciones (TSFA solo, TSFA con lodo y TSFAH con lodo) y la eficiencia del tratamiento bajo cinco TRH diferentes (48 h, 36 h, 24 h, 18 h y 12 h) utilizando modelos cinéticos que correlacionaron la eficiencia del proceso con la tasas de carga hidráulica y orgánica utilizando agua residual doméstica sintética. De acuerdo con el modelo TIS y la curva de distribución de los tiempos de residencia (RTD), el TSFA tiene un patrón de flujo no ideal intermedio entre flujo pistón y flujo completamente mezclado. El TRH no tiene influencia significativa en el patrón de flujo del sistema. Por el contrario, la configuración del sistema tiene un efecto significativo en el flujo induciendo el comportamiento hacia flujo pistón con la adición del lodo y el filtro de zeolita. El número de Peclet mostró que la advección fue el factor predominante en el transporte de masa. El modelo de dispersión axial se ajustó adecuadamente a los datos experimentales para 12 h TRH (R2=0.9262). Mientras, el modelo TIS (N=4) basado en ⱷ mostró un mejor ajuste para 18 h (R²=0.9911) y 24 h TRH (R2=0.9833) y fue más adecuado para determinar el comportamiento hidráulico del TSFA. El TSFA y la configuración TSFAH alcanzaron remociones de materia orgánica y sólidos que indican un buen desempeño y robustez; aunque, la eficiencia del tratamiento disminuyó notablemente cuando el reactor operó bajo TRH por debajo de las 24 h. La evaluación de los modelos cinéticos demostró que el modelo modificado de Stover-Kincannon se ajusta mejor a ambos sistemas dado los datos experimentales, con un R² superior al 98% en el análisis de regresión lineal. Además, los valores de DQO predichos con este modelo se ajustaron adecuadamente a los datos experimentales, ya que el porcentaje de error medio fue del 7.97 %. La adición del filtro de zeolita demostró la viabilidad de su aplicación para la remoción de amonio del agua residual alcanzando remociones de hasta el 98% de amonio y aumentando la capacidad de pulimento del sistema y de remoción de DQO. Sin embargo, a medida que pasa el tiempo el filtro de zeolita se va saturando y la remoción de amonio disminuye significativamente.Today, the conventional septic tank is still widely used as an alternative to treat domestic wastewater in individual homes and areas without connection to the centralized wastewater collection treatment system (AR). However, the low quality of the effluent from septic tanks makes them a source of environmental pollution and a potential contributor to the eutrophication of aquatic resources. In the pursuit to preserve the quality of aquatic resources, an Upflow Septic Tank (TSFA) with three compartments was modified installing a zeolite filter in order to improve its performance in the removal of organic matter and ammonia and to produce an effluent with a better quality. To evaluate the performance, two TSFAs of the same dimensions were built and a zeolite filter was installed in the last compartment of one of the TSFAs. This configuration of the TSFA was identified as a Hybrid Upflow Septic Tank (TSFAH). To evaluate the effect of the change in the configuration, when installing the filter, the hydraulic behavior of the TSFA was analyzed using tracers tests and mathematical modeling using the axial dispersion and the tank in series (TIS) models under different TRH (12 h , 18 h, and 24 h) and configurations (TSFA only, TSFA with sludge, and TSFAH with sludge) and the treatment efficiency under five different HRTs (48 h, 36 h, 24 h, 18 h, and 12 h) using kinetic models that correlated the process efficiency with hydraulic and organic loading rate, using synthetic domestic wastewater. According to the TIS model and the RTD curve the TSFA has a non-ideal flow pattern intermediate between plug flow and completely mixed flow. According to the results, the TRH has no significant influence on the flow pattern of the system. On the contrary, the configuration of the system has a significant effect on the flow inducing behavior towards plug flow with the addition of the sludge and the zeolite filter. The Peclet number showed that advection was the predominant factor in mass transport. The axial dispersion model was adequately adjusted to the experimental data for 12 h HRT (R²=0.9262). Meanwhile, the TIS model (N=4) based on ᵩ showed a better fit for 18 h (R2=0.9911) and 24 h HRT (R²=0.9833) and was more adequate to determine the hydraulic behavior of the TSFA. The TSFA and the TSFAH configuration reached organic matter and solids removals that indicate good performance and robustness; although, the efficiency of the treatment was reduced when the reactor operated with TRHs below of 24 h. The evaluation of the kinetic models shows that the modified Stover-Kincannon model fits better to both systems given the experimental data, with an R² greater than 98% in the linear regression analysis. In addition, the COD values predicted with this model were well adjusted to the experimental data, since the mean percentage error was 7.97%. The addition of the zeolite filter increased the viability of the application of this material for the removal of ammonia from wastewater, reaching removals of up to 98% of ammonia and increasing the polishing capacity of the system to increase the soluble COD removal efficiency. However, as time passes, the zeolite filter becomes saturated and ammonium removal decreases significantly

Paradigmas del desarrollo social y territorial

En el marco del Convenio General de Colaboración, firmado el 1 de octubre de 2007 por la Universidad Autónoma del Estado de México y la Universidad de Quintana Roo, la Facultad de Planeación Urbana y Regional signó el acuerdo operativo con la División de Ciencias e Ingeniería, el cual ha sido desarrollado durante siete años por el Cuerpo Académico de Estudios Territoriales y Ambientales, y el Cuerpo Académico de Geografía y Geomática. En la madurez de la relación académica, se incorporaron a los trabajos los cuerpos académicos: Procesos Territoriales y Ambientales; Desarrollo Ambiental y Procesos de Configuración Territorial y Planeación; Urbanismo y Medio Ambiente, y Estudios Estratégicos y de Frontera. La presente obra fortalece el vínculo académico propiciado por las voluntades y compromisos adquiridos por la Universidad Autónoma del Estado de México, la Universidad de Quintana Roo, la Facultad de Planeación Urbana y Regional, la División de Ciencias e Ingeniería y los cuerpos académicos, investigadores, docentes y estudiantes participantes. El libro expone las ideas, los instrumentos de intervención y las experiencias locales que, desde la óptica de los autores, trazan las rutas para impulsar el desarrollo social y territorial, en sus páginas se discurre sobre la importancia del territorio en el sistema interpretativo de las teorías de desarrollo local; se analizan los enfoques de investigación rural para abordar la trilogía desarrollo-medio ambientecambio rural; las interpretaciones de la metodología de evaluación de la vivienda sustentable; los procesos de planeación para el desarrollo regional y el papel de la geografía electoral como expresión del ejercicio de los derechos políticos de los ciudadanos en el Estado de México, así como las interrelaciones de los actores sociales en el proceso de innovación del sistema productivo de calzado de San Mateo Atenco; la relevancia de los planes de manejo forestal para la gestión y la evaluación de la producción en bosques naturales; la iniciativa del gobierno local para el desarrollo del programa de saneamiento de la laguna de San Miguel Almaya y su aprovechamiento en el ámbito rural; se identifican las zonas erosionadas de la cuenca del río Tenancingo para establecer prácticas de conservación de suelo como medida de prevención. Finalmente se analiza el proceso de toma de decisiones a nivel local respecto a la adopción tecnológica de los productores para el control de la degradación de tierras en modos de vida agrícolas de subsistencia en una comunidad mazahua.desarrollo socia

Hacia un modelo energético sostenible para los países del golfo mediante el estudio de un caso práctico en los southern biomes (oman botanical garden)

La necesidad de incluir e implantar criterios de sostenibilidad en el sector de la edificación se ha convertido en uno de los mayores desafíos a largo plazo que debe afrontar la humanidad en este siglo. El gran impacto ambiental que representa el sector, nos ha llevado durante estos últimos años a crear diversas herramientas de evaluación medioambiental a la tipología de edificios más comunes, y lo que empezó centrándose en el análisis del ahorro energético se ha extendido hasta englobar cuestiones medioambientales, ecológicas y de la salud. El alto y rápido desarrollo económico durante los últimos años en la región de los países del Golfo, y en el caso particular del Sultanato de Omán, con un crecimiento de demanda anual energética del 18% (A.Al-Badi, 2009) debido especialmente al aumento de su población, aumento de los ingresos de sus ciudadanos y a una nueva política de diversificación del país, hacia nuevos y grandes proyectos industriales y turísticos (la gran mayoría sin criterios de protección medioambiental), nos obliga a evaluar los diferentes sistemas de certificación Green Building más utilizados en la práctica a nivel mundial, así como los ya existentes en algunos países de la región, con el fin de adecuar y conseguir una base común con el objetivo de garantizar la apuesta del país hacia un modelo energético sostenible. Con el objetivo de lograr lo anterior, y en línea con lo ya estudiado en otros proyectos Finales de Maestría (Ramallo, 2011), se realizará en un primer lugar un análisis de las herramientas de certificación más empleadas a nivel mundial desde el punto de vista organizativo, funcional y técnico; LEED desarrollado por el USGBC, BREEAM desarrollado por BRE, CASBEE desarrollado por IBEC, AQUA desarrollado por la Fundación Vanzolini, dos herramientas ya existentes en la región del Golfo: ESTIDAMA desarrollado por ADUPC (Abu Dhabi) y QSAS desarrollado por GORD (Qatar) y una tercera que no llegó a implantarse: BREEM Gulf desarrollada por BRE. Por medio del método analítico jerárquico y en base al contexto de la región, se corroborará que la mejor opción hacia un modelo inicial para la región será ESTIDAMA, siendo ésta una herramienta dinámica y fuerte basada en ambas LEED y BREEAM y la cuál evalúa muy acuradamente las categorías esenciales requeridas en la región. Palabras clave: Green building, impacto ambiental, certificación medioambiental, modelo energético sostenible, método analítico jerárquic

Avances en ciencia del agua

En su conjunto, este volumen comprende 24 capítulos; los 16 primeros presentan los resultados de investigaciones recientes en materia de calidad del agua y su tratamiento, hidrología superficial y subterránea, así como de gestión integrada del agua. La mayoría de las investigaciones son enfocadas a problemas de la Cuenca Alta del Río Lerma (contaminación del río, sobreexplotación del acuífero, polución difusa, cambio climático). Los siguientes 7 capítulos presentan el estado de arte sobre temas selectos (manganeso, flúor, adsorción, fitorremediación, corrosión). El último capítulo es una reseña sobre uno de los componentes principales del Centro Interamericano de Recursos del Agua (CIRA), es decir del programa de Doctorado en Ciencia del Agua de la Universidad Autónoma del Estado de México (UAEM).UAE

Metodología para la gestión ecointegradora y participativa del ciclo del agua en el espacio habitado. Aplicación al caso del barrio de Las Huertas (Sevilla)

La configuración de los núcleos de población ha estado muy condicionada históricamente por las relaciones que se producen entre el agua, el territorio y las sociedades que lo habitan. Estas relaciones, que trascienden los aspectos físicos y socio-económicos para penetrar en lo cultural y simbólico, han ido complejizándose conforme los procesos de urbanización han adquirido mayor extensión a escala global. De esta manera, los procesos urbanizadores nos han llevado en la actualidad a una situación sin precedentes en lo que se refiere a los niveles de presión ejercida sobre los recursos, entre ellos el agua. No obstante, podemos afirmar que en este momento en el Estado español se cuenta con sistemas modernos de gestión del ciclo urbano del agua que, en términos generales, permiten satisfacer los servicios de abastecimiento y saneamiento. Por otra parte, se han ido produciendo avances tanto en la normativa de agua como en la territorial y urbanística que han tratado de hacer frente a las consecuencias de los procesos de expansión urbana acaecidos en las últimas décadas. A pesar de ello, la gestión del agua en las ciudades se enfrenta hoy a nuevos retos que el contexto social y biofísico impone. Se hace necesario reducir los impactos sobre el medio a la vez que se incrementa la calidad y garantía de los servicios, generar mayor resiliencia respecto a las incertidumbres ambientales y sociales, democratizar las estructuras de gestión, e incorporar visiones complejas y diversas en los procesos de planificación. En este sentido, el ciclo iniciado con la entrada en vigor de la Directiva 2000/60/CE, más conocida como Directiva Marco del Agua (DMA), ha contribuido a generar cambios normativos tendentes a superar los modelos convencionales de gestión (basados principalmente en la presión sobre los ecosistemas), comenzando además a exigir procedimientos de planificación transparentes y participados, que incorporen mecanismos de seguimiento y evaluación. Esta Tesis Doctoral, alineándose con la DMA en la consecución de estos principios, se plantea como objetivo principal realizar una propuesta metodológica, con sus correspondientes herramientas prácticas y operativas, para la incorporación del ciclo urbano del agua (CUA) en los procesos de intervención urbana desde un enfoque eco-integrador y participativo. Se pretende así que el CUA se convierta en elemento clave del proyecto urbano de conjunto, incorporando estrategias que permitan minimizar las entradas y salidas del sistema (recursos hídricos, energéticos y vertidos) así como recuperar y conservar, en la medida de lo posible, las condiciones naturales de los flujos de agua previas a los procesos de urbanización, proporcionando además a los agentes sociales mecanismos de participación efectiva en todas las fases del proceso. Para ello se propone una perspectiva multidisciplinar que integre capacidades y saberes relativos al diseño del espacio urbano, la gestión del agua y los procesos de participación. Para abordar este objetivo, la propuesta se apoya en la reformulación de la relación de la ciudad con el agua y otros recursos, considerando el conjunto del ciclo socio-hidrológico y la contextualización de las aguas urbanas en los sistemas naturales, institucionales y sociales, incorporando criterios referidos a eficiencia, participación y cohesión social. Así, la primera parte del trabajo profundiza en los fundamentos teóricos y metodológicos relativos a la sostenibilidad urbana, la gestión integral del ciclo urbano del agua, y la gobernanza participativa. A partir del análisis de sus elementos comunes, se pretende hacer confluir estos tres aspectos en la propuesta metodológica, donde se sistematizan los objetivos, actuaciones, herramientas y resultados de cada una de las fases del proceso de intervención propuesto para la gestión eco-integradora y participada del CUA en el espacio habitado. La segunda parte del trabajo se dedica a la aplicación de esta metodología al caso de estudio, la barriada de Las Huertas, ubicada en la ciudad de Sevilla. Esta labor, que se desarrolló con el apoyo de un equipo multidisciplinar, contó desde el comienzo con la participación del vecindario y otros actores institucionales, que colaboraron en la realización de un análisis y diagnóstico participado de la barriada, así como en otras fases del proceso. De este modo, se caracterizó el contexto de intervención desde el punto de físico-espacial (ambiental, urbanístico, hidrológico, arquitectónico) y socio-institucional (aspectos socio-económicos, hábitos de comportamiento, ámbitos competenciales, articulación social, principales reivindicaciones…), además de realizarse una definición de los flujos de agua y energía que componen actualmente el CUA en Las Huertas. En el análisis realizado con el vecindario, se detectó que la salud, el coste del agua, los problemas en el saneamiento, el espacio público y la equidad en la distribución de costes y beneficios son los temas en los que se focaliza el interés de la población. También se dedujo de este análisis, que las posibilidades de implementar soluciones a los problemas que afectan al agua están íntimamente relacionadas con la capacidad de llegar a acuerdos entre usuarios y con el clima de convivencia, y que por tanto es necesario definir las alternativas de actuación en función de las diversas escalas de intervención. A partir de este diagnóstico, se definieron una serie de objetivos adaptados al contexto que se concretaron en el estudio de una batería de alternativas de actuación. Entre ellas, las destinadas a la mejora de la eficiencia en el uso del agua y la energía, la utilización de recursos alternativos (aguas grises y pluviales), la naturalización de la barriada o la integración de sistemas urbanos de drenaje sostenible. Una vez analizadas, con aplicación de criterios ambientales, tecnológicos, sociales y económicos, se realizó una devolución de estas propuestas a los actores sociales, con el fin de comprobar el grado de aceptación y adecuación de estas soluciones técnicas a las características, necesidades y posibilidades del vecindario. Con toda esta información, se definieron dos escenarios de futuro en función de la viabilidad de las propuestas, uno a corto plazo con alternativas que requerían poca inversión y gozaban de gran aceptación, y otro a largo plazo con actuaciones más ambiciosas pero también más complejas en su materialización. Estos dos escenarios fueron finalmente modelados y evaluados gracias a la herramienta UWOT (Urban Water Optioneering Tool), de acuerdo con un conjunto de variables. Con esta evaluación se ha podido validar la hipótesis de partida planteada, según la cual la aplicación de la metodología propuesta, que incorpora el agua como elemento fundamental en los procesos de regeneración urbana, permite identificar las alternativas de actuación más adecuadas a la realidad social y física en las que se insertan, generando beneficios socio-ambientales vinculados a la mejor gestión del metabolismo urbano y avanzando la transformación de nuestras ciudades en entornos sensibles al agua