REUSO DE AGUAS REUSO DE AGUAS RESIDUALES TRATADAS EN RESIDUALES TRATADAS EN

CULTIVOS ESPECCULTIVOS ESPECÍÍFICOSFICOS

INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓNNLa presión que ejerce la demanda de agua para consumo humano de pueblos y ciudades, principalmente de zonas áridas y semiáridas, sobre las fuentes de agua superficiales y subterráneas que tradicionalmente han sido utilizas para riego de cultivos y los requerimientos de agua de calidad no potable para la agricultura, han hecho que lasaguas residuales domésticas se conviertan de un desecho a un recurso valioso para su uso en laagricultura y en servicios al publico como riego de jardines, llenado de lagos y canales recreativos y fuentes de ornato.

INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓNNCuando se utilizan aguas residuales domésticas, el problema por lo general es más de índole microbiológico que químico.

La normatividad mexicana exige un grado mayor de tratamiento cuando se desea regar parques, áreas de recreo y cultivos comestibles que cuando se requiere regar cultivos de cereales y forrajes.

INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓNN

El uso de las aguas residuales para riego de plantas debe permitir el aprovechamiento de los nutrientes contenidos en las mismas para disminuir los gastos en el consumo de fertilizantes químicos.

INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓNN

NOMNOM--001001--ECOLECOL--1996. Para reuso en la agricultura1996. Para reuso en la agricultura..IrrigaciIrrigacióónn Coliformes fecales (NMP/100 Coliformes fecales (NMP/100 mlml) ) Huevos de helmintos/LHuevos de helmintos/L

RestringidaRestringida 10001000 mm--20002000 dd ?? 55No restringidaNo restringida 240240 m m –– 20002000 dd ?? 11Nota: m = Promedio geomNota: m = Promedio geoméétrico mensual; d = Promedio geomtrico mensual; d = Promedio geoméétrico diariotrico diario

La normatividad para el reuso de aguas residuales en MLa normatividad para el reuso de aguas residuales en Mééxico xico estestáá basada en las normas oficiales de carbasada en las normas oficiales de caráácter obligatorio.cter obligatorio.

NOM-003-ECOL-1996. Para Servicios al público.

Tipo de servicio al público Coliformes fecales(NMP/100 ml)

Huevos de helmintos/L

Con contacto indirecto uocasional1

1000 ? 5

Con contacto directo 2 240 ? 1Nota: 1 = Riego de jardines y camellones en autopista; camellones en avenida; fuentes de ornato, campos degolf, abastecimiento de hidrantes de sistemas contra incendio, lagos artificiales no recreativos, barrerashidráulicas de seguridad y panteones. 2 = El llenado de lagos y canales artificiales recreativos con paseos enlancha, remo canotaje y esquí; fuentes de ornato, lavado de vehículos, riego de parques y jardines.

TRATAMIENTO DE AGUAS TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESRESIDUALES

El tratamiento de un agua residual municipal consiste en una combinación de procesos y operaciones de tipo físico, químico y biológico destinados a eliminar residuos sólidos, materia orgánica, microorganismos patógenos y a veces, elementos nutritivos contenidos en el agua residual.

TRATAMIENTO DE AGUAS TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESRESIDUALES

Cuando el agua residual es tratada con la intención de utilizarla para riego agrícola, los criterios de calidad más importantes son los relacionados con la salud pública y las necesidades de los agricultores.

En términos de salud pública la remoción de coliformes fecales y de huevos de helmintos son más importantes que la remoción de compuestos orgánicos (DBO).

Para los agricultores el volumen de sólidos suspendidos y nutrientes como nitrógeno y fósforo son importantes ya que incrementan la fertilidad del suelo y disminuyen la necesidad de aplicar fertilizante.

En México se han venido utilizando las lagunas de estabilización (reprsentan el 50%) para el tratamiento de aguas residuales.

Sin embargo, muchos de estos sistemas no cumplen los límites máximos permisibles que marca la normatividad mexicana actual.

Ya sea porque fueron diseñados para remover materia orgánica o porque presentan problemas de sobrecarga.

TRATAMIENTO DE AGUAS TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESRESIDUALES

APROVECHAMIENTO DE APROVECHAMIENTO DE NUTRIENTES Y NUTRIENTES Y REMOCIREMOCIÓÓN DE N DE

MICROORGANISMOS MICROORGANISMOS PATPATÓÓGENOS DE AGUAS GENOS DE AGUAS

RESIDUALESRESIDUALES

PLANTA DE TRATAMIENTO DE PLANTA DE TRATAMIENTO DE AIREACIAIREACIÓÓN EXTENDIDA DEL IMTAN EXTENDIDA DEL IMTA

EFLUENTE

CAJA REPARTIDORADEL INFLUENTE

PRETRATAMIENTO YCARCAMO DE BOMBEO

TANQUE DEREGULACION

TANQUES DEAEREACION

SEDIMENTADOR SECUNDARIO

TANQUE DECONTACTODE CLORO

Como parte inicial de una investigación o proyecto en el cual se pretenda hacer un reuso de agua residual municipal, es necesario contar con una planta de tratamiento, la cual facilite el estudio. Por lo que para tal efecto, se construyóun sistema de aireación extendida en el IMTA.

PLANTA DE TRATAMIENTO DE PLANTA DE TRATAMIENTO DE AIREACIAIREACIÓÓN EXTENDIDA DEL IMTAN EXTENDIDA DEL IMTA

AIREACIAIREACIÓÓN INTERMITENTEN INTERMITENTE

En condiciones aireadas ocurre la transformación de nitrógeno orgánico y amoniacal contenido en las aguas residuales a nitratos, mediante una biomasa de microorganismos nitrificantes.

En condiciones anóxicas o de ausencias de oxígeno disuelto se da la transformación de los nitratos a nitrógeno gas por medio de microorganismos desnitrificantes y por consecuencia su eliminación del agua residual al incorporarlo a la atmósfera.

AIREACIAIREACIÓÓN INTERMITENTEN INTERMITENTE

OBJETIVOOBJETIVO

Controlar la concentración de nutrimentos en el aguaresidual tratada mediante ciclos de aireación, con el fin de disminuir los requerimientos de fertilizantes empleados en la agricultura.

METODOLOGÍA

Se experimentaron con 15 escenarios durante dos años, donde se vario el tiempo de aireación de 20 a 180 minutos, en ciclos de tres horas dentro de un solo reactor, en consecuencia, a la aireación le seguían ciclos de no aireación que variaron de 160 a 0 minutos.

RESULTADOSRESULTADOS

? Durante el escenario de aireación continua (ciclos 180 minutos), la remoción del nitrógeno total fue menor al 15%.

? Más del 97% del N-amoniacal fue transformado a nitratos.

? En el escenario de 20 minutos de aireación y 160 de no aireación, la eficiencia de remoción de nitrógeno total fue del 30%.

? Conversión del 45% de N-amoniacal a nitratos.

?Para obtener una remoción del 90% del nitrógeno total era necesario una aireación de 50 minutos seguida de una no aireación de 130 minutos.

?La remoción del fósforo fue menor al 30%.

?El fósforo era alternadamente absorbido y liberado durante las condiciones anóxicas y aerobias dentro del reactor, sin permitir que los microorganismos lo almacenaran, para así ser eliminado durante la purga de lodos del sedimentador.

RESULTADOSRESULTADOS

DESINFECCIDESINFECCIÓÓN NATURAL N NATURAL

Una de las tecnologías de tratamiento de aguas residuales es la de lagunas de maduración o de oxidación o de pulimento o terciarias.

Estos sitemas están diseñados para remover organismos patógenos provenientes de sistemas secundarios, por medio de algas.

OBJETIVOOBJETIVO

Evaluar un tratamiento mixto para incrementar laefeciencia de remoción de patogenos, a través de un sistema conformado por algas como desinfectantes, macrófitas flotantes para eliminar materia orgánica y mamparas para mejorar la eficiencia hidráulica.

DESINFECCIDESINFECCIÓÓN NATURAL N NATURAL

DESINFECCIDESINFECCIÓÓN NATURAL N NATURAL

CAJA REPARTIDORADEL INFLUENTE

PRETRATAMIENTO

TANQUE DEREGULACION

TANQUE DEA IREACION

SEDIMENTADOR SECUNDARIOLAGUNA DE MADURACION

???????????

METODOLOGÍAInstalación de mamparas

? Están constituidas por una malla cerrada al 80% de polietileno.

? La laguna consta de 17 carriles con una separación de 2 m, sin embargo, la última celda es de 4 m por fines hidráulicos.

? Estan ubicadas a un 70% con respecto al ancho de la laguna y con un bordo libre de 8.5 cm.

70%

Entrada

38 m

15.5 mSalida

Flujo

METODOLOGÍA Laguna con mamparas

Con la finalidad de poder conocer que arreglo de algas y lemna, es el que pude proporcionar la mejor eficiencia en la remoción de coliformes fecales y materia organica, se propusieron cuatro esenarios de investigación.

METODOLOGÍA

Laguna de maduración con algas

METODOLOGÍALaguna con mamparas y tapetes

alternados de algas y Lemna

Laguna con mamparas y cubierta con 50% de

algas y 50% de Lemna

METODOLOGÍALaguna con mamparas y cubierta con 50% de

algas y 50% de Lemna

Calidad del efluente en los cuatro escenarios

17

14

21

58

DQOmg/L

99.84-99.99

99.98- 99.99

94.00-99.95

% Remoción Coliformes

fecales

371Con un 50% de algas y 50% Lemna

9600Con algas

51

C.F.NMP/

100 mL

2Con camas alternas de algas y Lemna

Con un 50% de Lemnay 50% algas

DBOmg/L

TRATAMIENTO

RESULTADOSRESULTADOS

Tasas de crecimiento relativo (TCR) en peso húmedo

0.23

0.12

0.11

TCRg/g-d

Laguna cubierta con un 50% de algas y 50% con Lemna

Laguna con camas alternas dealgas y Lemna

Laguna cubierta con un 50% de Lemna y 50% con algas

TRATAMIENTO

RESULTADOSRESULTADOS

Tasas de crecimiento relativo (TCR) en peso húmedo

0.23

0.12

0.11

TCRg/g-d

Laguna cubierta con un 50% de algas y 50% con Lemna

Laguna con camas alternas dealgas y Lemna

Laguna cubierta con un 50% de Lemna y 50% con algas

TRATAMIENTO

RESULTADOSRESULTADOS

RESULTADOSRESULTADOS

?El sistema de mamparas mixto con tapetes alternados de Lemna gibba y algas, permitió:

?Incrementar la eficiencia de remoción de coliformes en 2 unidades logarítmicas.

?Disminuir en 17 días el tiempo de residencia hidráulico.

?Obtener calidad del agua superior a la requerida para reúso agrícola (NOM-ECOL-001-1996) y reúso en riego de jardines y llenado de lagos con contacto directo (NOM-ECOL-003-1999).

REUSO DE AGUA REUSO DE AGUA RESIDUAL TRATADA EN RESIDUAL TRATADA EN

LA AGRICULTURALA AGRICULTURA

INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓNNLa escasez de agua en zonas semiáridas es una realidad actual. En el México que mira hacia el siglo XXI, la principal fuente de irrigación se originará del reuso del agua, principalmente efluentes tratados.La presencia de parásitos patógenos en el agua residual constituye un alto riesgo a la salud pública. Existe una gran variedad de patógenos humanos que son excretados en el agua residual, los cuales incluyen bacterias, virus, quistes de protozoarios y huevos de helmintos.

INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓNN

Es necesario conocer la calidad sanitaria del agua, del suelo y del fruto, debido a que los virus, los huevos de helmintos y las bacterias pueden causar enfermedades en el hombre, con tan solo la ingestión de un organismo de los primeros y millones del tercero.

INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓNNOBJETIVOOBJETIVO

Identificar la contaminación microbiólogica residual en cultivos de hortalizas de raíz, hoja y fruto regados con diferentes calidades de agua residual bajo condiciones de invernadero.

METODOLOGÍA

INVERNADERO

?Tipo túnel ?Estructura y arcos de PTR calibre 14 ?Cubierta de plástico con estabilizador de rayos

UV, cortinas enrollables y malla antivirus?Dimensiones exteriores de 19x7x2.50 m.?El suelo esta cubierto con malla de polipropileno

para evitar el crecimiento de malezas

CAMAS

? Cuentan con doce camas de 1 metro de ancho por 5 de largo y de 1 de altura, distribuidas en lotes de cuatro.

? Las dimensiones son de 0.70 x 4.80 x 0.30 metros, siendo la base menor de la misma de 0.20 m.

? Cada cama o unidad experimental fue rellenada con tierra virgen del lugar o sin haber sido regada previamente con aguas residuales crudas o tratadas.

METODOLOGÍA

METODOLOGÍA

TEMPERATURATEMPERATURA

El interior del invernadero cuenta con un sistema de seis recirculadores de aire controlados por medio de un sensor de encendido/apagado de acuerdo al valor fijado de temperatura.

ALIMENTACIALIMENTACIÓÓN DE AGUAN DE AGUAPara el abastecimiento de las diferentes calidades de agua, se utilizaron seis tanques con una capacidad de 1000 litros cada uno. Cada tanque alimenta a dos camas mediante tuberías de PVC hidráulico. Al pie de la cama, la tubería se bifurca para regar cada uno de los surcos.

METODOLOGÍA

HORTALIZASHORTALIZAS

Los cultivos sembrados fueron rábano (Raphanus Savitus) de la variead Champion, lechuga (Lactuca savita) de la variedad Black Simpson, y jitomate (Lycopersicum sculentum) de la variedad Rancho Grande.

RRÁÁBANOBANO

?Se utilizaron cuatro calidades de agua; potable, residual cruda, residual tratada y residual tratada con desinfección, obteniéndose de esta forma un experimento de cuatro tratamientos con tres repeticiones.

?La calidad del agua de riego promedio para E. Colifue 71, 1.4E+05, 2.1E+04 y 6.7 respectivamente.

Resultados

RRÁÁBANOBANO?La contaminación residual de la cosecha se

determinó tanto en el agua de enjuague del producto así como la pulpa licuada.

?Se detectó presencia de coliformes fecales (10 E.coli NMP/100 ml y 10 E. Coli NMP/30 gr de pulpa) en tres de las camas: una regada con agua residual cruda y en dos regadas con agua tratada con desinfección.

?Es posible que esta contaminación sea producto del manejo postcosecha y no del efecto del agua en riego.

Resultados

RRÁÁBANOBANO

?No se detectaron huevos de helmintos en aguas y cultivos.

?La concentración en suelos fue de 1 huevo por 10 gramos en las camas regadas con agua negra y agua tratada con desinfección; el género hallado de huevos fue Ascaris sp. y Uncinaria sp.

Resultados

LECHUGALECHUGA

?Se utilizaron tres tipos de agua; potable, tratada sin desinfección y tratada con desinfección. De esta manera, se tuvieron tres tratamientos con dos repeticiones.

?Se obtuvo ausencia de E. coli en los suelos de los tratamientos con los tres tipos de agua analizados 5 días después del último riego.

?Se encontraron huevos de Ascaris sp., en el 25% de las muestras en los suelos de los tres tratamientos.

Resultados

LECHUGALECHUGA

Con relación al producto, no se encontraron rastros de huevos de helmintos ni de E. coli en el agua de enjuague de la lechuga ni en la pulpa licuada de la misma en los tres tipos de tratamiento.

Resultados

ResultadosJITOMATEJITOMATE

Número más probable de E. Coli en muestras de 100 ml de agua y 10 g de suelo en el experimento con jitomate

TRATAMIENTO

MUESTRA AN ESSD ESCD ETL APF APSuelo antes desembrar

0 0 0 0 0 0

Agua de riego 9.7E5 2.6E3 1 8 10 0Cultivo enjuague 0 0 0 0 0 0Cultivo licuado 0 0 0 0 0 0Suelo postcosecha 1.8E6 1.7E3 0 15 0 0

(AN) agua residual cruda

(ESSD) efluente secundario sin desinfección química

(ESCD) efluente secundario con desinfección química

(ETL) efluente de laguna de maduración

(APF) agua potable con fertilizante

(AP) agua potable sin fertilizante

Resultados

Promedio de la concentración de huevos de helmintos en muestras de sueloMUESTRA Huevos de helmintos /30 g

Suelo antes de la siembra 0

Suelo postcosecha 0

JITOMATEJITOMATE

Los criterios de la Internacional Comisión on Microbiological Specifications for Foods (ICMSF), califican como aceptable la calidad bacteriológica de un producto, cuando la concentración de E. Coli es <105 por 100 g en peso húmedo, de acuerdo a este criterio todas las muestras analizadas del fruto de jitomate son aceptables toda vez que no se detectóE. coli en ninguno de ellos.

ResultadosJITOMATEJITOMATE

????????

Lámina neta, cantidad de nutrientes aportados y producción en cada uno de

los tratamientos

Tipo de

agua

Volumen total

aplicado (L)

Lamina neta

(cm)

N total (g) P total

(g)

Producción

(kg)

AN 3,199 64 37.66 9.36 155

ESSD 3,113 62 17.36 11.64 103

ESCD 2,936 59 12.72 7.63 90

ELT 3,199 64 5.70 9.22 107

APF 2,868 57 38.00 13.00 105

AP 2,840 57 9.05 0.74 58

ConclusionesConclusiones? La tecnología de aireación intermitente con ciclos

de tres horas en modo 50/130, proporciona una remoción del 90% del nitrógeno total, convirtiendo de esta manera un tratamiento secundario en uno terciario, sin necesidad de construir módulos adicionales.

? La sustitución de la desinfección química del efluente secundario por una natural mediante una laguna de maduración, permitió obtener los límites de la calidad bacteriológica para uso no restringido (riego de todo tipo de cultivos) y de contacto directo del público indicados en las NOM-001 y 003.

ConclusionesConclusiones? En el agua de riego tratada sin desinfectar y en

la residual cruda, las concentraciones de coliformes fecales no cumplen con la NOM-001-ECOL-1996. De esta manera, el agua tratada con desinfección química (cloración) y desinfección natural (laguna de maduración) cumplen con los límites.

? Sólo se detectó contaminación microbiológica residual en el cultivo de rábano regado con agua residual cruda, lo cual confirma que existe un riesgo de salud pública al utilizar este tipo de aguas en el riego de hortalizas de raíz.

ConclusionesConclusiones?La disponibilidad de nitrógeno presente en forma

amoniacal en las aguas negras tuvo un mayor efecto en la producción de jitomate, el cual fue un 32% mayor que los efluentes tratados y que el agua de pozo con fertilizante y un 62% mayor que el testigo, el agua de pozo.

?No es posible por razones de salud pública utilizar aguas negras para aprovechar su efecto fertilizante, pero este efecto es aún notorio en aguas con tratamiento secundario y terciario en donde se les ha removido la mayor parte de sus nutrientes.

ConclusionesConclusiones

?La ausencia de E. coli en muestras de cultivos regados con agua tratada bajo condiciones controladas, indica que el producto es inocuo desde el punto de vista bacteriológico.

?Las medidas de control básicas son; que el agua de riego no entre en contacto con el cultivo y existan mínimas medidas higiénicas por parte del productor.

¿¿ PREGUNTAS ?PREGUNTAS ?

¡¡ GRACIAS !GRACIAS !POR SU ATENCIPOR SU ATENCIÓÓNN