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Demostración UABJO Humedales Tratamiento de Aguas Residuales, Recuperación y Difusión

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The UABJO Emblem

Introducción[edit]

En el 2006 la Universidad Autónoma de Benito Juárez en Oaxaca, Mexico (UABJO) implemento: un sistema natural de tratamiento de aguas residuales, la reutilización, demonstración, y el programa de divulgación. El programa sigue creciendo y ha reportado excito indudable, los siguientes componentes describen nuestro proceso:

1. Se realizan licenciaturas y maestrías en ciencias químicas. Estos estudios son enfocados en la calidad de agua, con el servicio aprendizaje, muchas comunidades que se visitan, reciben evaluaciones de agua potable y evaluaciones de aguas residuales que han sido tratadas. Además, el trabajo hecho en estos cursos evalúan los niveles de contaminación en los mayores cursos de agua dentro del valle de Oaxaca como el Rio Salado y el Rio Atoyac. Aunque el análisis de la calidad del agua son realizadas por estudiantes en el laboratorio universitario y tambien no son acreditados nacionalmente, los resultados están ayudando llenar un hoyo grande con información y conocimiento ambiental de la calidad del agua que antes no existía dentro la región.

2. Un sistema natural de tratamiento de aguas residuales utilizando humedales dentro del campus es usado como una demonstración. El sistema trata una parte la agua residual del campus y se reúsa esta agua curada para luego ser utilizada en la jardinería del campus. Este sistema también sirve como un laboratorio vivo para los estudiantes de la facultad de ciencias químicas de la UABJO.

3. Un programa de divulgación que consiste de una serie de conferencias que sigue en marcha, talleres del sistema de demonstración, educación/divulgación para las comunidades cercanas, análisis y seguimiento de calidad de agua residual y oportunidades de intercambio internacional.

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Antecedentes[edit]

La capital del estado de Oaxaca es la ciudad de Oaxaca y está compuesta de aproximadamente 265,000 habitantes, esta 1.5 kilómetros sobre el nivel del mar y ubicado en la Sierra Madre de las montanas del sur. La temporada de lluvia es de Junio a Agosto. Recientemente Oaxaca instalo una planta de tratamiento de aguas residuales de cieno activado, antes de esto no existía ningunas medidas en marcha. Además, en las comunidades cercanas humedales de la subsuperficie y otras tecnologías de tratamiento que se han implementado han resultado en excito de niveles variados.

El sistema natural de tratamiento de aguas residuales utilizando humedales, demonstración, recuperación y programa de divulgación de la UABJO está ubicado en la ciudad de Oaxaca. Esta demonstración tiene objetivo de servir las comunidades cercanas con la educación necesaria para potencialmente mejorar las condiciones de su agua. El proyecto UABJO es raro, ya como es un esfuerzo de colaboración entre dos universidades internacionales, empresas de ingeniería internacional, agencias de gobierno y residentes de Oaxaca. La Universidad autónoma de Benito Juárez en Oaxaca, Oaxaca (UABJO) y Humboldt State University (HSU) en Arcata, California tienen una relacion cercana como campuses hermandadas que han realizado este proyecto. La universidad HSU proporciono el proyecto con especialización y realizaron el diseño de la planta de demonstración. Juntos HSU, Fall Creek Engineering y Tressie Word (una Consultante técnica internacional) proporcionan apoyo técnico para el proyecto. La UABJO administra el plan de estudios de servicio aprendizaje, recaudación de fondos, manejo, operación y manejo de la divulgación sobre el proyecto. El estado de Oaxaca construyo el sistema de demonstración bajo la supervisión de UABJO e integrantes de las conferencias del programa.



La Contaminacion de agua de la superficie y agua potable:[edit]

Latino América y el Caribe son las regiones más urbanizadas en el mundo que está en desarrollo. Sin embargo, menos de 10 porciento del agua residual es tratada correctamente, esto crea problemas peligrosos en el medio ambiente, en la salud, en la vida social y problemas económicos. [1] En el estado de Oaxaca hay 12,081 localidades y solo 57 de ellos (0.47%) tienen un sistema domestico de tratamiento de agua residual con servicios. De estos 57 sistemas solo 34, como 60% funcionan y 23 (40%) están fuera de operacion. [2]


Insuficiencias en tratamiento de aguas residuales en el Valle de Oaxaca contribuye a la contaminación de agua de la superficie dentro del Valle de Oaxaca. Los recorridos primarios de agua afectada por contaminación municipal e industrial son el Rio Salado y el Rio Atoyac. Contaminación incluye pero no está limitado a: niveles disminuidos de oxigeno disuelto en el agua; florecimiento de algas, patógenos y vectores; aumentos de sedimento concentración de nitrógeno.

Vision[edit]

La visión del proyecto Plantar UABJO es compuesta de tres niveles:

  1. Academicas
  2. Divulgación
  3. Un sistema piloto natural de tratamiento de aguas residuales y sistema de reutilización

Estos niveles estan a continuacion.

Academicas[edit]

El objetivo de servicio aprendizaje de la facultad de Ciencias Químicas de UABJO es proveer una necesidad grande de servicios a las comunidades cercanas mientras los estudiantes aumentan sus habilidades aplicadas al análisis de la calidad de agua cual es una habilidad de vanguardia en academia. Además, la índole internacional de este proyecto puede proveer oportunidades para estudiantes y el profesorado. No solo se ha creado una relación intensa entre HSU y la UABJO pero hay una gran posibilidad de crear una involucración internacional en el conocimiento del manejo de cuencas, la salud, la sanidad y la tecnología de tratamiento presentado en el campus UABJO.

Investigacion y Publicacion[edit]

  • La tesis de Erik Martínez Torres sobre la evaluación de la planta de tratamiento de aguas residuales en Tlacolula está disponible en el internet.
  • UABJO publico un análisis minucioso de la calidad de agua sobre 5 lugares en las orillas del Rio Salado.
  • Actualmente UABJO está realizando una investigación para mejorar los sistemas naturales de tratamiento de aguas residuales usando peces que filtran el agua.

Divulgacion[edit]

Programas de divulgación incluye: proyectos de servicio aprendizaje a través de la facultad de ciencias químicas, una serie en marcha del manejo de cuencas, conferencias de aguas residuales y reutilización, talleres de práctica y visitas a la planta piloto de tratamiento de aguas residuales.

Servicio Aprendizaje:[edit]

Comunidades que han trabajado o están trabajando actualmente con Plantar UABJO para evaluar sus condiciones con las siguientes:

  • Tlacolula
  • Etla
  • Zautla
  • San Sebastián Tutla
  • Ocotlán de Morelos
  • Matatlan
  • Mitla
  • Santa Ana del Valle
  • Teotitlan del Valle
  • Tlacochahuaya
  • Visitas comunitarias realizadas en agosto 2010:
    • Zautla: Sistema no funciona. Taller y colaboración planeada en el futuro entre UABJO y la comunidad de Zautla para revisar planes. Actualmente el agua residual no es usada porque regresa al rio donde queda muy cerca de la comunidad.
    • Etla: Sistema no funciona. El sistema se lleno con sedimento 3 meses después de instalar el sistema porque se aumento la población rápidamente y causo el sistema que sea incapaz de soportar la población aumentada. La limpiada del sedimento no ha ocurrido por razones financieras. Mitad del sistema ha sido vaciado y cerrado para que no entre más agua residual. Agua residual esta causando inundación en la tierra alrededor de la instalación. En el futuro hay colaboración planeada entre Water for Humans, una compañía de ingeniería de EU, también con una compañía de ingeniería local para ayudar la capacidad para el arreglo, el mantenimiento y la instalación de estos planes de tratamiento de aguas residuales. Actualmente Water for Humans no tiene suficiente tierra para poder extender el sistema pero la tierra que si está a disposición incluye un relleno sanitario sin forro y que esta goteando. Las posibilidades para hacer que el sistema funcione son: que requieren menos tierra, remedios para corregir el relleno sanitario actual o comprar más tierras.


Conferencias:[edit]

Conferencias varían en enfoque dependiendo de los invitados pero generalmente consiste en uniendo recursos y los requisitos para mejorar la calidad del agua dentro del valle de Oaxaca. Históricamente los temas de las conferencias se han dirigido a cuestiones específicas de la comunidad. Cuestiones discutidas son sobre el contexto del tratamiento de agua residual del valle de Oaxaca, fuentes de fondos, procesos de diseño, tecnologías alternativas de tratamiento, recuperación de agua, otros usos beneficiosos, retos/oportunidades para la función del sistema y mantenimiento.


  • HSU y UABJO colaboraron para dirigir conferencias del diseño de tratamiento de aguas residuales acompañando con una conferencia en cómo manejar el agua de cuencas. Todas las conferencias se realizaron en el campus de UABJO en Marzo 2006, Febrero 2008 y Agosto 2009.
  • La próxima conferencia está planeada provisionalmente para Marzo del 2011 en el campus de UABJO.

Presentaciones:[edit]

  • Oaxaca Water Quality Forum August, 2010. El foro en la red fue empezado por el Institue of Nature and Society in Oaxaca (Instituto de Naturaleza y Sociedad en Oaxaca) y ahora el foro en la red es un esfuerzo colaborativo entre muchas diferentes organizaciones sin ánimo de lucro y gente que tienen mucha pasión para resolver problemas de la calidad de agua en Oaxaca. Los presentadores en el foro en la red discuten resultados de análisis de patógenos en muestras de agua. También discuten métodos alternativas para tratar aguas residuales y agua potable, igual como los impactos del uso de tierras y métodos alternativos de agricultura/silvicultura que puede proteger las cuencas.

Instalación de Demonstración[edit]

Los invitados de UABJO aplicaron talleres y visitas para los líderes de las comunidades cercanas, organizaciones de gobierno, operadores, medios académicos y organizaciones no gobernantes. Este sistema natural piloto ha recibido atención internacional de parte de integrantes que hacen proyectos en California, Oregón, Washington y Houston, Tejas.

Sistema Piloto Natural de tratamiento de aguas residuales y sistema de reutilización[edit]

La facultad de ciencias Químicas de UABJO realiza visitas a las comunidades cercanas, organizaciones no gobernantes y agencias de gobierno para mostrar un sistema natural de tratamiento de aguas residuales y sistema de reutilización que funcione. Además, la planta es utilizada como un laboratorio vivo que enseña estudiantes de ciencias químicas como aplicar análisis de calidad de agua mientras contribuyen a el monitoreo del sistema, operación y mantenencia. Favor de ver lo que continúa para ver los detalles sobre el sistema de tratamiento y reutilización en el campus de UABJO.

Diseño[edit]

  • La instalación de UABJO naturalmente trata 10,000 metros cúbicos por día de aguas residuales, generado en campus. El sistema de tratamiento de escala piloto es compuesto de un flujo ascendente de manto de lodos anaeróbios, una laguna facultativa, dos humedales de superficie libre, un filtro de disco, almacenamiento y subsuperficie irrigación para jardinería en el campus.

Metas De Tratamiento:

  • Reducir total Nitrógeno por 15%
  • Reducir la demanda bioquímica de oxigeno y sólidos en suspensión por lo menos 20(mg/L)
  • Mejorar el hábitat para las aves acuáticas
  • Prevenir la generación de olores malos


Tasa Típica De flujo de agua entrando y Metas para las tasas de flujo de agua saliendo con nutrientes y contaminantes de los estándares de la EPA

Constituyente Concentraciones tipicas de influente mg/L Objetivo de las concentraciónes de efluente mg/L
Carga Hidráulica (pulg./dia) .4-4
DBO 5-100 5-30
TSS 5-100 5-30
NH3 & NH4 como N 2-20 1-10
NO3 como N 2-20 1-10
TN(total Nitrógeno) 2-20 1-10
TF(total Fósforo) 1-10 .5-3

[3]

Manta De Lodo Anaerobio De Flujo Ascendente[edit]

Propósito:

  1. Para mejorar condiciones de la salud del público mediante la destrucción de organismos patógenos
  2. Para reducir la carga orgánica de las aguas residuales
  3. Para Separar líquidos de los residuos sólidos
  4. Posibilidad de la reutilización de lodos biosolidos que están reiterada para uso en aplicación de la tierra
  5. Posibilidad de capturar y usar metano del digestor por generación de energía para la planta de operaciones o para uso indirecto para calefacción o cocina


Operación:

  • La entrada de agua residual viene de bajo
  • Granulación de lodos ocurre de microorganismos naturalmente formando agrupaciones en la parte inferior de digestor que contiene niveles altos de sólidos. Este proceso crea naturalmente la proliferación de gránulos de lodos que mejoran la eficiencia del tratamiento.
  • Gránulos resisten lavado y por lo tanto permiten carga alta hidráulica adentro del UASB. Porque esto sucede también permite aguas residuales con bajas concentraciones de material substrato.
  • Gránulos también están compactos con actividad alta de microbios para aumento de la carga orgánica. Un gramo de lodos granular (de peso secado) puede catalizar la conversión de 0.5g de la demanda química de oxigeno (DBO) por día en 1g de metano.
  • Sedimentación rápida ocurre del gran tamaño de las partículas de los gránulos, con agua clarificando se más rápido que lodos dispersados de un sistema regular de tratamientos anaerobios.[photo de lodo sedimentado] [4]
  • Metano es producido así como dióxido de carbono (CO2) de descomposición de materiales orgánicos y se puede utilizar para generar la energía requerida del sistema, producir calor, o para aplicaciones fuera del sistema como cocinar. Inicialmente el diseño del sistema iba hacer usado para poner tierra y establecer plantas arriba en donde el metano se escapa para que las plantas puedan capturar el metano para crecer, sin embargo los planes nunca fueron acabados y metano en actual mente no es usado ni quemado.
  • Lodos sedimentados reducen patógenos más y sólidos luego van a las camas de secar lodos.
  • El desaguadero de agua residuales fluye arriba y fuera y minora el contenido orgánico, sólidos suspendidos totales (TSS), y también minora patógenos.


Camas De Secar Lodos[edit]

Lodos diregidos, o biosolidos, generados en el UASB van hacer aplicadas en las tierras del campus como fertilizantes de jardinería, solamente si pasan el requerido del estándar de salud. A partir de hoy plantas de tomate que han derivado de semillas en las aguas residuales han crecido bien en camas de secar. Biosolidos aplicados en la tierra es un estrategia fabricada para manejar sólidos en otras facilidades, incluyendo (El pantano de Arcata) y la facilidad de aguas residuales de la cuidad de Arcata.

Propósito De Camas De Secar Lodos:

  1. Zona de confinamiento temporal para remover lodos sedimentados del UASB
  2. Desaugar lodos para facilitar transportación para aplicaciones de tierra o métodos de eliminación.

Operación:

  • Lodos son liberados manualmente del UASB preferido en tiempos cuando el UASB no está en uso, para prevenir olores malos.
  • Las camas están a aire libre para que el lodo se desagüe, reduciendo el peso de biosolidos antes que se transporten para reutilización o eliminación.


Ventajas De Los Abonos /Aplicaciones De Biosólidos:

  • Nitrógeno es liberado despacio en comparación a abonos orgánicos.
  • La agua es menos soluble en resulto menos probable de filtrar en la agua subterránea o escorrentía superficial.
  • Mejora la textura de la tierra y capacidad de retener agua, lo que es ideal para el crecimiento de las raíces y tolerancia a la.
  • Después del proceso de UASB muchos patógenos y olores han reducido, haciendo el abono más seguro.


Desventajas De Reutilización De Biosólidos

  • Aunque aplicación requiere menos dinero de la eliminación de los sólidos, requiere mas trabajo en supervisar.
  • El tiempo y clima puede prevenir aplicación, requiriendo alguna manera para reservar biosólidos que quedan en exceso en una manera propia.
  • Sin comunicar con el público efectivamente puede ser que mucha oposición sucede, que tiene potencial u poder para parar la operación.

Laguna Facultativa[edit]

Propósito:

  1. Para continuar a remover patógenos, sólidos, y la carga orgánica de aguas residuales.

Operación:

  • Organismos aerobios y facultativos viven en el la capa superficie de agua en donde hay un aumento en cantidad de oxigeno disolvió debido a aeración atmosférica y respiración de algas.

organismos anaerobios viven en la capa inferior en donde los lodos se sedimentan.

  • La capa anoxica en el medio (o capa de oxigeno reducido) soporta una gama de organismos aerobios y anaerobios y es llamado la zona facultativa.
  • Estas capas no están estancadas, pero están mantenidas debido a la variación de temperatura dependiente de la densidad.
  • Algas viviendo entre la zona aerobia y facultativa son un factor esencial para el éxito del sistema. Cuando sale el sol, algas usan carbonó dióxido (CO2) de las aguas residuales y libran oxigeno (O2) de fotosíntesis en las aguas de superficie. Por el uso intenso de (CO2) por las algas el pH sube arriba de 10 y alienta condiciones en donde amoniaco disolvió se vaporiza fuera del agua.
  • Oxigeno producido por las algas son usadas para estabilizar material en la capa superior.


Ventajas:

  • Remueve sólidos sedimentables, la carga orgánica, patógenos, coliformes fecales y amoniaco.
  • Más barato que otros sistemas usados comúnmente.
  • Fácil para operar
  • Requiere energía poca cuando usando flujo de gravedad


Desventajas

  • Requiere mucha tierra.
  • Lodos sedimentados necesitan ser removidos periódicamente.
  • Difícil para controlar o predecir niveles de amoniaco.
  • Pueden ser malolientes si algas aerobias son removidas del superficie.

[5]

Humedales De Superficie Libre[edit]

Propósito:

  1. Reducción de sedimentos suspendidos
  2. Reducción de nitrógeno
  3. Reducción de carga orgánica


Operación:

  • Dosel de plantas de cañas y juncos en agua usados para prevenir crecimiento y persistencia de algas y rebaja turbulencia de viento en la agua.
  • Porciones sumergidas de las plantas vivas, plantas muertas, y acumulación de basura que actúa como substrato físico para los microorganismos que descomponen nutrientes y contaminantes.
  • La velocidad baja y suave flujo laminar que va sobre todo sin interrupción permite para sedimentación efectiva de sólidos suspendidos.
  • Sedimentación permite la eliminación de unos metal y contaminantes.
  • Oxidación de materia orgánica así como la oxidación de las formas fijas de nitrógeno (TN) y fósforo (TF) pueden librar formas solubles de DBO, TN, y TP que son disponibles para ser absorbidas por la tierra o tomado por los microbios y plantas de los humedales.
  • Oxigeno disponible en el superficie de la agua así como en las rizomas y raíces del humedal permiten para actividad aerobia que puede remover amoniaco nitrógeno de aguas residuales.

[6]

Ventajas:

  • Mantenimiento bajo y necesidad de operación.
  • Requiere poca energía.
  • Provisión de hábitat para la fauna silvestre, incluyendo el actuar como una vía de aves migratorias.
  • Provisión de “espacio verde” para actividades recreacionales y puede contribuir al sistema del parque.
  • Tratamiento de agua con respectos a sólidos suspendidos, nitrógeno, y reducciones de la carga orgánica.

Desventajas:

  • Requiere gran cantidades de tierra.
  • Fósforo, metales y unos orgánicos se acumulan en el sedimento con el tiempo y deben de ser periódicamente removidos.
  • La falta de oxígeno disponible puede reducir la nitrificación y el remover de amoniaco.
  • Problemas de moscos pueden persistir si no hay ecosistema completo con depredadores como ranas, peces, pájaros, y otros insectos.


[7]

Almacenamiento[edit]

Propósito:

  1. Almacenar aguas residuales tratadas para uso de irrigación y jardinería.

Subsuperficie Almacenamiento[edit]

Propósito:

  1. Reclamar agua residual tratada.
  2. Jardinería
  3. Demostrar los métodos de la reutilización de aguas residuales.

Construcción[edit]

Próximos Pasos[edit]

  • Otra conferencia de tratamientos de aguas residuales y manejo de cuencas es anticipada para Marzo 2011, con apoyo de UABJO, HSU, La Secretaria de Salud de Oaxaca (SSO), Instito de Naturaleza y Sociedad de Oaxaca [1](INSO) y la Comisión Nacional de Agua de México (CONAGUA).


  • UABJO, Tressie Word, y Peter Haase de Fall Creek Engineering están trabajando en escribir un libro que documenta el programa de plantar de UABJO. El libro va tener detalles informativos de las académicas, de la planta piloto y extensiones que derivaron del programa. El libro debe de estar listo para Marzo 2011 en español. Después que se publique una versión en español una copia de ingles va ser disponible.

Referecias[edit]

  1. Haase,Peter H. ABSTRACT FIELD ASSESSMENT OF WASTEWATER TREATMENT FACILITIES IN THE OAXACA VALLEY, MEXICO. http://humboldt-dspace.calstate.edu/xmlui/bitstream/handle/2148/625/Field%20Assessment%20of%20Wastewater%20Treatment%20Facilities%20in%20the%20Oaxaca%20Valley,%20Mexico.pdf?sequence=1
  2. Torres,Q.B. Erik Martinez. PANTANOS CONSTRUIDOS, UNA ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN PARA MEJORAR LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN LAS COMUNIDADES DEL ESTADO DE OAXACA, 2010.Thesis para PROGRAMA DE MAESTRÍA EN CIENCIAS QUÍMICO BIOLÓGICAS con la UNIVERSIDAD AUTÓNOMA “BENITO JUÁREZ” DE OAXACA.
  3. EPA, Waste Water Technology Fact Sheet, September, 2000. http://water.epa.gov/scitech/wastetech/upload/2002_06_28_mtb_free_water_surface_wetlands.pdf
  4. Jim Field, jimfield@email.arizona.edu, September 20th, 2002, http://www.uasb.org/discover/granules.htm
  5. United States Environmental Protection Agency, Waste water Technology Fact Sheet, http://water.epa.gov/scitech/wastetech/upload/2002_10_15_mtb_faclagon.pdf
  6. EPA, Wastewater Technology Fact Sheet, Free Water Surface Wetlands. http://water.epa.gov/scitech/wastetech/upload/2002_06_28_mtb_free_water_surface_wetlands.pdf
  7. Aquatic plant systems and wetlands have natural treatment functions that can be mimiced and utilized as a much cheaper way to treat human waste water.