ANÁLISIS DE LA DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES EN MÉXICO

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1 ANÁLISIS DE LA DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES EN MÉXICO Fernando M. Rosales Cristerna* Comisión Nacional del Agua Ingeniero Químico por la UNAM y Maestro en Contaminación Ambiental por la Universidad Politécnica de Madrid. Jefe de Proyecto de Estudios de Calidad del Agua en la Gerencia de Saneamiento y Calidad del Agua-CNA. Participación en proyectos de investigación en calidad del agua, depuración de aguas residuales y potabilización en el Instituto de Ingeniería-UNAM y en el IMTA. Profesor en la Facultad de Ingeniería-UNAM y actualmente docente en Diplomados del Instituto Politécnico Nacional. Leopoldo Sánchez Espinoza Comisión Nacional del Agua Dirección del autor principal (*): Av. San Bernabé 549-San Jerónimo Lídice-México-Distrito Federal-12-México Tel.: (52) Fax: (52) frosalesc@sgt.cna.gob.mx RESUMEN México contaba con 821 sistemas de depuración de aguas residuales municipales en 1997 e incrementó su número en casi 4% en el año 21. La capacidad instalada pasó de m 3 /s a casi 81 m 3 /s. Las plantas en operación pasaron de 639 a 938, incrementando el gasto operacional a casi 51 m 3 /s en 21. El aprovechamiento de la capacidad instalada llegó a 65% donde 7% estaba fuera de operación y el 28% correspondía a capacidad no operada. Los principales procesos utilizados en México son lagunas de y lodos activados, ambos, durante el periodo , cubrían en promedio el 7% del total. La capacidad instalada de estos dos tipos de procesos sumó 66% del total para el año 21. El mayor número de plantas fuera de operación corresponde a las lagunas de 79 y 85 para 1997 y 21 respectivamente. Sin embargo, para un mismo proceso, los tanques imhoff presentaron el 5% de los sistemas fuera de operación. La zona centro del país tiene el mayor número de sistemas instalados (5% del total) y el mayor número de sistemas fuera de operación. La mayor capacidad de operación se da en la zona norte (56%) y en la zona sur el menor gasto de operación (7%). En 1997 se trataba el 21% de las aguas residuales municipales colectadas y en el año 21 se trató el 25% de las mismas (51 m 3 /s). Las acciones a futuro con un escenario tendencial se llegará a un 6% del tratamiento de las aguas residuales colectadas al año 225, con una inversión cercana a los 11, millones de pesos; con un escenario sustentable se tratarán 9% de las aguas residuales colectadas al año 225 con una inversión de 15, millones de pesos. Las metas del Programa Nacional Hidráulico es llegar a tratar 28% de las aguas residuales colectadas en el año 22 y 65% en el año 26. Palabras Clave: Depuración, Aguas residuales municipales, Tratamiento. INTRODUCCIÓN La contaminación del agua, considerada como uno de los procesos de deterioro ambiental más importantes, ha generado incremento en el riesgo a la salud y disminución de la calidad de vida y disponibilidad del recurso. Se han realizado esfuerzos para el control de la contaminación del agua, uno de ellos es la construcción y operación de sistemas de depuración de aguas residuales; no obstante, en los cuerpos de agua del país, se sigue recibiendo un gran número de descargas de aguas residuales sin tratar, por lo que se requiere mejorar los programas de control de las descargas, impulsar los programas de capacitación para la operación y mantenimiento de los sistemas y destinar mayores recursos 1

2 para las inversiones requeridas. El presente trabajo presenta un análisis de la evolución de los sistemas de depuración a partir de 1997 al año 21 y su situación de operación a nivel global y por proceso de tratamiento. OBJETIVOS Los objetivos del trabajo es analizar la evolución de la depuración de las aguas residuales municipales en el país, identificar los principales procesos de tratamiento en el país y su situación operacional y determinar la relación de las aguas residuales colectadas con las aguas residuales tratadas. RESULTADOS Con base en la información de los Inventarios Nacionales de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales Municipales (CNA, 1998; CNA, 1999; CNA 2 y CNA, 21), México contaba en diciembre de 1997 con 821 sistemas de depuración y para diciembre de 21 se tuvo un incremento cercano al 4%, llegando a 1132 sistemas (Figura 1). La capacidad instalada al inicio del periodo analizado (1997) fue de m 3 /s y para el año 21, se elevó a casi 81 m 3 /s, representando un incremento cercano al 31% Número de sistemas de depuración Construidos En operación Fuera de operación Figura 1: Sistemas de depuración de aguas residuales municipales De las 639 plantas en operación en 1997 se pasó a 938 en el año 21 presentándose un incremento del 47%. Con respecto al gasto de operación el incremento de 1997 a 21 fue del 29%, llegando a cerca de 51 m 3 /s (Figura 2) Gasto (m 3 /s) Capacidad instalada Gasto de operación Gasto fuera de operación Gasto no operado Figura 2: Gastos instalado, de operación, fuera de operación y no operado de los sistemas de depuración de aguas residuales municipales

3 El aprovechamiento de la capacidad instalada de depuración de aguas residuales municipales se encuentra entre el 6 y 65%; la capacidad no aprovechada, 35-4%, se divide en dos conceptos: a) 7-9% se encuentra fuera de operación y b) 28-31% corresponde a capacidad no operada. Lo anterior indica que más de un tercio de la capacidad instalada no se utiliza. Los sistemas de depuración con que cuenta el país incluyen una gran variedad de procesos. Los sistemas lagunares son los más numerosos, seguidos de sistemas que operan mediante el proceso de lodos activados, 2.5 veces más los primeros en promedio para los 5 años analizados. Durante este periodo, entre estos dos tipos de procesos, en 1997 se tenía aproximadamente el 74% de todos los sistemas construidos en el país, disminuyendo prograsivamente hasta llegar a 67% en el año 21. Lo anterior muestra que se han considerado diversas opciones de tratamiento para nuevos sistemas de depuración. En la figura 3 se muestra la distribución de los tipos de procesos en los sistemas de depuración de aguas residuales municipales para los años 1997 y 21. Zanja de oxidación 1.95% Filtro biológico 4.51% Tanque imhoff 6.94% Lodos activados 19.49% 1997 Otros 13.3% Otros 2.14% Reactor anaerobio 4.68% Filtro biológico 3.36% 54.8% Tanque imhoff 5.4% Lodos activados 19.96% % Figura 3: Tipos de procesos en los sistemas de depuración de agua residual para los años 1997 y 21 Con respecto a la capacidad instalada de tratamiento por proceso, los sistemas con mayor capacidad de depuración son los lodos activados, prácticamente el doble de la capacidad que las lagunas de. La suma de la capacidad de los dos procesos representa el 66% para el año 21. El mayor número de plantas fuera de operación corresponde a las lagunas de, con 79 para 1997 y 85 sistemas para el año 21, seguido de lodos activados con 42 y 34 sistemas, respectivamente. Sin embargo, considerando el número de sistemas fuera de operación con el número total de sistemas existentes para los procesos más representativos, se encontró que los tanques imhoff tienen la mitad de los sistemas existentes fuera de operación para los dos años; así, los sistemas con los procesos de lodos activados y lagunas de, tienen fuera de operación el 18 y 26%, para 1997 y 15 y 16%, para 21. En la figura 4 se muestra el número de sistemas, por proceso, fuera de operación con respecto al número de sistemas existentes de cada uno de ellos, para los años 1997 y Número de sistemas de depuración Número de sistemas de depuración Lodos activados Tanque imhoff Zanjas de oxidación Filtros biológicos Lodos activados Tanque imhoff Reactor anaerobio Filtros biológicos Plantas existentes Plantas fuera de operación Plantas existentes Plantas fuera de operación Figura 4: Sistemas de depuración por proceso existentes y fuera de operación 3

4 La distribución geográfica de los sistemas de depuración en el país se analizó considerando tres zonas: zona norte (Baja California, Baja California Sur, Coahuila, Chihuahua, Durango, Nayarit, Nuevo León, Sinaloa, Sonora, Tamaulipas y Zacatecas), zona centro (Aguascalientes, Colima, Distrito Federal, Guanajuato, Hidalgo, Jalisco, Estado de México, Michoacán, Morelos, Puebla, Querétaro, San Luis Potosí, Tlaxcala y Veracruz) y zona sur (Campeche, Chiapas, Guerrero, Oaxaca, Quintana Roo, Tabasco y Yucatán). De acuerdo a esta distribución y al periodo seleccionado, el mayor número de sistemas se localiza en la zona centro, alcanzando para el año 21 el 5% del total de las plantas existentes (56 sistemas de depuración), mientras que en la zona sur se ubica el menor número de sistemas, encontrándose para el año 21, 146 sistemas (13%). Con respecto al caudal instalado, el mayor porcentaje se presenta en la zona norte, correspondiendo al año 21 el 48% (39m 3 /s), en cambio, en la zona sur se presenta el menor porcentaje, alcanzando en el año 21 el 9% (7 m 3 /s). En la tabla 1 se presenta el desglose de la situación de los sistemas de depuración para los 5 años analizados. Tabla 1: Sistemas de depuración instalados, en operación y fuera de operación por zona geográfica Zona Plantas instaladas Plantas en operación Plantas fuera de operación Número Gasto (m 3 /s) Número Gasto (m 3 /s) Número Gasto (m 3 /s) Norte Centro Sur Norte Centro Sur Norte Centro Sur Norte Centro Sur Norte Centro Sur En cuanto a la relación entre el número total de plantas existentes y el número de plantas en operación por zona geográfica, la zona norte del país alcanzó el mayor porcentaje durante todo el periodo, siendo para el año 21 del 89%, mientras que el menor porcentaje se presentó en la zona sur, en la cual en el año 21 operó el 73% de las plantas de tratamiento. Al considerar la operación de los sistemas, en la zona norte de país se tiene el mayor gasto de operación con aproximadamente 29 m 3 /s (56% del total operado), y en cambio en la zona sur sólo se operan 3.68 m 3 /s (aproximadamente 7% del total operado). En la zona centro, que es donde se asienta el mayor número de habitantes a nivel nacional el gasto operado corresponde al 37% del total (18.57 m 3 /s). En la figura 5 se presenta la relación del volumen total de aguas residuales colectadas que provienen de las localidades urbanas a nivel nacional (CNA a, 1998; CNA a, 1999; CNA a, 2 y CNA a, 21) contra el gasto de operación de los sistemas de depuración. Para 1997, el 21% de las aguas residuales colectadas (39.39 m 3 /s) recibían tratamiento, y para el año 21, se alcanzó el 25% (5.81 m 3 /s); lo anterior indica que alrededor de 15 m 3 /s se descargaron al ambiente sin tratamiento. LA DEPURACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES HACIA EL AÑO 225 La visión del sector hidráulico en México hacia el año 225 es aspirar a ser una nación que cuente con seguridad en el suministro del agua que requiere para su desarrollo, que la utilice de manera eficiente, reconozca su valor estratégico y económico, proteja los cuerpos de agua y preserve el medio para las futuras generaciones. 4

5 Para determinar las estrategias para alcanzar la visión anterior, se evaluaron posibles escenarios de los usos del agua en el horizonte 225. Destacan dos escenarios: el tendencial, en el cual se mantienen las condiciones que en promedio existen en la actualidad y el escenario sustentable que establece características de mejor eficiencia Gasto (m 3 /s) Gasto de operación de sistemas de depuración Gasto generado de aguas residuales en localidades urbanas Figura 5:Gasto generado de aguas residuales y gasto de operación de los sistemas de depuración En el escenario tendencial el porcentaje de aguas residuales municipales se incrementa al 6% considerando que se cumple con las disposiciones establecidas en la NOM-1-ECOL En este caso, la estimación de la inversión requerida al 225 sería de 1,943 millones de pesos. En el escenario sustentable se considera que prácticamente toda la población tendrá acceso a los servicios de agua potable, alcantarillado y saneamiento, por lo que el porcentaje de aguas residuales tratadas sería del 9%, para lo cual se estima una inversión requerida al 225 de 15,3 millones de pesos (CNA b, 21). Uno de los objetivos nacionales del sector hidráulico para el periodo 21-26, consiste en fomentar la ampliación de la cobertura y calidad de los servicios de agua potable, alcantarillado y saneamiento. La ampliación del saneamiento contribuirá a detener la contaminación del agua, así como a proteger y conservar los ecosistemas. Las metas del volumen de agua residual tratada con respecto al volumen del agua colectada para el periodo se muestra en la figura % de agua residual tratada vs recolectada Figura 6: Metas del volumen de aguas residual tratada contra el volumen de agua residual colectada para los años 21 al 26 La ampliación de la cobertura de tratamiento de aguas residuales municipales se propiciará fomentando el desarrollo de los organismos operadores para que sean capaces de proporcionar los servicios de manera autosustentable, para lo cual la capacitación de su personal y la participación de la iniciativa privada constituyen elementos importantes en la instrumentación de la estrategia planteada. 5

6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES No obstante que la depuración de las aguas residuales municipales es un elemento muy importante en la gestión del agua, la capacidad de depuración, es aún baja respecto a la generación de aguas residuales; sólo se trata el 25 % de ellas y aproximadamente un tercio de la capacidad instalada no se utiliza. Es recomendable hacer una evaluación que permita establecer la posibilidad de utilizar la capacidad de depuración fuera de operación o no utilizada; lo anterior, representaría incrementar, teóricamente, hasta cerca de 3 m 3 /s adicionales de aguas residuales, y consecuentemente se aumentaría un 4% la depuración de las aguas residuales municipales colectadas en las localidades urbanas. Las lagunas de son el proceso más empleado para el tratamiento de las aguas residuales municipales, pero los lodos activados son el sistema que cuenta con el mayor caudal de aguas residuales tratado. En cuanto a número de unidades fuera de operación, también las lagunas de son las que presentan el mayor número. Sin embargo, proporcionalmente los tanques imhoff son los sistemas, por proceso, que más unidades tienen fuera de operación, prácticamente la mitad de los sistemas instalados. Paralelamente, se requiere evaluar la eficiencia de operación de los sistemas de depuración de aguas residuales municipales y en los sistemas con baja eficiencia de remoción de contaminantes se deberán analizar las acciones correspondientes para incrementar la calidad del efluente tratado. Es recomendable priorizar la realización de este tipo de evaluaciones en las cuencas de atención prioritaria y de acuerdo a lo establecido en el Programa Nacional Hidráulico La zona centro del país, que es dónde se asienta el mayor numero de habitantes a nivel nacional, tiene el mayor número de sistemas de depuración instalados, no obstante, el gasto de operación se considera bajo, ya que sólo alcanza el 37% de la capacidad nacional instalada. Para la selección de los procesos de depuración en las plantas en proyecto, se hacen necesarias evaluaciones técnicoeconómicas de varios tipos de procesos de depuración, con la finalidad de elegir el tipo de proceso más adecuado para el tipo de agua residual, así como la ubicación geográfica donde se construirá. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS CNA (1998) Inventario Nacional de Plantas de Tratamiento, Subdirección General Técnica, Subdirección General de CNA (1999) Inventario Nacional de Plantas de Tratamiento, Subdirección General Técnica, Subdirección General de CNA (2) Inventario Nacional de Plantas de Tratamiento, Subdirección General Técnica Subdirección General de CNA (21) Inventario Nacional de Plantas de Tratamiento, Subdirección General Técnica Subdirección General de CNA a (1998) Situación del Subsector Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento a diciembre de 1997, Unidad de Programas Rurales y Participación Social, México, 176 pp. CNA a (1999) Situación del Subsector Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento a diciembre de 1998, Unidad de Programas Rurales y Participación Social, México, 182 pp. CNA a (2) Situación del Subsector Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento a diciembre de 1999, Unidad de Programas Rurales y Participación Social, México, 174 pp. CNA a (21) Situación del Subsector Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento a diciembre de 2, Unidad de Programas Rurales y Participación Social, México, 176 pp. CNA b (21) Programa Nacional Hidráulico 21-26, México, 128 pp. 6