EVALUACION DEL CUMPLIMIENTO DE LA NOM-001-ECOL/96 DE DOS LECHOS RAÍZ OPERADOS EN EL ESTADO DE OAXACA.

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1 EVALUACION DEL CUMPLIMIENTO DE LA NOM-001-ECOL/96 DE DOS LECHOS RAÍZ OPERADOS EN EL ESTADO DE OAXACA. Pedro A. López Garrido, Susana M. Navarro Mendoza Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional Calle Hornos 1003, Sta. Cruz Xoxocotlán, Oax. C.P Tel. y Fax. (9) palg@oax1. Telmex.net.mx RESUMEN Como tercera meta del proyecto "Optimización de lechos de raíces para el tratamiento de aguas residuales municipales" que actualmente se desarrolla en este Centro, se evaluó el cumplimiento de la NOM-001-ECOL/96 para dos lechos de raices construidos operados en el Estado de Oaxaca como parte del Programa de Saneamiento Estatal. Los sistemas seleccionaron se localizaron en Puerto Escondido, en la Región de la Costa y en San Sebastián Tutla, en los Valles Centrales. Como indicadores del cumplimiento, además de las concentraciones finales se calcularon las eficiencias de remoción de contaminantes, el índice de calidad del efluente, el índice de incumplimiento y las condiciones de operación. Después de 5 meses de monitoreo, se observó que los sistemas no cumplen con las condiciones establecidas en la norma referida. INTRODUCCION Los sistemas de tratamiento mencionados se ubican en las Regiones de Valles Centrales de Oaxaca y en la Costa. El primero en el municipio de San Sebastián Tutla, (SST) que sirve a la población del mismo nombre y se localiza a 17º latitud norte y 96º latitud oeste; a 1540 msnm; a 1.2 Km al sur de la Av. Ferrocarril Nacional. La otra planta se ubica en el municipio de San Pedro Mixtepec Juquila, sirve a la población de Puerto Escondido (PE) y se localiza a 15º de latitud norte y 97º de latitud oeste, a una elevación de 40 msnm aproximadamente a 3 Km al poniente de Puerto Escondido, sobre la carretera federal No.200. En el primer caso el gasto de diseño es de 8 l/s y en el segundo de 12 l/s. En términos generales el proceso consiste en un pretratamiento a base de rejillas y desarenador donde se eliminan sólidos flotantes, gruesos y arenas.

2 El efluente del pretratamiento es enviado a un biodigestor anaerobio donde se da el tratamiento primario incluyendo la estabilización de los lodos; aquí, se remueven sólidos sedimentables los cuales se mantienen durante largos tiempos de retención buscando ser estabilizados. El efluente clarificado es tratado a nivel secundario a través de un sistema de pantanos con flujo subsuperficial, vertical, con lecho de grava, plantados con Tule (Typha latifolia). En este sistema, los nutrientes y la materia orgánica son retenidos por la vegetación mientras que ésta proporciona a través de sus raíces y rizomas un medio de fijación a microorganismos y de suministro de oxígeno para las reacciones aerobias. El medio de empaque funciona como filtro para los sólidos suspendidos que posteriormente se mineralizan biológicamente y como retención de la vegetación. El efluente del sistema de pantanos, sin materia orgánica y sólidos es dispuesto directamente a un cuerpo receptor. En el caso de San Sebastián Tutla, el cuerpo receptor es el río Salado cuyo principal uso es el de riego agrícola; mientras que en el caso de Puerto Escondido es un estero sin nombre cuyo uso es el de conservación de la vida Los lodos subproducto del tratamiento se remueven del digestor por carga hidráulica hacia lechos de secado para posteriormente ser dispuestos. En San Sebastián Tutla, se cuenta con un cárcamo de bombeo que eleva el efluente del pretratamiento al biodigestor y en Puerto Escondido, con una caja reguladora del gasto antes de entrar al digestor. METODOLOGIA A fin de conocer la capacidad de los Sistemas de Pantanos para cumplir con la normatividad ambiental vigente aplicable y la eficiencia de remoción en cada etapa, se estableció un programa de monitoreo, el cual consistió en el muestreo mensual de las dos plantas de tratamiento. Después de realizar una visita de reconocimiento a las plantas de tratamiento y observar las condiciones de acceso y flujo, se optó por establecer un programa de trabajo en el cual se ubicaron para cada planta tres puntos de muestreo representativos del proceso y con posibilidades para medir el gasto y tomar las muestras de agua. Los puntos de muestreo fueron ubicados de manera que se trabajara con el influente al digestor, su efluente, que a su vez fue el influente del pantano seleccionado y el efluente de este pantano. Una vez fijados los puntos de muestreo y basándose en el objetivo que se persiguió en el plan de monitoreo, se estableció el procedimiento de muestreo de

3 acuerdo con las normas vigentes para muestras compuestas (NOM-001-ECOL- 1996) La norma vigentes para muestras compuestas indican, un mínimo de 6 muestras simples por día con intervalos de 3 a 4 horas entre toma de muestras simples para procesos de 24hrs, que es el caso que nos ocupa. Las muestras fueron recolectadas mensualmente, durante 5 meses según el programa establecido, en el periodo de septiembre de 1998 a mayo de A partir de las muestras recolectadas se determinaron parámetros de campo y de laboratorio de acuerdo con los procedimientos establecidos en el Métodos Estándar (A.P.H.A. 1992). En este sentido cabe mencionar que se levantaron más de 1000 datos de campo y se realizaron más de 200 análisis de laboratorio. Dentro de los parámetros de laboratorio se seleccionaron aquellos que fuesen indicadores del contenido de materia orgánica, nutrientes y patógenos; además de estar considerados en la norma NOM-001-ECO-1996 que establece los límites máximos permisibles para descargas a cuerpos receptores. Los parámetros de campo seleccionados reflejan de manera inmediata y aproximada las condiciones en que se encuentra el proceso de tratamiento en su lugar de origen y ayudan a dar elementos que aseguran un adecuado manejo y transporte de las muestras, hasta llegar al laboratorio para su análisis. En las tablas 1 y 2 se prsentan los resultados de laboratorio obtanidos para ambos sistemas. ANALISIS DE RESULTADOS A fin de cumplir con el objetivo del programa de monitoreo, los resultados obtenidos se analizaron a través del establecimiento de 4 indicadores: eficiencias de remoción de contaminantes, indicadores de incumplimiento, índice de calidad y condiciones de operación. EFICIENCIAS DE REMOCION.- La eficiencia de remoción para cada contaminante se calculó, para cada unidad y en forma global, utilizando la siguiente formula: E = (Co-Ci/ Co) x 100 Donde: Co= concentración de entrada (mg/l) Ci= concentración de salida (mg/l) E = eficiencia de remoción en %

4 Se calcularon eficiencias para el digestor, el pantano y en forma global. TABLA 1.- RESULTADOS DE LABORATORIO. SAN SEBASTIAN TUTLA PUNTO C O N C E N T R A C I O N (mg/l) DE PARAM MES PROM MINIMA MAXIMA DESVEST MUESTREO Sept Octubre Nov Dic Enero DBO DQO SST INFLUENTE Namon AL Nitritos DIGESTOR Nitratos NT PR CF 24,000 24,000 24,000 24, , ,000 24, , PH (s/u) ND Q (l/s) ND ND DBO DQO SST Norg INFLUENTE Namon AL Nitritos PANTANO Nitratos NT CF 24,000 24,000 24,000 24,000 ND 24,000 24,000 24, PH (s/u) ND Q (l/s) ND ND DBO DQO SST Norg EFLUENTE Namon DEL Nitritos PANTANO Nitratos NT PR CF 24,000 24,000 24,000 24,000 ND 24,000 24,000 24, PH (s/u) ND Q (l/s) ND ND INDICE DE INCUMPLIMIENTO- El índice de incumplimiento es la relación que existe entre el valor del parámetro obtenido en el laboratorio y el limite máximo permisible (LMP) establecido en la norma oficial NOM-001-ECOL El valor del LMP depende del uso del cuerpo receptor, considerados bajo los siguientes criterios: a) Para San Sebastián Tutla: I. Que la descarga se hace al Río Salado, el cual se utiliza para riego agrícola. II. Que este cuerpo de agua se utilizara para uso público urbano.

5 b) Para Puerto Escondido: I. Que la descarga se hace a un estuario y que se usa para protección de la vida acuática. INDICE DE CALIDAD DEL AGUA (ICA).- Es otro indicador que representa el grado de contaminación existente en el agua. De esta manera el agua altamente contaminada tendrá un índice de calidad cercano o igual a 0 y de 100 para el agua que se encuentra en excelentes condiciones. El índice de calidad se calcula con la siguiente expresión: n n donde: ICA = i = 0 liwi / i= 0 ICA= índice de calidad del agua Wi = factor de peso del parámetro i Ii= índice particular i n= enésimo parámetro Generalmente el ICA se calcula con 18 parámetros; sin embargo,si se considera que el agua del efluente de ambos sistemas de tratamiento pudiese ser usada para riego, los parámetros usados fueron DBO, C.F., N-NH 4 N-N0 3. CONDICIONES DE OPERACION.- A fin de comparar las condiciones de operación de los sistemas analizados respecto a los criterios de operación históricos, se calcularon; a partir de los valores promedios, la carga orgánica en Kg/hab/día, la carga hidráulica en cm/d, el tiempo de retención hidráulico en hrs y el área volumétrica en m 2 por m 3 por día. En la tabla T5.7 se presentan los valores calculados y los criterios histórícos blbliográficos. Wi

6 TABLA 2.- RESULTADOS DE LABORATORIO. PUERTO ESCONDIDO PUNTO CONCENTRACION mg/l DE PARAM MES PROM MINIMA MAXIMA DESV MUESTREO octubre noviembre enero febrero marzo DBO DQO SST Norg INFLUENTE Namon AL Nitritos DIGESTOR Nitratos NT PR CF 24,000 24,000 24,000 24, ,000, ph (s/u) Q (l/s) DBO DQO SST Norg INFLUENTE Namon AL Nitritos PANTANO Nitratos NT PR CF 24,000 24,000 49,000 1,600,00 0 1,240, ph (s/u) Q (l/s) DBO DQO SST Norg EFLUENTE Namon DEL Nitritos PANTANO Nitratos NT PR CF 24,000 24,000 24,000 1,100,00 0 1,200, ph (s/u) Q (l/s) CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. De acuerdo con los gastos medidos, las plantas están trabajando al 75% de su capacidad establecida como gasto medio. Los gastos medidos tanto en el efluente del digestor como del pantano indican que el sistema no funciona equilibradamente, haciendo que en este caso los pantanos en estudio trabajen un 100% arriba del gasto de diseño Las eficiencias globales de remoción de materia orgánica en ambas plantas estuvieron entre 56 y 65 %; que representan el 60 y 70 % de la remoción teórica esperada.

7 En relación con la etapa de pretratamiento, las eficiencias de remoción de materia orgánica en los biodigestores analizados en ambas plantas son menores del 50 % del valor teórico esperado, habiendo ocasiones en las que no solamente no hay remoción sino que la concentración de salida es mayor a la entrada. En cuanto a sólidos suspendidos totales, las eficiencias de remoción promedio son mínimas; de 3% en San Sebastián Tutla y negativa en Puerto Escondido; de tal suerte que más bien se generan sólidos suspendidos en las unidades. Por lo que respecta a los pantanos analizados la eficiencia de remoción de materia orgánica promedio oscila entre el 50 y 60%, prácticamente el 60% del valor teórico esperado. Respecto a la concentración de sólidos suspendidos la remoción promedio varia del 56 al 70% aumentando durante la época de lluvia. Por lo que respecta a nutrientes aunque las remociones de fósforo no son muy buenas, las concentraciones de entrada son bajas. En el caso de nitrógeno total, las remociones son muy bajas, principalmente en Puerto Escondido donde los valores promedio son menores del 5%, prácticamente un 20% de la remoción teórica esperada. Respecto a la remoción de coliformes fecales, fue difícil obtener las diluciones adecuadas para medir la concentración de organismos; sin embargo en tanto esto se logró se observó que los valores de NMP/100 ml siempre estuvieron por arriba de 24,000; mientras que logradas las diluciones se observaron eficiencias de remoción del 3 al 50%; del 10 al 50% de las remociones que de acuerdo a la bibliografía puede lograr el sistema. No obstante las eficiencias alcanzadas en el caso de San Sebastián Tutla el 60% del tiempo del monitoreo se rebasaron los límites máximos permisibles establecidos por la NOM-001-ECOL-1996 para Demanda Bioquímica de Oxígeno y Sólidos Suspendidos Totales considerando que el Río Salado es utilizado para riego agrícola. En el caso de los sólidos se rebasa hasta 3 veces el limita máximo permisible. En el caso de Puerto Escondido el 80% del tiempo para Demanda Bioquímica de Oxígeno y Sólidos Suspendidos Totales esta por debajo del límite máximo permisible. En cuanto a las concentraciones de Nitrógeno Total, en el caso de San Sebastián Tutla el 100% del tiempo se rebasan los valores de Nitrógeno Total permisible, excediendo está concentración entre el 17% y 100%. La planta de Puerto Escondido rebasa este valor también el 100% del tiempo entre 2 y 3.5 veces, considerando que descarga a un estuario.

8 Tomando en cuenta que los efluentes serían utilizados en riego el Indice de Calidad del Agua en ambos casos es menor de 20 unidades, lo cual los clasifica como inaceptables no solo para riego sino para conservación de vida acuatica, recreación y navegación. Se considera que la falta de personal capacitado y de rutinas documentadas de operación y mantenimiento provocan que los sistemas trabajen pobremente y no logren las expectativas para prevenir y controlar la contaminación del agua y menos para su uso en riego. Entre estas se observan: Falta de control en los gastos de entrada y salida. Falta de control en los tiempos de retención. Falta de control en el flujo superficial. Contaminación de vegetación del pantano y subsecuente disminución de la conductividad hidráulica por pastos y hierbas. Daño de geomembranas por quema descontrolada del producto del corte del tule. Crecimiento desordenado del tule que invade las áreas destinadas para distribución del influente. En el caso especial de Puerto Escondido que trabaja por gravedad es necesario revisar el diseño desde la obra de toma localizada en la carretera, ya que las velocidades de llegada son muy altas haciendo que no operen las rejillas y el desarenador. En términos generales se recomienda llevar a cabo cuatro acciones principales: un programa de monitoreo en los sistemas existentes tanto para evaluar su rendimiento como para corroborar las rutinas de diseño y en especial para adecuar esta tecnología emergente a las necesidades de la región de contar con agua para usos productivos. Un programa de terminación de las plantas existentes principalmente en lo que respecta al control de gastos a tratar, en el manejo de los lodos generados y en la instalación de una etapa de desinfección para prevenir efectos adversos en la salud de operadores y población circundante. Un programa de mantenimiento que incluya la capacitación de operadores en estas tareas y permita obtener el mayor beneficio de los sistemas de tratamiento. Un programa de capacitación al personal que opera los sistemas y a las regidurias de ecología o de salud de los municipios involucrados, en el cual se entregue a los responsables la documentación de los sistemas de tratamiento como: memorias de proyecto y manuales de operación y mantenimiento.

9 Un programa de capacitación al personal que opera los sistemas y a las regidurias de ecología o de salud de los municipios involucrados, en el cual se entregue a los responsables la documentación de los sistemas de tratamiento como: memorias de proyecto y manuales de operación y mantenimiento. Un programa de investigación en coordinación con el CIIDIR afín de mejorar las rutinas de diseño actualmente utilizadas, para descargar los sistemas de pantanos eficientando la remoción de sólidos suspendidos totales durante el pretratamiento y diseñando los pantanos para remover principalmente parásitos y patógenos sancionados en la normatividad vigente para uso en riego agrícola, público urbano y proyectos productivos. REFERENCIAS APHA. (1992). Estándar Methods for Water Analysis. López G. P. (1999) Diagnóstico de la contaminación del agua en el estado de Oaxaca. Informe Interno. CIIDIR-Oax. López Garrido, P (1999). Lechos de raices para el tratamiento de aguas residuales municipales. Estado del Arte. Ingeniería y Ciencias Ambientales. Año 10, No.43. Mexico. López Garrido, P. (1999). Pantanos construidos para tratar agua residuales. Avances en Ciencia y Tecnología. Ciidir. Vol. 3. Oaxaca, Oax.