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TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOM ´ ESTICAS MEDIANTE UN SISTEMA DE HUMEDAL ARTIFICIAL H ´ IBRIDO PARA SU APLICACI ´ ON EN YUCAT ´ AN Marisela I. Vega De Lille Facultad de Ingenier´ ıa Universidad Aut´ onomadeYucat´an Descripci´on del Problema El acu´ ıfero del Estado de Yucat´an es un invaluable recurso natural, dep´ osito de considerables vol´ umenes de agua subterr´ anea, que representa la ´ unica fuente de agua de la poblaci´on para la realizaci´ on de todo tipo de actividades ya sean dom´ esticas, comerciales, industriales o recreacionales. Debido a las caracter´ ısticas geol´ogicas de la regi´on que incluyen un subsuelo arstico, heterog´ eneo, altamente permeable y escasez de suelo filtrante en la superficie, aunado a una baja profundidad del nivel fre´ atico, se favorece el r´apido acceso de contaminantes al acu´ ıfero haci´ endolo extremadamente vulnerable tanto a la contaminaci´ on natural como antropog´ enica [1]. Estudios realizados en los ´ ultimos a˜ nos han puesto de manifiesto el innegable impacto negativo que han tenido las actividades antropog´ enicas en la calidad del agua subterr´ anea en el Estado [2-4]. Entre las actividades que han afectado grandemente la calidad del agua se encuentra el tratamiento desde inadecuado a inexistente de las aguas residuales dom´ esticas. Seg´ un datos de la Junta de Agua Potable y Alcantarillado de Yucat´an (JAPAY), en la ciudad de erida, capital del Estado, ´ unicamente el 10 % de las viviendas cuenta con un sistema de tratamiento pertinente, por medio del cual las aguas residuales producidas son colectadas a trav´ es de drenaje sanitario y destinadas para su depuraci´on a plantas de tratamiento; por lo que la mayor parte de las aguas residuales dom´ esticas est´ an siendo descargadas al acu´ ıfero principalmente a trav´ es de sumideros y fosas s´ epticas, y en menor medida por medio de letrinas y pozos profundos (en el manto salino) [5]. En el caso especial de las fosas s´ epticas, a pesar de que son las ´ unicas entre los m´ etodos de descarga mencionados que podr´ ıan ser consideradas como un tipo de tratamiento primario, debido a un pobre dise˜ no e insuficiente mantenimiento descargan de igual manera pr´ acticamente sin remediaci´ on las aguas residuales dom´ esticas al manto fre´atico [6]. Al analizar esta problem´ atica desde el punto de vista de los 105 municipios restantes en el 1

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TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICASMEDIANTE UN SISTEMA DE HUMEDAL ARTIFICIAL

HIBRIDO PARA SU APLICACION EN YUCATAN

Marisela I. Vega De Lille

Facultad de IngenierıaUniversidad Autonoma de Yucatan

Descripcion del Problema

El acuıfero del Estado de Yucatan es un invaluable recurso natural, deposito de considerablesvolumenes de agua subterranea, que representa la unica fuente de agua de la poblacion parala realizacion de todo tipo de actividades ya sean domesticas, comerciales, industriales orecreacionales. Debido a las caracterısticas geologicas de la region que incluyen un subsuelocarstico, heterogeneo, altamente permeable y escasez de suelo filtrante en la superficie, aunadoa una baja profundidad del nivel freatico, se favorece el rapido acceso de contaminantesal acuıfero haciendolo extremadamente vulnerable tanto a la contaminacion natural comoantropogenica [1].

Estudios realizados en los ultimos anos han puesto de manifiesto el innegable impacto negativoque han tenido las actividades antropogenicas en la calidad del agua subterranea en el Estado[2-4]. Entre las actividades que han afectado grandemente la calidad del agua se encuentrael tratamiento desde inadecuado a inexistente de las aguas residuales domesticas. Segundatos de la Junta de Agua Potable y Alcantarillado de Yucatan (JAPAY), en la ciudad deMerida, capital del Estado, unicamente el 10 % de las viviendas cuenta con un sistema detratamiento pertinente, por medio del cual las aguas residuales producidas son colectadas atraves de drenaje sanitario y destinadas para su depuracion a plantas de tratamiento; por loque la mayor parte de las aguas residuales domesticas estan siendo descargadas al acuıferoprincipalmente a traves de sumideros y fosas septicas, y en menor medida por medio deletrinas y pozos profundos (en el manto salino) [5]. En el caso especial de las fosas septicas,a pesar de que son las unicas entre los metodos de descarga mencionados que podrıan serconsideradas como un tipo de tratamiento primario, debido a un pobre diseno e insuficientemantenimiento descargan de igual manera practicamente sin remediacion las aguas residualesdomesticas al manto freatico [6].

Al analizar esta problematica desde el punto de vista de los 105 municipios restantes en el

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Estado (sin contar el municipio de Merida), se observa que unicamente Progreso y Umancuentan cada uno con una pequena planta de tratamiento (caudal menor a 8 l/s) [7]. Asi-mismo, el numero de viviendas que no cuentan ni siquiera con sistemas de sumideros o fosassepticas es mas elevado, llegandose a practicar incluso en las localidades mas marginadas elfecalismo al aire libre.

Por lo tanto, para garantizar en un futuro la seguridad hıdrica de la poblacion del Estadode Yucatan, poblacion en continuo y acelerado crecimiento, es imperante el desarrollo y laimplementacion de sistemas de tratamiento adecuados para las caracterısticas de la region,capaces de mitigar la contaminacion que la descarga sin remediacion de las aguas residualesdomesticas ocasiona al acuıfero. Debido a las condiciones geologicas de la region y a loscostos de inversion y operacion asociados, la implementacion de sistemas de drenaje y plantasde tratamiento convencionales y/o centralizadas no representan una opcion viable para lasviviendas que actualmente no cuentan con un sistema de saneamiento adecuado tanto en laZona Metropolitana de Merida (conformada por los municipios de Merida, Conkal, Kanasın,Progreso, Ucu y Uman) como en el interior del Estado. Por consiguiente, en el presenteestudio se propone evaluar el desempeno de un sistema de tratamiento de aguas residualesdomesticas para casa individual, basado en un humedal artificial hıbrido que se ajuste a lascondiciones ambientales y socioeconomicas presentes en el Estado de Yucatan.

Antecedentes

Los humedales artificiales son sistemas ingenieriles de tratamiento de aguas residuales di-senados y construidos para simular los procesos naturales de remocion de nutrientes y con-taminantes que tienen lugar en los humedales naturales, involucrando en dichos procesos deremocion especies de plantas especıficas, suelo y diversos microorganismos [8, 9]. Estos sis-temas han sido utilizados recientemente para tratar diferentes tipos de aguas residuales [8,10-12], sin embargo, su principal aplicacion se sigue encontrando en el tratamiento de aguasresiduales domesticas [13-18].

A pesar de que los humedales artificiales han sido utilizados ampliamente con exito en regionescomo Europa desde los anos 80’s y Estados Unidos en anos mas recientes [11, 19], el potencialde aplicacion que tienen estos sistemas es mucho mayor para regiones con climas calidostropicales y subtropicales, como los que se pueden encontrar normalmente en paıses en vıasde desarrollo como Mexico; dado que un clima calido favorece una mayor actividad biologicay por ende un mayor rendimiento en los procesos de remocion de contaminantes en loshumedales [9]. Adicionalmente, entre las ventajas de los humedales artificiales se incluyen

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un bajo costo, poco mantenimiento, facil operacion, bajo consumo de energıa e incluso laposibilidad de aprovechar los cultivos y el efluente tratado especialmente en las zonas rurales[9, 13, 20].

Alrededor del mundo, estudios exitosos de desarrollo e implementacion de sistemas de tra-tamiento para aguas residuales domesticas basados en humedales artificiales se han llevadoa cabo en paıses como China [15, 17], Vietnam [16], Brazil [21], Marruecos [22] y Egipto[23]. En Mexico, en el 2013 unicamente el 0.59 % de las aguas residuales municipales tratadasfueron remediadas utilizando este tipo de tratamiento [7]. Actualmente, ejemplos de sistemasde humedales artificiales en operacion pueden encontrarse principalmente en los Estados deSinaloa (86) y Oaxaca (39) [7]. En el caso particular de Akumal, Quintana Roo, 20 humedalesartificiales construidos fueron analizados encontrando diversos problemas como sobrecarga deflujo en los sistemas, mal olor y baja cobertura de las plantas [24]. Desafortunadamente, elcaso de Akumal no es un caso aislado, dado que la mayorıa de los sistemas de humedalesartificiales en operacion en el paıs no se encuentran funcionando de manera optima, debidoa razones que incluyen: i) falta de conocimiento sobre los humedales artificiales entre lasempresas dedicadas al tratamiento de aguas residuales, ii) inexistencia de manuales detalla-dos de diseno en espanol para los usuarios potenciales, iii) poca conciencia ambiental e iv)insuficiente envolvimiento de las comunidades y sus gobiernos locales en el funcionamientode las plantas, lo que conlleva a un deficiente mantenimiento de las mismas [13]. Por lo tanto,una mayor inclusion de los centros de investigacion mexicanos es esencial y en consecuenciaampliamente recomendada para el desarrollo y futuro exito en la implementacion de estatecnologıa [9, 13].

En este sentido, en Mexico se cuenta con un limitado numero de estudios en los que humedalesartificiales fueron implementados para remediar diferentes tipos de aguas residuales. Porejemplo, Belmont et al. [18] construyeron y operaron exitosamente a escala piloto un sistemade tratamiento de aguas residuales domesticas basado en un humedal hıbrido, utilizandotanques de sedimentacion y lagunas de estabilizacion como metodos de pretratamiento, enla localidad de Natıvitas, Tlaxcala, la cual descarga sus aguas residuales directamente enel Rıo Texcoco. Martınez Cruz et al. [25] evaluaron sistemas de humedales artificiales conplantas acuaticas autoctonas para el tratamiento de las aguas de un canal experimental deCuemanco en Xochimilco, Mexico, reconociendo una mejora en la calidad del agua. RomeroAguilar et al. [26] evaluaron el porcentaje de remocion de la carga organica de aguas residualesmunicipales, provenientes de un edificio de investigacion, en un sistema de tratamiento porhumedales artificiales de flujo horizontal obteniendo resultados favorables. Tapia Gonzalezet al. [12] evaluaron satisfactoriamente la eficiencia de remocion de contaminantes en unprototipo de humedal artificial de flujo horizontal subsuperficial para el tratamiento de agua

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residual porcıcola en el Estado de Yucatan.

Justificacion

La presente investigacion ayudarıa a sentar las bases para el desarrollo de una tecnologıaque ayude a mitigar el problema de la creciente contaminacion que experimenta el extre-madamente vulnerable acuıfero de Yucatan, ocasionada por la descarga sin una adecuadaremediacion de las aguas residuales domesticas generadas por una poblacion en constantecrecimiento. De esta manera, se procura garantizar en un futuro la seguridad hıdrica de lapoblacion del Estado.

Adicionalmente, esta investigacion representa el primer paso para el desarrollo de un prototipode sistema de tratamiento de aguas residuales domesticas para casa individual, basado en unhumedal hıbrido que se ajuste a las condiciones ambientales y socioeconomicas presentes enel Estado de Yucatan.

Por lo tanto, los sistemas de humedales artificiales representan una valiosa oportunidad paraatacar el grave problema de falta de saneamiento que se vive a lo largo del Estado, al mismotiempo que la poblacion se ve beneficiada de las numerosas ventajas que poseen estos sistemasque incluyen, como se menciono anteriormente, bajos costos de operacion y mantenimiento,posible aprovechamiento de los efluentes y la biomasa generada, entre otras [9, 13, 20]. Laimplementacion de dichos sistemas de humedales artificiales esta especialmente recomendadapara las localidades con una poblacion menor a 15,000 habitantes, las cuales generalmente nopresentan problemas por la falta de espacio [13], lo que equivale a aproximadamente el 30 %de la poblacion total en el Estado de Yucatan [27]. Asimismo, el concepto de “sistema detratamiento para casa individual” va de la mano con el hecho de que el alto porcentaje de lasviviendas en la Zona Metropolitana de Merida (aproximadamente 50 % de la poblacion total[27]) que requieren con gran urgencia la adecuacion de un sistema de saneamiento apropiado,y para las cuales los metodos de saneamiento convencionales centralizados no representanuna opcion viable, cuentan en su gran mayorıa con sumideros (tanques) y fosas septicas [5,28] que podrıan ser acondicionados adecuadamente como metodo de pretratamiento para loshumedales artificiales, aprovechando la presencia de los mismos. Adicionalmente, la presenciade los humedales artificiales ayudarıa a la creacion de pequenas areas verdes dentro de lasciudades.

Por otro lado, el desarrollo de un proyecto de este tipo ayudarıa a fortalecer la lınea deinvestigacion “Tratamiento del agua y aguas residuales” asociada al Cuerpo Academico deIngenierıa Ambiental de la Facultad de Ingenierıa, con nivel de “Consolidado” segun el Pro-

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grama Nacional de Posgrados de Calidad (PNPC) del CONACYT, mediante la colaboraciondirecta entre integrantes del mismo, ası como a la formacion de recursos humanos altamentecapacitados en dicha area.

Objetivo General

Evaluar el desempeno de un sistema de humedal artificial hıbrido de tratamiento de aguasresiduales domesticas para casa individual, que se ajuste a las condiciones ambientales ysocioeconomicas presentes en el Estado de Yucatan.

Objetivos Especıficos

Implementar a escala semipiloto el sistema de tratamiento de aguas residuales domesti-cas para casa individual, compuesto por una fosa septica como metodo de pretrata-miento, un humedal artificial horizontal de flujo subsuperficial y un humedal verticalde flujo subsuperficial.

Caracterizar en terminos de diversos parametros fisicoquımicos las aguas residualesdomesticas producidas en una zona representativa de la ciudad de Merida.

Evaluar el proceso de crecimiento y aclimatacion en los humedales artificiales hıbri-dos de la especie de planta conocida Typha dominguensis y una especie ornamental,mediante los parametros altura y porcentaje de cobertura.

Evaluar el desempeno de los sistemas de humedales artificiales hıbridos en terminos dela remocion de materia organica, nutrientes (nitrogeno y fosforo) y microorganismospatogenos, segun la influencia de los factores tiempo de permanencia y especie de plantaseleccionada.

Optimizar el funcionamiento del sistema de tratamiento de aguas residuales domesticasen terminos de la remocion de materia organica, nutrientes y microorganismos patoge-nos, mediante estrategias de recirculacion dinamica del efluente en cada una de lasetapas del sistema.

Metas

3 Contar a escala semipiloto con una fosa septica conectada a tres humedales horizontalesde flujo subsuperficial, conectados a su vez cada uno a un humedal vertical de flujo

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subsuperficial.

3 Obtener e interpretar los datos relacionados con la caracterizacion de las aguas resi-duales domesticas para una zona representativa de la ciudad de Merida, tomados delinfluente de una planta de tratamiento de aguas residuales de la JAPAY por definir.

3 Conseguir la plantacion y aclimatacion de la especie de planta Typha dominguensis yuna especie ornamental en dos de los sistemas de humedales artificiales hıbridos (masun control sin planta).

3 Obtener e interpretar segun la altura y el porcentaje de cobertura alcanzado datos sobreel proceso de aclimatacion de cada una de las especies de plantas en los humedalesartificiales hıbridos.

3 Obtener e interpretar los datos requeridos para relacionar las variables de tiempo depermanencia y especie de planta seleccionada con la remocion de materia organica,nutrientes y microorganismos patogenos en cada uno de los sistemas de humedalesartificiales hıbridos.

3 Generar el conocimiento necesario para llevar a cabo la optimizacion del sistema detratamiento de aguas residuales domesticas, implementando diferentes estrategias derecirculacion del efluente en cada una de las etapas del sistema.

3 Difundir los resultados que deriven de la presente investigacion en al menos un artıculode investigacion en revista indexada, un manual de operacion, un borrador de tesis deMaestrıa, una tesis de Licenciatura, ası como mediante la participacion en al menos uncongreso o seminario internacional.

Metodologıa

A continuacion se describe la metodologıa requerida para la realizacion de la presente inves-tigacion, divida en bloques de trabajo que posteriormente son senalados en el Cronogramade Actividades.

Bloque A. Diseno y construccion de los sistemas de humedales hıbridos para casaindividual

Los humedales artificiales se dividen segun su uso generalizado en tres tipos: humedales deflujo superficial, humedales horizontales de flujo subsuperficial y humedales de flujo vertical[19]. Por un lado, a pesar de que los humedales de flujo superficial ofrecen un buen desempeno

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independientemente del tipo de clima en el que se encuentren, en los climas calidos losproblemas asociados a la presencia de malos olores y en especial a la presencia de insectosvectores como los mosquitos, causantes de numerosas enfermedades, desalientan grandementeel uso de este tipo de sistemas [9, 19].

Por otro lado, los humedales horizontales de flujo subsuperficial son el tipo de humedalartificial mas comunmente utilizado, especialmente eficientes en la degradacion de materiaorganica. Sin embargo, debido a una limitada capacidad de transferencia de oxıgeno, en estetipo de sistemas no es posible alcanzar un efluente completamente nitrificado. Por su parte,los humedales verticales representan una alternativa interesante, al ser capaces de proveerbuenas condiciones para que se lleve a cabo la nitrificacion. No obstante, en estos sistemasno existe las condiciones necesarias que den lugar a la denitrificacion [8]. Por consiguiente, eluso de sistemas de humedales hıbridos surgio como una alternativa interesante que permitecombinar las ventajas tanto de los humedales horizontales como verticales. Uno de los metodosmas efectivos consiste en utilizar un humedal horizontal de flujo subsuperficial seguido deun humedal vertical de flujo subsuperficial, que permita la recirculacion del efluente delhumedal vertical hacia el horizontal, produciendo un efluente final bajo en materia organicay completamente nitrificado [8, 17, 18].

La acumulacion de grandes partıculas de solidos suspendidos, presentes en las aguas resi-duales sin tratar, representa una amenaza importante para el desempeno de los humedalesartificiales de flujo subsuperficial, ya que dichos solidos son capaces de obstruir el flujo delagua a traves del medio de soporte en los humedales [8]. Por lo tanto, a la hora de implementarlos sistemas de humedales artificiales es necesario considerar un metodo de pretratamiento.En este sentido, las fosas septicas son el mecanismo mas utilizado como metodo pretrata-miento en conjuncion con humedales artificiales [29]. Lo anterior hace la implementacion deeste tipo de sistemas ideal para la Zona Metropolitana de Merida, dado que, como se men-ciono anteriormente, la gran mayorıa de las viviendas cuenta con fosas septicas que podrıanser acondicionadas junto con un sistema de humedal artificial hıbrido para el saneamientoadecuado de las aguas residuales domesticas.

Considerando los factores descritos anteriormente, en la Figura 1a se presenta el disenopropuesto para llevar a cabo los experimentos requeridos por la presente investigacion. Dichodiseno esta compuesto por un tanque de polietileno de 1.1 m3 y 1.76 m de altura (fosa septica),conectado a tres humedales artificiales hıbridos. Los humedales artificiales hıbridos a su vez,estan compuestos cada uno por un humedal horizontal de flujo subsuperficial hecho con fibrade vidrio de 1.5 m de largo, 0.4 m de ancho y 0.4 m de profundidad, y un humedal vertical deflujo subsuperficial de polietileno de 0.6 m de diametro y 0.7 m de profundidad. Asimismo,

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la distribucion del medio de soporte, la cual se muestra en la Figura 1b, se determino segunlo establecido en el Manual de Humedales Artificiales desarrollado por el Programa de lasNaciones Unidas para los Asentamientos Humanos [29].

Figura 1. Diseno del sistema de tratamiento de aguas residuales domesticas para casaindividual.

(a) Diagrama del sistema de tratamien-to de aguas residuales domesticas.

(b) Medio de soporte en los humedales hori-zontal y vertical (modificado de [29]).

Dentro de las actividades consideradas en el Bloque A, se encuentra la caracterizacionfisicoquımica de las aguas residuales domesticas en una zona representativa de la ciudad deMerida. Dicha caracterizacion se llevara a cabo realizando un muestreo semanal durante losprimeros dos meses del proyecto, analizando el influente de una planta de tratamiento deaguas residuales municipales de la JAPAY por definir. Los parametros a considerar son pH,Demanda Quımica de Oxıgeno (DQO), Demanda Biologica de Oxıgeno (DBO5), CarbonoOrganico Total (TOC), Solidos Suspendidos Totales (SST), Solidos Suspendidos Volatiles(SSV), Nitrogeno Total (NkT), nitrogeno amoniacal (NH+

4 -N), nitratos (NO−3 -N), Fosforo

Total (TP), Coliformes Totales (CT) y Coliformes Fecales (CF). Todos estos parametrosseran analizados siguiendo los metodos estandar [30].

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Bloque B. Evaluacion del crecimiento y aclimatacion de las especies de plantasseleccionadas en los sistemas de humedales artificiales hıbridos

Entre las especies de plantas mas utilizadas a nivel mundial en sistemas de tratamiento deaguas residuales, se encuentran la Phragmites australis y Typha latifolia [8, 9]. En un estudiorealizado por Tapia Gonzalez et al. [12] utilizando un humedal artificial horizontal con flujosubsuperficial para el tratamiento de aguas residuales porcıcolas en Yucatan, se analizaron lasespecies de plantas Typha latifolia, Typha dominguensis y Eleocharis interstincta, obteniendoresultados similares para las tres especies. En otro estudio realizado por Cortes Esquivel [31]se evaluo la remocion de metales pesados en un sistema de humedal artificial horizontalcon flujo subsuperficial para el tratamiento de aguas residuales porcıcolas, encontrando unamayor eficiencia al utilizar la especie Typha dominguensis. Por otro lado, la implementacionen sistemas de tratamiento de humedales artificiales de especies no convencionales, comolas plantas ornamentales, pueden llegar a aportar beneficios tanto esteticos como economicos[18]. En un estudio realizado por Belmont et al. [18], se desarrollo exitosamente a escala pilotoun sistema de tratamiento de aguas residuales domesticas basado en un humedal artificialhıbrido en la localidad de Natıvitas, Tlaxcala, evaluando las especies de plantas ornamentaleslirio de calla y lirio de canna.

En el presente estudio, se propone evaluar el desempeno en la remocion de materia organi-ca, nutrientes (nitrogeno y fosforo) y microorganismos patogenos, provenientes de las aguasresiduales domestica de la region, de la planta conocida Typha dominguensis y una especieornamental que puede ser lirio de canna o la especie nativa Nymphaea ampla. Las especiesde plantas seleccionadas seran recolectadas en su etapa adulta, con el fin de procurar unarapida aclimatacion de las plantas en los sistemas de humedales artificiales hıbridos.

Posteriormente, se llevara a cabo la plantacion de dichas especie en los humedales artificialesde la siguiente manera: Typha dominguensis en las unidades H1, V1 y V2, y la especie orna-mental en la unidad H2 (ver Figura 1a). La especie Typha dominguensis sera utilizada en loshumedales verticales V1 y V2, dado que en estudios anteriores quedo de manifiesto su efec-tividad; por lo que la viabilidad del uso de la especie ornamental sera evaluada enfocandoseunicamente en la unidad H2. Las unidades H3 y V3 seran utilizadas como control, por loque permaneceran sin plantacion. Se preve un periodo de aclimatacion inicial de tres meses,durante los cuales se operaran los sistemas de humedales artificiales hıbridos con un tiempode permanencia fijo de 72 h y no se llevaran a cabo monitoreos fisicoquımicos.

A partir del primer mes de su plantacion y a lo largo de la duracion de los experimentos,el crecimiento de las especies de plantas seleccionadas sera monitoreado bimestralmente atraves de los parametros altura y porcentaje de cobertura, para evaluar su aclimatacion en

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los sistemas de humedales artificiales hıbridos. En primer lugar, se determinara seleccionandocuadrantes aleatorios de los humedales artificiales, la altura de las especies midiendo desde lasuperficie del suelo hasta el apice terminal mas alto. Por su parte, el porcentaje de coberturasera monitoreado mediante procesamiento de imagenes digitales de la superficie muestreal,ejecutando analisis basados en la colorimetrıa para determinar la superficie cubierta [32-34],utilizando el software Matlab R©.

La evaluacion de los resultados obtenidos se llevara a cabo mediante analisis estadısticos deANOVA de un factor, utilizando el software Statgraphics Plus 5.1.

Bloque C. Evaluacion del desempeno y optimizacion de los sistemas de humedalesartificiales hıbridos

Una vez terminada la fase inicial de aclimatacion de las plantas, para llevar a cabo la evalua-cion de la remocion de materia organica, nutrientes (nitrogeno y fosforo) y microorganismospatogenos en los sistemas de humedales artificiales hıbridos, se realizaran dos monitores se-manales durante siete meses en los cuales se mantendran en operacion dichos sistemas. Lasmuestras seran tomadas de los efluentes de cada una de las etapas, es decir, a la salida dela fosa septica, los tres humedales horizontales de flujo subsuperficial y los tres humedalesverticales de flujo subsuperficial. Los parametros se mediran de manera intercalada y sonpH, DQO, DBO5, TOC, SST, SSV, NkT, NH+

4 -N, NO−3 -N, TP, CT y CF, los cuales seran

analizados siguiendo los metodos estandar [30].

Durante los tres primeros meses del monitoreo, se llevara a cabo la evaluacion de la influenciadel tiempo de permanencia en la eficiencia de remocion de materia organica, nutrientes ymicroorganismos patogenos en los sistemas de humedales artificiales hıbridos, considerandolos tiempos de permanencia de 24 h, 48 h y 72 h.

Para llevar a cabo la interpretacion de los resultados, se realizaran analisis estadısticos deANOVA utilizando el software Statgraphics Plus 5.1. Analisis de ANOVA de uno y dosfactores se utilizaran para evaluar la influencia de las variables tiempo de permanencia yespecie de planta seleccionada en cada uno de los parametros fisicoquımicos monitoreados,ası como la interaccion entre dichos factores.

Finalmente, con base en los resultados obtenidos y habiendo determinado el tiempo de per-manencia optimo, se llevara a cabo durante los ultimos cuatro meses del monitoreo la optimi-zacion de los sistemas de humedales artificiales hıbridos mediante la aplicacion de estrategiasde recirculacion dinamica del efluente en cada una de las etapas del sistema. Durante la fasede optimizacion, se continuara con los monitoreos fisicoquımicos y se seguira muy de cerca

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la interpretacion de los resultados con relacion a la remocion de materia organica, nutrientesy microorganismos patogenos, para evaluar la eficiencia de las estrategias de recirculacionaplicadas.

Infraestructura Disponible

La Facultad de Ingenierıa de la UADY cuenta con el Laboratorio de Ingenierıa Ambiental, elcual se encuentra equipado con el equipo y personal necesario para llevar a cabo las medicionesy analisis fisicoquımicos requeridos para el cumplimiento de los objetivos de la presenteinvestigacion. Adicionalmente, se cuenta con el software y equipo de computo suficiente parallevar a cabo el analisis y la interpretacion de los resultados.

Por otro lado, la Facultad de Ingenierıa cuenta tambien con el espacio suficiente para laconstruccion de los humedales artificiales hıbridos y las fosa septica. Asimismo, se planeainstalar y operar el sistema de tratamiento construido en una planta de tratamiento de aguasresiduales municipales en la ciudad Merida por definir, manejada por la JAPAY; por lo cualse realizaran los tramites necesarios para obtener los permisos correspondientes.

Resultados Esperados

Al menos un artıculo de investigacion enviado a una revista indexada para su publica-cion, que derive de los resultados obtenidos de la presente investigacion.

Formacion de recursos humanos altamente capacitados, mediante el desarrollo de unborrador de tesis de Maestrıa y una tesis de Licenciatura, con la participacion deestudiantes de la Universidad Autonoma de Yucatan (UADY).

Participacion en al menos un congreso o seminario internacional.

Prototipo de sistema de tratamiento de aguas residuales domesticas para casa indivi-dual, basado en un humedal artificial hıbrido que se ajuste a las condiciones ambientalesy socioeconomicas presentes en el Estado de Yucatan.

Manual en espanol sobre el diseno, operacion y mantenimiento del sistema de trata-miento de aguas residuales domesticas para casa individual estudiado.

Fortalecimiento del Posgrado y Cuerpo Academico de Ingenierıa Ambiental de la Fa-cultad de Ingenierıa de la UADY, mediante la vinculacion y colaboracion de diferentesintegrantes.

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Fortalecimiento del Laboratorio de Ingenierıa Ambiental de la Facultad de Ingenierıade la UADY, mediante la adquisicion de equipo y materiales consumibles gracias alfinanciamiento otorgado para la investigacion.

Colaboradores en el Proyecto

Dr. German Giacoman Vallejos, Profesor Investigador con Nivel I del SNI y Perfil PRO-DEP, Jefe de Laboratorio de Ingenierıa Ambiental e integrante del Cuerpo Academicode Ingenierıa Ambiental de la Facultad de Ingenierıa de la UADY. Llevara a cabo lasactividades de apoyo en la logıstica de la investigacion, analisis e interpretacion deresultados, redaccion del artıculo, participacion en el comite tutoral, entre otras.

Dr. Carlos Quintal Franco, Profesor Investigador con perfil PRODEP, Jefe de la Unidadde Posgrado e Investigacion e integrante del Cuerpo Academico de Ingenierıa Ambientalde la Facultad de Ingenierıa de la UADY. Llevara a cabo las actividades de apoyo en losmuestreos experimentales, analisis e interpretacion de resultados, redaccion del artıculo,participacion en el comite tutoral, entre otras.

Ing. Marco Antonio Hernandez Cardona, actualmente estudiante de segundo semestrede la Maestrıa en Ingenierıa opcion Ingenierıa Ambiental de la Facultad de Ingenierıade la UADY (perteneciente al PNPC del CONACYT). Al finalizar el proyecto se preveel desarrollo del borrador de tesis.

Estudiante de Licenciatura en Ingenierıa en Energıas Renovables de la Facultad deIngenierıa de la UADY, Mauricio Manuel Canto Romero. Desarrollara una tesis deLicenciatura.

Referencias

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[3] J. G. Pacheco Avila. Reserva hidrogeologica para el abastecimiento de agua con calidad parala zona metropolitana de Merida, Yucatan (Financiado por CONACYT-GOBIERNO DELESTADO DE YUCATAN, YUC-2009-C07-131955, Reporte Final). 2013.

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[4] C. E. Graniel, L. B. Morris y J. J. Carrillo-Rivera. “Effects of urbanization on groundwaterresources of Merida, Yucatan, Mexico”. En: Environmental Geology 37 (1999), pags. 303-312.

[5] Secretarıa de Desarrollo Urbano y Medio Ambiente. Zona Metropolitana de Merida. Merida,Mexico: Gobierno del Estado de Yucatan, 2010.

[6] R. Mendez Novelo y col. “Determinacion de la tasa de acumulacion de lodos en fosas septicasde la ciudad de Merida, Yucatan”. En: Ingenierıa 11.3 (2007), pags. 55-64.

[7] Comision Nacional del Agua. Inventario Nacional de Plantas Municipales de Potabilizaciony de Tratamiento de Aguas Residuales en Operacion. 2014.

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Cronograma de Actividades

A continuacion, se presenta el cronograma de actividades, divido por bloques de trabajosegun se describe en la metodologıa.

Desglose Financiero

En la siguiente tabla, se desglosan los apoyos financieros requeridos para la realizacion de lapresente investigacion.

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