ACADEMIA DE INGENIERÍA, A.C.

Ingeniería para el manejo

sustentable del agua en la

Ciudad de México Especialidad de I. Quimica

2 septiembre 2013

Dr. Oscar Monroy Hermosillo

Departamento de Biotecnología

Balance de agua en el D.F.

FE FIS

24.851 0.000 12.760 4.700

0.000 3.020

Lluvia

45.356 0.090

SAAP 2.400 RDAT

15.928 33.388 0.094

0.000 0.879 1.890

Fugas No domésticos RAM RAV Ll C y L

35.04% 2.990 0.394 0.939 1.890 0.017

11.699 2.093

0.500 0.300 0.060

Entradas Salidas 5.418

0.000 10.685 16.788 0.050

5.217

11.50% Tratamiento

Inyección

15.288 6.282 17.524

0.302

Drenaje SPTAR

3.322

36.074

15.431

Acuífero de la Cd. México

Domésticos

19.289

EvapoTransp

-6.104

Problemas relacionados con el agua La demanda de agua continuará

incrementándose.

Inequitativa distribución del agua

La sobreexplotación del acuífero conduce a:

–Subsidencia de la ciudad.

–Contaminación del acuífero

Las fuentes externas están siendo restringidas

Problemas de salud en los distritos de riego del Valle del Mezquital

Manejo de agua para la

sustentabilidad Paradigma para el uso sustentable del agua:

La planeación del país se debe hacer por cuencas

1. Conservar y usar los recursos de la cuenca dentro de la

cuenca. - Cada cuenca se desarrollará de acuerdo a sus recursos (no crecerá a expensas

de otras ni será limitado su desarrollo por extracción de sus recursos). Puede

haber intercambios entre cuencas pero no trasvases completos.

2. El agua potable deberá ser para consumo humano directo o

a través de alimentos procesados

- Todas las otras actividades deberán basarse en el tratamiento y reuso de agua.

Manejo de agua para la

sustentabilidad

A. Aumentar la recarga B. Disminuir la extracción

1 Natural (aumentar área de recarga)

Reducir pérdidas de la red de agua potable

2 Artificial (captura lluvia, tratamiento, inyección y almacenamiento)

Reducir demandas doméstica e industrial

3 Artificial (tratamiento de aguas grises e inyección al acuífero)

Reducir demanda agrícola

Reducción pérdidas y distribución

de la demanda AP

Red primaria

A la sectorización de la red añadir:

–Medidores de presión

–Válvulas distribuidoras

–Telemetría y control centralizado

Medición

Tarifas domésticas, comerciales e industriales que incentiven ahorro

Hace falta red primaria

Tarifas para incentivar uso eficiente del agua y

recuperación urbana de agua de lluvia

T

V (m 3 )

consumo de confort consumo excedente

f(v)= b v

km

k3

k2

k1 0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

0 250 500 750 1000 1250 1500

Consumo, m3

$ (1

994)/

m3

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997

1998 1999 2000

•Control de Tarifas para Consumo Doméstico •Control de Tarifas para Consumo No Doméstico

Usos domésticos del agua (consumo confort, L/hab.d)

FUENTE

SACM Holanda

WC 18 11.4 (5)*

Regadera 20 52.3

Lavamanos 7.5 5.3

Lavadora 20 17.2

Cocina 15 13.8

L. pisos 16 10

TOTAL 96.5 110 a 104

regadera

lavabo

WC

cocina

lavadora

mig

cisterna1

2

3

A

B

C

pH 8.8 8.4 4.4 - 8

g/L

DQOT 9 0.724 9.6

AGV 1.5 - 0.04

C_HCO3- 1.2

NT 1.9 0.0263 7.4

N_NH4+ 1.4 0.0027 0.3

PT 0.22 0.0072 -

PS 0.09

-

P_PO4 0.08 2.36 1.2

Detergentes 0.054

Urea 20

Segregación de

efluentes

Co

nta

min

an

tes

pe

rsis

ten

tes

DESTINO

AntibióticosAnalgésicos

AntiinflamatoriosPsiquiatricas

β-bloqueadores

contraste de R-X

AA

Fragancias

Bloqueadores

Repelentes

AG

AG

AG-AI

AI

E U

AA

AG

Surfactantes y metabolitos

Retardantes de flama

Aditivos industriales

Aditivos de gasolinas

PRODUCTO

Farmacéuticos

Esteroides y hormonas

Cuidado personal

Antisépticos

(0.0

06 a

45 µ

g/L

)

A

A

UASB, 8 L/p.d, 7.29 g/L AGT, 64 L/p.d, 166 mg/L

Agua gris 82 L/p.d

Biofloculador V = 7 L/p.d, TRH = 1.6 hr

Membrana µF

B

B

C

C

O2

Hernández L et al 2007

Ósmosis directa (FO)

D

D Agua que requiere mejorarse o reponerse (enfriamiento, pozo, ReOI)

Tratamiento de aguas grises

TA

Tratamiento avanzado: ejemplo

cal polímero CO2

filtración

Cl2 CA

RO

pozo

Reactor lecho fluidizado inverso

biogás

estruvita

NH4MgPO46H2O

F

F, 10 g/L NH4+

Tra

tam

iento

de

agu

as a

mari

llas

RF

Tratamiento aguas de WC a

vacío (5 a 18 L/p.d)

5 L/p.d 9.8 g DQO/L

1.2 g DQO/L

V = 12 L/p, TRH= 8.2 d

3.5 L/p.d CH4 32 Wh/p.d

Manejo de agua para la

sustentabilidad

Lluvia

Desconcentración de PTAR y CIRE

52 Km

12 Mhab en aprox. 924 Km2 13,000 hab/Km2

Desconcentración de PTAR y CIRE

1 M hab * 0.5 kg forsu/hab.d = 500 T/d

1 M hab * 0.18 m3 /hab.d = 2 m3 /s

•Para minimizar costos operativos

•menos viajes

•menos drenaje

•Reducir superficie utilizada

•Procesos sustentables ante.

•Alto costo energía

•Aumento poblacional

•Cambio climático

•Ponerse en operación en etapas

•En menos de 2 años la primera

Filtros de partículas

Almacenamiento temporal

biogás a P atm, CH4 60%,

CO2 40%

Compresor

Metano 95% , 2.3

m3/h a 6 atm

5 m3/h

Módulo de membrana

CO2 71%, CH4 28 % ,

2.7 m3/h, P atm

A

FL, SL

FW,SU

UASB

Fw, Sw

QCH4 FL = 0.025 A, SU

FU, SUo

RHALE

FORSU

WO, HO

W1, H1

Qr

Qp,

Factibilidad técnica

1 T FORSU QCH4 Qp Qr Ed

FCH4 (kg/d) 23.35 3.85 19.5

Eg (kWhr/d) 304 50 254 179

Ec (kWhr/d) 75

E (Lgaso/d) 31 5 26 18

Objetivo: plantas para un 1 M habitantes 9000 L gasol/d.

Tratamiento biológico AR: 231 L/s FORSU: 600 T/d

Cl - RH

V= 2185 m3

H=4 m

A= 550 m2

R UASB

V=4,550

H=6

A=760

RAM

V= 1667

H=8

A=210

SD=1200 mg/L

SS=300 mg/L

F= 0.23 m3/s

QCH= 17,560 m3/d

163 MWh/d

0.12 T/d 2 T/d 14.T/d

17 TO2/d

2 MWh/d

1400

120

1390

48

50

20

TBAR

V= 20,500 m3

θ = 30 d

H= 6 m

A = 3,500 m2

4000

120

3144 ft3/min

4 Mwh/d

6 L/s

Mezquital

Infiltración agua de lluvia

filtración, absorción e intercambio iónico

Ishijama, near Lake Biwa, Japan.

Peter Wilderer, Pollution and purification of stormwater runoff (2009)

Características lluvia colectada en:

•SS (350 mg/L) •Hojas •Excretas •µorg •Material de abrasión

•Llantas, frenos, conv. catalítico (Zn 412µ/L, Cu 346, Cd, Cr, Pt, Pb 37)

Escurrimientos de techos metálicos

•Cu: 0.7 a 2 g/m2.a 0.4 – 11 mg/L •Zn: 3.7 g/m2.a -> 30 mg/L

•SD •SO2 •NOx •NH4 •VOC (benceno, PAC, MTBE, ETBE: DOC =20, TOC=70 mg/L)

Avenidas

2

1

4

5

3

6

Pretratamiento en pozos de infiltración

3. filtración, absorción e intercambio iónico

Incremento recarga natural Recuperación de muchos de los 45 ríos que

alimentan el Valle de México

Ejemplo:

Ríos Amecameca y la Compañía

que aportan 2.7 m3/s

Cuenca de los ríos

Amecameca y la Compañía

Balance de agua después de las

principales acciones

Conclusiones Necesaria la participación pública en temas de agua

(Consejos de Cuenca) – Diseño, instrumentación junto con autoridades de agua – Supervisión pública de obras y operación – Ahorro en hogar y trabajo – Necesidad de reuso

Generación industrias y empleo con diversas tecnologías – producción artefactos domésticos – colectores de agua de lluvia – empresas ingeniería

membranas, generadores electricidad, sanitaria, instrumentación y control riego avanzado en el V del Mezquital

– mejores cosechas en Valle del Mezquital

GRACIAS POR SU ATENCIÓN