Procedimiento metodológico general para la evaluación del funcionamiento y el diseño de tecnologías naturales de tratamiento de aguas residuales

Abstract

En Cuba, la aplicación de las tecnologías naturales de tratamiento de aguas residuales urbanas prácticamente se reduce al caso de las lagunas de estabilización, siendo las lagunas facultativas primarias (LFPs) las de mayor representatividad. El empleo de otras tecnologías naturales de tratamiento está aún en un estado incipiente. Sin embargo, la evaluación tradicional del funcionamiento de las LFPs existentes en la provincia de Villa Clara, Cuba, indica su insuficiente funcionamiento, con el consecuente vertimiento de significativa carga contaminante al medio ambiente. Estas LFPs fueron diseñadas de forma tradicional, con el empleo de factores o márgenes de seguridad, lo que se refleja en el predominio de bajas cargas superficiales de DBO5 y largos tiempos de retención hidráulicos y, contrariamente a lo falsamente supuesto, sin garantía de que los efluentes tengan la calidad deseada. El presente trabajo se centra en la evaluación del funcionamiento y el diseño estocásticos de unidades independientes y sistemas combinados de tecnologías naturales de tratamiento de aguas residuales como una nueva concepción que se basa en la simulación, bajo incertidumbre y variabilidad en los datos, de estas tecnologías y en la integración lógica de modelos matemáticos, conceptos y métodos dentro de un procedimiento metodológico general. El desarrollo de este procedimiento y su aplicación al tratamiento natural del agua residual urbana en la provincia de Villa Clara, Cuba, son los resultados más importantes de la investigación. Con el procedimiento propuesto, se implementan modelos estocásticos de simulación del agua residual urbana y de los procesos de tratamiento de la misma, mediante LFPs y estanques de lemnáceas (ELAs), se realiza un diagnóstico del funcionamiento de las LFPs en Villa Clara, se analiza la factibilidad del tratamiento combinado del efluente de las LFPs existentes con ELAs y se evalúan variantes de inversión, con la inclusión de factores intangibles, para un caso de estudio. Son aportes importantes de este trabajo la determinación de constantes cinéticas para los modelos empleados, la incorporación del concepto de fiabilidad del proceso, la determinación de los coeficientes de fiabilidad para el diseño de LFPs como factores o márgenes de seguridad sustentados probabilísticamente, la introducción de las isolíneas de fiabilidad como un instrumento novedoso y de fácil aplicación para el diseño estocástico, la obtención de funciones de costo de inversión e indicadores combinados costo-población servida y costo-fiabilidad para LFPs y ELAs para caracterizar el proceso de tratamiento. El procedimiento metodológico general propuesto se considera un importante instrumento tanto para proyectistas como para gestores ambientales de Cuba. Entre sus posibles aplicaciones se visualizan la contribución a la mejora de las normas de vertimiento vigentes y al desarrollo de una estrategia progresiva para la reducción de la carga contaminante proveniente de los residuales urbanos en Cuba, sustentada tecnológica, económica, ambiental y socialmente.