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MS-MA-32-LB Sistema de recuperación, tratamiento y reutilización de aguas grises para riego en zonas urbanas


Categoría: Medio Superior (Preparatoria)
Área de participación: Medio Ambiente

Miembros del equipo:
Amaury Herrera Gamas
Diego Leonardo Lizarraga Fuentes
Alejandro Martínez Flores

Asesor: Ing. Servando Huerta Medina

Escuela: Preparatoria GEA - Instituto Acatitlan

Resumen

La escasez de agua potable en la Zona Metropolitana de la Ciudad de México (16 alcaldías y 18 municipios) ha sido un gran problema a lo largo de los años, el vital líquido suministrado por el Sistema Cutzamala no es suficiente, a pesar de ser más de 61000 litros cada segundo, es incapaz de cubrir las necesidades de los habitantes, este problema se ha ido agravando año con año, corremos el riesgo inminente de que llegue el día en que ya no haya agua, que el Sistema Cutzamala se agote y se genere una crisis hídrica y social, el presente proyecto propone la implementación de un Sistema de recuperación, tratamiento y reutilización de aguas grises que, con un bajo costo, regrese una buena parte del agua residual de bajo contaminante al subsuelo, este sistema pretende recolectar y reutilizar el agua gris generada en el proceso de lavado de ropa en casa, una vez que se haya filtrado y tratado por medio de procesos físico-químicos que ya han probado su eficacia, estas aguas grises se reutilizarían principalmente en el riego de áreas verdes, especialmente en las temporadas de calor, las plantas requieren agua y si no llueve, estas aguas grises podrían ayudar a las plantas y jardines a soportar la temporada de sequía, de igual forma, con este sistema podríamos contribuir a evitar que este tipo de agua residual vaya directamente al drenaje general y sea mas difícil, más costoso y casi imposible volver a utilizarla.

Pregunta de Investigación

¿Qué podemos hacer para recuperar el agua que se desecha cuando se lava la ropa y con esto, ahorrar agua y regresarla a los mantos acuíferos para que se recuperen más rápido de la sobre explotación?

Planteamiento del Problema

El consumo de agua potable en las zonas urbanas cada día es mayor, en muchas colonias, el suministro es cada vez más escaso, en muchas otras, el suministro es completamente nulo, se desperdicia mucha agua en actividades cotidianas como el lavado de ropa.

Antecedentes

La Ciudad de México y su zona conurbada por estar asentada en la parte más baja del Valle de México, con una mancha urbana de 1800 km2 que obstaculiza la recarga del acuífero, no cuenta con sitios adecuados para regularizar y almacenar el agua de lluvia.

Esta situación provoca que, de la lluvia media anual de aproximadamente 6800 millones de m3 que se precipitan dentro de la cuenca, el 72% se evapotraspire y el 11% se infiltre en el subsuelo, del 17% restante que escurre de manera superficial solo una pequeña parte es regulada para su aprovechamiento, el resto es conducida al Sistema General de Drenaje.

El Sistema Cutzamala es se encarga de suministrar casi el 30% del agua potable a una de las urbes más grandes del mundo, la Zona Metropolitana de la Ciudad de México, este sistema no tiene la capacidad para cubrir al 100% la demanda de más de 20 millones de habitantes, aunque el suministro es constante, existe el peligro inminente de que el agua del sistema se agote, presas como la de Valle de Bravo, Villa Victoria o El Bosque (las más grandes del Sistema Cutzamala) actualmente se encuentran en promedio al 40% de su capacidad y la sobreexplotación no contribuye a su recuperación.

Según el INEGI, existen más de 23 millones de lavadoras en operación en las viviendas en México (71% de las viviendas del país cuentan con al menos una en uso). Un gran número de lavadoras se encuentran concentradas en zonas urbanas.

Una lavadora en promedio tiene la capacidad de lavar 10 kg de ropa en dos ciclos como mínimo (lavado y enjuagado) en promedio utilizan 150 L de agua potable en cada ciclo completo de lavado, según el estudio de calidad realizado por la Procuraduría Federal del Consumidor (PROFECO) a las lavadoras automáticas en enero de 2019.

Una familia de 4 integrantes utiliza la lavadora en promedio 3 veces a la semana, esto indica que en promedio, una familia consume casi 500 litros de agua a la semana o 2000 litros al mes.

Las aguas grises son aguas residuales generadas de servicios “limpios” de condominios, hoteles o empresas, que pueden ser de lavandería, regaderas (duchas) y el lavabos de manos (lavamanos) , que pueden ser reutilizadas para actividades como el riego de jardines y humedales artificiales.

El agua gris representa el 50-80% de las aguas residuales residenciales, hoteles o industria. Su nombre se debe a su aspecto turbio y a su condición de estar entre el agua potable y aguas negras.

Si se tiene un tratamiento adecuado pueden ser reutilizadas para regar plantas y hortalizas de producción tanto de alimentos y como de ornato. Los nutrientes como el nitrógeno y el fósforo existentes en las aguas grises y son una gran fuente de alimento para estas plantas.

Las aguas grises son más fáciles de limpiar y reutilizar que las aguas residuales porque generalmente contienen concentraciones mucho más bajas de patógenos.

Para un correcto uso de las aguas grises en el riego de jardines y áreas verdes se debe considerar lo siguiente:

  • El agua no debe estar almacenada por más de 24 hrs para evitar que los nutrientes que contiene se descompongan y provoquen malos olores.
  • Las aguas grises deben ser inflitradas en el subsuelo, deben evitarse encharcamientos y escurrimientos

El tratamiento de aguas grises puede incluir:

  • Prefiltros de discos para sedimentos
  • Membranas de ultrafiltración
  • En algunos casos la esterilización UV

Los jardines y áreas verdes requieren riego constante, en promedio 9 L por cada m2 cada día, esto implica que un jardín de 10 m2 requiere casi 100 L de agua diarios, para mantenerse en temporadas en las que las lluvias son escasas o nulas.

Objetivo

Desarrollar e implementar un sistema que permita la recolección, tratamiento y reutilización de las aguas grises generadas en los hogares.

Objetivos específicos:

  • Utilizar las aguas grises residuales del hogar en el riego de jardines y hortalizas.
  • Aumentar el ahorro de agua potable en los hogares.

Justificación

Es necesario contribuir en el ahorro de agua potable, el agua se esta agotando y debemos enseñar a las nuevas generaciones a utilizarla de manera responsable, al reutilizar el agua gris generada en actividades cotidianas como el lavado de ropa, se podría contribuir al ahorro de  hasta un 40% de agua potable.

Hipótesis

Si cada familia utiliza el agua gris residual de la lavadora para otras actividades necesarias en casa, se ahorran miles de litros al año, si esta práctica se generaliza y se realizan instalaciones apropiadas para tal hecho, estaríamos reutilizando y por lo tanto ahorrando millones de litros, esto permitiría que en un futuro no muy lejano el Sistema Cutzamala se recupere de forma tal, que se pueda distribuir agua a todos los habitantes de la Megalópolis.

Método (materiales y procedimiento)

Elaboración de maqueta

Se elaboró un contenedor de acrílico para simular el subsuelo.

Se elaboró una base de madera utilizando materiales reciclados.

Se colocaron las mangueras que se utilizarán para simular el riego de áreas verdes, se utilizó esponja floral, piedritas y decoración simulando naturaleza.

Se elaboró, utilizando mdf, una simulación de los apartamentos de un edificio.

 

Foto pendiente

 

Se utilizó una bomba reciclada de un despachador de agua para hacer funcionar el sistema.

Todo se montó en un cajón, así quedó el modelo demostrativo del sistema.

 

Foto pendiente

 

Se elaboró un filtro utilizando algodón, carbon, gasas, arena fina y gravilla.

     

 

Galería Método


Resultados

Después de la experimentacion,  concluimos que un litro de agua gris tarda 35 segundos en recorrer el filtro de prueba, al termino del recorrido el agua presenta mayor claridad, presencia casi nula de partículas sólidas y menor olor.

Si se coloca un segundo filtro, el agua mejora sus condiciones y se puede reutilizar para el riego de casi cualquier tipo de plantas y pastos, así como para lavar áreas comunes, patios, estacionamientos, inclusive, se puede utilizar para lavar autos.

Galería Resultados


Discusión

Recuperando, tratando y reutilizando el agua que se usa cada vez que se lava la ropa, se puede contribuir de manera significativa al ahorro de miles de litros de agua potable que se puede utilizar en otras actividades cotidianas, si toda esta agua gris tratada, se regresa al subsuelo, evitaremos que llegue al drenaje y se contamine, además contribuimos con la recuperación de los mantos acuíferos, esta agua que se regresa, se podría utilizar, potabilizándola y enviándola a las comunidades que más la necesitan.

Conclusiones

Con la reutilización de las aguas grises tratadas por medio de procesos físicos se contribuye a un ahorro significativo de agua potable, es posible recuperar en promedio 200 litros de agua gris en cada hogar, esto significa regresar esta agua al subsuelo y así contribuir a la recuperación de las mantos acuíferos.

Estas aguas pueden ser utilizadas en diversas actividades cotidianas, lavado de patios, banquetas y estacionamientos, lavado de autos y riego de jardines, áreas verdes y hortalizas.

Si esta práctica se generaliza y se implementa en lugares densamente poblados, se pueden reutilizar y por lo tanto ahorrar millones de litros de agua potable, contribuyendo en gran manera a la recuperación de mantos acuíferos, logrando la correcta distribución del vital líquido en la población.



MS-MA-32-LB Sistema de recuperación, tratamiento y reutilización de aguas grises para riego en zonas urbanas



MS-MA-32-LB Sistema de recuperación, tratamiento y reutilización de aguas grises para riego en zonas urbanas

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography