Estimación de la DBO, nitrógeno y fósforo en un sistema de humedales artificiales híbridos para el tratamiento de aguas residuales domésticas

Abstract

El vertido de las aguas residuales al medio natural está contribuyendo a incrementar el deterioro de la calidad de las aguas superficiales y subsuperficiales, reduciendo su utilidad. En el Estado de Yucatán, el subsuelo se encuentra conformado por rocas calcáreas dando lugar a fracturas y fisuras, asimismo, la baja profundidad y la falta de suelo favorecen el rápido acceso de contaminantes al acuífero, haciéndolo extremadamente vulnerable. En la ciudad de Mérida, capital del Estado, únicamente el 10% de las viviendas cuenta con un sistema de tratamiento pertinente. Por lo tanto, para garantizar en un futuro la seguridad hídrica de la población, es necesario el desarrollo e implementación de sistemas de tratamiento adecuados para las características de la región. Los humedales artificiales han sido utilizados con éxito para aguas residuales de tipo doméstico. A medida que la popularidad del uso de estos sistemas ha aumentado, también lo ha hecho el interés en modelar los procesos que ocurren dentro de éstos. Mediante la lógica difusa, debido a su cercanía con la percepción y el razonamiento humano, así como a su manejo intuitivo y simple, complejos problemas ambientales relacionados con el agua pueden abordarse fácilmente. En el presente estudio se propuso desarrollar un modelo basado en el Sistema de Inferencia Difusa (SID) que prediga la concentración de salida de la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5), Nitrógeno Total (NT) y Fósforo Total (PT) en un sistema de humedales artificiales híbridos de flujo subsuperficial para el tratamiento de aguas residuales domésticas. En primer lugar, se evaluaron por medio del método estadístico de Análisis Multivariado diversas variables de entrada para determinar cuáles poseían una relación estadísticamente significativa con las variables de salida (DBO5, NT y PT), obteniendo como resultado los parámetros: DBO5, Demanda Química de Oxígeno (DQO), Nitrógeno Total Kjeldahl (NTK), Nitrógeno Amoniacal (NH4) y PT. En general, los modelos de lógica difusa basados en el método de SID demostraron ser una herramienta eficiente para la estimación de la remoción de DBO5, NT y PT iv

en los sistemas de humedales artificiales híbridos estudiados, arrojando los modelos con el mejor desempeño valores de 𝑅2 iguales a: 0.91876 y 0.88802 para la calibración y validación, respectivamente, para la variable de salida DBO5; 0.9859 y 0.8791 para la calibración y validación, respectivamente, para la variable de salida NT; y 0.9804 y 0.8150 para la calibración y validación, respectivamente, para la variable de salida PT.