Vulnerabilidad por nitrógeno en un sistema de absorción de suelo urbano infiltrado con aguas residuales ordinarias domésticas

Proyecto de Graduación (Licenciatura en Ingeniería Ambiental) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Química, 2021

Este proyecto cumple con el objetivo 3 de la Agenda 2030 "Asegurar una vida sana y promover el bienestar de todas las personas en todas las edades" con la meta 9: "Reducir considerablemente el número de muertes y enfermedades producidas por productos químicos peligrosos y la contaminación del aire, el agua y el suelo".

Los sistemas individuales de tratamiento de aguas residuales se consideran inadecuados, entre ellos los tanques sépticos, esto se atribuye a suposiciones de que contaminan aguas subterráneas por medio de lixiviación de nitratos. En Costa Rica se ha desestimado su importancia y hay un vacío de investigación sobre sus implicaciones y posibles mejoras. Mientras tanto en países como Alemania, Austria y Canadá se busca invertir en investigación para aumentar la eficiencia de los tanques sépticos y de los sistemas de adsorción de suelo (SAS) o drenajes sépticos. Hasta la fecha, según la revisión, no se conoce de la difusión de trabajos en Centroamérica que cuantifiquen dichos compuestos químicos, por lo que resulta difícil cuantificar posibles mejoras o alternativas propuestas en el campo para mejorar las condiciones actuales de los drenajes sépticos ni la variabilidad que pueden representar los tipos de suelo en el tratamiento de aguas residuales según sus características fisicoquímicas. En esta investigación se cuantificó y analizó la lixiviación de nitratos en el Sistema de absorción subsuelo mediante la caracterización fisicoquímica e hidráulica de los suelos, muestreando con lisímetros de succión bajo 3 drenajes sépticos. Además, se ejecutaron simulaciones mediante el software HYDRUS-1D del comportamiento de las especies de amonio, nitrito y nitrato para observar su comportamiento a través del suelo y calcular tasas de nitrificación o desnitrificación, según fue el caso. Los SAS presentaron combinaciones de textura desde franco limoso hasta arcilloso, se comprobó que dichas características afectaron el movimiento de solutos en el suelo permitiendo un mayor tiempo de retención de los solutos en el medio. Así el SAS 3 arrojó los mejores resultados de cuantificación. Además, presentó los porcentajes de desnitrificación más altos del estudio debido a su alto porcentaje de arcillas, por lo que este fue considerado el mejor perfil para tratamiento de aguas residuales.

Individual wastewater treatment systems are considered inadequate, including septic tanks, this is attributed to assumptions that they contaminate groundwater through nitrate leaching. In Costa Rica its importance has been underestimated and there is a research gap regarding its implications and possible improvements. Meanwhile, countries like Germany, Austria and Canada are looking to invest in research to increase the efficiency of septic tanks and soil adsorption systems (SAS) or septic drains. To date, according to the review, it is not known of the diffusion of works in Central America that quantify these chemical compounds, so it is difficult to quantify possible improvements or alternatives proposed in the field to improve the current conditions of septic drains or the variability that can represent the types of soil in wastewater treatment according to their physicochemical characteristics. In this research, the nitrate leaching in the subsoil absorption system was quantified and analyzed by means of the physicochemical and hydraulic characterization of the soils, sampling with suction lysimeters under 3 septic drains. In addition, simulations were run using the HYDRUS-1D software of the behavior of the ammonium, nitrite and nitrate species to observe their behavior through the soil and calculate nitrification or denitrification rates, as the case may be. The SAS presented texture combinations from silty loam to clay, it was found that these characteristics affected the movement of solutes in the soil, allowing a longer retention time of the solutes in the medium. Thus, SAS 3 yielded the best quantification results. In addition, it presented the highest denitrification percentages in the study due to its high percentage of clays, which is why this was considered the best profile for wastewater treatment.