Simulación de los procesos hidrodinámicos de advección, dispersión y reacciones químicas de una pluma de lixiviados

Abstract

El confinamiento de residuos sólidos municipales (RSM), en vertederos no controlados, es una práctica todavía recurrente en muchos países del mundo y en México. Esta situación, representa una amenaza para las reservas de agua subterránea o superficial, debido a los lixiviados generados, que pueden migrar fuera del vertedero o infiltrarse a través de las capas estratigráficas permeables ubicadas debajo del tiradero. Ante esta realidad, se llevó a cabo un trabajo de investigación en el vertedero de residuos sólidos de Almoloya del Río (AR), cuyos resultados mostraron, que este sitio recibe diariamente seis toneladas de RSM en promedio y que, además, durante sus 19 años de funcionamiento ha carecido de todas las medida de protección ambiental establecida en la normatividad vigente. Asimismo, fue posible estimar por medio de las lecturas hechas en los multipiezómetros PL- 106 y PL-109, instalados por la CONAGUA en AR, que la profundidad del abatimiento piezométrico en esa región oscila entre 20 y 30 m. En lo que respecta al sitio de estudio, se estimó que el grosor de la zona no saturada es de 30 m. En cuanto a los resultados del estudio de caracterización, se determinó que la composición porcentual de los residuos que ingresan al vertedero están constituidos por: Papel y Cartón 11.6 %, Textiles 12.2 %, Plásticos 19.2 %, Vidrio 2 %, Metales 1%, Residuos Orgánicos 39.2 % y Otros 14.7 %, cuyo contenido de humedad fue del 55 % y con un peso volumétrico de 170 kg/m3. Esta información, sirvió como base en la construcción y puesta en marcha de una columna de pruebas para la determinación de propiedades hidráulicas con residuos crudos. Los resultados de las pruebas en columna mostraron que la capacidad de campo práctica, teórica, porosidad y la conductividad hidráulica saturada presentaron valores de 0.15 v/v, 0.17 v/v, 0.509 v/v y 1.55e-05 m/s, respectivamente. Por otro lado, la investigación hecha en campo mostró que el grosor de la cobertura en la celda sellada es de 60 cm integrado de arena bien graduada con pocos finos (SW). En este mismo contexto, el material granular existente en el fondo del vertedero se caracterizó como de tipo heterogéneo, integrado de arena y grava bien graduada con pocos finos, cuya conductividad hidráulica saturada (Ks) es del orden de 2.15 2.26 e-06 m/s. Del mismo modo, las pruebas realizadas en los residuos confinados en el vertedero mostraron un valor de conductividad hidráulica de 1.29 0.78 e-05 m/s. El levantamiento de la información en campo fue útil para realizar un balance hídrico con el modelo Water Balance Method (WBM) y el modelo Hydrology Evaluation of Landfill Performance (HELP3). Los resultados de ambos métodos se compararon, encontrándose que el volumen percolado de lixiviados estimado por el modelo HELP3 fue de 32 %, en cambio el volumen estimado por el modelo WBM fue del 18.5 %. No obstante ello, no fue posible validar estos resultados con los lisímetros colocados en el vertedero, debido a que solo se tuvieron medidas puntuales. Los resultados de las determinaciones analíticas realizadas al agua, obtenida de la red de monitoreo integrada por los pozos del sistema Lerma más cercanos al vertedero y noria, mostraron que durante los dos muestreo no hubo cambios significativos entre éstos. Del mismo modo, los parámetros fisicoquímicos medidos en el agua no rebasaron los límites máximos establecidos en los estándares de calidad para consumo humano. Únicamente el agua proveniente de la laguna de AR, presentó un pH alcalino (8.5 y 10), en tanto que todos los parámetros medidos tuvieron una concentración más elevada en relación a las muestras de agua de pozo, reflejando un severo deterioro en su calidad por efecto de las descargas de aguas residuales. En cuanto a los lixiviados se observó un efecto de dilución en su concentración durante el muestreo de la temporada de lluvias. De forma contraria, su carga contaminante incrementó en la temporada seca. A pesar de estas variaciones, los lixiviados presentaron durante ambos muestreos un pH alcalino entre 7.5 y 9, con valores relativamente bajos de materia orgánica y una relación DBO5/DQO menor a 0.2. La modelación de flujo y transporte de contaminantes, estimada con el Hydrus-1D, indicó que sí el percolado de lixiviados continua con los flujos diarios obtenidos con el modelo HELP3 el frente de humedad podría alcanzar la zona saturada después de cuatro años, a causa del proceso de advección. No obstante, bajo un escenario sujeto a un fenómeno de retardo el frente de contaminación no supera los 7 m de profundidad. Finalmente, el modelo PHREEQCV3 pronosticó mayor presencia de los iones Na+, Cl-, SO4 -2, Mg+2, NH4 + y Fe+2 con una concentración mol en base logarítmica de -1.87, -2.13, -2.34, - 2.91, -3.54 y -4.26, respectivamente.