Diseño de un humedal artificial para implementarlo en el tratamiento de aguas residuales urbanas y cubrir picos de caudal provocados por la población flotante en el pueblo de San Pedro de Atacama, Chile

Abstract

[ES] Chile es un país que se encuentra ubicado en el extremo sur de América del Sur. Cuenta con una forma única, ya que es uno de los países más largos del mundo, con 4.300 km de longitud y a su vez uno de los más estrechos, con un ancho de unos 180 km. Tiene una superficie de 756.945 km2 y según el Instituto Nacional de Estadística (INE) a finales del año 2021 contaba con una población aproximada de 19,2 millones de habitantes. San Pedro de Atacama es un pueblo ubicado en la provincia de El Loa, en la región de Antofagasta, en el norte grande de Chile. Se encuentra en el desierto de Atacama, conocido por ser uno de los desiertos más grandes y áridos del mundo. El pueblo se encuentra a 2.450 metros sobre el nivel del mar, es uno de los principales polos turísticos de Chile, siendo el punto de partida para explorar paisajes únicos entre valles, desierto, salares, geiser, lagunas y volcanes. La comuna de San Pedro de Atacama cuenta con una población de 10.996 habitantes de los cuales un 50,24% corresponde a población urbana, es decir, aproximadamente 5.524 habitantes. La principal actividad económica en San Pedro de Atacama se basa en el turismo y la agricultura, este último desempeña un papel importante, aunque limitado, en la economía local. La escasez hídrica es un problema importante en San Pedro de Atacama debido a las condiciones climáticas extremas y la falta de precipitaciones. Los ayllus (grupos familiares pertenecientes a la comunidad indígena) han sido los más afectados y han visto cómo ha cambiado el uso y manejo del agua debido a la influencia de factores externos, como la minería y el turismo. Las principales actividades económicas que se mencionaron anteriormente dependen del agua, lo que significa que la gestión del agua es un desafío importante para la sostenibilidad de la región. Otra problemática que también está relacionada con el agua es la dificultad que ha tenido el pueblo para tratar sus aguas residuales. San Pedro de Atacama cuenta con una Estación Depuradora de Aguas Residuales Urbanas (EDAR), sin embargo, su diseño no se ha actualizado y no da abasto para toda la población, que incluye población fija y población flotante debida al turismo, por lo que la EDAR ha tenido diferentes problemas por el desborde de aguas sin tratar, que han escurrido hasta pueblos aledaños, provocando un problema sanitario muy grave. Por lo tanto, en el presente trabajo se propone implementar un humedal artificial para el tratamiento de aguas residuales, considerando que San Pedro de Atacama se encuentra en medio del desierto, este cuenta con una gran superficie disponible para la implementación de un humedal artificial. La nueva EDAR en primer lugar deberá ubicarse en un sitio diferente al que se encuentra la actual EDAR, de modo de liberar la zona para permitir el desarrollo habitacional y turístico de dicha área, de acuerdo al plano de desarrollo comunal vigente en la comuna. La nueva EDAR consta de pretratamiento (aliviadero, canal de desbaste con rejas gruesas y finas y un desarenador-desengrasador), tratamiento primario (sedimentador primario), tratamiento secundario (análisis de 3 alternativas de humedales artificiales de flujo subsuperficial: horizontal, vertical y vertical francés) Tras el dimensionamiento, análisis de rendimientos y análisis de costes de las tres alternativas mencionadas se realizó una evaluación para la toma de decisión, donde se seleccionó la mejor alternativa, que, para este caso, resultó ser el humedal artificial de flujo subsuperficial vertical francés.

[EN] Chile is a country that is located in the southern part of South America. It has a unique shape, since it is one of the longest countries in the world, with 4.300 km in length and at the same time one of the narrowest, with a width of about 180 km. It has an area of 756.945 km2 and according to the National Institute of Statistics (INE), at the end of 2021 it had an approximate population of 19,2 million inhabitants. San Pedro de Atacama is a town located in the province of El Loa, in the Antofagasta region, in the great north of Chile. It is located in the Atacama Desert, known for being one of the largest and driest deserts in the world. The town is located 2.450 meters above sea level, it is one of the main tourist centers in Chile, being the starting point to explore unique landscapes. The commune of San Pedro de Atacama has a population of 10,996 inhabitants, of which 50,24% corresponds to the urban population, that is, approximately 5.524 inhabitants. The main economic activity in San Pedro de Atacama is based on tourism and agriculture, the latter playing an important, although limited, role in the local economy. Water scarcity is a major problem in San Pedro de Atacama due to extreme weather conditions and lack of precipitation. The ayllus (family groups belonging to the indigenous community) have been the most affected and have seen how the use and management of water has changed due to the influence of external factors, such as mining and tourism. The main economic activities mentioned above depend on water, which means that water management is a major challenge for the sustainability of the region. Another problem that is also related to water is the difficulty that the town has had to treat its wastewater. San Pedro de Atacama has an Urban Wastewater Treatment Plant (WWTP), however, its design has not been updated and it is not enough for the entire population, which includes a fixed population and a floating population due to tourism, so the WWTP has had different problems due to the overflow of untreated water, which has run into surrounding towns, causing a very serious health problem. Therefore, in this work it is proposed to implement an artificial wetland for the treatment of wastewater, considering that San Pedro de Atacama is located in the middle of the desert, it has a large surface area available for the implementation of an artificial wetland. The new WWTP must first be located in a different location than the current WWTP, in order to free up the area to allow housing and tourism development in said area, according to the communal development plan in force in the commune. The new WWTP consists of pretreatment (roughing channel with coarse and fine grates and a sand trap-degreaser), primary treatment (primary settler), secondary treatment (analysis of 3 alternatives for artificial subsurface flow wetlands: horizontal, vertical and French vertical). After the sizing, performance analysis and cost analysis of the three aforementioned alternatives, an evaluation was carried out for decision making, where the best alternative was selected, which, in this case, turned out to be the French vertical subsurface flow artificial wetland.