UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA FACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA

HUMEDALES ARTIFICIALES PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

MSc. Rosa Miglio T.

INTRODUCCION Por muchos años, científicos e ingenieros estudiaron el efecto del tratamiento de aguas a través de pantanos naturales, estos estudios dieron como resultado el desarrollo de sistemas de tratamiento de aguas residuales a través de humedales o pantanos construidos.

HUMEDALES ARTIFICIALES, WETLANDS O BIOFILTROS

Sistemas formados por un complejo ecosistema de sustratos, vegetación y agua, cuyo objetivo es la remoción de los contaminantes presentes en el agua residual.

QUE SON HUMEDALES ARTIFICIALES? ¾

) ) )

El término Humedal (Wetland) se usa para definir áreas que tienen 3 componentes típicos: Presencia de agua: área inundada permanente o periódicamente. Suelos característicos: clasificados como hídricos. Vegetación apropiada: prevaleciendo las plantas macrófitas (plantas hídricas grandes) adaptadas a las condiciones hidrológicas.

CUALES SON LOS CONTAMINANTES REMOVIDOS EN UN HUMEDAL? 9 Sólidos en suspensión 9 Materia orgánica 9 Nitrógeno 9 Fósforo 9 Microorganismos patógenos 9 Metales pesados

TIPOS DE HUMEDALES ARTIFICIALES Superficiales o de Flujo libre: • Con plantas flotantes • Con plantas sumergidas • Con plantas emergentes Subsuperficiales (BIOFILTROS) • Flujo horizontal (BFH) • Flujo vertical (BFV) • Combinación (BFV – BFH)

HUMEDALES DE FLUJO LIBRE Nivel de superficie Agua residual (influente)

Agua

Efluente de altura variable Fondo impermeable

Plantas Flotantes

Pendiente (2-8%)

Profundidad del lecho 0.6m

Grava de distribución

ESPECIES VEGETALES UTILIZADAS EN HUMEDALES DE FLUJO LIBRE

Lenteja de agua

Eichhornia crassipes

(Lemna gibba)

(Jacinto de agua)

Tiphas

HUMEDALES DE FLUJO LIBRE

SISTEMA LEMNA

HUMEDALES DE FLUJO LIBRE

Usos de la lemna

HUMEDALES DE FLUJO SUBSUPERFICIAL O BIOFILTROS Filtro biológico de grava sembrado con plantas acuáticas por donde discurren las aguas residuales pretratadas. PLANTAS MACROFITAS EMERGENTES

h

Canal de distribución del afluente al Biofiltro

MICROORGANISMOS LECHO FILTRANTE

Disposición final

TIPOS DE FLUJO

VERTICAL HORIZONTAL

COMPONENTES DE LOS HUMEDALES ARTIFICIALES SUSTRATO: •

Soporte para el crecimiento de las plantas, suministrándoles parte del alimento necesario para su crecimiento.

•

La granulometría del substrato permite una buena remoción de sólidos suspendidos y de la parte orgánica.

•

Lugar de desarrollo de bacterias.

•

Tipos de sustrato: arena gruesa (2 mm), arena gravosa (8 mm), grava fina (16 mm), grava media (32 mm), piedra partida (128 mm), piedra volcanica.

COMPONENTES DE LOS HUMEDALES ARTIFICIALES MICROORGANISMOS: (Bacterias) ¾

Actúan en la descomposición de materia orgánica y en la degradación y en la transformación de compuestos tóxicos.

¾

Pueden ser aerobios y anaerobios

COMPONENTES DE LOS HUMEDALES ARTIFICIALES PLANTAS: ¾

Suministran oxígeno al suelo y mantienen un ambiente adecuado para el crecimiento de bacterias. Tranferencia de O2 hacia las raices

AGUA RESIDUAL CRUDA

AGUA RESIDUAL TRATADA

Ambiente aerobico Ambiente anaerobico

MEDIO FILTRANTE

COMPONENTES DE LOS HUMEDALES ARTIFICIALES PLANTAS: ¾

La superficie de las raíces ofrece protección a los microorganismos.

¾

Mantienen la capacidad hidráulica del suelo.

¾

Consumen de nutrientes ( N y P ).

¾

Concentran en sus tallos y hojas ciertos metales pesados.

Papiro

Achira

Pastos (Zacate)

Cyperus alternifolius Carrizo (Phragmites australis)

DISEÑO DE PANTANOS SUBSUPERFICIALES ¾

TRATAMIENTOS PREVIOS : incluyen rejas, desarenadores, sedimentadores, tanques septicos, tanques Imhoff, para eliminar, sólidos, arenas y grasas.

CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE PANTANOS SUBSUPERFICIALES ¾

FORMA Y DIMENSIONES: rectangular, cuadrada o irregular, con una profundidad entre 0,60 y 0,70 m.

¾

AREA: entre 1 y 5 m2/población equivalente.

¾

CONFIGURACION DEL SUSTRATO: material del lecho

¾

TOPOGRAFIA DEL TERRENO

¾

PENDIENTE DEL FONDO DEL PANTANO

¾

PERMEABILIDAD DEL SUELO

ESTRUCTURAS DE ENTRADA Y SALIDA

ESTRUCTURAS DE ENTRADA Y SALIDA

DISEÑO DE PANTANOS SUBSUPERFICIALES ¾

REVESTIMIENTO DEL LECHO

PARAMETROS DE DISEÑO EN PANTANOS DE FLUJO SUBSUPERFICIAL

Tiempo de retención : 1 a 6 días Carga orgán. superficial: 4 a 180 kgDBO/ha.día Carga hidráulica: 0,03 a 0,14 m3/m2.día Superficie específica: 7 a 33 m2/m3.día

CONSTRUCCION DE UN HUMEDAL ARTIFICIAL DE FLUJO SUBSUPERFICIAL

CONSTRUCCION DE UN HUMEDAL ARTIFICIAL DE FLUJO SUBSUPERFICIAL

CONSTRUCCION DE UN HUMEDAL ARTIFICIAL DE FLUJO SUBSUPERFICIAL

HUMEDAL ARTIFICIAL RECUBIERTO TOTALMENTE DE MACRÓFITAS

APLICACIONES DE ESTA TECNOLOGIA •

•

•

•

Aguas residuales domésticas y municipales • Aguas negras • Aguas grises Aguas residuales agroindustriales • Granjas • Producción de alimentos (lecheras, queseras..) Aguas residuales industriales • Industria minera • Industria petroquímica • Industria papelera Tratamiento de lodos

EFICIENCIAS EN LA REMOCION DE CONTAMINANTES SISTEMA COMPLETO

HUMEDAL DE FLUJO SUBSUPERFICIAL HORIZONTAL

DQO

90-95%

80-90%

DBO5

95-98%

90-95%

≥ 90%

80-90%

N total

35%

35%

P total

10-20%

10-20%

2.5-3 un.log.

2-2.5 unidades log

1-3 un.log.

1-3 unidades log

SS

Coliformes fecales Huevos de helmintos

ACTIVIDADES DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO ¾ ¾

¾

Rejilla y desarenador: limpieza periódica de sólidos gruesos y material sedimentado usando pala y carretilla. Tanque de sedimentación: remoción de nata flotante una vez por mes usando pala y carretilla; y de lodos sedimentados una vez por año, mediante tubo de purga o bomba para semisólidos. Humedales subsuperficiales: . Corte de plantas en la superficie, dependiendo de su ciclo de crecimiento. . Reposición del primer metro de lecho filtrante principal cuando se note un flujo superficial de agua (2 a 3 años)

EXPERIENCIAS EN LA MOLINA

3 CELDAS EN PARALELO

Con aguas residuales domesticas

FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA ¾

CAUDAL DE ENTRADA :

2,2 m3/día

¾

TIEMPO DE RETENCION :

24 horas

¾

CARGA HIDRAULICA APLICADA : 0,12 m3/m2. día

¾

SUPERFICIE ESPECIFICA:

8,3 m2/m3. día

EXPERIENCIAS EN LA MOLINA PARAMETRO

CARRIZO

CYPERUS

SOLIDOS SUSPENDIDOS DBO

99%

99%

85%

86%

DQO

83%

83%

CF

96%

97%

Con aguas residuales en la granja de porcinos de la UNALM

CAUDAL DE ENTRADA :

0,36 m3/día

TIEMPO DE RETENCION :

12 horas

FLUJO VERTICAL DESCENDENTE - ASCENDENTE

CYPERUS ALTERNIFOLIUS

RESULTADO DE LA EVALUACION PORCENTAJES DE REMOCION PARAMETRO

PANTANO CARRIZO

PANTANO CYPERUS

BLANCO

DQO

94%

95%

89%

NITROGENO TOTAL

94%

94%

89%

PARAMETRO

DESAGUE CRUDO

PANTANO CARRIZO

PANTANO CYPERUS

BLANCO

OXIGENO DISUELTO (mg/l)

0,45

4,44

5,5

3,46

AVANCES DE LA TECNOLOGIA EN EL PAIS ECOCIUDAD Villa El Salvador Aguas grises de 60 familias Q = 26,7 m3/día 2 humedales: horizontal

vertical

y

CIENEGUILLA - Casa de Retiro El Milagro

Pob. Atendida 80 personas Aguas grises Q = 8 m3/día Area de humedal = 27,5 m2

COMUNIDAD DE LACABAMBA ANCASH

Pob atendida: 1300 personas Q = 104 m3/día Area de humedal = 58,5m2

PROYECTO NIEVERIA

Se produce anualmente entre 300 y 500 kg de abono Se evita gastar alrededor de 150,000 l de agua.

Q = 250 l/dia Area de humedal = 0,91 m2