Diapositiva 1

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