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I. Proyecto

II. Construcción

III. Explotación y Mantenimiento

Construcción y explotación

de Humedales Construidos



Tanque

Imhoff

by pass

Reja

Bomba

Esquema de un humedal de flujo subsuperficial

Los humedales en el tiempo

� Los humedales naturales tienden a colmatarse con el tiempo y a

convertirse en ecosistemas terrestres durante el proceso de sucesión. Los sedimentos que se van acumulando provocan una pérdida progresiva de la lámina de agua.

� Los humedales sólo perduran si hay recurrencia de perturbacionesnaturales de cierta intensidad. Por ejemplo, humedales situados en las zonas de inundación de rios pueden tener una larga vida.

� De hecho, constantemente se desarrollan procesos que tienen

tendencia a originar humedales y a hacerlos desaparecer

Los procesos biogeoquímicos en los humedales

�El reciclado de los elementos químicos mediante los procesos de

transformación biogeoquímicos varía según las condiciones ambientales y el tipo de ecosistema.

� Los humedales son ecosistemas muy heterogéneos, con

relaciones complejas entre suelo-agua-aire. Incluyen muchas de las vías de reciclado de los elementos. Esta es la característica ecológica

que hace de los humedales unos sistemas muy apropiados para el

tratamiento de las aguas residuales.

� El tratamiento del agua residual tiene lugar mediante las relaciones que se establecen entre tres compartimentos: suelo, plantas y detritus(materia orgánica muerta). El suelo tiene un papel fundamental en la

adsorción y acumulación.

FormaciFormacióón n

del del BiofilmBiofilmNiveles Niveles de de Nutrientes Nutrientes

disminuyen disminuyen en el en el

centrocentro

FormaciFormacióón n de de

variedad variedad de de nichosnichos

Existe una gran relación entre el medio de la célula y su fisiología y estructura.

La diferenciación como biofilm maduro produce un incremento en

el número de nichos o microambientes. Ello contribuye a aumentar:

-Diversidad de especies de la comunidad -Diversidad metabólica y fisiológica de la comunidad

-Aumenta la complejidad de la estructura

• Aplicabilidad (¿alternativa viable?)

- Caracterización de las aguas a tratar(cantidad y calidad)

- Función del humedal en el tratamiento

- Superficie necesaria

Definición técnica, cualitativa y económica de las obras a realizar.





I. Proyecto

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• Elección del emplazamiento

- Coste expropiación del terreno (zonas rurales)

- Aspectos técnicos (orografía, geología)

• Caracterización del terreno

- Topográfica (balance de tierras óptimo)

- Geológica (excavabilidad)





I. Proyecto

• Estudio segregación de efluentes

• Estudio de la viabilidad de los diferentes tipos de humedales

• Diseño Óptimo





I. Proyecto





I. Proyecto





I. Proyecto

(I) CRITERIOS HIDRAULICOS (Ley de Darcy)

(II) CRITERIOS DE REMOCION DE CONTAMINANTES(Modelo ideal de flujo pistón)

(III) CRITERIOS EMPIRICOS Limitantes y Valores recomendados

El diseño se realiza mediante la combinación de:

(I) Requerimientos hidráulicos

El diseño hidráulico se realiza sobre la base de la Ley de Darcy:

Q / Wef = kf * i i = ∆H/L

Wef Área sección transversal efectiva del lecho, (m2)

Q Caudal promedio de aguas residuales, (m3/s)

kf Permeabilidad del lecho filtrante, (m/s)

i Pendiente hidráulica (∆H/L), (m/m)

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(II) En función de remoción de contaminantes

El diseño se realiza ajustando su comportamiento a un modelo ideal de flujo pistón:

Ce/Ca = e (-k/Ch)

→ Ce = Ca * e (-k/Ch)Donde Ce: concentración del contaminante en el efluente, (mg/l)

Ca: concentración del contaminante en el afluente, (mg/l)

k: constante(s) de degradación (kDBO5,kDQO,kE.Coli,kN,kP), (m/año)

Ch: carga hidráulica por unidad de área (Q/Asuperficie), (m3/m2.año)

La determinación del área necesaria para un BFV se realiza mediante el uso de la siguiente ecuación:

A = (Q/Kbfv) x ln(Ca-C*/Ce-C*)

Donde

Ce: concentración del contaminante en el efluente, (mg/l)

Ca: concentración del contaminante en el afluente, (mg/l)

C*: concentración de fondo, (mg/l)

k: constante de degradación, (m/año)

Q: caudal de aguas residuales, (m3/d)

A: área superficial del BFV (m2)

1. Replanteo y operaciones previas

2. Movimiento de tierras

3. Impermeabilización

4. Relleno y acondicionamiento

5. Plantación





II. Construcción





II. ConstrucciónII.1. Replanteo y operaciones previas

Crear la forma de los lechos del humedal y de los demás elementos.

• Maquinaria adecuada al terreno

• Compensar terraplenado y desmonte

• Nivelado y pendientes

• Control de la compactación

• Acabado y perfilado de taludes

• Comprobación de dimensiones




de Humedales ConstruidosConstrucción y explotación




II. ConstrucciónII.1. Replanteo y operaciones previas

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II. ConstrucciónII.2. Movimiento de Tierras

Arcillas (espesores entre 20 – 30 cm.)

- Material homogéneo. Control de la compactación

Láminas Plásticas (PVC o EPDM)

- Mayor flexibilidad

- Diseño previo de los paneles (soldaduras en taller) y transporte a obra

- Protección de la lámina plástica. Geotextiles.

- Control en la ejecución de entradas y salidas de canalizaciones

Asegurar la estanqueidad en los lechos para evitar pérdidas y

contaminación del subsuelo. Mediante arcillas o láminas plásticas,

según disponibilidad y extensión.





II. ConstrucciónII.3. Impermeabilización





Dotar a los lechos de los elementos para el y funcionamiento correctos.

Permitir las operaciones de explotación y mantenimiento.

– Entrada y salida del agua

– Control del nivel en los lechos

– Medio granular (flujo subsuperficial)





II. ConstrucciónII.4. Relleno y Acondicionamiento

Estructuras de entrada y salida del aguaEstructuras de entrada y salida del agua

Distribución uniforme del agua

Dispositivos de recogida:

tuberías perforadas





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Medio Granular (flujo subsuperficial)

� Material homogéneo en forma y tamaño. Limpio. No disgregable.

� Retención de materia en suspensión y microorganismos patógenos� Formación de biopelícula

� Precipitación de fósforo

� Precipitación de metales pesados� Soporte físico crecimiento de plantas





II. ConstrucciónII.4. Relleno y Acondicionamiento

Selección del medio granular

100 – 1000

500 – 5000

1000 – 50000

10000 – 50000

50000 – 250000

28 – 32

30 – 35

35 – 38

36 – 40

38 – 45

2

8

16

32

128

Arenas graduadas

Arenas gravosas

Gravas finas

Gravas medias

Rocas pequeñas

Conductividad

hidráulica (m/d)

Porosidad

(%)

Tamaño efectivo

D10 (mm)

Medio granular

Características típicas del material granular usado en humedales construidos de flujo subsuperficial (U.S.EPA, 1993)





Aportar a los lechos la vegetación necesaria para el tratamiento.

• 1 especie (2-3 máximo). Carrizo (Phragmites) y espadaña (Typha). Procedencia

de vivero

• X plantas/m2

• Todos los elementos deben estar funcionando

• Asegurar que las raíces tocan el agua





II. Construcción: Plantación





II. Construcción: Plantación

Los macrófitos de los humedales

UtilizaciUtilizacióón de plantas n de plantas

adaptadas!!!adaptadas!!!

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Vegetación1. Constituyen superficie para

formación de biopelícula.

2. Estabilizan medio granular,

amortiguan: velocidad del viento,

intensidad de luz y temperatura.

3. Facilitan la filtración y la adsorción de los componentes del agua

residual.

4. Liberan oxígeno por las raíces

(insignificante).

5. Asimilan nutrientes

¿Qué especie plantar?� Tolerancia a tóxicos y condiciones

anaerobias

� Capacidad para almacenar nutrientes

� Facilidad de manejo

�Adaptación a profundidades

variables

�Importante desarrollo de la

rizosfera

Phragmites australis


Tipos de macrófitos

EmergentesEmergentes Flotantes Flotantes enraizadosenraizados

Flotantes Flotantes no no enraizadosenraizados SumergidosSumergidos

EjEj. Carrizo. Carrizo

PhragmitesPhragmitesTyphaTypha

ScirpusScirpus

EjEj. . NenNenúúfares, fares,

lirios de agualirios de agua

NymphaeaNymphaeaIrisIris

EjEj. . Jacintos Jacintos de de aguaagua

Eichornia Eichornia crassipescrassipes

Scirpus holoschoenus

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Jacinto de Agua (Eichornia crassipes)

Tipos de macrófitos

Adaptaciones Adaptaciones al al medio medio

anaeranaeróóbicobico

• Espacios aéreos (aerénquima).

• Cambios hormonales. Inducen a la formación de raíces adventicias.

• Transporte de gases a la raiz.

• Oxigenación de la rizosfera.


EmergentesEmergentes Flotantes Flotantes enraizadosenraizados

Flotantes Flotantes no no enraizadosenraizados SumergidosSumergidos

EjEj. carrizo. carrizo EjEj. Nen. Nenúúfaresfares EjEj. . Jacintos Jacintos de de aguaagua

TratamientoAguas

residuales

Función de los macrófitos

Aporte de oxígenoa la rizosfera.

Aumento de la conduc-tividad hidráulica del suelo

(dudoso segúnalgunos estudios)

Absorción denutrientes

(pocoefectiva)






Operaciones necesarias para mantener el tratamiento y

las instalaciones.

• Operaciones sencillas, de baja tecnificación

• Pocas operaciones y sencillas no implica que “no hay

explotación”






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• Limpieza de estructuras de distribución y recogida de aguas

• Siega de la vegetación - Eliminación de maleza

• Gestión del nivel de agua (periodo de arranque; según época del año)

• No olvidar el resto de elementos de la línea de tratamiento. Mantener las

condiciones del tratamiento primario.






Mantenimiento y operaciMantenimiento y operacióónn

�Limpieza de estructuras dedistribución y recogida de aguas

�Control de la vegetación en los

lechos

�Eliminación de maleza

�Mantener las condiciones deltratamiento primario

�Según el diseño, explotaciones

más específicas pueden ser

necesarias

Cosechado de la vegetaciCosechado de la vegetacióónn

�Ventajas del cosechado:

-minimizar la acumulación de materia y su degradación

-aumenta el aporte de oxígeno al suelo.

-favorecer la eliminación de nutrientes (discutible)

Cosechado de la vegetaciCosechado de la vegetacióónn

�Recomendado para especies de gran biomasa (Typha, p.ej.), especialmente en zonas muy productivas.

�No recomendado para zonas frías y otras plantas como Phragmites.

�Vegetación muerta tiene efecto protector en países o zonas frías.

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