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Proyecto de reciclaje de aguas residuales residenciales para el barrio deSan José de Valderas MadridSan José de Valderas, Madrid.Tratamiento por medio de humedales artificiales en el espacio público.

Máster Universitario en Edificación Eficiente y Rehabilitación Energética y MedioambientalEnzo Ribotta Quintana

Actualidad: El crecimiento de y mantención de laciudad implica crecimiento de vertederos todos lospaños, con inversiones millonarias principalmentedestinadas a su construcción y transporte de residuosinvolucrados.

El C j d G bi bó i ió d 6 4El Consejo de Gobierno aprobó una inversión de 6,4millones de euros para las obras de construcción de unnuevo vaso de vertido que va a permitir a estevertedero acoger 1,6 millones de toneladas más deresiduos. Las actuales instalaciones están alcanzando elmáximo de su capacidad, por lo que se haceimprescindible la ampliación de su vida útil. Serviciopara 42 municipios del sur de la región.

Gracias a esta ampliación la planta tendrá una vida útil Real Decreto 1620/2007 sobre depuración y reciclaje Gracias a esta ampliación, la planta tendrá una vida útilde 21 meses más.

El proyecto aprobado por el Consejo de Gobiernoincluye la construcción de un nuevo vaso de vertido en

l l té i i i l d Pi t S

aguas residuales.

1.‐Usos indicados para la reutilización de aguas depuradas.

una parcela en los términos municipales de Pinto y SanMartín de la Vega,

viernes, 18 de mayo de 2012,

2‐Criterios de calidad tales como la DBO y concentración de contaminantes para distintitos usos

3.‐ Contratos de cesión de derechos sobre aguas regeneradas, y ,

www.espormadrid.esregeneradas


San José de Valderas , hacia un barrio autosuficiente hídricamente

1.‐Ventajas de los humedales artificiales1. Ventajas de los humedales artificiales2.‐Características de los humedales superficiales y los sub superficiales3.‐Calculo de necesidades y aportes hídricos del barrio4.‐Dimensionamiento biológicog5.‐Dimensionamiento hidráulico6.‐Distribución de aéreas de Humedales en el barrio

7.‐Línea de tratamiento en los humedales de Calle Calda de los Reyes

•Mejora del hábitat natural en el sector •Implementación de un sistema de humedales artificiales considerados para un entorno mediana y fuertemente urbanizado•Rehabilitación del espacio publico como un sistema de concienciación

bi l d d l d i l j á iambiental, donde los procesos de reciclaje están en contacto continuamente con el nuevo habitar del sector.

Los humedales artificiales como opción a los sistemas convencionales de tratamiento de aguas.

•Consumo energético casi nulo• Alta eficiencia en la calidad sanitaria del efluente •Bajos costos de explotación y mantenimiento•Buena integración de la planta depuradora en el medio g p prural•Refuerzo de la biodiversidad de su entorno inmediato•Capacidad de regulación del sistema.

Porcentajes de reducción de contaminantes superior a los exigidos legalmente dependiendo de las dimensiones y la geometría elegida del humedal

• Más del 90 % de la demanda biológica de oxigeno (DBO) eliminada.•Entre el 85‐95% la eliminación de los sólidos en suspensión (SS)•Eliminación del nitrógeno (NTK) con valores cercanos al 66%• Un 15% en la eliminación del fósforo.

Humedal de flujo superficial (FWS):‐Mayor TRH , mayor resiliencia biológica ante bacterias externas.M j d l i t i t t f l i‐Mejora del ecosistema existente, que favorecen el propio funcionamiento del humedal.

Singularidades biológicas sobre agente contaminantes:El Nit ó li i d d•El Nitrógeno es eliminado por procesos de nitrificación/desnitrificación, asimilación por las plantas y volatilización. Procesos por respiración anaerobia .•Los Agente Patógenos además de sedimentarse y sufrir la

ió d d l tibióti d l í d l l tsecreción dada por los antibióticos de las raíces de las plantas, mueren por aporte de la radiación UV

Humedal de flujo subsuperficial (SFS):j p ( )‐ Biopelícula de oxigeno.‐Menos superficie‐Evitar la aparición de olores y mosquitos. ‐Alto rendimiento en la remoción de SS

Singularidades biológicas sobre agentes contaminaste:•El Nitrógeno es eliminado por filtración, sedimentación, adsorción y por asimilación por parte de las plantas y microorganismos.y p p p p y gLa Materia Orgánica es reducida por conversión biológica, por intervención de bacterias facultativas y anaerobias adheridas a las superficies de las plantas y los detritos del medio de relleno del humedal.


Calculo de las necesidades hídricas para el barrio.

i l l l d d d d l é d d l

Baldeo de calles:

• Dato Ref. 1 = 1,50 l/m2 x día•Dato Ref 2 =12 3 m3/día

Otros:

•Limpieza de alcantarillas 25 l/m x díaLi i d d 6 l/ 2 díRiego: Para calcular las necesidades de riego de las aéreas verdes del

barrio hay que tener en cuenta los siguientes parámetros:

1.‐ Eficiencia total del sistema (EfT)

2 P did l ió (EfP)

Dato Ref. 2 12,3 m3/día•Dato Ref. 3 = 20,8 m3/día

•Limpieza de mercados 6 l/m2 x día•Mercados 700 l/puesto x día•Boca de incendio 100 mm.1.000 l/minuto•Riego de jardines 6 l/m2 x día

2.‐ Perdidas por percolación (EfP)

3.‐ Necesidades hídricas de la vegetación (ETc), con la formula ETc= ET0 x KcDonde, ETO = Evapotranspiración potencial diaria de la zona

KC = valor experimental que depende del cultivo

Demanda de agua para riego con 19.260 m2 aéreas verdes= 4.231,9 m3/año

Demanda de agua para baldeo de aceras con 65.815 m2KC = valor experimental que depende del cultivo.

4.‐ Necesidad de agua para lixiviación de sales (Efs) con la formula : Efs= CEa / 2 x CEes máx.

Donde CEa = depende de la conductividad eléctrica del agua

=16.428,2 m3/año

Necesidad total = 20,660,1 m3/año

C ib ió híd iDonde, CEa = depende de la conductividad eléctrica del aguade riego medida en dS/m

CEes máx. = disminución de producción del 100%

5.‐ Evapotranspiración potencial diaria de la zona (ETO) (mm/día):Calculada para Alcorcón tomando en cuenta la radiación solar y

Contribución hídrica:156 l/pers180 viviendas de 4 pers c/uMenos un 35% de consumo por aplicación de la tecnologíaPontos.Calculada para Alcorcón tomando en cuenta la radiación solar y

temperaturas medias anual, según el método de Hargreales

ET0 = 0,0135 (tmed + 17,78) Rs

Donde, tmed = temperatura media, °C

Pontos.Caudal de 72,9 m3/día = 26.608,5 m3/año

394mm/año de lluvia3 641 m2 con Atlantis = 1 362 45 m3/año, p ,

Rs = radiación solar incidente, convertida en mm/día

ET0 = 3,14 mm/día

De esta manera se puede calcular la necesidad total para riego (Nt) con

3.641 m2 con Atlantis = 1.362,45 m3/año

TOTAL = 27.979,95 m3/año

Sobrante para otros usos 5 948 4 m3/añop p g ( )la formula :

Nt = (ETc / Eft) x (1 + Efs)Sobrante para otros usos = 5.948.4 m3/año

Dimensionamiento biológico

Para realizar el dimensionamiento biológico se debe antes que nada tener en cuenta que la variable principal de este suele ser la carga

orgánica expresado en términos de Demanda biológica de oxigeno(DBO). Con la información necesaria sobre este factor en el

agua residual efluente y la requerida en el afluente podemos predimensionar el humedal con la siguiente formula

Donde, As = Área superficial del humedal SFS, m2As Área superficial del humedal SFS, m2Q = Caudal medio en el sistema, m3/d

n = “porosidad” del humedalCo = Concentración de DBO en el efluente, mg/lCi= Concentración de DBO en el afluente, mg/l

Kt = Constante de temperatura del contaminante a tratarKt = Constante de temperatura del contaminante a tratary = Profundidad del humedal

Desde ahí lo siguiente es verificar que el área en m2 obtenida no sea sobrepasada por el calculo de la misma

f l li d d l di i i

Área total de FWS= 884.52 m2

formula aplicada a todos los distintos contaminantes a tratar con su factor Kt. correspondiente.

Con este proceso obtenemos el área destinada para un Humedal superficial (SFS) que siempre es mayor al área

it dnecesitada para uno

Dimensionamiento hidráulicoEl diseño hidráulico de un humedal artificial es crítico para el éxito de

su rendimiento. El flujo a través del humedal debe superar la resistencia por fricción del mismo sistema. Esta resistencia viene impuesta por la vegetación y la capa de sedimentos en los FWS,

mientras que en los SFS se debe a las raíces de las plantas y los sólidos acumulados. La energía necesaria para superar esta resistencia viene dada por la pérdida de carga entre la entrada y la salida del sistema.

Para vencer esta resistencia se proveerá de una inclinación en el fondo del h medal s ficiente para permitir n drenaje completo c ando seadel humedal suficiente para permitir un drenaje completo cuando sea

necesario y una salida de altura variable con el nivel de agua.La relación largo‐ancho tiene gran influencia en el régimen hidráulico y

en la resistencia del flujo del sistema. Por lo tanto relaciones de 1:1 hasta 4:1 son aceptables.

Lo esencial es determinar la velocidad hidráulica del flujo para los requerimientos biológicos de depuración necesarios. Se puede calcular

con la siguiente formula :

Donde, V = TRH= 3 73 días v = velocidad del flujo (m/s).

n = coeficiente de Manning (s/m1/3).h = profundidad del agua en el humedal (m).

Y = gradiente hidráulico (m/m).

= 3, 73 días

Y luego el dimensionamiento exacto de la relación largo/ ancho se calcula con:

Donde,L= Máxima longitud de la celda

del humedal (m)del humedal (m).m = parte del gradiente hidráulico disponible para conseguir la carga

necesaria (% como decimal)a = Factor de resistencia

Área total de FWSÁrea total de FWS= 884.52 m2


Contenedor subterráneo de fangos y materia orgánica

Materia orgánica desde los humedales (40%) y contribución de los ciudadanos.

Necesidad de 727 m3/año de materia orgánica para una relación optima de Nitrógeno/Carbono (15:1) entre los lodos producidos y la materia orgánica requerida.

Producción de 1.211,8 m3/año de Lodos para compostaje

Digestor 40 % en lareducción del

compostaje

anaerobio

Filtro apresión

reducción del volumen

65 % en la reducción del volumen

Contenedor de lodos

19% de lodosCon la

Pozo deDesbaste de gruesos

Decantadorcircular

Línea tratamiento de aguas residuales

Línea tratamiento de lodos activos

Con la producción de 14,14 m3/día de lodos activos que entran en el digestor

bgruesos

de lodos activos

Producción de gas natural

Lí d t j

anaerobio se produce 179.930,0 m3/año de gas natural y 366.221,14

DesarenadorFosa corta jabónLínea de compostaje,

kWh/año de electricidad.

Tratamiento hibrido en tres fases y con variedad de configuraciones vegetales en distintas celdas

CORTE A‐A´

‐Grava media y gruesa para filtro y distribución 20‐40 mm‐Vegetación intercalada entre carrizos y espadaña principalmente‐Proporción de 2:1 con un TRH de 1‐2

CORTE B‐B´‐Vegetación intercalada ‐Zonas con densidad de vegetación , proporción de 3:1 y TRH > 3‐Zonas libres de vegetación abundante, solo con macrófitas flotantes proporción de 5‐1 o mas, TRH de 1

CORTE D‐D´‐Grava fina < 20mm‐Vegetación intercalada y combinada con gran variedad de especies, incluyendo Lirios (Lythrum salicaria)

‐Proporción de 2:1 con un TRH de 1‐2p

Conclusiones

1.‐El aporte de lluvias al sistema es insignificante del punto de vista del caudal aportado en relación a lo que aporta las aguas residualescaudal aportado en relación a lo que aporta las aguas residuales .

2.‐Es posible implementar un sistema de humedales artificiales en el ámbito urbano teniendo en consideración un circuito pensado paraámbito urbano teniendo en consideración un circuito pensado para disminuir principalmente los gases .

3.‐La configuración de celdas con variedad de especies vegetales aportar3. La configuración de celdas con variedad de especies vegetales aportar un mejor rendimiento en la remoción de contaminantes.

4.‐El área necesaria para abastecer de humedales necesarios a un ámbito purbano no es demasiado grande y puede ser integrado en diseños urbanos de todo tipo


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