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HUMEDALES ARTIFICIALES PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
MSc. Rosa Miglio T.
UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA
FACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA
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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.
INTRODUCCION
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Sistemas formados por un complejo ecosistema de sustratos, vegetación y agua, cuyo objetivo es la remoción de los contaminantes presentes en el agua residual.
HUMEDALES ARTIFICIALES, WETLANDS O BIOFILTROS
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QUE SON HUMEDALES ARTIFICIALES?QUE SON HUMEDALES ARTIFICIALES?
El tEl téérmino rmino Humedal (Humedal (WetlandWetland)) se usa se usa para definir para definir ááreas que tienen 3 reas que tienen 3 componentes tcomponentes tíípicos: picos: Presencia de aguaPresencia de agua: : áárea inundada rea inundada permanente o peripermanente o perióódicamente.dicamente.SuelosSuelos caractercaracteríísticos: clasificados sticos: clasificados como como hhíídricosdricos..VegetaciVegetacióón apropiadan apropiada: prevaleciendo : prevaleciendo las las plantas plantas macrmacróófitasfitas (plantas (plantas hhíídricas grandes)dricas grandes) adaptadas a las adaptadas a las condiciones hidrolcondiciones hidrolóógicas.gicas.
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CUALES SON LOS CONTAMINANTESCUALES SON LOS CONTAMINANTESREMOVIDOS EN UN HUMEDAL?REMOVIDOS EN UN HUMEDAL?
SSóólidos en suspensilidos en suspensióónnMateria orgMateria orgáánicanicaNitrNitróógenogenoFFóósforosforoMicroorganismos patMicroorganismos patóógenosgenosMetales pesadosMetales pesados
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TIPOS DETIPOS DE HUMEDALESHUMEDALESARTIFICIALESARTIFICIALES
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)
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HUMEDALES DE FLUJO LIBREHUMEDALES DE FLUJO LIBRE
Agua
Efluente de altura variable
Fondo impermeable
Pendiente(2-8%)
Profundidad dellecho 0.6m
Grava de distribución
Agua residual (influente)
Nivel desuperficie
Plantas Flotantes
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ESPECIES VEGETALES UTILIZADAS EN ESPECIES VEGETALES UTILIZADAS EN HUMEDALES DE FLUJO LIBREHUMEDALES DE FLUJO LIBRE
Lenteja de agua
(Lemna gibba)Eichhornia crassipes
(Jacinto de agua)
Tiphas
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HUMEDALES DE FLUJO LIBREHUMEDALES DE FLUJO LIBRE
SISTEMA LEMNA
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HUMEDALES DE FLUJO LIBREHUMEDALES DE FLUJO LIBRE
Usos de la lemna
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HUMEDALES DE FLUJO SUBSUPERFICIAL O HUMEDALES DE FLUJO SUBSUPERFICIAL O BIOFILTROSBIOFILTROS
Disposición final
Canal de distribución del
afluente al Biofiltro
LECHO FILTRANTE
h
MICROORGANISMOS
PLANTAS MACROFITASEMERGENTES
Filtro biológico de grava sembrado con plantas acuáticas por donde discurren las aguas residuales pretratadas.
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TIPOS DE FLUJOTIPOS DE FLUJO
VERTICAL
HORIZONTAL
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COMPONENTES DE LOS HUMEDALES COMPONENTES DE LOS HUMEDALES ARTIFICIALESARTIFICIALES
SUSTRATO:SUSTRATO:•• Soporte para el crecimiento de las plantas, Soporte para el crecimiento de las plantas,
suministrsuministráándoles parte del alimento necesario para ndoles parte del alimento necesario para su crecimiento.su crecimiento.
•• La granulometrLa granulometríía del substrato permite una buena a del substrato permite una buena remociremocióón de sn de sóólidos suspendidos y de la parte lidos suspendidos y de la parte orgorgáánica.nica.
•• Lugar de desarrollo de bacterias.Lugar de desarrollo de bacterias.•• Tipos de sustrato: arena gruesa (2 Tipos de sustrato: arena gruesa (2 mmmm), arena ), arena
gravosa (8 gravosa (8 mmmm), grava fina (16 ), grava fina (16 mmmm), grava media (32 ), grava media (32 mmmm), piedra partida (128 ), piedra partida (128 mmmm), piedra ), piedra volcanicavolcanica..
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COMPONENTES DE LOS HUMEDALES COMPONENTES DE LOS HUMEDALES ARTIFICIALESARTIFICIALES
MICROORGANISMOS:MICROORGANISMOS:(Bacterias)(Bacterias)ActActúúan en la an en la descomposicidescomposicióón de n de materia orgmateria orgáánica y en la nica y en la degradacidegradacióón y en la n y en la transformacitransformacióón de n de compuestos tcompuestos tóóxicos.xicos.Pueden ser aerobios y Pueden ser aerobios y anaerobiosanaerobios
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COMPONENTES DE LOS HUMEDALES COMPONENTES DE LOS HUMEDALES ARTIFICIALESARTIFICIALES
PLANTAS:PLANTAS:Suministran oxSuministran oxíígeno al suelo y mantienen un geno al suelo y mantienen un ambiente adecuado para el crecimiento de bacterias.ambiente adecuado para el crecimiento de bacterias.
Ambiente aerobico
AGUA RESIDUAL CRUDA
MEDIO FILTRANTE
AGUA RESIDUAL TRATADA
Tranferencia de O2 hacia las raices
Ambiente anaerobico
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COMPONENTES DE LOS HUMEDALESCOMPONENTES DE LOS HUMEDALESARTIFICIALESARTIFICIALES
PLANTAS:PLANTAS:La superficie de las La superficie de las raraííces ofrece proteccices ofrece proteccióón a n a los microorganismos. los microorganismos. Mantienen la capacidad Mantienen la capacidad hidrhidrááulica del suelo.ulica del suelo.Consumen de nutrientes ( Consumen de nutrientes ( N y P ).N y P ).Concentran en sus tallos Concentran en sus tallos y hojas ciertos metales y hojas ciertos metales pesados.pesados.
Papiro
Achira
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Carrizo (Phragmites australis)
Cyperus alternifolius
Pastos (Zacate)
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DISEDISEÑÑO DE PANTANOS O DE PANTANOS SUBSUPERFICIALESSUBSUPERFICIALES
TRATAMIENTOS TRATAMIENTOS PREVIOS : incluyen PREVIOS : incluyen rejas, rejas, desarenadoresdesarenadores, , sedimentadoressedimentadores, , tanques tanques septicossepticos, , tanques tanques ImhoffImhoff, para , para eliminar, seliminar, sóólidos, lidos, arenas y grasas.arenas y grasas.
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CONSIDERACIONES PARA EL DISECONSIDERACIONES PARA EL DISEÑÑO O DE PANTANOS SUBSUPERFICIALESDE PANTANOS SUBSUPERFICIALES
FORMA Y DIMENSIONES: rectangular, cuadrada o FORMA Y DIMENSIONES: rectangular, cuadrada o irregular, con una profundidad entre 0,60 y 0,70 m.irregular, con una profundidad entre 0,60 y 0,70 m.
AREA: entre 1 y 5 mAREA: entre 1 y 5 m22/poblaci/poblacióón equivalente.n equivalente.
CONFIGURACION DEL SUSTRATO: material del lechoCONFIGURACION DEL SUSTRATO: material del lecho
TOPOGRAFIA DEL TERRENOTOPOGRAFIA DEL TERRENO
PENDIENTE DEL FONDO DEL PANTANOPENDIENTE DEL FONDO DEL PANTANO
PERMEABILIDAD DEL SUELOPERMEABILIDAD DEL SUELO
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ESTRUCTURAS DE ENTRADA Y SALIDA
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ESTRUCTURAS DE ENTRADA Y SALIDA
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DISEDISEÑÑO DE PANTANOS O DE PANTANOS SUBSUPERFICIALESSUBSUPERFICIALES
REVESTIMIENTO DEL LECHOREVESTIMIENTO DEL LECHO
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PARAMETROS DE DISEPARAMETROS DE DISEÑÑO EN O EN PANTANOS DEPANTANOS DE
FLUJO SUBSUPERFICIALFLUJO SUBSUPERFICIAL
Tiempo de retenciTiempo de retencióón :n : 1 a 6 d1 a 6 dííasasCarga Carga orgorgáánn. superficial: 4 a 180 . superficial: 4 a 180 kgDBOkgDBO//ha.dha.dííaaCarga hidrCarga hidrááulica:ulica: 0,03 a 0,14 m0,03 a 0,14 m33/m/m22.d.dííaaSuperficie especSuperficie especíífica:fica: 7 a 33 m7 a 33 m22/m/m33.d.dííaa
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CONSTRUCCION DE CONSTRUCCION DE UN UN HUMEDAL HUMEDAL ARTIFICIAL DE FLUJO SUBSUPERFICIALARTIFICIAL DE FLUJO SUBSUPERFICIAL
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CONSTRUCCION DE CONSTRUCCION DE UN UN HUMEDAL HUMEDAL ARTIFICIAL DE FLUJO SUBSUPERFICIALARTIFICIAL DE FLUJO SUBSUPERFICIAL
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CONSTRUCCION DE CONSTRUCCION DE UN UN HUMEDAL HUMEDAL ARTIFICIAL DE FLUJO SUBSUPERFICIALARTIFICIAL DE FLUJO SUBSUPERFICIAL
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HUMEDAL ARTIFICIAL RECUBIERTO HUMEDAL ARTIFICIAL RECUBIERTO TOTALMENTE DE MACRTOTALMENTE DE MACRÓÓFITASFITAS
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APLICACIONES DE ESTA TECNOLOGIAAPLICACIONES DE ESTA TECNOLOGIA
•• Aguas residuales domAguas residuales doméésticas y municipalessticas y municipales•• Aguas negrasAguas negras•• Aguas grisesAguas grises
•• Aguas residuales agroindustrialesAguas residuales agroindustriales•• GranjasGranjas•• ProducciProduccióón de alimentos (lecheras, queseras..)n de alimentos (lecheras, queseras..)
•• Aguas residuales industrialesAguas residuales industriales•• Industria mineraIndustria minera•• Industria petroquIndustria petroquíímicamica•• Industria papeleraIndustria papelera
•• Tratamiento de lodos Tratamiento de lodos
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EFICIENCIAS EN LA REMOCION EFICIENCIAS EN LA REMOCION DE CONTAMINANTESDE CONTAMINANTES
SISTEMASISTEMACOMPLETOCOMPLETO
HUMEDALHUMEDALDE FLUJO SUBSUPERFICIALDE FLUJO SUBSUPERFICIAL
HORIZONTALHORIZONTAL
DQODQO 9090--95%95% 8080--90%90%
DBODBO55 9595--98%98% 9090--95%95%
SSSS ≥≥ 90%90% 8080--90%90%
N totalN total 35%35% 35%35%
P totalP total 1010--20%20% 1010--20%20%ColiformesColiformesfecalesfecales 2.52.5--3 un.log.3 un.log. 22--2.5 unidades log2.5 unidades log
Huevos de Huevos de helmintoshelmintos 11--3 un.log.3 un.log. 11--3 unidades 3 unidades loglog
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ACTIVIDADES DE OPERACIACTIVIDADES DE OPERACIÓÓN Y N Y MANTENIMIENTOMANTENIMIENTO
Rejilla y Rejilla y desarenadordesarenador: limpieza peri: limpieza perióódica de sdica de sóólidos lidos gruesos y material sedimentado usando pala y carretilla.gruesos y material sedimentado usando pala y carretilla.Tanque de sedimentaciTanque de sedimentacióón: remocin: remocióón de nata flotante n de nata flotante una vez por mes usando pala y carretilla; y de lodos una vez por mes usando pala y carretilla; y de lodos sedimentados una vez por asedimentados una vez por añño, mediante tubo de purga o, mediante tubo de purga o bomba para semiso bomba para semisóólidos.lidos.Humedales subsuperficiales: Humedales subsuperficiales: . Corte de plantas en la superficie, dependiendo de su . Corte de plantas en la superficie, dependiendo de su ciclo de crecimiento.ciclo de crecimiento.. Reposici. Reposicióón del primer metro de lecho filtrante principal n del primer metro de lecho filtrante principal cuando se note un flujo superficial de agua (2 a 3 acuando se note un flujo superficial de agua (2 a 3 añños)os)
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EXPERIENCIAS EN LA MOLINAEXPERIENCIAS EN LA MOLINA
Con aguas residuales domesticas
3 CELDAS EN PARALELO
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FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMAFUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA
CAUDAL DE ENTRADA :CAUDAL DE ENTRADA : 2,2 m2,2 m33/d/dííaa
TIEMPO DE RETENCION :TIEMPO DE RETENCION : 24 horas24 horas
CARGA HIDRAULICA APLICADA :CARGA HIDRAULICA APLICADA : 0,12 m0,12 m33/m/m22. d. dííaa
SUPERFICIE ESPECIFICA:SUPERFICIE ESPECIFICA: 8,3 m8,3 m22/m/m33. d. dííaa
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EXPERIENCIAS EN LA MOLINAEXPERIENCIAS EN LA MOLINA
PARAMETROPARAMETRO CARRIZOCARRIZO CYPERUSCYPERUS
SOLIDOSSOLIDOSSUSPENDIDOSSUSPENDIDOS
99%99% 99%99%
DBODBO 85%85% 86%86%
DQODQO 83%83% 83%83%
CFCF 96%96% 97%97%
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Con aguas residuales en la granja de porcinos de la Con aguas residuales en la granja de porcinos de la UNALMUNALM
CAUDAL DE ENTRADA : 0,36 m3/día
TIEMPO DE RETENCION : 12 horas
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CYPERUS ALTERNIFOLIUSFLUJO VERTICAL
DESCENDENTE - ASCENDENTE
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RESULTADO DE LA EVALUACION RESULTADO DE LA EVALUACION PORCENTAJES DE REMOCIONPORCENTAJES DE REMOCION
PARAMETROPARAMETRO PANTANO PANTANO CARRIZOCARRIZO
PANTANO PANTANO CYPERUSCYPERUS
BLANCOBLANCO
DQODQO 94%94% 95%95% 89%89%
NITROGENO NITROGENO TOTALTOTAL
94%94% 94%94% 89%89%
PARAMETROPARAMETRO DESAGUE DESAGUE CRUDOCRUDO
PANTANO PANTANO CARRIZOCARRIZO
PANTANO PANTANO CYPERUSCYPERUS
BLANCOBLANCO
OXIGENO OXIGENO DISUELTO DISUELTO
((mgmg/l)/l)
0,450,45 4,444,44 5,55,5 3,463,46
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AVANCES DE LA TECNOLOGIA AVANCES DE LA TECNOLOGIA EN EL PAISEN EL PAIS
ECOCIUDAD
Villa El SalvadorAguas grises de 60 familias
Q = 26,7 m3/día
2 humedales: vertical y horizontal
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CIENEGUILLA CIENEGUILLA -- Casa de Retiro El Casa de Retiro El MilagroMilagro
Pob. Atendida 80 personas
Aguas grises
Q = 8 m3/día
Area de humedal = 27,5 m2
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COMUNIDAD DE LACABAMBA COMUNIDAD DE LACABAMBA --ANCASHANCASH
Pob atendida: 1300 personas
Q = 104 m3/día
Area de humedal = 58,5m2
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PROYECTO PROYECTO NIEVERIANIEVERIA
Se produce anualmente entre 300 y 500 kg de abonoSe evita gastar alrededor de 150,000 l de agua.
Q = 250 l/dia
Area de humedal = 0,91 m2