UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA FACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA HUMEDALES ARTIFICIALES PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

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Cristián Farías Soto
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1 UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA FACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA HUMEDALES ARTIFICIALES PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES MSc. Rosa Miglio T.

2 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.

3 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.

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

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

6 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)

7 HUMEDALES DE FLUJO LIBRE Nivel de superficie Agua residual (influente) Agua Plantas Flotantes Efluente de altura variable Fondo impermeable Pendiente (2-8%) Profundidad del lecho 0.6m Grava de distribución

8 ESPECIES VEGETALES UTILIZADAS EN HUMEDALES DE FLUJO LIBRE Lenteja de agua (Lemna gibba) Eichhornia crassipes (Jacinto de agua) Tiphas

9 HUMEDALES DE FLUJO LIBRE SISTEMA LEMNA

10 HUMEDALES DE FLUJO LIBRE Usos de la lemna

11 HUMEDALES DE FLUJO SUBSUPERFICIAL O BIOFILTROS Filtro biológico de grava sembrado con plantas acuáticas por donde discurren las aguas residuales pretratadas. Canal de distribución del afluente al Biofiltro PLANTAS MACROFITAS EMERGENTES h LECHO FILTRANTE MICROORGANISMOS Disposición final

12 TIPOS DE FLUJO VERTICAL HORIZONTAL

13 COMPONENTES DE LOS HUMEDALES ARTIFICIALES SUSTRATO: Soporte para el crecimiento de las plantas, suministrándoles ndoles parte del alimento necesario para su crecimiento. La granulometría a del substrato permite una buena remoción n de sólidos s 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.

14 COMPONENTES DE LOS HUMEDALES ARTIFICIALES MICROORGANISMOS: (Bacterias) Actúan en la descomposición n de materia orgánica y en la degradación n y en la transformación n de compuestos tóxicos. t Pueden ser aerobios y anaerobios

15 COMPONENTES DE LOS HUMEDALES ARTIFICIALES PLANTAS: Suministran oxígeno al suelo y mantienen un ambiente adecuado para el crecimiento de bacterias. AGUA RESIDUAL CRUDA Tranferencia de O 2 hacia las raices AGUA RESIDUAL TRATADA Ambiente aerobico MEDIO FILTRANTE Ambiente anaerobico

16 COMPONENTES DE LOS HUMEDALES ARTIFICIALES PLANTAS: La superficie de las raíces ofrece protección n a los microorganismos. Mantienen la capacidad hidráulica del suelo. Consumen de nutrientes ( N y P ). Concentran en sus tallos y hojas ciertos metales pesados. Papiro Achira

17 Carrizo (Phragmites australis) Pastos (Zacate) Cyperus alternifolius

18 DISEÑO O DE PANTANOS SUBSUPERFICIALES TRATAMIENTOS PREVIOS : incluyen rejas, desarenadores, sedimentadores, tanques septicos, tanques Imhoff,, para eliminar, sólidos, s arenas y grasas.

19 CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE PANTANOS SUBSUPERFICIALES FORMA Y DIMENSIONES: rectangular, cuadrada o irregular, con una profundidad entre 0,60 y 0,70 m. AREA: entre 1 y 5 m 2 /población n equivalente. CONFIGURACION DEL SUSTRATO: material del lecho TOPOGRAFIA DEL TERRENO PENDIENTE DEL FONDO DEL PANTANO PERMEABILIDAD DEL SUELO

20 ESTRUCTURAS DE ENTRADA Y SALIDA

21 ESTRUCTURAS DE ENTRADA Y SALIDA

22 DISEÑO O DE PANTANOS SUBSUPERFICIALES REVESTIMIENTO DEL LECHO

23 PARAMETROS DE DISEÑO O EN PANTANOS DE FLUJO SUBSUPERFICIAL Tiempo de retención n : 1 a 6 díasd Carga orgán.. superficial: 4 a 180 kgdbo/ha.d ha.día Carga hidráulica: Superficie específica: 0,03 a 0,14 m 3 /m 2.día 7 a 33 m 2 /m 3.día

24 CONSTRUCCION DE UN HUMEDAL ARTIFICIAL DE FLUJO SUBSUPERFICIAL

25 CONSTRUCCION DE UN HUMEDAL ARTIFICIAL DE FLUJO SUBSUPERFICIAL

26 CONSTRUCCION DE UN HUMEDAL ARTIFICIAL DE FLUJO SUBSUPERFICIAL

27 HUMEDAL ARTIFICIAL RECUBIERTO TOTALMENTE DE MACRÓFITAS

28 APLICACIONES DE ESTA TECNOLOGIA Aguas residuales domésticas y municipales Aguas negras Aguas grises Aguas residuales agroindustriales Granjas Producción n de alimentos (lecheras, queseras..) Aguas residuales industriales Industria minera Industria petroquímica Industria papelera Tratamiento de lodos

29 EFICIENCIAS EN LA REMOCION DE CONTAMINANTES SISTEMA COMPLETO HUMEDAL DE FLUJO SUBSUPERFICIAL HORIZONTAL DQO 90-95% 95% 80-90% DBO % 98% 90-95% 95% SS 90% 80-90% N total 35% 35% P total 10-20% 10-20% Coliformes fecales un.log unidades log Huevos de helmintos 1-33 un.log unidades log

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

31 EXPERIENCIAS EN LA MOLINA 3 CELDAS EN PARALELO Con aguas residuales domesticas

33 FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA CAUDAL DE ENTRADA : 2,2 m 3 /día TIEMPO DE RETENCION : 24 horas CARGA HIDRAULICA APLICADA : 0,12 m 3 /m 2. díad SUPERFICIE ESPECIFICA: 8,3 m 2 /m 3. díad

34 EXPERIENCIAS EN LA MOLINA PARAMETRO CARRIZO CYPERUS SOLIDOS SUSPENDIDOS 99% 99% DBO 85% 86% DQO 83% 83% CF 96% 97%

35 Con aguas residuales en la granja de porcinos de la UNALM CAUDAL DE ENTRADA : TIEMPO DE RETENCION : 0,36 m 3 /día 12 horas

36 FLUJO VERTICAL DESCENDENTE - ASCENDENTE CYPERUS ALTERNIFOLIUS

37 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

38 AVANCES DE LA TECNOLOGIA EN EL PAIS ECOCIUDAD Villa El Salvador Aguas grises de 60 familias Q = 26,7 m 3 /día 2 humedales: vertical y horizontal

39 CIENEGUILLA - Casa de Retiro El Milagro Pob. Atendida 80 personas Aguas grises Q = 8 m 3 /día Area de humedal = 27,5 m 2

40 COMUNIDAD DE LACABAMBA - ANCASH Pob atendida: 1300 personas Q = 104 m 3 /día Area de humedal = 58,5m 2

41 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 m 2

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