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BIOFILTROS Ecoescuela

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Enero 2013

Tratamiento de Aguas Residuales Mediante Humedales Artificiales

Jimena Ziga Del Canto

Importancia de los humedales naturales


Los humedales son los ecosistemas ms productivos del mundo. Contribuyen a la precipitacin local y constituyen un sistema eficiente para la purificacin del agua. Preservan la diversidad biolgica. Para muchas especies de camarones, peces y aves acuticas son reas de descanso en sus rutas migratorias. Previenen de inundaciones, recargando los acuferos subterrneos y estabilizando las condiciones locales, particularmente lluvias y temperatura. Son viveros importantes para la mayora de las especies de peces y camarones que luego son atrapados en costa fuera. Son reas importantes de pastoreo para el ganado y animales silvestres y reas vitales de reproduccin para muchas especies de peces y aves.

Importancia de los humedales naturales


Abastecimiento de agua dulce. Nuestro planeta tiene el 70% cubierto por este liquido, slo el 2% es agua dulce y la restante se localiza en los ocanos. La demanda de agua tiende a aumentar por el crecimiento de la poblacin, el proceso de urbanizacin y el incremento de la mediana y gran industria.

Poblacin Rural
16% Fosas spticas 79% Pozo negros 5% Alcantarillado tradicional
Lodos Activados Biodiscos Lagunas de estabilizacin

Leyes y normas ambientales

Nch1333 DS90/2000 DS 46

Tecnologa Alternativa

Humedales construidos
Constructed Wetlands

Jimena Ziga Del Canto zunigadelcanto@gmail.com

Aguas residuales domsticas

Materia Orgnica Nutrientes


Nitrgeno amoniacal Fosfatos

Eutrofizacin REUTILIZACIN

OBSERVACIN DE LA NATURALEZA Buscando soluciones a travs de patrones naturales

Sistemas Vivos

Oxgeno Temperatura Agua Nutrientes

Tipos de Humedales
Naturales Artificiales

Sistemas de flujo libre (FWS) Sistemas de flujo subsuperficial (SFS) Vertical Horizontal

Componentes y Encargados de la depuracin


Absorcin

Plantas Soporte Agua Microorganismos

Degradacin biolgica Transformacin qumica Sedimentacin Filtracin

Depuracin

Materia Orgnica 70%


Microorganismos

Nitrgeno 30%
Nitrificacin/desnitrificacin Absorcin a plantas

Fsforo 39 - 92 %
Absorcin a plantas Adsorcin al sustrato Precipitacin

Como funciona?
Su funcionamiento se basa en tres principios bsicos: 1) La actividad bioqumica de diversos microorganismos. 2) El aporte de oxgeno a travs de las plantas durante el da. 3) El apoyo fsico del lecho del humedal, que tiene una actividad filtrante y funciona como soporte y hbitat de las mismas plantas y microorganismos. De este modo, Se eliminan los materiales disueltos y suspendidos Se produce la biodegradacin de la materia orgnica hasta mineralizarla y ser provechosa para las plantas.

Medio de Soporte
Arena Grava

Microorganismos
Aerobias Anaerobias Consorcios microbianos

Typha spp spp. .


Temp. 14 - 32 C pH 5 - 7,5 Profundidad 30 cm Las aneas (Typha spp.) son fuerte, fcil de propagar, y capaz de producir una biomasa anual grande. Tpicamente quitan cantidades grandes del nitrato y del fosfato.

Juncos (Schoenoplectus (Schoenoplectus spp spp., ., Scirpus spp spp.) .)


Temp. 16- 27 C pH 4 - 9 Profundidad 60 cm

crecen en grupos y crecen bien en agua que tiene una profundidad de 5 cm a 3 m. Estas plantas agresivas logran una eliminacin alta de contaminantes.

Phragmites australis
Junco
Temp. 5 - 20 C pH 4 - 9 Profundidad 60 cm

Acorus Calamus
Libera antibiticos

Canna

Schoenoplectus

a,b. plantas anfibias o palustres c,d. plantas acuticas arraigadas con hojas flotantes e,f. plantas acuticas arraigadas totalmente sumergidas g,h. plantas acuticas libres, sumergida (g), y flotante libre (h).

Funcin. El arnquima asociado a los tejidos de conduccin sirve tanto para el almacenamiento de sustancias de reserva y transporte.

Los biofilms crecen en la superficie de las races

Biofilm visto con un microscopio electrnico.

Beneficios que aporta este sistema


Destaca su bajo costo de diseo, construccin, operacin y mantenimiento Mnimo gasto de energa, el no empleo de productos qumicos. Este modelo permite utilizar materiales de la zona y que las dimensiones del jardn se pueden adaptar a las caractersticas del agua que recibe y al tamao de la poblacin beneficiada con el sistema, lo que la hace una tecnologa fcilmente aplicable.

Consideraciones
En estos sistemas es importante evaluar el efecto del clima, influye en el comportamiento de las plantas (macrfitas) respecto de la incorporacin de nutrientes y materia orgnica. Del tipo de agua a tratar, es decir de la carga en cuanto a nitrgeno, fsforo y materia orgnica. Del espacio disponible para su construccin. La hidrulica del sistema va a depender del lugar a construir.

Criterios de diseo
En los ltimos 10 aos se han construido 40.000 humedales para escala media hasta 1000 PE. Pequea escala hasta 50 PE Escala media 50-1000 personas
rea Requerida Horizontal minima Vertical minima Carga Permitida Horizontal Vertical 5 m2/PE 20 m2 2,5 m2/PE 10 m2 40 mm/da 40 (L/m2 da) 60 mm/da 60 (L/m2 da)

Criterios de diseo
Verticales La carga mxima no debe exceder 2-4 mm/batch con el fin permitir la aireacin entre cada batch Profundidad Horizontal 60 cm Vertical 80 cm Relacin Largo/Ancho L/A 2,5

Construccin
Movimientos de tierra, excavaciones, impermeabilizacin y la instalacin de las estructuras de entrada y salida. Las membranas utilizadas existe una gama de variedades, los ms utilizados son: Polyvinyl chloride (PVC), Polyethylene (PE) y Polypropylene. Las estructuras de entrada y salida distribuyen el flujo al interior del humedal, es decir, evitan la formacin de caminos preferenciales de flujo y controlan el nivel de agua. Con el fin de mantener un flujo de alimentacin uniforme, es necesario tener varias estructuras de entrada, o bien una que no permita la formacin de espacios muertos donde exista un estancamiento del agua residual. Normalmente en humedales pequeos se utilizan tuberas perforadas que permiten en forma econmica mantener un flujo de alimentacin uniforme

Entrada

Flujo

Salida 10 cm

0,7 m

2%

Salida

0,3 m

1,7 m

80 cm

Largo

30 cm

Vista Superior
Ancho

Vista Lateral
Alto

Huevillo

Huevillo Bolon

30 cm 50 cm

Gravilla Bolon Largo

Mantencin
Mantencin del flujo de alimentacin Mantencin de buenas condiciones en las estructuras de entrada y salida. Manejo y control de la vegetacin (podas peridicas). Control de pestes e insectos. Involucra una limpieza peridica de hojas)

Problemas tpicos en la operacin y mantencin


Problema Nivel de agua muy baja Inundacin Stress por concentracin oxgeno a) Carga orgnica
b) Carga de amonio

Accin a realizar Limpieza de la estructura de salida y agregar mas agua. Bajar el nivel de la estructura de salida de -Reducir la carga de alimentacin - Disminuir el nivel de agua

Insectos y pestes Clima a) Fro b) Calor c) Viento

Evitar la adicin de qumicos lo ms posible. Mantener condiciones inundadas para regular la temperatura radicular.

Implementacin de humedal artificial


Gravilla Bolones Plstico grueso para impermeabilizar Pala Tijeras de podar Tuberas de PVC, uniones y pegamento Plantas

Humedal Artificial, Reaca

zunigadelcanto@gmail.com

Humedal Artificial, Reaca

zunigadelcanto@gmail.com

Humedal Artificial, Reaca

zunigadelcanto@gmail.com

Humedal Artificial, Quilpue


zunigadelcanto@gmail.com

Humedal Artificial, Quilpue

zunigadelcanto@gmail.com

Humedal Artificial, Alemania

zunigadelcanto@gmail.com

Humedal Artificial, Alemania

zunigadelcanto@gmail.com

Humedal Artificial, China

zunigadelcanto@gmail.com

Humedal Artificial, China

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Humedal Artificial, Francia

zunigadelcanto@gmail.com

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