Bases ecológicas del empleo de filtros verdes/humedales ...
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Bases ecológicas del empleo de filtros verdes/humedales,
en el tratamiento de la contaminación difusa
Rosa Gómez Cerezo
Profesora Titular de Ecología
Departamento de Ecología e Hidrología
Universidad de Murcia
Los humedales como sistemas de depuración natural
¿Qué es un humedal?
Los humedales: bases del proceso depurador
...unidad funcional que constituye una anomalía hídrica positiva en el paisaje, de orígen natural o artificial, que no sea un río ni un lago y que se caracteriza por presentar comunidades biológicas o usos característicos que las diferencian del entorno.
(González-Bernáldez, 1989)
Los humedales: bases del proceso depurador
HUMEDAL
Vegetación
Sustrato
Microrganismos
Los humedales: bases del proceso depurador
Carga contaminante(DBO5, DQO, N, P, metales pesados, pesticidas, patógenos)
Reducción de la carga contaminante,
Se
dim
en
to
Agua
Los humedales: bases del proceso depurador
Condiciones
anaeróbicas
Condiciones
aeróbicas
Retención
Transformación
Eliminación
Importancia de las plantas en humedales
Difusión de oxígeno hacia el sedimento
O2
O2
O2
Soporte físico para el desarrollo de microorganismos
Asimilación de nutrientes
N & P
Los humedales: bases del proceso depurador
Los humedales: bases del proceso depurador
Lagunas anaeróbias : profundas (2,7-3,6 m), elevada carga orgánica, formación de ácidos y fermentación metánica (aguas industriales)
Lagunas facultativas : (1,2- 3 m),
zona aeróbia y zona anaeróbia, fotosíntesis y aireación superficial (aguas urbanas e industriales)
Lagunas de maduración : (0,6- 1 m),
fotosíntesis y aireación superficial (aguas urbanas e industriales)
Los humedales: bases del proceso depurador
Degradación
� Tratamiento secundario vs terciario
Tratamiento terciario: eliminación del nitrógeno y fósforo producido en la degradación de la materia orgánica de la fase anterior (disminuye el NT y PT )
materia orgánica
N-orgánico (proteinas animales y vegetales, urea, etc.)
P-orgánico (polifosfátos, urea, etc.)
NH4+
PO43-
NO2-
NO3-
Los humedales: bases del proceso depurador
Determinación de las zonas sensibles y menos sensibles
artículo 5 de la 91/271
a) Lagos, lagunas, embalses, estuarios y aguas marinas que sean
eutróficos o que podrían llegar a serlo en un futuro próximo si no
se adoptan medidas de protección.
1. Lagos y cursos de agua que desemboquen en lagos, lagunas,
embalses, bahías cerradas que tengan un intercambio de aguas escaso y en las
que, por lo tanto, puede producirse una acumulación.
2. Estuarios, bahías y otras aguas marítimas que tengan un intercambio
de aguas escaso o que reciban gran cantidad de nutrientes.
Directiva 91/271/CEE del Consejo de 21 de mayo de 1991
ZONAS SENSIBLES (2)
PARÁMETRO ELIMINACIÓN DE N Y P
concentración % reducción
Fósforo totalmg/l
2 (entre 10.000 y 100.000 h-e)
1 (para más de 100.000 h-e)
80
Nitrógeno totalmg/l
15 (entre 10.000 y 100.000 h-e)
10 (para más de 100.000 h-e)
70-80
(2) - Deben cumplir, además, los requisitos establecidos para las zonas normales.
Condiciones de tratamiento según tipo de zona donde se viertan las aguas tratadas
Los vertidos que, sin realizarse directamente en zonas sensibles, contribuyan a la contaminación de
dichas zonas, quedarán asimismo sujetos a estos parámetros.
Los humedales: bases del proceso depurador
El SustratoTranformaciones del Nitrógeno en los sedimentos de lo s humedales
Sed
imen
toA
gua
Los humedales: bases del proceso depurador
El SustratoTranformaciones del Fósforo en los sedimentos de los h umedales
Sed
imen
toA
gua
Elemento del vertido Mecanismo de acción
SS Sedimentación, filtración y degradación
DBO
•Degradación microbiana (aeróbia y anaeróbia)
•Sedimentación
Nitrógeno
•Amonificación seguida de nitrificación y desnitrificación
•Asimilación por vegetación•Volatilización del amonio
Fósforo
•Reacciones de adsorción-precipitación con Al, Fe, Ca y minerales de la arcilla
•Asimilación por vegetación
Patógenos
•Sedimentación/filtración
•Muerte gradual
•UV•Excreción de antibióticos por las raíces de helófitos
Principales mecanismos de transformación y retención de agentes contaminantes en humedales (modificado de Brix et al., 1989)
Principales mecanismos de transformación y retenció n de contaminantes
LOS HUMEDALES ARTIFICIALESLOS HUMEDALES ARTIFICIALES EN EL TRATAMIENTO DE LAS
AGUAS RESIDUALES
Filtros verdes vs Humedales artificiales
Tipos de flujo hídrico en el diseño de los humedales artificiales
Flujo superficial Flujo invertido
Flujo horizontal subsuperficial
Flujo vertical
20 cm
Los humedales artificiales en el tratamiento de aguas residuales
mineralización
de la MO y
nitrificación :
NH4---NO3
Mayor
oxigenación
Menor
oxigenación
Flujo
vertical
Flujo horizontal
subsuperficial
desnitrificación:
NO3 ------ N2
Los humedales artificiales en el tratamiento de aguas residuales
Humedal de Flujo superficial Humedal de Flujo subperficial
Humedales combinados,
multi-etapas: mejores
resultados
1. Flujo
subsuperficial
2. Flujo vertical
3. Flujo
subsuperficial
La vegetación
Phragmites australis
Typha sp
Los humedales artificiales en el tratamiento de aguas residuales
Iris pseudoacorus
Scirpus sp.
Juncus maritimus
Los humedales artificiales en el tratamiento de aguas residuales
Stage 1Stage 2Stage 3
Not substrate
0
25
50
75
100
125
150
175
200
Series 1 Series 2 Series 3 Series 4
SS
m
g/l
60 mg/l
35 mg/l
Sand
Iron fillings
Mean outflow concentrations from the different stages of series with the EU quality standars (Directive 91/271)
(Ecological Engineering, 2001, 16:501-517)
Inflow = 180 mg/l
Los humedales artificiales en el tratamiento de aguas residuales
BO
D5
mg
/l
0
25
50
75
100
125
150
175
Series 1 Series 2 Series 3 Series 4
Stage 1Stage 2Stage 3
25 mg/l
(Gómez et al, 2001,Ecological Engineering 16:501-517)
192 mg/l
61 mg/l
Los humedales artificiales en el tratamiento de aguas residuales
Stage 1Stage 2Stage 3
(Gómez et al 2001. Ecological Engineering,16:501-517)
Concentración agua
bruta = 38 mg/l N
Límites para vertido a
zonas sensibles
Reducción NT > 70%
Los humedales artificiales en el tratamiento de aguas residuales
Los humedales artificiales en el tratamiento de aguas residuales
Ventajas del empleo de humedales artificiales
NO Proliferación de algas ni de
NO Generación de malos olores
mosquitos en tratamiento de flujo subsuperficial
NO Formación de espumas y flotantes
BAJO contenido en N y P del efluente
Adecuación paisajística con el entorno, incremento de la biodiversidad
OFRECE recursos didácticos y de ocio
Escaso o NULO gasto energético
SENCILLEZ de las instalaciones
NO requiere personal cualificado
BAJO mantenimiento
Los humedales artificiales en el tratamiento de aguas residuales
Requiere de una mayor superficie de terreno que otras tecnologías
Cierta evaporación del agua (evapotranspiración)
Desventajas del empleo de humedales artificiales
Los humedales artificiales en el tratamiento de aguas residuales
Aplicaciones� Aguas domésticas y urbanas. Especialmente indicado para pequeños núcleos urbanos. Ampliamente utilizado en Europa
� Aguas industriales: fabricación de papel, productos farmacéuticos, cosméticos, alimentación, bodegas, refinerías y mataderos, entre otros.
� Lixiviado de vertederos
� Aguas de drenaje de extracciones mineras
� Escorrentía urbana y agrícola
� Aguas procedentes de granjas
� Aguas procedentes de los campos de golf
Los humedales artificiales en el tratamiento de aguas residuales
� Como tratamiento terciario mejorando instalaciones de tratamiento convencionales u otras de tecnología blanda (lechos de turba, biodiscos, agunaje)
La gestión integral del paisaje una herramienta básica para el control de la contaminación difusa en cuenca agrícolas
Los humedales artificiales en el tratamiento de aguas residuales
Humedal de Playa de la Hita
Humedal de la Marina del Carmolí
Humedal de Lo Poyo
Los humedales artificiales en el tratamiento de aguas residuales
Los humedales artificiales en el tratamiento de aguas residuales