Esta es ...construccion y explotacion_de_humedales_construidos_j_morato
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I. Proyecto
II. Construcción
III. Explotación y Mantenimiento
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Tanque
Imhoff
by pass
Reja
Bomba
Esquema de un humedal de flujo subsuperficial
Los humedales en el tiempo
� Los humedales naturales tienden a colmatarse con el tiempo y a
convertirse en ecosistemas terrestres durante el proceso de sucesión. Los sedimentos que se van acumulando provocan una pérdida progresiva de la lámina de agua.
� Los humedales sólo perduran si hay recurrencia de perturbacionesnaturales de cierta intensidad. Por ejemplo, humedales situados en las zonas de inundación de rios pueden tener una larga vida.
� De hecho, constantemente se desarrollan procesos que tienen
tendencia a originar humedales y a hacerlos desaparecer
Los procesos biogeoquímicos en los humedales
�El reciclado de los elementos químicos mediante los procesos de
transformación biogeoquímicos varía según las condiciones ambientales y el tipo de ecosistema.
� Los humedales son ecosistemas muy heterogéneos, con
relaciones complejas entre suelo-agua-aire. Incluyen muchas de las vías de reciclado de los elementos. Esta es la característica ecológica
que hace de los humedales unos sistemas muy apropiados para el
tratamiento de las aguas residuales.
� El tratamiento del agua residual tiene lugar mediante las relaciones que se establecen entre tres compartimentos: suelo, plantas y detritus(materia orgánica muerta). El suelo tiene un papel fundamental en la
adsorción y acumulación.
FormaciFormacióón n
del del BiofilmBiofilmNiveles Niveles de de Nutrientes Nutrientes
disminuyen disminuyen en el en el
centrocentro
FormaciFormacióón n de de
variedad variedad de de nichosnichos
Existe una gran relación entre el medio de la célula y su fisiología y estructura.
La diferenciación como biofilm maduro produce un incremento en
el número de nichos o microambientes. Ello contribuye a aumentar:
-Diversidad de especies de la comunidad -Diversidad metabólica y fisiológica de la comunidad
-Aumenta la complejidad de la estructura
• Aplicabilidad (¿alternativa viable?)
- Caracterización de las aguas a tratar(cantidad y calidad)
- Función del humedal en el tratamiento
- Superficie necesaria
Definición técnica, cualitativa y económica de las obras a realizar.
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
I. Proyecto
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• Elección del emplazamiento
- Coste expropiación del terreno (zonas rurales)
- Aspectos técnicos (orografía, geología)
• Caracterización del terreno
- Topográfica (balance de tierras óptimo)
- Geológica (excavabilidad)
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
I. Proyecto
• Estudio segregación de efluentes
• Estudio de la viabilidad de los diferentes tipos de humedales
• Diseño Óptimo
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
I. Proyecto
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
I. Proyecto
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
I. Proyecto
(I) CRITERIOS HIDRAULICOS (Ley de Darcy)
(II) CRITERIOS DE REMOCION DE CONTAMINANTES(Modelo ideal de flujo pistón)
(III) CRITERIOS EMPIRICOS Limitantes y Valores recomendados
El diseño se realiza mediante la combinación de:
(I) Requerimientos hidráulicos
El diseño hidráulico se realiza sobre la base de la Ley de Darcy:
Q / Wef = kf * i i = ∆H/L
Wef Área sección transversal efectiva del lecho, (m2)
Q Caudal promedio de aguas residuales, (m3/s)
kf Permeabilidad del lecho filtrante, (m/s)
i Pendiente hidráulica (∆H/L), (m/m)
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(II) En función de remoción de contaminantes
El diseño se realiza ajustando su comportamiento a un modelo ideal de flujo pistón:
Ce/Ca = e (-k/Ch)
→ Ce = Ca * e (-k/Ch)Donde Ce: concentración del contaminante en el efluente, (mg/l)
Ca: concentración del contaminante en el afluente, (mg/l)
k: constante(s) de degradación (kDBO5,kDQO,kE.Coli,kN,kP), (m/año)
Ch: carga hidráulica por unidad de área (Q/Asuperficie), (m3/m2.año)
La determinación del área necesaria para un BFV se realiza mediante el uso de la siguiente ecuación:
A = (Q/Kbfv) x ln(Ca-C*/Ce-C*)
Donde
Ce: concentración del contaminante en el efluente, (mg/l)
Ca: concentración del contaminante en el afluente, (mg/l)
C*: concentración de fondo, (mg/l)
k: constante de degradación, (m/año)
Q: caudal de aguas residuales, (m3/d)
A: área superficial del BFV (m2)
1. Replanteo y operaciones previas
2. Movimiento de tierras
3. Impermeabilización
4. Relleno y acondicionamiento
5. Plantación
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
II. Construcción
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
II. ConstrucciónII.1. Replanteo y operaciones previas
Crear la forma de los lechos del humedal y de los demás elementos.
• Maquinaria adecuada al terreno
• Compensar terraplenado y desmonte
• Nivelado y pendientes
• Control de la compactación
• Acabado y perfilado de taludes
• Comprobación de dimensiones
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Construcción y explotación
de Humedales ConstruidosConstrucción y explotación
de Humedales Construidos
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
II. ConstrucciónII.1. Replanteo y operaciones previas
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Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
II. ConstrucciónII.2. Movimiento de Tierras
Arcillas (espesores entre 20 – 30 cm.)
- Material homogéneo. Control de la compactación
Láminas Plásticas (PVC o EPDM)
- Mayor flexibilidad
- Diseño previo de los paneles (soldaduras en taller) y transporte a obra
- Protección de la lámina plástica. Geotextiles.
- Control en la ejecución de entradas y salidas de canalizaciones
Asegurar la estanqueidad en los lechos para evitar pérdidas y
contaminación del subsuelo. Mediante arcillas o láminas plásticas,
según disponibilidad y extensión.
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
II. ConstrucciónII.3. Impermeabilización
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Dotar a los lechos de los elementos para el y funcionamiento correctos.
Permitir las operaciones de explotación y mantenimiento.
– Entrada y salida del agua
– Control del nivel en los lechos
– Medio granular (flujo subsuperficial)
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
II. ConstrucciónII.4. Relleno y Acondicionamiento
Estructuras de entrada y salida del aguaEstructuras de entrada y salida del agua
Distribución uniforme del agua
Dispositivos de recogida:
tuberías perforadas
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
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Medio Granular (flujo subsuperficial)
� Material homogéneo en forma y tamaño. Limpio. No disgregable.
� Retención de materia en suspensión y microorganismos patógenos� Formación de biopelícula
� Precipitación de fósforo
� Precipitación de metales pesados� Soporte físico crecimiento de plantas
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
II. ConstrucciónII.4. Relleno y Acondicionamiento
Selección del medio granular
100 – 1000
500 – 5000
1000 – 50000
10000 – 50000
50000 – 250000
28 – 32
30 – 35
35 – 38
36 – 40
38 – 45
2
8
16
32
128
Arenas graduadas
Arenas gravosas
Gravas finas
Gravas medias
Rocas pequeñas
Conductividad
hidráulica (m/d)
Porosidad
(%)
Tamaño efectivo
D10 (mm)
Medio granular
Características típicas del material granular usado en humedales construidos de flujo subsuperficial (U.S.EPA, 1993)
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Aportar a los lechos la vegetación necesaria para el tratamiento.
• 1 especie (2-3 máximo). Carrizo (Phragmites) y espadaña (Typha). Procedencia
de vivero
• X plantas/m2
• Todos los elementos deben estar funcionando
• Asegurar que las raíces tocan el agua
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
II. Construcción: Plantación
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
II. Construcción: Plantación
Los macrófitos de los humedales
UtilizaciUtilizacióón de plantas n de plantas
adaptadas!!!adaptadas!!!
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Vegetación1. Constituyen superficie para
formación de biopelícula.
2. Estabilizan medio granular,
amortiguan: velocidad del viento,
intensidad de luz y temperatura.
3. Facilitan la filtración y la adsorción de los componentes del agua
residual.
4. Liberan oxígeno por las raíces
(insignificante).
5. Asimilan nutrientes
¿Qué especie plantar?� Tolerancia a tóxicos y condiciones
anaerobias
� Capacidad para almacenar nutrientes
� Facilidad de manejo
�Adaptación a profundidades
variables
�Importante desarrollo de la
rizosfera
Phragmites australis
Los macrófitos de los humedales
Tipos de macrófitos
EmergentesEmergentes Flotantes Flotantes enraizadosenraizados
Flotantes Flotantes no no enraizadosenraizados SumergidosSumergidos
EjEj. Carrizo. Carrizo
PhragmitesPhragmitesTyphaTypha
ScirpusScirpus
EjEj. . NenNenúúfares, fares,
lirios de agualirios de agua
NymphaeaNymphaeaIrisIris
EjEj. . Jacintos Jacintos de de aguaagua
Eichornia Eichornia crassipescrassipes
Scirpus holoschoenus
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Jacinto de Agua (Eichornia crassipes)
Tipos de macrófitos
Adaptaciones Adaptaciones al al medio medio
anaeranaeróóbicobico
• Espacios aéreos (aerénquima).
• Cambios hormonales. Inducen a la formación de raíces adventicias.
• Transporte de gases a la raiz.
• Oxigenación de la rizosfera.
Los macrófitos de los humedales
EmergentesEmergentes Flotantes Flotantes enraizadosenraizados
Flotantes Flotantes no no enraizadosenraizados SumergidosSumergidos
EjEj. carrizo. carrizo EjEj. Nen. Nenúúfaresfares EjEj. . Jacintos Jacintos de de aguaagua
TratamientoAguas
residuales
Función de los macrófitos
Aporte de oxígenoa la rizosfera.
Aumento de la conduc-tividad hidráulica del suelo
(dudoso segúnalgunos estudios)
Absorción denutrientes
(pocoefectiva)
Los macrófitos de los humedales
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Operaciones necesarias para mantener el tratamiento y
las instalaciones.
• Operaciones sencillas, de baja tecnificación
• Pocas operaciones y sencillas no implica que “no hay
explotación”
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
III. Explotación y Mantenimiento
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• Limpieza de estructuras de distribución y recogida de aguas
• Siega de la vegetación - Eliminación de maleza
• Gestión del nivel de agua (periodo de arranque; según época del año)
• No olvidar el resto de elementos de la línea de tratamiento. Mantener las
condiciones del tratamiento primario.
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
Construcción y explotación
de Humedales Construidos
III. Explotación y Mantenimiento
Mantenimiento y operaciMantenimiento y operacióónn
�Limpieza de estructuras dedistribución y recogida de aguas
�Control de la vegetación en los
lechos
�Eliminación de maleza
�Mantener las condiciones deltratamiento primario
�Según el diseño, explotaciones
más específicas pueden ser
necesarias
Cosechado de la vegetaciCosechado de la vegetacióónn
�Ventajas del cosechado:
-minimizar la acumulación de materia y su degradación
-aumenta el aporte de oxígeno al suelo.
-favorecer la eliminación de nutrientes (discutible)
Cosechado de la vegetaciCosechado de la vegetacióónn
�Recomendado para especies de gran biomasa (Typha, p.ej.), especialmente en zonas muy productivas.
�No recomendado para zonas frías y otras plantas como Phragmites.
�Vegetación muerta tiene efecto protector en países o zonas frías.