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8/2/2019 2 1235 Giz2011 Technology Review Constructed Wetlands in Spanish

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Revisin Tcnicade Humedales Artificialesde flujo subsuperficial para el tratamiento de aguas grises

y aguas domsticas


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Ttulo original: Technology Review of Constructed WetlandsSubsurface flow constructed wetlands for greywater and domestic wastewater treatment

Publicado por Agencia de Cooperacin Internacional de Alemania, GIZ

Programa de Saneamiento Sostenible ECOSAN

Contacto: Apartado postal 5180, 65726 Eschborn, AlemaniaT +49 61 96 79-4220

F +49 61 96 79-80 4220

E [email protected]

www.gtz.de/ecosan

Autores: Dra. Heike Hoffmann, Dr.-Ing. Christoph Platzer,

Dra.-Ing. Martina Winker, Dra. Elisabeth von Muench

Lugar y fecha: Eschborn, Febrero 2011

Editor Responsable: Dra. Elisabeth von Muench

Agradecimientos: Juergen Staeudel, Prof. Chris Buckley, Dr. Guenter Langergraber (por sus contribuciones y criticas);

Prahlad Lamichhane, Cynthia Kamau, Susanne Bolduan, Christine Werner

Diseo: Matthias Hartmann (GIZ)

Fotos: Portada: Heike Hoffmann, Christoph Platzer, Soeren Rued, Lukas Ulrich, Jouke Boorsma, Wolfram Sievert

Contraportada: Heike Hoffmann, Rosa Miglio, Jens Nowak, Joachim Niklas, Jouke Boorsma, Michael Blumberg

Traduccin en espaol: Rotaria del Per SAC

Contacto: [email protected]

Participacin: Ing. Blanca Villafranca, Dra. Heike Hoffmann


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3Prefacio

Esta publicacin es una importante contribucin del programade "saneamiento sostenible - ecosan" de la GIZ, alproporcionar una valiosa orientacin sobre humedalesartificiales para pases en desarrollo y transicin acerca del

tratamiento de aguas residuales y aguas grises. Esteprograma ha sido encargado por el Ministerio Federal Alemnde Cooperacin Econmica y Desarrollo (BMZ).

El enfoque de saneamiento ecolgico (ecosan) involucra dosaspectos importantes: la salud de los nios, que se puedemejorar a travs de un ptimo saneamiento en los hogares, yel tratamiento de aguas residuales, con una gestinsostenible para el reciclaje seguro de recursos importantescomo el agua y los nutrientes.

Para un desarrollo positivo es necesario que cada vez mspersonas tomen conciencia de la crisis actual delsaneamiento a nivel mundial, que est matando a miles de

nios cada da. Una de las causas principales es la grancantidad de excretas y aguas residuales no tratadas quecontaminan las fuentes de aguas superficiales y subterrneasdonde son vertidas.

Los humedales artificiales son sistemas flexibles que puedenser utilizados individualmente en los hogares o encomunidades enteras. Adems, debido al cambio climtico,cada vez ms regiones estn experimentando sequas oinundaciones. Por lo tanto, reciclar aguay/o utilizartecnologas de tratamiento no convencionales son aspectosclaves para la adaptacin a los efectos del cambio climtico.

Basados en diferentes experiencias con humedales

artificiales en diversos pases como Filipinas, Siria y Albania,esta tecnologa es considerada adecuada para la gestinsostenible de aguas residuales. Por lo que sea segura que lapresente informacin del documento motivar a las personasque trabajan con este tipo de solucin. Los comentarios paramejorar la publicacin son bienvenidos, por favor enviarlos [email protected].

Andreas KanzlerJefe de la Seccin AguaDivisin de Agua, Energa, Transportes

Deutsche Gesellschaft frInternationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbHEschborn, Alemania

Eschborn, Febrero 2011


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4Contenido

1 Resumen ......................................................................................... ........................................................... ............................. 8

2 Introduccin ............................................................................................... ........................................................... ................... 8

2.1 Pblico objetivo .................................................... ............................................................ ................................................ 8

2.2 mbito de aplicacin ........................ ............................................................ ........................................................... ......... 82.3 Definicin y terminologa ........................................................................................ .......................................................... 9

2.4 Desarrollo histrico ......................................................... ........................................................... ....................................... 9

2.5 Clasificacin de humedales artificiales ...................................................................................... ....................................... 9

2.6 Rango de aplicaciones ........................................................................................... ........................................................ 10

2.7 Seleccin de la tecnologa ........................................................ ........................................................... ........................... 10

2.7.1 Criterio de seleccin: necesidad de rea ...................................................... ........................................................ 10

2.7.2 Comparacin de HHAA FS con reactores aerbicos ...................................................... ..................................... 10

2.7.3 Comparacin de HHAA FS con lagunas facultativas ....................................................... ..................................... 11

2.7.4 Consideraciones de los costos ..................................................................... ........................................................ 11

2.8 Aspectos de reutilizacin .......................................................... ........................................................... ........................... 112.8.1 Reutilizacin de efluente tratado ......................................................... ........................................................... ....... 11

2.8.2 Aspectos higinicos (patgenos) ......................................................................................................... ................. 11

2.8.3 Aspectos de calidad del efluente tratado ............................................................... ............................................... 12

2.8.4 Aspectos de coloracin en el efluente tratado ..................................................................................... ................. 12

3 Condiciones para el diseo de humedales artificiales de flujo subsuperficial (HHAA FSS)................................................... 12

3.1 Principios del tratamiento ................................................................................................. .............................................. 12

3.1.1 Procesos de tratamiento en HHAA de flujo subsuperficial ......................................................... ........................... 12

3.1.2 Relaciones de eliminacin de los contaminantes en el tratamiento de aguas grises ............................................ 13

3.1.3 Remocin de nutrientes ................................................................................................... ..................................... 14

3.1.4 La tarea de las plantas en el HHAA FS .............................................. ........................................................... ....... 14

3.2 Consideraciones bsicas de diseo ....................................................................... ........................................................ 15

3.2.1 Requisitos generales .................................. ............................................................ .............................................. 15

3.2.2 Componentes tcnicos y tiempo de vida .............. ........................................................... ..................................... 16

3.2.3 Parmetros de diseo ..................................................... ........................................................... ........................... 16

3.2.4 rea requerida ...................................................... ........................................................... ..................................... 16

3.2.5 Diferencias entre tratamiento de aguas residuales y aguas grises en HHAA FS....................... ........................... 17

3.3 Sustrato utilizado en el HHAA FS ....................................................... ........................................................... ................. 17

3.4 Tipos de plantas utilizadas ............................................................................................... .............................................. 18

4 Pretratamiento de efluentes ................................................... ........................................................... ..................................... 19

4.1 Procesos principales de pretratamiento .......................................................................... ............................................... 19

4.2 Emisin de gas metano en el pretratamiento ............................................... ........................................................... ....... 204.3 Trampa de grasa .................................................. ............................................................ .............................................. 20

4.4 Tanque Sptico .............................................................. ........................................................... ..................................... 21

4.5 Filtro de compost .................................................. ............................................................ .............................................. 21

4.6 Tanque Imhoff ................................................................ ........................................................... ..................................... 22

4.7 Tanque Baffled ............................................................... ........................................................... ..................................... 22

4.8 Reactor UASB (RAFA) ................................................... ........................................................... ..................................... 22

5 Principios de diseo de HA FS ........................................................ ........................................................... ........................... 23

5.1 Humedales artificiales de flujo horizontal (HFH) ..................................................... ........................................................ 23

5.2 Humedales artificiales de flujo vertical (HFV) .......................................................................................................... ....... 25

5.2.1 Recomendaciones bsicas de diseo ........................................................... ........................................................ 25

5.2.2 La obstruccin y la aireacin del suelo en HFV ............................................................................................. ....... 26

5.3 El sistema Francs para tratamiento primario y secundario de aguas residuales ................................................... ....... 26


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55.4 Sistema hibrido ..................................................... ............................................................ .............................................. 28

5.5 Ejemplo de proyectos ..................................................... ........................................................... ..................................... 28

6 Operacin y mantenimiento ................................................... ........................................................... ..................................... 29

6.1 Tareas generales de operacin y mantenimiento para HHAA de flujo horizontal y vertical............................................ 29

6.2 Operacin y mantenimiento de HHAA de flujo horizontal (FH) .................................................. ..................................... 29

6.3 Operacin y mantenimiento de HHAA de flujo vertical (FV) ...................................................... ..................................... 306.4 Las plantas de los humedales deben ser removidas o no? ..................................................... ..................................... 30

6.5 Soluciones rpidas para los humedales ....................................................... ........................................................... ....... 31

7 Referencias y fuentes adicionales .......................................................................................... ............................................... 31

7.1 Documentacin citada .............................................................. ........................................................... ........................... 31

7.2 Otras lecturas recomendadas .................... ............................................................ ........................................................ 34

7.2.1 Varias publicaciones sobre humedales artificiales ........................................................... ..................................... 34

7.2.2 Casos de estudio de Sustainable Sanitation Alliance (SuSanA) .......................................................... ................. 34

7.3 Fotos y dibujos tcnicos ................................................................................................... .............................................. 34

8 Apndice................................................................................................................................................................................ 35

8.1 Apndice 1: Caracterizacin de los efluentes domsticos y aguas grises........................ .............................................. 35

8.1.1 Efluentes domsticos ...................................................... ........................................................... ........................... 35

8.1.2 Aguas grises ................................................................... ........................................................... ........................... 35

8.2 Apndice 2: Patgenos y su remocin en humedales construidos artificiales ......................................................... ....... 36

8.3 Apndice 3: Distribucin recomendada de tamao de grano en HHAA FS ................................................... ................. 38

Lista de Tablas:

Tabla 1. Procesos de remocin de contaminantes en HHAA de flujo subsuperficial. ......................................................... ....... 13

Tabla 2. Porcentaje de remocin de los humedales de flujo horizontal (HFH) y de flujo vertical (HFV) para eltratamiento de aguas grises. Los valores son similares para el tratamiento de aguas residuales domsticas. ........... 14

Tabla 3. rea requerida que depende de las condiciones climticas para HHAA FS para aguas residualespretratadas. ........................................................ ............................................................ .............................................. 17

Tabla 4. Lista de algunas plantas que pueden ser utilizadas en los HHAA FS en climas clidos. ............................................ 18

Tabla 5. Descripcin de los procesos de pretratamiento disponibles y su idoneidad para los diferentes tipos de aguasresiduales: AG = aguas grises, AR = aguas residuales. ......................................................... ..................................... 19

Tabla 6. Ejemplo de requisitos de rea para humedales de FV (ver estudios de caso SuSanA para ms detalles). ................ 28

Tabla 7. Ejemplo del clculo de las cargas de aguas grises y aguas negras para el rea superficial de dos HHAApara un colegio en Lima, Per (base de diseo de 70 PE). El texto en entre parntesis proporciona losporcentajes de reduccin. ....................................................................................................... ..................................... 29

Tabla 8. Valores tpicos de los factores de carga en las aguas residuales crudas. .................................................. ................. 35

Tabla 9. Concentraciones tpicas de microorganismos y patgenos en aguas residuales crudas domesticas. ........................ 36

Tabla 10. Reduccin de microorganismos segn e proceso de tratamiento (por logaritmo OMS 2006, vol. 2). ......................... 37


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6Lista de figuras:

Figura 1. Clasificacin de los humedales artificiales para el tratamiento de aguas residuales (adaptado de Vymazal &Krpfelov, 2008)............................................... ........................................................... ............................................... 10

Figura 2. Tratamiento descentralizado de aguas grises urbanas en un humedal artificial de flujo subsuperficialKlosterenga en Oslo, Noruega (foto L. Ulrich, 2008). .................................................... .............................................. 10

Figura 3. Izquierda: Efluente tratado en humedales artificiales de flujo vertical, Haran Al-Awamied-Siria. Derecha:Estanque antes de su reutilizacin para el riego agrcola (fotos E. von Muench, 2009, proyecto apoyado porGIZ). ......................................................... ............................................................ ........................................................ 12

Figura 4. Izquierda: Agua gris pretratada y efluente despus del HFV, para ser reutilizado en el riego de cultivos,Derecha: Agua negra pretratada y efluente despus del HFV, para ser reutilizado en el riego de reasverdes, la coloracin marrn es tpica en aguas residuales y es causada por los cidos hmicos y huminas(fotos H. Hoffmann, 2008). ..................................................... ........................................................... ........................... 12

Figura 5. De izquierda a derecha:Races y rizomas de caa (Phragmites australis) (fotos M. Blumberg, 1995). ...................... 15

Figura 6. Humedal de flujo vertical (HFV) en Lima, Per durante la prueba de bombeo para comprobarla distribucin.El agua gris pretratada sale por pequeos orificios de los tubos de distribucin. Los tubos fueronposteriormente cubiertos con grava En el flujo vertical se utiliza toda la superficie como rea de entrada.(foto H. Hoffmann, 2008). ........................ ............................................................ ........................................................ 16

Figura 7. HFV en Bayawan City, Philippines para tratar lixiviados de un vertedero durante su construccin; (foto J.Boorsma, 2009; proyecto apoyado por GIZ). ....................................................... ........................................................ 16

Figura 8. Arena gruesa utilizada para un HFV para el tratamiento de aguas residuales en Brasil, arena del rio sinpolvo, barro o arcilla (foto H. Hoffmann, 2009). .................................................................................................... ....... 17

Figura 9. Izquierda:HFV durante la construccin, Brasil, Santa Catarina, ciudad Palhoa; geomembrana HDPE contubos de dren en el fondo, cubiertos con grava. Derecha: HFV en Lima, Per, llenado con arena (H.Hoffmann, 2007). ................................................................... ........................................................... ........................... 18

Figure 10.Carrizo (Phragmites australis) despus de 2 aos en un HA de flujo vertical, tratando aguas residualesdomesticas en Haran Al-Awamied, Damasco, Siria (foto E. von Muench, 2009; proyecto apoyado por GIZ). ............ 19

Figura 11.Papiros despus 6 meses en HFV de aguas residuales domsticas de un hotel en Florianpolis, Brasil (fotoC. Platzer, 2008). ......................................................... ........................................................... ..................................... 19

Figura 12.Simsen (Scirpussp.), HFV de aguas residuales domsticas del parque olmpico de Beijing, China (foto J.Germer, 2008). ........................................ ............................................................ ........................................................ 19

Figure 13.Procesos para sacar el lodo sedimentado del pretratamiento de un HA en Tirana, Albania. El lodo se

transporta con camin cisterna para su posterior tratamiento en una planta de tratamiento de aguasresiduales (proyecto apoyado por GIZ, foto J. Nowak, 2010) ........................................................... ........................... 20

Figura 14.Izquierda: esquema de la trampa de grasa. Derecha: trampa de grasa con balde removible, antes de unhumedal, para el pretratamiento de aguas grises, Lima, Per, (esquema y foto: H. Hoffmann, 2010). ....................... 20

Figura 15.Izquierda:Esquema de Tanque Sptico. Derecha:Tanque Sptico con 3 cmaras en construccin, casa con15 personas en Lima, Per (esquema y foto: H. Hoffmann, 2009). ........................................................... ................. 21

Figura 16.Izquierda: Tanque Imhoff con los 3 compartimentos. Derecha: Tanque Imhoff en construccin, San Martin,Per (esquema y foto: H. Hoffmann, 2008). .................................... ........................................................... ................. 22

Figura 17.Esquema de un Tanque Baffled con seis compartimentos (fuente: Gutterer et al., 2009). .......................................... 22

Figura 18.Esquema de la seccin transversal de un HFH (fuente: Morel y Diener, 2006). ................................................... ....... 24

Figura 19.Esquema de la seccin transversal que muestra HFH con un tanque sptico como pretratamiento a laizquierda (fuente: Fehr, 2003). ......................................................... ........................................................... ................. 24

Figura 20.HFH con dique de piedras en la zona de entrada que ayuda con la distribucin e infiltracin del agua atratar, cerca de Leiria, Portugal (foto J. Vymazal, 2003). ......................................................... .................................... 24

Figura 21 Izquierda: Vista lateral del nivel del flujo en el HFH, se muestra el dique de entrada que controla y previenela obstruccin y escorrenta superficial de las aguas residuales. La flecha vertical izquierda indica la entraday la flecha vertical derecha la salida del agua. Derecha: Vista superior de la geometra correcta de un granHFH donde la longitud del filtro (ver las flechas verticales) es de 5-8 m, y el ancho del lecho (ver las flechashorizontales) es como mximo de 30 m (fuente: Platzer, 2000). ................................................................................. 24

Figura 22.Esquema en corte de un HFV (Morel y Diener, 2006) con filtro de arena gruesa, grava en la superficie y enel fondo para proteger el dren. ......................................................... ........................................................... ................. 25

Figura 23.Esquema de la seccin transversal que muestra un HFV y a la izquierda el tanque sptico comopretratamiento (fuente: Fehr, 2003). ........................................................................................................... ................. 25

Figura 24.Sistema Francs para 800 PE, de izquierda a derecha: tres HFV (filtros) para el pretratamiento y dos HFVpara el tratamiento secundario en Albondn, Espaa. La planta no necesita suministro de electricidad, yaque est construida en pendiente (foto T. Burkard, AKUT, 2005). .......................................... .................................... 27

Figura 25.Esquema de la primera etapa: pretratamiento de aguas residuales crudas en el sistema Francs (fuenteMolle et al., 2005). El efluente crudo sale por los tubos directamente a la superficie del humedal ...................... ....... 27


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7Figura 26.Tuberas de distribucin de las aguas residuales sobre el lecho de pretratamiento del sistema Francs,

Albondn, Espaa (foto T. Burkard, AKUT, 2007). ........................................................ .............................................. 27

Figura 27.HA FS en la ciudad Bayawan, Filipinas. La ruta de acceso del centro separa el HFV del HFH (foto J.Boorsma 2009, proyecto apoyado por GIZ). ........................................................ ........................................................ 28

Figura 28.Izquierda: Mal funcionamiento de la trampa de grasa con acumulacin de lodos en exceso. Derecha: loslodos de la trampa de grasa obstruyen la zona de infiltracin del HA, el color negro se da porque no haytransporte de oxgeno lo que lleva a la obstruccin (fotos H. Hoffmann, 2009, Lima, Per). ....................................... 29

Figura 29.Izquierda: Limpieza de las tuberas de distribucin de agua residual por medio de la apertura y cierre devlvulas durante la fase de bombeo (plantas de papiro paragua despus de un proceso de replantado).Derecha:Tapa abierta en una tubera de distribucin obstruida (fotos H. Hoffmann, 2009, Lima, Per). ................... 30

Figura 30.Humedal artificial en Duba para tratamiento de aguas residuales, el Carrizo (Phragmites) puede llegar atiene altura de 6m (foto W. Sievert, 2007). .................................................................... .............................................. 31

Figure 31.Cyperus papyrusdespus de 12 meses en un HA de flujo vertical (Brasil): Crecimiento horizontal de nuevasplantas, sin races verticales. Esta plantas pueden caer y no contribuyen al proceso de tratamiento (foto H.Hoffmann, 2008). ................................................................... ........................................................... ........................... 31

Figura 32.Recomendaciones de distribucin del tamao del grano de arena en HHAA de flujo subsuperficial (fuentePlatzer, 1998). La curva de tamizado de la arena debe estar entre las dos curvas que se indican en elgrfico. ....................................................................................................... ........................................................... ....... 38

Lista de abreviaturas:

AGARC/NDBO5DQOecosanFSGAMhab

HAHA FSHFHHFVMONTNTKN/APEPTPrTrRAFASDTARSSSST

Aguas grisesAguas residualesRelacin carbono-nitrgenoDemanda bioqumica de oxgeno despus de 5 dasDemanda qumica de oxgenoSaneamiento EcolgicoFlujo superficial (un tipo de HA)Grasas, aceites y mantecahabitante (= persona)

Humedal artificial (en plural: HHAA)Humedal artificial de flujo subsuperficialHumedal de flujo horizontal (este es un tipo de humedal de FS)Humedal de flujo vertical (este es un tipo de humedal de FS)Materia orgnicaNitrgeno totalNitrgeno total de Kjeldahl, suma del nitrgeno orgnico y amoniacalno aplicablePersona equivalente (tambin llamado p.e.)Fsforo totalPretratamientoReactor anaerbico de flujo ascendente, tambin conocido por sus siglas en ingls como UASBSistemas descentralizados de tratamiento de aguas residualesSlidos suspendidosSlidos suspendidos totales

Definiciones especificas del documento:

Clima fro: En el documento un "clima fro" significa temperaturas medias anuales inferiores a 10C.Clima clido: En el documento un "clima clido" significa temperaturas medias anuales superiores a 20C.Clima moderado: Entre clima fro y clido.


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1 Resumen

Los humedales artificiales (HHAA) desempean un papelimportante en la descentralizacin de sistemas detratamiento de aguas residuales, debido a sus caractersticascomo sistemas "naturales" de fcil aplicacin, con un ptimo

costo, un uso eficaz y bajas exigencias operativas. Unaspecto especial de gran importancia es el uso del HA parael tratamiento de aguas grises, ya que desempea un papelimportante en la integracin de los conceptos de ecosan.

Mientras que el trmino humedales artificiales es utilizadopara una amplia gama de tratamientos alternativos, estapublicacin se enfoca slo en humedales artificiales deflujo subsuperficial (HHAA FS), diseados con sustratode arena gruesa, debido a que estos han sido ampliamenteinvestigados, son replicables y es un sistema de tratamientocon alto potencial.

El proceso de tratamiento en HHAA se basa en una serie de

procesos biolgicos y fsicos (adsorcin, precipitacin,filtracin, nitrificacin, depredacin, descomposicin, etc.). Elproceso ms importante es la filtracin biolgica, realizadapor el biofilm que est compuesto de bacterias aerobias yfacultativas. La eficiencia de los procesos de tratamientoaerobio dependen de la relacin de demanda (carga) ysuministro del oxgeno (diseo del HA). Para disear estossistemas aparentemente de "tecnologa sencilla" perobiolgicamente complejos, son necesarios profesionales conlos conocimientos del tratamiento de aguas residuales.

Adems, para el diseo de los humedales se tienen queconsiderar siempre las circunstancias locales especficas,tales como clima (temperatura), disponibilidad de tierras y lareutilizacin prevista o la va de eliminacin del efluente.

Las principales tecnologas de pretratamiento que se puedenutilizar antes de filtrar el agua residual en el humedal artificial(HA) son las siguientes: Desarenador o sedimentador para la eliminacin de

arena y arenilla Trampa de grasa Filtro compostero(parasistemas a pequea escala) Tanque sptico Tanque Baffled Tanque Imhoff Reactor anaerobio de flujo ascendente, RAFA1 (el cual

slo se utiliza para sistemas a gran escala)

La generacin de biogs no deseado (y su falta de captura)en las unidades de pre-tratamiento es un tema bastantecomplejo. Puesto que el uso o quema del biogs esdeseable por razones de proteccin climtica, pero en laprctica a menudo en los sistemas de pequea escalalamentablemente esto no es econmicamente viable.

Todos los tipos de HHAA pierden su capacidad detratamiento cuando se sobrecargan por perodosprolongados de tiempo (en cambio, los picos cortos de cargason fcilmente tolerados). Esto puede ocurrir si el sistema depre-tratamiento falla, y los slidos suspendidos, lodos ograsas pasan al lecho del HA.

1 El RAFA es ms conocido por sus siglas en ingls como UASB.

Los humedales artificiales de flujo subsuperficial (HHAA FS)pueden ser diseados con flujo vertical u horizontal. ElHumedal de Flujo Vertical (HFV) tiene un rendimiento detratamiento ms eficiente con una menor rea de ocupacin.Por otra parte, la eficacia del tratamiento depende delintervalo en que se da la carga (de 4 a 8 veces al da) por loque se necesita un mayor conocimiento tcnico para el

diseo, en cambio la alimentacin del Humedal de FlujoHorizontal (HFH) es de flujo continuo. Estos son ms fcilesde disear y hasta ahora siguen siendo las instalacionespreferidas, especialmente en pases en desarrollo.

El "sistema Francs" (Sistema de HFV) para los pases endesarrollo es una opcin interesante de tratamiento de aguasresiduales municipales por la combinacin del pre-tratamiento y tratamiento secundario. Sus requisitos demantenimiento son muy bajos debido al eficiente pre-tratamiento sin ningn tipo de acumulacin de lodos.

La aparente simplicidad del sistema a menudo lleva a laconfusin de que sta tecnologa no necesita conocimientos

especiales. Pero la mayora de humedales artificiales quepresentan deficiencias, se debe a los errores de diseo y/o ala falta de mantenimiento.

Siendo las tareas ms importantes de mantenimiento larevisin peridica del pretratamiento, y el control del equipotcnico para la alimentacin de los humedales como lasbombas, la distribucin uniforme en el lecho filtrante ytambin la carga de los afluentes. En este documento seexplican las acciones necesarias para evitar la obstruccindel lecho filtrante.

Adems, la intencin de esta publicacin es difundirconocimiento y conciencia sobre humedales artificiales deflujo subsuperficial a los pases en desarrollo y transicin.

2 Introduccin

2.1 Pblico objetivo

El pblico objetivo de esta publicacin son personas quetienen conocimientos tcnico bsico y/o que: desean obtener una visin general de los HHAA de flujo

subsuperficial, sus diseos, el funcionamiento y losrequisitos de mantenimiento;

desean saber si los HHAA de flujo subsuperficial podranser una posible opcin para un problema determinadode tratamiento de aguas residuales;

trabajan con consultores que estn diseando HHAA ypor tanto, deben tener la capacidad de entender ytambin formular preguntas adecuadas;

tienen un inters en soluciones de saneamientosostenible para pases en desarrollo y en transicin.

2.2 mbito de aplicacin

Este documento se centra en el tratamiento de aguasresiduales domstica, municipales o aguas grises enhumedales artificiales de flujo subsuperficial con arena

gruesa como material filtrante.

Mayor nfasis se da en la aplicacin del sistema en pasesen desarrollo y en transicin con un clima moderadamente


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9clido, aunque en principio los humedales artificiales puedenser utilizados en todos los pases y tipos de climas.

El presente documento no es un manual de diseo. Por loque siempre ser necesario consultar con un especialistapara el diseo de humedales artificiales.

Los humedales artificiales son generalmente utilizados comoparte de los procesos de tratamiento descentralizado deaguas residuales, industriales o grises. Se implementanprincipalmente como tratamiento secundario, es decir, losefluentes siempre necesitan de un tratamiento primario, quedebe ser de acuerdo a las caractersticas del afluente, antesde entrar en el lecho filtrante del HA. Excepto para el"sistema Francs", donde el tratamiento primario (filtroplantado con confitillo) es parte del sistema.

Bsicamente, este documento ofrece una visin general yuna orientacin sobre el diseo y mantenimiento de loshumedales artificiales de flujo subsuperficial que pueden serde flujo horizontal o de flujo vertical. Tambin, incluye la

descripcin de los tratamientos primarios ms comunes,debido a la importancia que tienen para el buenfuncionamiento de los HHAA.

2.3 Definicin y terminologa

Los HHAA han sido definidos como sistemas de ingeniera,diseados y construidos para utilizar las funciones naturalesde los humedales, de la vegetacin, los suelos y de suspoblaciones microbianas para el tratamiento decontaminantes en aguas residuales" (ITRC 2003).

Otros sinnimos de "humedales artificiales" incluyen:humedales construidos, pantanos artificiales, pantanos

construidos, biofiltros, y otros sinnimos locales, aunquetambin se utiliza el nombre en ingls: wetland y el nombrems completo que es constructed wetland. Hay tambintrminos diferentes para los Humedales Artificiales de flujosubsuperficial (HHAA FSS), que incluyen: Filtros/ Biofiltros plantados. El trmino se refiere a la

caracterstica de los HHAA que siempre utilizan unavegetacin de plantas macrfitas, que son naturales dehumedales/o pantanales de la misma zona climtica.Esta caracterstica diferencia a los HHAA del grupo de"filtros no sembrados" (que tambin son llamados:biofiltros, lechos de percolacin, lechos de infiltracin ofiltros intermitentes de arena).

En Europa son conocidos como reed bed treatment

system (RBTS) cuya traduccin al espaol seraSistema de Tratamiento en Lecho de Caa", debido aque una especie vegetal frecuentemente utilizada es elcarrizo (Phragmites australis).

En los EE.UU estos sistemas tambin son denominadoscomo Lechos de Plantas Emergentes (VSB, por susiglas en ingles). "Plantas emergentes" son un tipo demacrfitas cuyas hojas estn por encima del nivel delagua, y crecen en humedales naturales.

Este gran nmero de trminos hace que la literatura sefragmente y confunda al principiante que est en labsqueda de informacin.

En este documento, los trminos "filtro" o " lecho filtrante"

son utilizados indistintamente y denotan que el lechoprincipal del humedal es de arena, lo cual posibilita unafiltracin activa con procesos mecnicos y biolgicos.

El trmino "pretratamiento" es utilizado para referirse a laetapa de tratamiento de aguas residuales crudas, antes deentrar en el lecho filtrante del HA FS. Otros autores llaman aeste paso "tratamiento primario", y el tratamiento en el HA enese caso es llamado "tratamiento secundario".

2.4 Desarrollo histricoHistricamente, los humedales naturales fueron utilizadoscomo sitios de descarga de las aguas residuales. Esto se dioprincipalmente como medio de eliminacin, mas no comotratamiento. Esta tendencia fue llevando a muchoshumedales, tales como pantanos, a saturarse de nutrientes yposteriormente a degradarse ambientalmente.

La primera investigacin sobre la posibilidad de tratar aguasresiduales en humedales artificiales fue realizada por el Dr.Seidel en 1952 en el Instituto Max Planck de Pln, Alemania(Seidel, 1965). En la dcada del 90 hubo un mayor aumentodel nmero de HHAA debido a la ampliacin de tratamientode diferentes tipos de aguas residuales (domsticas,industriales y aguas pluviales).

El uso de humedales artificiales para el tratamiento de aguasresiduales es cada vez ms aceptado en diferentes partesdel mundo. Hoy en da los humedales de flujo subsuperficialson comunes en muchos pases desarrollados (ej. Alemania,Inglaterra, Francia, Dinamarca, Polonia, Italia, etc.), siendotambin apropiados para los pases en desarrollo, solo quean faltan ser ms conocidos (Medina, 2004; Heers, 2006;Kamau, 2009).

2.5 Clasificacin de humedales artificiales

Los HHAA se clasifican por el rgimen del flujo del agua:humedal artificial de flujo superficial (HA FS) y humedalartificial de flujo subsuperficial (HA FSS), (ver Figura 1); ypor el tipo de las plantas macrfitas. Los humedalesartificiales siempre utilizan plantas macrfitas, que sonplantas acuticas que crecen en o cerca al agua.

Los diferentes tipos de humedales artificiales pueden sercombinados entre s (los llamados sistemas hbridos) con elfin de explotar las ventajas especficas de cada sistema.

El tema de este manual es exclusivamente los humedalesartificiales de flujo subsuperficial (HHAA FS). Estos estndiseados para mantener el nivel de agua totalmente por

abajo de la superficie del lecho filtrante. Esto evita losproblemas con la proliferacin de insectos.

Entre los HHAA FS hay dos tipos diferentes de material derelleno: arena o grava. Los sistemas de lecho con grava sonampliamente utilizados en Amrica Latina, frica, Asia,Australia y Nueva Zelanda. Los sistemas de lecho con arenatienen su origen en Europa, pero hoy en da son utilizadosen todo el mundo. El uso de arena gruesa contribuye a laeficiencia de los procesos de tratamiento, proporcionando lasuperficie para el crecimiento microbiano y soportando laadsorcin y los procesos de filtracin. Estos efectos dan unamayor eficiencia al tratamiento, necesitando menos espacio.En esta publicacin slo se tratarn los HHAA de flujosubsuperficial con arena gruesa de medio filtrante.


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Figura 1. Clasificacin de los humpara el tratamiento de aguas residualeVymazal & Krpfelov, 2008)

Los puntos del esquema representan

documento (HFH y HFV son abreviaturas pflujo horizontal y vertical, respectivamenthbridos tambin son posibles.

2.6 Rango de aplicaciones

Los humedales artificiales pueden ser utvariedad de aplicaciones2:

1. Tratamiento de aguas residuales m2. Tratamiento de agua residuales do

grises3. Tratamiento terciario de efluente

plantas convencionales de aguas r4. Tratamiento de aguas residuales i

lixiviados de rellenos sanittratamiento de lodos, desechospetrleo, drenaje cido deagrcolas, efluentes de fbricas deo fbricas textiles)

5. Tratamiento y retencin de aguas p6. Tratamiento natural para agua de p7. Tratamiento natural de ros y lagos

Esta publicacin se enfoca en los primerolista anterior y en estos casos siemprepretratamiento (tratamiento primario) antes

2.7 Seleccin de la tecnologaLos HA FS tienen un alto potencial para lade los tratamientos de aguas residuales oembargo no son la nica tecnologa.tratamiento siempre debe ser cuidadosamteniendo en cuenta una serie de aspectos3.

2 Para una visin general de esta aplicacin vpresentacin en ingles: http://www.susana.oren/library?view=ccbktypeitem&type=2&id=10

3 Ver el documento de visin de la Alian

Sostenible (SuSanA) para una definicin dsostenibilidad para el saneamiento (http://wen/intro/156-intro/267-vision-document).

dales artificialess (adaptado de

el enfoque del

ara humedales dee). Los sistemas

ilizados para una

unicipalesmsticas o aguas

s pretratados ensiduales

ndustriales (como

arios, compost,de refineras deinas, desechospulpa y de papel

luvialesiscinas (sin cloro)contaminados

dos puntos de laes necesario undel humedal.

descentralizacinaguas grises, sina tecnologa de

ente seleccionada

r la siguienteg/lang-35.

a de Saneamiento

los indicadores dew.susana.org/lang-

Figura 2. Tratamientogrises urbanas en un hsubsuperficial Klosterenga en2008).

2.7.1 Criterio de s

El uso de los humedales artinecesidad de disponer de reel volumen de arena grueurbanas. Pero las aplicacionsistemas pueden ser suficientcaber en los espacios urbanos

En climas clidos los humedalel mismo requerimiento enfacultativas mientras que los(HFV) necesitan 20% menoaproximadamente.

Una alternativa para ahorrarpuede ser la construccin de lde los edificios. Aunque ensolucin tiene una gran cantidel futuro, esta podra ser unainteresante. Ms informacin3.2.4 sobre el rea requerida d

2.7.2 Comparacireactores ae

Los reactores de tratamientosimilar de tratamiento al de umenor rea, se citan algunodisco rotativo, filtros sumergidcon decantadores o con membEl principal argumento para loscaso son los costos relativamla estabilidad de operacin, hepara los pases en desarrollo.

Otro aspecto importante es quproducen lodo. A menudo, lascaracterizan por la alta tasecundario y este lodo ddepositado adecuadamente.desarrollo, estos lodos much

forma incontrolada al mediproblemas de contaminacin y

10

descentralizado de aguasumedal artificial de flujoOslo, Noruega (foto L. Ulrich,

eleccin: necesidad de rea

iciales puede limitarse por las relativamente grandes o pora, especialmente en zonass descentralizadas de estos

emente pequeas como paradisponibles.

s flujo horizontal (HFH) tienensuperficie quelas lagunas

humedales de flujo verticals espacio que las lagunas

espacio en reas urbanasos HHAA FS sobre los techosla prctica actualmente estad de inconvenientes, pero enrea de investigacin bastante

se proporciona en la seccine los HHAA FS.

n de HHAA FS conrbicos

aerobio tienen una capacidadn humedal artificial, pero cons ejemplos: filtro percolador,s, reactores de lodo activado

ranas.

humedales artificiales en estente bajos de mantenimiento yhos que son muy importantes

e los humedales artificiales noplantas tcnicas aerobias se

sa de produccin de lodobe ser retirado, tratado yientras que en los pases ens veces son descargados de

ambiente, dando lugar ala salud.


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11Adems los humedales artificiales son muy eficaces para lasplantas de tratamiento de aguas residuales como unidad detratamiento terciario, por ejemplo despus del tratamiento delodos activados o filtro percolador4: Los humedales artificiales sirven como filtro de

retencin, compensando temporalmente las variacionesde la calidad del efluente, que son tpicos en el

tratamiento de reactores ms compactos. Los humedales artificiales tambin eliminan patgenos

incluso ms que los procesos convencionales detratamiento aerobio (ver seccin 8.2 del apndice).

2.7.3 Comparacin de HHAA FS con lagunasfacultativas

Los humedales artificiales y las lagunas son sistemas quetienen alta puntuacin en la fiabilidad y simplicidad delproceso, ya que no requieren de equipos especiales. Losprincipales argumentos para elegir los HHAA FS y no laslagunas son: Los HHAA FS tienen superficies libres de agua, por esto

tampoco se fomenta la cra de mosquitos. Los HHAA FS producen agua clara, mientras que laslagunas tienen una alta produccin de algas que influyenen la calidad de los efluentes y complican sureutilizacin.

Los humedales artificiales con buen funcionamiento notienen problemas de olores, mientras que es comn queen muchas lagunas se generen malos olores.

Las lagunas son mucho ms difciles de integrar en unbarrio, en particular a uno urbano, por la superficie deaguas abiertas y la posibilidad de atraer mosquitos y malolor.

Los humedales artificiales no producen lodos, aunquepueden ser producidos en la etapa del pretratamiento.En cambio, en las lagunas el lodo se acumula a lo largodel tiempo, y tiene que ser eliminado despus de 6 a 12aos. Esta actividad generalmente no se realiza,especialmente en los pases en desarrollo y se sueleabandonar el lugar de las lagunas

Cules son las ventajas de las lagunas sobre los HHAAFS? Las lagunas de tratamiento son ms fciles de disear yconstruir, no necesitan un sustrato (arena) y tienen menorescostos de inversin, especialmente para plantas a granescala (ver seccin 2.7.4).

2.7.4 Consideraciones de los costos

Los costos de inversin de los HHAA FS dependen en gran

medida del costo de la arena, pues el lecho del humedalesllenado de arena gruesa que debe estar libre de limo. Si esnecesario la arena se tiene que lavar. En segundo lugar loscostos de inversin dependen tambin del costo del terreno.

Las decisiones financieras de los procesos de tratamiento deagua residual no solo deben hacerse con los costos deinversin, sino tambin con el valor neto presente o loscostos de toda su vida til, que incluyen los costos anualesde operacin y mantenimiento.

Cuando se comparan los costos de humedales artificialescon los procesos de tratamiento aerobios se deben tomar encuenta los siguientes puntos:

4 Despus de un tratamiento secundario la carga orgnica que entraen el HA es menor, por lo que el requerimiento de rea sereduce significativamente para el HA.

Los humedales artificiales, a diferencia de las plantas detratamiento aerobio de alta carga, no representaneconomas de escala. Para plantas pequeas de hasta500 PE, los humedales artificiales son generalmentems econmicos, pero humedales artificiales msgrandes, suelen ser ms caros relativamente entrminos de costos de inversin.

Los humedales artificiales tienen costos de operacin ymantenimiento significativamente ms bajoscomparndolos con los procesos de tratamiento aerobiode carga alta por el uso de energa y el tiempo deoperacin.

Para plantas de tratamiento a gran escala de ms de 10000personas equivalentes (PE), y en zonas donde los terrenosson econmicos, las lagunas tienen un menor costo deinversin que los humedales artificiales. Pero existen otrosaspectos que deben considerarse a la hora de tomar ladecisin entre los dos procesos de tratamiento, como seindic lneas arriba.

El criterio de los costos de inversin debe ser menosimportante que la fiabilidad y la sostenibilidad a largo plazode la planta de tratamiento, incluyendo su sustentabilidadfinanciera, que est fuertemente influenciada por laoperacin y los costos anuales de mantenimiento.

2.8 Aspectos de reutilizacin

2.8.1 Reutilizacin de efluente tratado

Los HHAA FS tratan las aguas residuales de manerauniforme, tanto para descargar las en las aguas superficialescomo para reutilizar las en diversas aplicaciones, de acuerdoa los lineamientos de la OMS (OMS, 2006). Losrequerimientos legales para la calidad de los efluentes varandependiendo de los reglamentos especficos de cada pas ytambin de la reutilizacin prevista o va de eliminacin. Eldiseo del HA FS debe asegurar la calidad deseada delefluente para su eliminacin o reutilizacin.

El tipo de reutilizacin ms comn es el riego, usndosemuchas veces riego tecnificado: por goteo o subterrneopara csped, zonas verdes o la produccin de cultivos. Eneste caso se aprovechan los nutrientes contenidos en lasaguas residuales en lugar de eliminarlos.

Existen lineamientos que se deben seguir para asegurar queesta prctica sea higinicamente segura para los

consumidores de los cultivos, as como para los trabajadoresque estn en contacto permanente con las aguas residualestratadas. Las normas internacionales para la reutilizacin yuna explicacin del concepto de mltiples barreras sepueden encontrar en la OMS (2006).

2.8.2 Aspectos higinicos (patgenos)

En el tracto intestinal humano existen bacterias, conocidascomo bacterias coliformes, que son evacuadas junto con lasheces. Las bacterias coliformes normalmente no sonpatgenas, pero su presencia en aguas o suelo indica laprobabilidad de presencia del material fecal. Si el serhumano est infectado o es portador de alguna enfermedadque se transmite por el agua, estos agentes patgenostambin se encuentran en las heces (excretas) e infectan aotras personas. Las bacterias coliformes son usadas comoindicadores de contaminacin.


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12Por lo general las aguas grises que han sido tratadas en elHA FS no necesitan de ningn tratamiento adicional paracumplir con los nivel de patgenos permitidos para unadescarga segura del agua a la superficie. En el caso deaguas residuales domsticas, y dependiendo del tipo dereutilizacin, puede ser necesaria la desinfeccin en un

tratamiento terciario.

Ms informacin sobre los tipos de patgenos y sueliminacin en diferentes procesos de tratamiento se puedever en el Apndice N2.

Figura 3. Izquierda: Efluente tratado en humedalesartificiales de flujo vertical, Haran Al-Awamied-Siria. Derecha:Estanque antes de su reutilizacin para el riego agrcola(fotos E. von Muench, 2009, proyecto apoyado por GIZ).

2.8.3 Aspectos de calidad del efluente tratado

En climas clidos los humedales de flujo horizontal podranperder todo el contenido del agua residual debido a laevapotranspiracin. Por esto, cuando se hace el diseo sedebe tener en cuenta el balance hdrico. Cuanto mayor seala superficie mayor sern los efectos de precipitacin (lluvia)y de evapotranspiracin, especialmente en climas clidos ysecos.

Si es el objetivo reutilizar el agua y su prdida en eltratamiento se considera como problema, es preferible

construir humedales de flujo vertical a los de flujo horizontal,ya que tienen una capa superior no saturada y un tiempo deretencin ms corto que el HFH.

2.8.4 Aspectos de coloracin en el efluentetratado

El efluente de aguas residuales en cualquier proceso detratamiento biolgico, tal como los humedales artificiales,puede tener un color medio amarillo o marrn debido a lassustancias hmicas, como cidos hmicos o huminas (verFigura 4). Esta coloracin puede reducir la aceptacin de lareutilizacin de las aguas residuales por razones estticas.

Los cidos hmicos son la fraccin no biodegradable

proveniente de la degradacin biolgica de la materiaorgnica. Se encuentran naturalmente como compuestos delsuelo, lagos y agua del ro. No son perjudiciales para el

medio ambiente, pero tienen un impacto negativo en losprocesos de desinfeccin con cloro o radiacin ultravioleta.

Su remocin no es obligatoria, pero se puede conseguir solocon tecnologas avanzadas como carbn activado, ozono,oxidacin foto cataltica (Guylas et al., 2007; Abegglen et al.,2009). Para disimular el efecto visual cuando las aguas

residuales tratadas son utilizadas para la descarga del bao,se recomienda usar inodoros con porcelana de color.

De las experiencias de los autores, el agua gris despus deser tratada en un humedal artificial generalmente no tienecoloracin. Por otro lado, el agua residual domstica o aguasnegras despus del tratamiento en un humedal artificial amenudo, aunque no siempre, tienden a presentar un poco decolor amarillo o marrn (ver ejemplo en la Figura 4).

Figura 4. Izquierda:Agua gris pretratada y efluentedespus del HFV, para ser reutilizado en el riego decultivos, Derecha: Agua negra pretratada y efluentedespus del HFV, para ser reutilizado en el riego de reas

verdes, la coloracin marrn es tpica en aguas residuales yes causada por los cidos hmicos y huminas (fotos H.Hoffmann, 2008).

3 Condiciones para el diseo de humedalesartificiales de flujo subsuperficial (HHAAFSS)

3.1 Principios del tratamiento

3.1.1 Procesos de tratamiento en HHAA de

flujo subsuperficialLos humedales artificiales son generalmente diseados parala eliminacin de los siguientes contaminantes en aguasresiduales (ver detalles en la Tabla 1): Materia orgnica (medida como DBO5 y DQO, Demanda

Biolgica o Demanda Qumica de Oxigeno) Slidos suspendidos totales (SST) Nutrientes5 (por ejemplo nitrgeno y fsforo) Patgenos, metales pesados y otros contaminantes

Los HHAA son referidos a menudo como "simples sistemasde baja tecnologa", pero los procesos implicados en estetratamiento estn en realidad muy lejos de ser simples. Las

5 La eliminacin de nutrientes no es necesaria cuando las aguasresiduales tratadas son reutilizadas para el riego (ver seccin3).


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13actividades ocurren en diferentes zonas dentro del lecho delfiltro, siendo los siguientes componentes del sistema: Lecho de arena Zona radicular Detritus (material orgnico particular, como hojas secas) Poro de agua Poro de aire Plantas Races Biofilm: bacterias que crecen en la arena y estn ligadas

a las races

El proceso de tratamiento en el lecho de los HHAA es elresultado de complejas interacciones entre todos estoscomponentes. Debido a esto, los humedales artificiales (HA)tienen diferentes espacios con condiciones de oxigeno quedesencadenan los diversos procesos de oxidacin yreduccin de los contaminantes biodegradables.

Tabla 1. Procesos de remocin de contaminantes en HHAA

de flujo subsuperficial.Contaminante Proceso

Materiaorgnica (MO)

(medidacomo DBO5o DQO)

Las partculas de MO son eliminadas por lasedimentacin y filtracin, luego convertidasa DBO5 soluble

La MO soluble es fijada y adsorbida por elbiofilm y degradadas por las bacteriasadheridas en este.

Slidossuspendidostotales (SST)

Sedimentacin y filtracin Descomposicin durante los largos tiempos

de retencin por bacterias especializadas enel lecho de arena.

Nitrgeno Nitrificacin / Desnitrificacin por el biofilm Absorcin de las plantas (influencia limitada)

Fsforo Retencin en el lecho de arena (adsorcin) Precipitacin con aluminio, hierro y calcio Absorcin de las plantas (influencia limitada)

Patgenos Sedimentacin y filtracin Absorcin por el biofilm Depredacin por protozoarios Eliminacin de bacterias por condiciones

ambientales desfavorables (temperatura ypH)

Metalespesados

Precipitacin y adsorcin Absorcin de las plantas (influencia limitada)

Contaminantes

orgnicos

Adsorcin por el biofilm y partculas de arena

Descomposicin debido a lo largo del tiempode retencin y a las bacterias especializadasdel suelo (no calculable)

El lecho del humedal acta como filtro mecnico y biolgico.Los slidos suspendidos y los slidos microbianosgenerados en el afluente son principalmente retenidosmecnicamente, mientras que la materia orgnica soluble, esprincipalmente fijada o absorbida por el biofilm. Toda lamateria orgnica se degrada y se estabiliza dentro del lechodurante perodos prolongados de los procesos biolgicos. Eltratamiento biolgico en el lecho del humedal se basa en laactividad natural de los microorganismos, principalmente delas bacterias aerobias y facultativas, que crecen en el biofilmy que se adhieren en la superficie de las partculas de arenay races.

Los HHAA FS estn diseados para degradar la materiaorgnica por tratamientos aerobios y anxicos, pero no portratamientos anaerobios, que slo se producen en ausenciade oxgeno y nitrato y liberan biogs. Los procesos aerobiossiempre necesitan de la presencia del oxgeno (aire),mientras que los procesos anxicos se dan en condicionesde ausencia del oxgeno cuando el nitrato (NO3

-) es utilizado

por ciertas bacterias que son capaces de desnitrificar ydegradar la materia orgnica.

La presencia de zonas extensas anaerbicas (negras) enhumedales, es un problema serio operacional, pues seobstruyen los poros del material filtrante y se acumula aguaen la superficie. Humedales que entran en condicionesanaerbicas no mantienen su eficiencia. Siempre se debeneliminar las causales que generan este problema.

Comparado con otros sistemas de tratamiento los HHAAtienen baja carga, lo que posibilita la degradacin de loscontaminantes que son difciles de degradar biolgicamente.En el lecho se encuentran las bacterias especializadas que

son naturales de los suelos, que crecen muy lento pero semantienen en el sistema natural. Todo el material orgnico,Slidos Suspendidos como tambin la biomasa alimentan elproceso de degradacin biolgica, para finalmente reducirsepor los procesos aerbicos y anxicos biolgicos, resultancomponentes inorgnicos como CO2, H2O, NO3 y N2.

Tambin los componentes que no son biodegradables, comolos metales pesados pueden ser fijados, hasta cierto nivel,en el lecho de filtracin. Las plantas tambin puedencontribuir a la captacin de los metales pesados. La raznfisiolgica por la cual las plantas puedan absorber losmetales pesados an no es claro y probablemente dependefuertemente de la especie de la planta, pero hay que teneren cuenta que los metales pesados no desaparecen, sino,permanecen en el cuerpo de la planta. Se debe tener claroque los metales pesados no son un problema de las aguasresiduales domsticas ni en las aguas grises.

3.1.2 Relaciones de eliminacin de loscontaminantes en el tratamiento deaguas grises

Las eficiencias de remocin del tratamiento de las aguasgrises en los dos tipos de HHAA FS se resumen en la Tabla2. Es evidente que en los humedales de flujo vertical y en losde flujo horizontal existen diferentes relaciones deeliminacin de los diferentes parmetros. La relacin deeliminacin de la DBO5 y los SST son hasta un 99%,

mientras que la remocin total del nitrgeno el porcentaje esmenor, hasta en un 40% (pero superior en los sistemashbridos). Se puede esperar que los valores del tratamientode aguas residuales domsticas sean similares.

Las concentraciones de los contaminantes en el efluente sepueden calcular comparando las concentraciones del flujoafluente al filtro (es decir, despus del pre-tratamiento) con laproporcin de remocin.


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14Tabla 2. Porcentaje de remocin de los humedales de flujohorizontal (HFH) y de flujo vertical (HFV) para el tratamientode aguas grises. Los valores son similares para eltratamiento de aguas residuales domsticas.

ContaminantesHFH

(Morel y Diener,2006)

HFV(Ridderstolpe,

2004)

DBO5 80-90% 90-99%

SST (Slidos totales) 80-95% 90-99%

NT (Nitrgeno total) 15-40% 30%

PT (Fosforo total)

Las tasas de eliminacin del fsforodependen de las propiedades del

material del filtro, de la longitud y deltiempo durante el cual el humedal ha

estado operando.

3.1.3 Remocin de nutrientes

El crecimiento de las plantas conduce a la eliminacin denutrientes tales como nitrgeno y fsforo: La reduccin deamonaco y fosfato de las aguas residuales domsticas porel crecimiento de las plantas es alrededor del 10-20%durante el perodo de vegetacin. Sin embargo los procesosms importante para la eliminacin del nitrgeno son lanitrificacin /desnitrificacin, procesos llevados a cabo porlas bacterias.

Remocin del nitrgeno:

HFH: Si el transporte de oxgeno en el humedal eslimitado, la nitrificacin tambin ser limitada. Encambio, la desnitrificacin puede ser muy eficiente,incluso con niveles muy bajos de carbono en relacin alnitrgeno (Platzer, 1999). El nitrato producido se puedereducir en condiciones de anoxia por bacteriasheterotrficas de nitrgeno (N2), a esto se le conocecomo desnitrificacin.

HFV: Con suficiente suministro de oxgeno, en elhumedal de flujo vertical, el amonaco puede seroxidado por bacterias autotrficas en nitrato, procesoconocido como nitrificacin. Una nitrificacin casicompleta que se alcanza con la oxidacin del amonacoal 90% es comnmente reportado en HFV. Sin embargola nitrificacin depende en gran medida del suministrode oxgeno. Para el dimensionamiento es fundamentalcalcular el consumo de oxgeno en el humedal (Platzer,1999; Cooper, 2005; Platzer et al., 2007.). Por otraparte, el HFV no proporciona una buena desnitrificacin,ya que el nitrgeno se mantiene como nitrato en el

efluente, siendo la relacin de eliminacin del nitrgenototal solo alrededor de un 30%.

Combinacin: Cuando se requiere eliminar el nitrgeno,a menudo se utiliza una combinacin de un HFV,seguido de un HFH con recirculacin del flujo. Para msdetalles ver la seccin 5.4.

Remocin de fosforo:

La mayora de los HHAA no son diseados para laeliminacin de fsforo, y menos en los pases en desarrollo,ya que generalmente el fsforo no es un elemento obligado aser removido. La eliminacin del fsforo no es tanimportante, en estos pases, comparado con el riesgo para lasalud de la descarga del agua residual sin tratar. Si el excesode fsforo, en la recepcin de los cuerpos de agua talescomo lagos y ros, se convierte en un problema importante laprimera medida a tomar podra ser la prohibicin de

detergentes que contengan fsforo, como se ha hecho porejemplo en Suiza.

An no ha sido desarrollado un modelo fiable para laeliminacin del fsforo, aunque muchos de los HHAA FSpresentan una tasa relativamente alta de eliminacin delfsforo durante un perodo determinado (Rustige y Platzer,

2001). La eliminacin del fsforo se puede conseguir en losHHAA por adsorcin y precipitacin, y una pequea cantidades captada por el crecimiento de las plantas.

Los autores estiman que es posible remover hasta un 10% elfsforo por el crecimiento de las plantas; pero esto tambindepende del tipo de clima, de plantas, de aguas residuales,etc. La capacidad de unin qumica del fsforo, as como laeficiencia de remocin del fsforo, disminuye durante la vidatil del HA FS. Esto debido a los sitios de adsorcin limitadosde la arena.

Si la eliminacin del fsforo es necesaria, se puede utilizaraguas abajo del HA FS un filtro independiente de suelo sin

plantar, donde el sustrato puede ser reemplazado una vezalcanzada su capacidad de adsorcin del fsforo. Elintercambio del sustrato es tericamente posible en losHHAA FS pero en la prctica no es econmicamente viable.

3.1.4 La tarea de las plantas en el HHAA FS

Las plantas macrfitas, que se encuentran comnmente enlos humedales naturales o riberas de los ros de la regin,son utilizadas en los HHAA FS. Las plantas son una parteesencial de un humedal artificial6. Adems son estticamenteagradables y aaden verdor a la zona edificada, sirven dehbitat para los animales como pjaros y ranas, y actanlocalmente como "espacio verde".

El aspecto ms importante en HHAA es su capacitad demantener o restablecer la conductividad hidrulica del lechofiltrante por ser plantado, solamente a travs de una fase derecuperacin. En los filtros sin plantas el suelo tiene que sertratado para recuperar su conductividad hidrulica, porejemplo, sacando la capa superficial del sustrato.

Las plantas tambin juegan un papel importante en elproceso de tratamiento. Proporcionan un ambienteapropiado para el crecimiento microbiano y mejoransignificativamente la transferencia de oxgeno a la zona deraces, que es parte del lecho filtrante. Por otra parte, en laszonas de clima fro el material vegetal muerto proporcionauna capa aislante, que en invierno tiene un efecto positivo

para el funcionamiento del HA FS.Por ejemplo, en el caso de la caa, existe una red masiva deraces y rizomas7, que mantienen una alta actividad biolgicaen el humedal, debido a la capacidad de transporte deoxgeno desde las hojas hasta las races (ver Figura 5). Parael HFH una distribucin uniforme de las races en todo ellecho filtrante es importante, mientras que para un HFV la

6 Existen otros tipos de sistemas de tratamiento que tienenalgunas similitudes con los HAA FS, pero trabajan sin plantas,estos sistemas se denominan "filtros de suelo sin plantar" - paratener ms detalles sobre estos consulte la documentacincorrespondiente, ya que no se incluyen en este documento.

7 Un rizoma es un tallo subterrneo con varias yemas que crecede forma horizontal emitiendo races y brotes herbceos de susnudos. (fuente: www.wikipedia.org).


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15distribucin uniforme de las races slo es esencial en lacapa superior (los primeros 10 cm).

Las caractersticas de las plantas como papiro o bamb, loscuales se adaptan a las condiciones de crecimientotemporalmente sumergidos de los humedales naturales, sonprobablemente similares. Sin embargo, en el caso del bamb

sus races pueden crecer tanto que puede llegar a destruir elrevestimiento de la base del humedal artificial.

En resumen, los efectos de las plantas que contribuyen alproceso de tratamiento en los HHAA FS son: El sistema de races mantiene la conductividad

hidrulica del sustrato de arena gruesa. Las plantas facilitan el crecimiento de las colonias de

bacterias y otros microorganismos que forman un biofilmadherido a la superficie de las races y a las partculasdel substrato.

Las plantas naturales de humedales tienen la capacidadde transportar oxgeno a la zona de races lo quepermite que estas plantas sobrevivan en condiciones de

inundadas. Parte de este oxgeno est disponible paralos procesos microbianos, aunque la contribucin exactasigue siendo un punto de discusin

Figura 5. De izquierda a derecha:Races y rizomasde caa (Phragmites australis) (fotos M. Blumberg, 1995).

3.2 Consideraciones bsicas de diseo

3.2.1 Requisitos generales

Los requisitos generales para poder utilizar los humedalesartificiales para el tratamiento de aguas residuales son: Al ser un "sistema de baja carga" debe tener suficiente

espacio disponible ya que requiere de un mayor espacioque los sistemas convencionales (ver seccin 2.7.1).

Es preferible climas que no tengan perodos largos deheladas, sin embargo adaptando el diseo los HHAA FStrabajan bien en climas fros (Jenssen et al., 2008).

Se recomienda tener condiciones totales de luz solar, nodebe ocurrir que el humedal este completamente ensombra. Para los HHAA FS es importante que el reasuperficial pueda secarse regularmente por completo,pues de lo contrario, en condiciones de humedad elriesgo de obstruccin aumenta debido al crecimientoexcesivo del biofilm.

Las plantas utilizadas deben estar adaptadas: paracrecer parcialmente sumergidas yal clima local donde seubicar el humedal en condiciones de luz y de sombra.

Las aguas residuales con tratamientos biolgicos nodeberan ser txicas, sin embargo, los HHAA por su altotiempo de retencin y baja carga son los ms resistentesa los eventos txicos que los sistemas convencionales.

Es necesario capacitar al personal de mantenimientosobre las tareas bsicas que se necesitan realizar en laoperacin del sistema.

Para el diseo del tratamiento de las aguas residuales en HAse debe considerar en el clculo al caudal futuro de laurbanizacin conforme al desarrollo de la poblacin que setiene esperado.

Adicionalmente hay algunas consideraciones generalessobre la construccin de HHAA FS: Es recomendable dejar unos 15 cm de borde libre para

eventuales eventos de acumulacin de agua. La superficie debe ser horizontalmente plana para evitar

una distribucin desigual por escorrenta superficial (locual significara, para el caso de flujo horizontal, que elagua residual fluya por la superficie del humedal hacia lasalida, sin recibir tratamiento).

El diseo del rea de entrada y de las tuberas dedistribucin (especialmente para los HFV) debenasegurar la distribucin uniforme del agua a tratar, sinpermitir que se creen obstrucciones en el flujo.o Es fundamental hacer la correcta seleccin del

material filtrante (ver detalles en la seccin 3.3 )o Las aguas residuales son vertidas en el lecho del

filtro a travs de tuberas de distribucin que tienenpequeos agujeros colocados uniformemente a lolargo de toda su longitud.

Las tuberas de drenaje colectan las aguas tratadas enla parte inferior, por debajo del lecho filtrante. Impermeabilizacin de la base: para el revestimiento

del fondo del humedal se utiliza geomembrana HDPE8 (oPVC), tambin es posible impermeabilizar con una capade arcilla o una base de concreto (ver Figura 9). Para elHFH la impermeabilizacin siempre es necesaria, encambio para el HFV solo ser necesaria cuando elefluente se quiera reutilizar o cuando el nivel fretico seaalto, tambin puede suceder que las autoridades exijanel sellado de las bases.o El revestimiento evita el contacto de las aguas

residuales con aguas subterrneas, pero no mejorala calidad del tratamiento, ni evita la obstruccin.

o Las desventajas de la impermeabilizacin son loscostos adicionales que se generan, al tener ladificultad en encontrar un proveedor local(especialmente en las zonas rurales). Adems laproduccin del PVC genera contaminacin y senecesita contratar a especialistas que coloquencorrectamente la geomembrana en el fondo delhumedal y peguen la membrana con el tubo dedren, que es ms difcil con material PE9.

Los detalles sobre el diseo de los HHAA FS se dan en laseccin 5. Hay que tener en cuenta que siempre esimportante dar la atencin debida al sistema depretratamiento (ver seccin 4).

8 High-density polyethylene (HDPE).Es espaol es PEAD (Polietileno de alta densidad)

9 Polietileno.


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163.2.2 Componentes tcnicos y tiempo de vida

Los componentes tcnicos principales de los humedalesartificiales son: Bomba para las aguas residuales (se conoce

comercialmente como bomba sumergible de lodos). Labomba es necesaria para el HFV, ya que su

alimentacin en pulsos es esencial, mientras que para elHFH no siempre es necesaria. El HFH puede seralimentado continuamente, necesitando solo un desnivelentre la salida del pretratamiento y la entrada delhumedal.

Tubos de PVC, debidamente perforados para unadistribucin uniforme.

Revestimiento plstico al menos debajo de la tubera dedrenaje (o total),

Grava y arena sin polvo (o arena lavada).

El tiempo de vida del humedal diseado est determinadopor el tiempo de vida de sus componentes principales. Si esnecesario tanto las bombas como las tuberas pueden serfcilmente cambiadas. En cambio, la arena y la grava en laprctica nunca son cambiadas. El tiempo de vida de lageomembrana es difcil de predecir y mientras esta en usoes imposible evaluar sus condiciones. Para la geomembranade PVC es importante que los bordes no queden expuestosal sol, ya que el sol la maltrata. En cambio la geomembranaHDPE es mucho ms resistente y sostenible.

No existen indicios de que un humedal artificial deje deremover materia orgnica, nitrgeno o patgenos despusde un periodo de tiempo determinado10.Incluso si unhumedal artificial fuese abandonado, el espacio podra serfcilmente utilizado para otro propsito, o simplemente dejarque las plantas crezcan de manera silvestre.

Los humedales artificiales pueden tener como expectativauna vida til tan larga como otros sistemas de tratamientosde desages, tales como procesos aerbicos de alta carga olagunas de tratamiento. Algunos humedales han estado enfuncionamiento continuo por ms de 20 aos y an siguenfuncionando.

3.2.3 Parmetros de diseo

Existen varios parmetros de diseo para HHAA FS, loscuales son usados en diferentes puntos del clculo,dependiendo del tipo de agua residual a tratar y el clima dellugar. rea por persona en m2/PE, donde PE significa persona

equivalente; Carga orgnica por rea superficial en g DBO5/m/d og DQO/m/d;

Carga hidrulica en mm/d o m/m/d; Oferta y demanda de oxigeno (kg O2/d)

Un modelo de diseo que utilice el tiempo de retencin paradefinir el tamao de los humedales artificiales de Flujosubsuperficial (HHAA FS) no es comnmente aceptado.

La mejor manera de minimizar el tamao (superficierequerida) de un humedal artificial es un eficiente pretratamiento (ver seccin 0) que disminuye significativamentela carga orgnica. La carga orgnica que entra en el HA (en

10 La situacin es diferente para la eliminacin del fsforo, ver laseccin 3.1.3.

g/d) es igual al caudal del afluente (m/d) multiplicado por laconcentracin de DBO5 o DQO (en mg/L) de las aguasresiduales que son pre-tratadas.

Figura 6. Humedal de flujo vertical (HFV) en Lima,Per durante la prueba de bombeo para comprobarladistribucin. El agua gris pretratada sale por pequeosorificios de los tubos de distribucin. Los tubos fueronposteriormente cubiertos con grava En el flujo vertical seutiliza toda la superficie como rea de entrada. (foto H.Hoffmann, 2008).

Figura 7. HFV en Bayawan City, Philippines paratratar lixiviados de un vertedero durante su construccin;(foto J. Boorsma, 2009; proyecto apoyado por GIZ).

3.2.4 rea requerida

El parmetro de diseo simplificado para HHAA es el rearequerida por persona, pero este parmetro por s solo noes suficiente para el correcto dimensionamiento del humedalartificial. Este parmetro solo puede ser utilizado para teneruna aproximacin inicial del rea requerida (Ver seccin 5para informacin ms detallada del diseo)

La Tabla 3 muestra como el clima y el tipo de humedal (HFHcontra HFV) influyen en el rea requerida. Esta tabla puedeser utilizada como gua y debe ser interpretada de lasiguiente manera: si un humedal artificial es menor que elvalor recomendado en la Tabla 3, entonces puede ocurriruna situacin de sobrecarga que podra causar seriosproblemas operacionales y reducir la calidad del tratamiento.Si por lo contrario el humedales mayor al rea dada, esprobable que este sobredimensionado. Un humedalsobredimensionado no tiene problemas de eficiencia en el


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17tratamiento y son ms resistentes, pero soninnecesariamente ms largos y costosos.

Para dar un ejemplo: un humedal artificial de flujo vertical(HFV) para tratar las aguas residuales de 3000 personasnecesita cerca de 3000 a 12000 m, dependiendo del climay el diseo. Un humedal artificial de flujo horizontal (HFH)

necesita al menos dos veces ms de rea.

Es preciso sealar que el requerimiento de pretratamiento esigual para ambos casos (HFH y HFV). Sin embargo, elpretratamiento de de aguas residuales es diferente alpretratamiento de aguas grises, as como tambin difierenlas caractersticas de las aguas residuales (para msdetalles ver la seccin 4).

Tabla 3. rea requerida que depende de las condicionesclimticas para HHAA FS para aguas residualespretratadas11.

rea requerida

Clima frio,temperatura media

anual < 10C

Clima caliente,temperatura media

anual > 20CHFH HFV HFH HFV

Por personaatendida (m/PE) 8 4 3 1.2

3.2.5 Diferencias entre tratamiento de aguasresiduales y aguas grises en HHAA FS

Las aguas residuales domsticas y las aguas grises tienencaractersticas diferentes, las cuales tienen que tomarse encuenta al momento de dimensionar un HA. Lascaractersticas de las aguas residuales domsticas y grisesse describen en el anexo.Las principales diferencias entre el diseo de HHAA para eltratamiento de aguas grises en comparacin con eltratamiento de aguas residuales domsticas o municipalesson: Nitrgeno y fsforo tienen muy bajas concentraciones

en las aguas grises debido a que no tienen orina niheces, por esto no se necesita considerarla eliminacinde estos nutrientes en el diseos de tratamiento deaguas grises

Patgenos: su eliminacin tampoco es considerada enel diseo del tratamiento de aguas grises ya que tieneniveles muy bajos, pero su eliminacin es de importanteconsideracin para aguas residuales domsticas.

3.3 Sustrato utilizado en el HHAA FS

El parmetro ms importante en el diseo del HA FS es lapermeabilidad del sustrato. La correcta seleccin es enrelacin a la carga hidrulica y orgnica. La mayora deproblemas en el tratamiento se originan cuando lapermeabilidad del sustrato no es la correcta para la cargaaplicada.

11 Si la unidad de pre-tratamiento reporta la misma concentracinen el efluentes valores para el tratamiento de aguas grises sonlos mismos (cuando el clculo se hace sobre una base por

persona la unidad de pretratamiento puede ser ms pequeapara aguas grises).

Esta publicacin se refiere nicamente a la utilizacin dearena gruesa como sustrato para la filtracin. Segn losautores este es el sustrato ms adecuado en el tratamientode aguas residuales o aguas grises para los pases endesarrollo o pases en transicin (con clima clido hastatemplado).

Para los HHAA de flujo horizontal o vertical, el lecho filtrantede arena gruesa debe ser sin polvo. Este tipo de arena seencuentra por ejemplo en los ros (ver Tabla 8), y de noencontrar un material limpio, la arena debe ser lavada.

El lecho de arena tiene un espesor de 40 a 80 cm, que es laparte biolgicamente activa del filtro. El espesor depende delobjetivo de tratamiento. El humedal de flujo horizontal utilizaun espesor menor que el humedal de flujo vertical.

Solo en los HHAA FS los tubos de entrada y de salida soncubiertos con 10 a 20 cm de grava. En el humedal de flujohorizontal no siempre se utilizan tubos, pero sise debe llenartotalmente con grava o piedra una longitud de 50 cm en todo

el ancho de entrada y salida. La capa de grava no contribuyeal proceso de filtracin, pero si a la distribucin. Su funcines proteger el rea de entrada, distribuyendo efectivamenteel agua que entra en el humedal y evitando su acumulacinen la superficie, mientras que en la salida la grava aseguraque la arena del lecho filtrante se mantenga dentro delhumedal y que no se pierda con el efluente.

Tanto en el HFH como en el HFV los poros de la grava en lasalida deben corresponder a la granulometra de la arena enel filtro, si se utiliza una grava muy gruesa (o piedras) puedeser recomendable proteger el filtro de arena con una capaadicional de grava que sea ms fina.

Figura 8. Arena gruesa utilizada para un HFV parael tratamiento de aguas residuales en Brasil, arena del riosin polvo, barro o arcilla (foto H. Hoffmann, 2009).

No es recomendable utilizar una separacin de tela omembrana textil entre las capas de arena y grava. Existenmalas experiencias en algunos HHAA en Alemania, tanto enHFH y HFV, ya que la tela llev a la obstruccin de la zonade arena que fue imposible revertir.

Tampoco es recomendado construir el lecho filtrante (reaactiva) con diferentes tamaos granulomtricos de la arena,Por ejemplo, no se debe usar granos grandes en la partesuperior (HFV) o en la parte inicial (HFH) y despus granos

pequeos en la base (HFV) o la parte final (HFH) - ya queeste enfoque de diseo ha llevado al mal desempeo de loshumedales artificiales de flujo subsuperficial en el pasado.


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18A continuacin se dan algunas recomendaciones sobre elsustrato a utilizar en el diseo de HHAA FS: La arena debe tener una capacidad hidrulica (valor kf)

aproximado de 3,10 a 4,10 m/s. El espesor de la capa de filtracin de la arena debe

tener unos 40 a 80 cm. La distribucin granulomtrica recomendada para el

sustrato se muestra en la Figura 32. El sustrato no debe contener arcilla, limo, ni otro material

fino, adems no debe tener bordes afilados. La Tabla 8ilustra la apariencia visual de la arena adecuada.

Figura 9. Izquierda: HFV durante la construccin,Brasil, Santa Catarina, ciudad Palhoa; geomembranaHDPE con tubos de dren en el fondo, cubiertos con grava.

Derecha: HFV en Lima, Per, llenado con arena (H.Hoffmann, 2007).

3.4 Tipos de plantas utilizadas

Para la seleccin de plantas que se utilizarn en humedalesartificiales pueden hacerse las siguientes recomendaciones: Usar especies locales, autctonas y no importaciones

exticas o especies invasoras. Usar especies de plantas que crecen naturalmente en

los humedales o riberas de los ros debido a que susraces ya estn adaptadas a crecer en condiciones deagua saturada.

Son preferibles las plantas con races extensas ysistema de rizomas subterrneos (ver Figura 5).

Las plantas deben ser capaces de soportar altas cargas,as como cortos periodos de sequa. Las plantas norequieren de inundaciones permanentes, pero debenser capaces de afrontar temporadas de inundacin yencharcamiento del suelo.

Respecto a quelas plantas de los humedales deban o no serpodadas se hace un comentario en la seccin 6.4 comoparte de las tareas de operacin.

Las plantas utilizadas en los HHAA FS en climas fros deEuropa, Australia y Amrica del Norte incluyen, por ejemplo: Carrizo (Phragmites australis): esta es la planta ms

utilizada en Europa y en pases con un clima fro.

Junco (Typha latifolia), gramnea Gliceria acutica(Glyceria mximos), caa de alpiste (Phalarisarundinacea) y lirio amarillo (Iris pseudacorus).

Las plantas tpicamente utilizadas en HHAA FS para losclimas clidos de Amrica del Sur, frica y Asia se resumenen la Tabla 4. Todas las plantas mencionadas son plantas

macrfitas, a excepcin del vetiver que es una hierbaperenne. Existen otras opciones de plantas que se puedenver, por ejemplo en Brisson y Chazarenc (2009).

Tabla 4. Lista de algunas plantas que pueden ser utilizadasen los HHAA FS en climas clidos.

Nombre de laPlanta

Caractersticas Desventajas

Papiro Egipto(Cyperuspapyrus)

Decorativo(ver Figura 11).

Altura 4 m, las racesslo se forman a partir dela planta madre.

Papiro

paragita(Cyperusalbostriatus)

Son plantas resistentes,

excelentes para altascargas o sales del aguaresidual.

Papiro enano(Cyperushaspens)

Excelente cuando es lanica planta.

No sobrevive a la sombrade las plantas msgrandes.

Bamb,pequeasespeciesornamentales

Decorativo. De crecimiento lento,especialmente en los 3primeros aos y si laplanta no est bienadaptada al clima.

Espadaa dehoja ancha(Typhalatifolia)

A menudo son msresistentes encondiciones de calorque la caa.

Especies degneroHeliconia:Canna:Zantedeschia:Calla lily

DecorativoConocido con elnombreave del paraso,platanera silvestre

Algunas plantas de estasespecies prefierencondiciones de mediasombra y otras de plenaluz solar.

Pasto deNapiero hierba deelefante(Pennise

tumpurpureum

Especie gramneanativas de las praderastropicales de frica.

Tiene una productividadmuy alta en el forraje delganado as como para laproduccin debiocombustibles.

Vetiver

Chrysopogonzizanioides,antiguamenteconocidocomo Vetiveriazizanioides

Crece hasta 1,5 m dealtura y forma unsistema radiculareficiente.

Este pasto se utiliza enclimas clidos para elcontrol de erosin ypara la produccin deesencia de aceite,destilado de sus races.

Tambin se utiliza comoplanta de forraje o comomaterial de artesana.

Las races no crecen tanbien cuando las plantasson utilizadas para eltratamiento de aguasresiduales en HHAA,pero an son eficientespara mantener lafuncionalidad de un HFV.

Por lo tanto, el vetiver serecomienda slo paraHFV, pero no para HFH.


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Figure 10. Carrizo (Phragmites australis) despus de2 aos en un HA de flujo vertical, tratando aguas residualesdomesticas en Haran Al-Awamied, Damasco, Siria (foto E.von Muench, 2009; proyecto apoyado por GIZ).

Figura 11. Papiros despus 6 meses en HFV deaguas residuales domsticas de un hotel en Florianpolis,Brasil (foto C. Platzer, 2008).

Figura 12. Simsen (Scirpussp.), HFV de aguasresiduales domsticas del parque olmpico de Beijing, China(foto J. Germer, 2008).

4 Pretratamiento de efluentes

4.1 Procesos principales de pretratamiento

Los humedales artificiales son opciones de tratamientosecundario ya que los slidos en suspensin, las partculasms grandes como el papel higinico y otros desechos, as

como un poco de materia orgnica, deben ser retenidos enun paso anterior para que las aguas residuales puedan sertratadas en los HHAA FS. La tecnologa utilizada para eltratamiento previo (tambin llamado tratamiento primario)depende del tipo y cantidad de agua residual. La Tabla 5ofrece una visin general.

El tratamiento primario es muy importante para evitar laobstruccin del HA FS, que es la obstruccin de los porosdebido a la acumulacin de slidos (para ms detalles verseccin 5.2.2).

En esta seccin slo se proporciona una gua general sobrelos procesos de pretratamiento. Para el diseo de la unidad

de pretratamiento se debe consultar a expertos locales oliteratura especializada. Consulte, por ejemplo Gutterer et al.(2009) para las ecuaciones del diseo de los tanquesspticos, tanques Baffled y tanques Imhoff.

Las pequeas plantas de tratamiento (menos de 1 000 PE)se disean generalmente sin rejas. En este caso, los tanquesspticos, tanques Baffled o tanques Imhoff llevan la funcinde eliminar los slidos por procesos de sedimentacin.Alternativamente se puede optar por el filtro de compostajeque elimina los slidos retenindolos en un lecho de pajas.

Alrededor del 60% de los slidos suspendidos en el aguaresidual se eliminan en la fase del pretratamiento. Comoregla bsica, el objetivo es tener menos de 100 mg/L deSST en el afluente del HA FS (es decir, despus de pre-tratamiento).

Tabla 5. Descripcin de los procesos de pretratamientodisponibles y su idoneidad para los diferentes tipos deaguas residuales: AG = aguas grises, AR = aguasresiduales.

Tipo depretratamiento

AG conbaja

carga

AR o AGcon altacarga

Nmero dehabitantesatendidos

Produccinde biogs

Rejas X12 X > 1000 NoDesarenador X X > 1000 No

Trampa degrasa X X casa No

Filtro decompost

X hasta100 No

Tanque sptico X 5-200 Si

Tanque Baffled X 200-2500 SiTanque Imhoff X 500-20000 SiUASB (RAFA) X > 5000 Si

12(X: se puede utilizar).


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Figure 13. Procesos para sacar el ldel pretratamiento de un HA en Tirana, Altransporta con camin cisterna para su posen una planta de tratamiento de aguas resiapoyado por GIZ, foto J. Nowak, 2010)

4.2 Emisin de gas metano enpretratamiento

En los proceso de pretratamiento el lodsedimentacin, acumulndose en el fondTabla 5), despus el efluente pasa parprincipal (o secundario) al humedal. Depenpretratamiento el lodo sedimentado separcialmente en un proceso anaerobio, ebiogs, que co

2 1235 giz2011 technology review constructed wetlands in spanish

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