Humedales artificiales de flujo vertical - BIOREMbiorem.univie.ac.at/fileadmin/user_upload/p_biorem/education/... · Humedales artificiales tienen sus ventajas y desventajas como

Humedales artificiales de flujo verticalHumedales artificiales de flujo vertical

Christoph Platzer

Heike HoffmannROTÁRIA DEL PERÚ SAC

Consideraciones iniciales

Humedales artificiales son sistemas de tratamiento biológico del efluentes

Humedales artificiales no son los únicos sistemas de tratamiento biológico de efluentes

Humedales artificiales tienen sus ventajas y desventajas como cualquier otro sistema de la misma eficiencia

Humedales artificiales existen en diferentes tipos (p.ej. flujo vertical, horizontal y superficial) el uso depende de las exigencias especificas

Contenido

1. Comentarios generales de humedales artificiales

2. Proceso y eficiencia del proceso vertical y pontos críticos

3. Modelo de cálculo

4.4. CuestiCuestióón de n de prepre--tratamiento tratamiento

5.5. PresentaciPresentacióón de proyectos adaptados (diferentes tipos de uso) n de proyectos adaptados (diferentes tipos de uso)

1.1. Aguas servidas (negras y gris) Aguas servidas (negras y gris) –– Lima/PerLima/Perúú

2.2. Tratamiento de aguas de lluvia Tratamiento de aguas de lluvia

3.3. Tratamiento de lodos Tratamiento de lodos

DefiniciDefinicióón humedales artificialesn humedales artificiales

Sistemas proyectados para utilizar plantas acuáticasen substrato de arenaDe forma natural y con condiciones ambientales adecuadas, ocurre la formación de biofilm de microorganismosLa población variada de estos microorganismos poseen una capacidad de tratar las desagües biológicamente. El efluente final es transparente, sin olor y principalmente puede ser reutilizado o infiltrado en el terreno.

Humdedales artificiales procuran imitar las funciones de auto depuración de humdedales naturales

1. Comentarios generales 1. Comentarios generales ROTÁRIA DEL PERÚ SAC

Humedal artificialFlujo vertical : Tratamiento de aguas servidas, casa de 4 personas

ROTÁRIA

Humedal artificialFlujo vertical : casa 6 personas

ROTÁRIA

Humedal artificialFlujo vertical : Tratamiento de aguas servidas, casa de playa, 10 personas

ROTÁRIA

Humedal artificialFlujo vertical : Tratamiento de aguas servidas, hostal 60 personas

ROTÁRIA

Humedal artificialFlujo vertical : Tratamiento de aguas servidas, hostal 60 personas

ROTÁRIA

Humedal artificialFlujo vertical : Tratamiento de aguas servidas, condomino 2100 personas

ROTÁRIA


LasLas plantasplantas no contribuyen directamente al tratamiento no contribuyen directamente al tratamiento --pero son indispensables para el pero son indispensables para el funcionamiento a largo plazo. funcionamiento a largo plazo.

El proceso principal de tratamientoEl proceso principal de tratamiento en humedales en humedales eses siempre por siempre por actividad bacterianaactividad bacteriana. .

LosLos costos para lacostos para la implantaciimplantacióón n de humedalesde humedales, comparados con los , comparados con los otros sistemas de otros sistemas de eficiencia similareficiencia similar, , no necesariamente son mas bajosno necesariamente son mas bajos! !

Pero si Pero si la operacila operacióón es muy econn es muy econóómicamica !!

►► Humedales ArtificialesHumedales Artificiales son son Plantas de Tratamiento Plantas de Tratamiento y como tales y como tales necesitan de necesitan de proyectos y conocimientos profesionalesproyectos y conocimientos profesionales!!

Algunos comentarios básicos en relación a humedales:

CuestiCuestióón importante de n importante de costo : beneficio costo : beneficio ! !

Los costos para la instalaciLos costos para la instalacióón (inversin (inversióón) dependen de muchos factoresn) dependen de muchos factores

La operaciLa operacióón de humedales es:n de humedales es:

Muy econMuy econóómica mica (poca manutenci(poca manutencióón, no producen lodon, no producen lodo……) )

Muy estable Muy estable (responden a variaciones de cargas sin problemas) (responden a variaciones de cargas sin problemas)

MuyMuy segura segura (calidad de efluente final garantida) (calidad de efluente final garantida)

►► CondiciCondicióón importante (como para todas las plantas): n importante (como para todas las plantas): proyecto, construcciproyecto, construccióón (material) y operacin (material) y operacióón adecuadon adecuado

Consideraciones sobre los costos:


2. Proceso de tratamiento y eficiencia2. Proceso de tratamiento y eficiencia ROTÁRIA DEL PERÚ SAC

Característica de humedales de flujo vertical :

Flujo vertical

=

flujo discontinuo

ENTRADA

SALIDA

discontinuamente

discontinuamente

22 -- 6 veces/d6 veces/d íí aa

bacteriasarena raíces

Planta piloto Rotária, Brasil

3. Modelo de calculo3. Modelo de calculo ROTÁRIA DEL PERÚ SAC


Característica de humedales de flujo vertical :

Momento de una alimentación del humedal del flujo vertical


Posibilidades de la distribución para el flujo vertical

22. Proceso de tratamiento y eficiencia. Proceso de tratamiento y eficiencia ROTÁRIA DEL PERÚ SAC

Hasta 95% remoción carbono orgánico (DBO5 y DQO)y DQO)Salida mSalida mááximo ximo < 20 < 20 mgmg DBODBO55

ConcentraciConcentracióón DQO depende de la n DQO depende de la biobio--degradabilidaddegradabilidad especifica de DQOespecifica de DQO

NitrificaciNitrificacióón (oxidacin (oxidacióón de Amonio para Nitrato) n de Amonio para Nitrato) Salida Salida < 10 < 10 mgmg/L NTK/L NTK y y < 5 < 5 mgmg NHNH55--N N son posiblesson posibles (cuesti(cuestióón de oxigenacin de oxigenacióón) n)

Excelente remociExcelente remocióón de bacterias fecales y helmintos n de bacterias fecales y helmintos RemociRemocióón hasta 10n hasta 10³³ unidades de bacterias fecales posiblesunidades de bacterias fecales posiblesRemocionRemocion de de helminthoshelminthos dependen de material y de tiempo de dependen de material y de tiempo de retencionretencion

Eficiencia de tratamiento en humedal de flujo vertical

hho1

Slide 17

hho1 Heike, 8/21/2007

Humedales artificiales son sistemas muy naturales. Son muy lentos en la respuesta a un cambio de condiciones y por esto sumamente difíciles de investigar con éxito.

Humedales artificiales son sistemas con un mantenimiento muy simple, pero definitivamente no son sistemas simples.

Roussilion, France 1250 personas Fuente: Lienard

El tratamiento estEl tratamiento estáá sin funcionamiento para semanas o mesessin funcionamiento para semanas o meses

ColmatacColmatacíóíón:n:

Aguas servidas Aguas servidas acumulan en la superficieacumulan en la superficie, provocan malos olores y problemas higi, provocan malos olores y problemas higiéénicos. nicos. El oxigeno necesario para el tratamiento El oxigeno necesario para el tratamiento -- las bacterias aerlas bacterias aeróóbicas bicas -- no entra.no entra.

22. Proceso de tratamiento . Proceso de tratamiento -- pontos crpontos crííticosticos ROTÁRIA DEL PERÚ SAC

11 Alta carga (orgAlta carga (orgáánica, hidrnica, hidrááulica, sulica, sóólidos suspensos)lidos suspensos)Cualidad o cantidad de aguas servidas elevadasCualidad o cantidad de aguas servidas elevadas

Eficiencia de preEficiencia de pre--tratamiento tratamiento

22 ÁÁrea de entrada demasiada reducidarea de entrada demasiada reducidaProblema de distribuciProblema de distribucióón (flujo horizontal mn (flujo horizontal máás afectado) s afectado)

Problema de sobrecarga (1)Problema de sobrecarga (1)

33 Arena demasiado fina o con partArena demasiado fina o con partíículas finas culas finas Poros demasiado pequePoros demasiado pequeñños y ros y ráápidamente estrenados pidamente estrenados

Mezcla con confitillo o piedras puede ser peor ! Mezcla con confitillo o piedras puede ser peor !

COLMATACION; soil clogging, y sus razones:COLMATACION; soil clogging, y sus razones:


Una planta de escala mas grande (50 habitantes y mas) debería ser partido en 4 canteros o más.

Esto, para poder dejar siempre uno dos canteros en estado de pausa, sin operación (p. ej. 6 semanas operación, 2 semanas descansar y secar).


Como operar los sistemas mas grandes para reduzir Como operar los sistemas mas grandes para reduzir el peligro de la colmatacion el peligro de la colmatacion

ÁÁrea de entrada, flujo vertical: Superficierea de entrada, flujo vertical: Superficie


Question de tamano del superficie

Question del distribuicion del agua

3. Modelo de calculo3. Modelo de calculo ROTÁRIA DEL PERÚ SAC

Como calcular la superficie necesaria para el humedal del flujo vertical ?

Superficie mSuperficie míínima nima para para aguas servidas, desaguas domesticasaguas servidas, desaguas domesticasEuropaEuropa (clima fr(clima fríía) a) > 2,5 > 2,5 mm²² / persona/ persona (recomendaci(recomendacióón oficial)n oficial)BrasilBrasil ((subsub--tropical) tropical) > 1,2 > 1,2 mm²² /persona /persona (experiencia: Rot(experiencia: Rotáária do Brasil) ria do Brasil)

Efluentes especiales Efluentes especiales (aguas grises, negras, efluentes industriales/ (aguas grises, negras, efluentes industriales/ e agroe agro--industrialesindustriales necesitan un cnecesitan un cáálculo mas adaptado a cargas: lculo mas adaptado a cargas:

Europa Europa 25 g DQO/m25 g DQO/m²² * d * d ((recomendacirecomendacióón oficial)n oficial)Brasil, experiencia con carga Brasil, experiencia con carga 7575 g DQO/ mg DQO/ m²² * d * d -- (35 g DBO(35 g DBO55/ m/ m²² *d)*d)

ALTERNATIVA ALTERNATIVA CCáálculo a travlculo a travéés del USO de OXIGENIO s del USO de OXIGENIO OxidaciOxidacióón bioln biolóógica de DQO/DBOgica de DQO/DBO55 (proceso heterotr(proceso heterotróófico) fico) OxidaciOxidacióón bioln biolóógica de Amonio para Nitrato (autotrgica de Amonio para Nitrato (autotróófico) fico)

4. Cuesti4. Cuestióón de pren de pre--tratamiento tratamiento ROTÁRIA DEL PERÚ SAC

Pré-tratamiento - objetivo: Separación de sólidos 1. Tanque séptico (anaeróbico)

Separa los sólidos y trata los parcialmente anaeróbico

Desventaja : Necesidad frecuente de sacar el lodo acumulado e olor

Solución posible para plantas grandes:•Tanque Imhof (anaeróbico)

• Lagunas (anaeróbicas) …etc.


Solución alternativa: superficie de humedales especiales (tratamiento aeróbico)


Solución alternativa: separación de efluentes domésticas (agua negra y gris) tratamiento separado

Situación actual: no es un uso de agua económico tampoco ecológica!

Ecosan: separacion

Pré-tratamiento alternativa de aguas negras:Filtro de Composición de heces (tratamiento aeróbico)

Ventaja : 1. Filtración de fase liquida 2. Compostaje de sólidos

Desventaja : Manutención individual


Sistema de Tratamiento de Aguas Servidas del Centro Educativo Especial “San Christoferus” Chorillos

ROTÁRIA DEL PERÚ SAC5 Proyecto: Separaci5 Proyecto: Separacióón de efluentes domn de efluentes doméésticossticos

Proyecto para el tratamiento de desagProyecto para el tratamiento de desagüües de 55 personases de 55 personasColegio con alumnos, empleados, profesores y 2 casas de familiasColegio con alumnos, empleados, profesores y 2 casas de familias

Finalidad del tratamiento es la reutilizaciFinalidad del tratamiento es la reutilizacióón (100%)n (100%)ÁÁrea verde y huerta con produccirea verde y huerta con produccióón de frutas y verduras n de frutas y verduras

SoluciSolucióón: Separacin: Separacióón las aguas servidas y 2 humedales de tratamiento n las aguas servidas y 2 humedales de tratamiento

CocinaLavandariaPanaderia

Humedal 1 aguas grises

Humedal 2 aguas negras

Filtro aerobio de heces Trampa de grasa

Desinfección

Pozo de irrigación

Pozo de irrigación

Pozo (bomba)

Baños

Reuso de efluentes tratados

Aguas Negras:

Pre-tratamiento: Filtro aerobio

Tratamiento: Humedal flujo vertical

Pos-tratamiento: Desinfección

Aguas Grises:

Pre-tratamiento: Trampa de grasa

Tratamiento: Humedal flujo vertical

Sistema de Tratamiento de Aguas Servidas del Centro Educativo Especial “San Christoferus” Chorillos

ROTÁRIA DEL PERÚ SAC5 Proyecto: Separaci5 Proyecto: Separacióón de efluentes domn de efluentes doméésticossticos

Colegio Christoferus –Separación Aguas grises y aguas negras

ROTÁRIA DEL PERÚ SAC5 Proyecto: 1 Separaci5 Proyecto: 1 Separacióón de efluentes domn de efluentes doméésticossticos

Cargas esperadasCargas esperadas

Calidad finalCalidad final garantizadagarantizada (efluente humedal 1 y 2)(efluente humedal 1 y 2)Concentraciones de DBO5 < de 20 mg/L (reducciConcentraciones de DBO5 < de 20 mg/L (reduccióón > 90% DBO5)n > 90% DBO5)Concentraciones de DQO < de 100 mg/L (reducciConcentraciones de DQO < de 100 mg/L (reduccióón > 80% DQO)n > 80% DQO)Concentraciones de SConcentraciones de Sóólidos Suspendidos Totales < de 25 mg/Llidos Suspendidos Totales < de 25 mg/L

Parámetro Carga/hab. . día Agua negra Agua gris TotalCaudal diario 125 L 3.754 l/d 2.875 l/d 6.625 l/dCarga orgánica DBO5 50 g/ hab./.d 1.500 g/d 575 g/d 2.075 g/d

Carga orgánica DQO 90 g/ hab./.d 2.700 g/d 1.035 g/d 3.735 g/dCarga de Nt 10 g/ hab./.d 300 g/d 58 g/d 358 g/dCarga de Pt 1 g/ hab./.d 60 g/d 12 g/d 52 g/dBacterias Coliformes fecales (BCF)

1,7x109

NMP/100ml5x1010

NMP/100ml <1000

NMP/100ml 5x1010

NMP/100ml

Dados para el calculo para dimensionar el sistemas (modelo del uso de oxígeno)


Colegio Christoferus –Trampa de grasa y Filtro aerobico

Impermeabilizar!

Dentro: bolsa de malla soporte y ventilación naturalsalida para tanque


Colegio Christoferus –Preparación humedal 1 (aguas grises)

Membrana de PVC 0,75-1mm pre-fabricada listo para ser usada


Colegio Christoferus – humedal 1 Membrana PVC/ 1mm


Colegio Christoferus – Humedal 1 pasaje del dreno de la geomembrana

Importante! Salida del drenaje – punto crítico

(caso de rehúso)


Colegio Christoferus – Humedal 1 llenado con 20 cm de confitillo

Cuidado para no perforar la geomembrana!

Tubo de controle del drenaje

Protección especial drenaje


Busca del material filtrante: arena gruesa sin polvo


Colegio Christoferus – Humedal 1 60 cm arena gruesa


Colegio Christoferus – Humedal 1 plantación y finalmente 10 cm más de confitillo


Gravely sand

Drainage Inlet pipe Drainage

Storm water outlets

Combinación de sistemas para el tratamiento del efluentes con flujo dependende de lluvia

ROTÁRIA DEL PERÚ SAC5 Proyecto: 2 efluentes con dependencia de lluvia5 Proyecto: 2 efluentes con dependencia de lluvia

Situación sin lluvia, carga hidráulica mínima

Subsurface horizontal flow



Subsurface + Surface flow

Situación con lluvia, nivel del agua sube

Infiltración horizontal



Infiltrac

ión vertica

l

Subsurface + Surface flow

Carga hidráulica máxima, nivel máxima del agua



Combinación de sistemas para águas con flujo dependende de lluvia


Canteros de mineralizaciCanteros de mineralizacióón del lodon del lodo

ROTÁRIA DEL PERÚ SAC5 Proyecto: 3 tratamiento del lodos 5 Proyecto: 3 tratamiento del lodos

Island of Norderney, Germany

year of construction: 1993

size: 50.000 hab.

aerobic sludge stabil.Sludge mineralization beds

Island of Baltrum, Germany

year of construction: 1994

aerobic sludge stabilization

size: 5000 hab.

Plants designed, build and operated by eko-plant

•• DeshidrataciDeshidratacióón y estabilizacin y estabilizacióón del lodo n del lodo -- procesos aerprocesos aeróóbicosbicos

•• No tiene partes mecNo tiene partes mecáánicas nicas

•• No necesita manutenciNo necesita manutencióón manual n manual

•• No necesita energNo necesita energíía ela elééctrica ctrica

•• ÁÁreas verdesreas verdes

•• Tiempo de 8Tiempo de 8--12 anos para determinar el destino final 12 anos para determinar el destino final del producto (lodo estabilizado)del producto (lodo estabilizado)

Ventajes de Canteros de MineralizaciVentajes de Canteros de Mineralizacióón del lodon del lodo


Beschickungsende

TS-Gehalt

25 %

2 %

Schlammauflandung u. -entwässerung

Keine

Klärschlammzufuhr

Drainagewasser

End of aplication

Inbetriebnahme

Klärschlamm• Schilfpflanzen

• Pflanzensubstrat

• Drainagekies

• Abdichtung

Schlammauflandung u. -entwässerung

Drainagewasser

Drainagewasser

Beeträumung Substratverwertung

Volumenreduktion

> 95 %

Ejemplo: Cantero, Francia Ejemplo: Cantero, Francia –– operacioperacióón n

Lesperon

France

(1991)(one of thefirst sites)

sludge loading directly form the aeration tankSource: Lienard


Plan Lobetal

Germany

3000 hab.

anaerobic stabilized

sludge

Source: AKUT

Ejemplo: Cantero, Alemania Ejemplo: Cantero, Alemania –– iniciaciniciacííonon


Ejemplo: Cantero, Francia Ejemplo: Cantero, Francia –– final final

Source: Lienard


ROTÁRIAdel Perú SAC.Conocimiento + Experiencia Conocimiento + Experiencia == Eficiencia en TratamientoEficiencia en Tratamiento

Muchas gracias por su atención

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