 |
| Los Humedales son sistemas artificiales muy eficientes para tratar las aguas servidas Extraído de Wikimedia Commons: Constructed wetland (5546614783).jpg. Link. Bajo Licencia CC 2.0 |
Los humedales artificiales se han convertido en una solución popular para el tratamiento de aguas residuales en todo el mundo, constituyen una solución efectiva y sostenible con el medio ambiente, además son económicos y requieren poco mantenimiento.
En este artículo, exploraremos cómo funcionan, los beneficios y limitaciones de este enfoque, y algunos ejemplos de su uso en diferentes partes del mundo.
¿Qué son los humedales artificiales?
Los humedales artificiales son espacios que han sido diseñados y construidos con el propósito de imitar y controlar los procesos naturales de eliminación de contaminantes en el agua, incluyendo patógenos y nutrientes.
En lugar de utilizar tecnologías de alta consumo de energía, utilizan lo que brinda la naturaleza para tratar las aguas residuales, apoyándose en el uso de bacterias y otros microorganismos para descomponer y filtrar los contaminantes presentes en el agua.
Los mismos pueden tener diferentes presentaciones en cuanto a su diseño, tamaño y tecnología empleada; sin embargo estos sistemas acuáticos comparten un mismo fin, el cual es aprovechar los recursos naturales para depurar residuos presentes en el agua, actuando como sistemas de tratamiento de aguas residuales.
Así mismo, pueden ser construidos para tratar diferentes tipos de aguas residuales, como las aguas residuales municipales, aguas de tormenta (aliviaderos), aguas industriales y aguas de acuicultura.
La historia de los humedales para la purificación del agua
El uso de humedales artificiales como sistema de tratamiento de aguas residuales es una práctica relativamente reciente, que ha surgido como resultado de la necesidad de encontrar soluciones sostenibles y eficaces para la gestión de los recursos hídricos y la protección del medio ambiente.
Sin embargo, el concepto de utilizar la naturaleza para tratar el agua no es nuevo. Durante siglos, las comunidades han utilizado humedales naturales para purificar el agua y controlar las inundaciones. Estos ecosistemas, que se caracterizan por su alta productividad biológica y su capacidad para retener y filtrar el agua, han sido reconocidos como sistemas valiosos para el mantenimiento de la calidad del agua y la biodiversidad.
En la década de 1950, se comenzaron a desarrollar los modelos para tratar las aguas residuales. En el año de 1952 en la ciudad de San Francisco se tuvo el primer sistema construido conocido, el mismo fue desarrollado por la agencia gubernamental San Francisco Sewage Commission. Dicho sistema utilizó una serie de estanques artificiales para tratar las aguas residuales y mejorar su calidad antes de ser vertidas en el océano.
A partir de entonces, se han llevado a cabo numerosos estudios e investigaciones para mejorar la eficacia y eficiencia de los humedales artificiales como sistemas de tratamiento de aguas residuales.
En la actualidad, estos sistemas se utilizan en todo el mundo para tratar diferentes tipos de aguas residuales y se han convertido en una alternativa sostenible y eficaz para la gestión del agua.
Su uso para el tratamiento de aguas residuales
 |
| Actualmente el uso de humedales construidos está aumentando. |
En un humedal artificial, las aguas residuales se alimentan en una serie de estanques poco profundos que poseen vegetación acuática. A medida que el agua fluye a través del humedal, las plantas y las bacterias en el suelo ayudan a filtrar y descomponer los contaminantes.
¿Qué partes lo componen?
La mayoría de estos sistemas presentan estas características básicas;
- Entrada: es el área donde el agua residual entra al humedal para ser depurada.
- Zona anaeróbica: en esta parte el agua se acumula para que se realice el proceso de digestión anaerobia, para reducir el contenido de sólidos y materia orgánica.
- Zona de raíces: la compone las plantas especialmente seleccionadas por su capacidad de eliminar ciertos contaminantes del agua.
- Zona de superficie: se hace pasar el agua en una fina capa de grava, en esta parte se produce la mayor parte de la eliminación de los residuos presentes en el agua.
- Salida: Área donde el agua tratada sale del humedal y vuelve a la naturaleza.
¿Cómo funcionan los humedales para el tratamiento de aguas residuales?
El agua residual ingresa al humedal a través de un sistema de distribución que permite que el agua se distribuya de manera uniforme en toda la superficie del humedal. A medida que el agua se mueve a través del sustrato del humedal, las partículas en suspensión se depositan y los contaminantes disueltos son eliminados a medida que el agua se filtra a través de las diferentes capas del sustrato.
La vegetación de los humedales también juega un papel importante en la eliminación de contaminantes. Las raíces de las plantas crean una zona de intercambio gaseoso que favorece el desarrollo de bacterias beneficiosas para el proceso de tratamiento del agua.
Estos sistemas están diseñados para que el agua se mueva lentamente, lo que aumenta el tiempo de retención del agua y permite que los procesos de purificación tengan lugar de manera más efectiva.
En resumen, imitan los procesos naturales de purificación de las aguas; el agua residual es dirigida a través del humedal donde es tratada por una serie de procesos físicos, químicos y biológicos con el objetivo de eliminar los contaminantes existentes
Beneficios de estos sistemas de tratamiento
Algunos de los principales beneficios son los siguientes:
- Costos reducidos: son de bajo costo en comparación con otros métodos de tratamiento, ya que no requieren de grandes inversiones de capital para su construcción y mantenimiento.
- Bajo consumo energético: es limitado el uso de la energía eléctrica, debido a que la mayoría de los procesos de tratamiento son biológicos.
- Mejora de la calidad del agua: son capaces de reducir la carga de nitrógeno y fósforo, los cuales son responsables de la eutrofización y la proliferación de algas en los cuerpos de agua, por tanto reduciendo los niveles de nutrientes y contaminantes en el agua
- Restauración de los ecosistemas acuáticos: pueden ayudar a restaurar los ecosistemas acuáticos y proporcionar hábitats para la fauna y flora acuática. Además, pueden mejorar la calidad del suelo y reducir la erosión.
- Reducción de la huella de carbono: son una solución de bajo impacto ambiental y pueden ayudar a reducir la huella de carbono al reducir la energía y los recursos necesarios para tratar las aguas residuales.
- Adaptabilidad: se pueden adaptar a diferentes contextos, ya que pueden ser diseñados para tratar diferentes tipos de aguas residuales y pueden ser implementados en diferentes escalas, desde sistemas pequeños para hogares individuales hasta grandes sistemas para ciudades y regiones.
Tipos de modelos utilizados para tratar el agua
Existen distintos modelos que se utilizan como sistemas de tratamiento de aguas residuales.
- Humedales de flujo subsuperficial: consiste en una capa de sustrato poroso que se encuentra debajo de la superficie del agua. El agua fluye a través del sustrato, donde es tratada por los microorganismos y plantas que se encuentran allí. El mismo es eficaz en la eliminación de nutrientes, materia orgánica y metales pesados de las aguas residuales.
- Humedales de flujo superficial: para este sistema el agua fluye sobre la superficie de la zona húmeda, donde es tratada por las plantas y los microorganismos que se encuentran allí. Los humedales de flujo superficial son eficaces en la eliminación de nutrientes, metales pesados y contaminantes orgánicos.
- Humedales construidos en serie: son una serie de estanques interconectados que están diseñados para tratar las aguas residuales en varias etapas. Cada estanque tiene un propósito específico, como la eliminación de sólidos, nutrientes o contaminantes orgánicos.
- Humedales de aireación: en ellos el agua se agita y airea para aumentar la actividad microbiana y acelerar la degradación de los contaminantes. Estos humedales son particularmente eficaces en la eliminación de contaminantes orgánicos.
- Humedales combinados: Los humedales combinados son sistemas que utilizan diferentes tipos de humedales en una sola instalación. Estos sistemas pueden incluir humedales de flujo subsuperficial, flujo superficial y aireación, y están diseñados para tratar las aguas residuales de manera más eficiente.
Consideraciones para su diseño y construcción
A continuación, se presentan algunos de los datos que se requieren para diseñar y construir un humedal artificial eficaz:
- Caudal de agua: El caudal de agua es la cantidad de agua que fluye a través del sistema de tratamiento. Es importante conocer el caudal de agua para determinar el tamaño del humedal y el tiempo de retención requerido para que el agua sea tratada de manera efectiva.
- Calidad del agua: Es necesario conocer la calidad del agua que se va a tratar para determinar qué procesos de tratamiento son necesarios. Esto puede incluir pruebas para determinar los niveles de nutrientes, contaminantes orgánicos, metales pesados y otros contaminantes.
- Tipo de suelo: El tipo de suelo es importante para determinar la permeabilidad del sustrato y la tasa de infiltración de agua. Esto es importante para asegurar que el agua se distribuya de manera uniforme en todo el sistema de tratamiento.
- Topografía: La topografía del terreno es importante para determinar la ubicación del humedal y para asegurarse de que el agua fluya correctamente a través del sistema de tratamiento.
- Clima: El clima es importante para determinar la cantidad de agua que se espera que fluya a través del sistema de tratamiento y para determinar las necesidades de riego durante períodos secos.
- Vegetación: La elección de las plantas adecuadas es importante para asegurar que el sistema de tratamiento funcione de manera efectiva. Las plantas deben ser capaces de tolerar las condiciones húmedas y estar bien adaptadas al clima local.
- Mantenimiento: Es importante tener en cuenta los requisitos de mantenimiento del humedal para garantizar que siga funcionando de manera efectiva. Esto puede incluir la eliminación regular de la vegetación y la limpieza del sustrato.
Etapas de construcción para estos sistemas artificiales
A continuación, se describen las etapas más comunes de construcción de un humedal artificial:
- Planificación: implica la identificación del área donde se construirá y la evaluación de su viabilidad. Se deben considerar los puntos anteriormente mencionados para su diseño y establecer el objetivo principal, ya sea tratamiento de aguas residuales, restauración de humedales naturales, prevención de la erosión del suelo o cualquier otro propósito.
- Diseño: implica la selección del tipo de humedal, el tamaño, la profundidad y la configuración. También se debe considerar la elección de plantas y la forma de distribución de las mismas, así como la elección del material de construcción adecuado.
- Excavación: esto se realiza para crear la forma del humedal y para asegurarse de que el suelo tenga una capacidad de carga adecuada para soportar la estructura del humedal.
- Instalación de materiales: se procede a la instalación de materiales geotextiles, de piedras y grava. Estos materiales se utilizan para crear una base sólida que permita la infiltración de agua.
- Plantación: luego se procede a la plantación de especies de plantas adecuadas. Las plantas ayudan a mejorar la calidad del agua y también a crear hábitats para la vida silvestre.
- Construcción de canales y lagunas: si se consideraron en el diseño, esta es la etapa en la que se construyen. Ellos ayudan a controlar el flujo del agua y a maximizar la eficiencia del humedal.
- Instalación de sistemas de distribución de agua: para garantizar que reciba suficiente agua, se instalan sistemas de distribución de agua, el cual pueden incluir tuberías, canales y bombas.
- Pruebas y ajustes: Una vez que se ha completado la construcción del humedal artificial, se llevan a cabo pruebas y ajustes para garantizar que esté funcionando de manera eficiente. Esto puede incluir pruebas de calidad del agua y la realización de ajustes en el diseño del humedal.
Su uso en distintas partes del mundo
El uso de estos sistemas lo podemos encontrar en diferentes partes del mundo. A continuación, se presentan algunos ejemplos de su uso:
- Europa: por ejemplo en la ciudad de Dijon de Francia, se construyó un humedal artificial para tratar las aguas residuales de la ciudad. También en los Países Bajos, se han utilizado humedales artificiales para tratar aguas residuales de granjas y para prevenir la erosión del suelo.
- América del Norte: en Canadá, por ejemplo, se construyó un humedal artificial en la ciudad de Vancouver para tratar las aguas residuales de la ciudad. Por su parte en los Estados Unidos, se han utilizado para tratar aguas residuales de la industria petrolera (en Luisiana, California y Dakota del Norte).
- América del Sur: en Brasil se construyó un humedal artificial en la ciudad de São Paulo para tratar las aguas residuales de la ciudad. En Argentina, se han utilizado humedales artificiales para restaurar humedales naturales dañados (Humedales de Santa Fe, Parque Nacional Iberá y Reserva Natural Otamendi)
- Asia: en la ciudad de Shenzhen, en China se utiliza para tratar las aguas residuales de la ciudad. Por su parte en Japón, se han utilizado humedales artificiales para restaurar humedales naturales dañados (Prefectura de Hokkaido, Tokyo y Kagoshima).
- África: en la ciudad de Durbán, Sudáfrica, se tiene un sistema que trata las aguas para una población de más de 700.000 habitantes. El mismo, es también un espacio verde que ha atraído a la fauna local y se ha convertido en un lugar popular para la recreación y el turismo. También tenemos ejemplos en Marruecos (región de Souss-Massa-Draa), en Etiopía (lago Ziway) y Kenia (ciudad de Nairobi).
- Australia: en Sidney fue construido el Wetland Sanctuary, en el sur se tiene el "Tolderol Game Reserve", en la ciudad de Victoria se tiene el "Sale Common Wetlands" y en Melbourne tienen al "Western Treatment Plant" que además de usarse para tratamiento del agua es también un importante hábitat para la vida silvestre y una popular atracción turística.
Regulaciones
El diseño y uso de humedales artificiales está sujeto a diferentes regulaciones dependiendo del país o región en donde se encuentren. A continuación, se mencionan algunas de las regulaciones más comunes:
- Normativas ambientales: muchos países establecen requisitos técnicos en sus estándares, que regulan entre otros la calidad del agua de entrada y salida, la protección de los ecosistemas acuáticos, la velocidad de flujo, la profundidad del agua, la selección de plantas y la frecuencia de monitoreo.
- Regulaciones de uso de suelo: en muchos países, existen regulaciones que establecen el uso permitido de los terrenos, por lo que pudieran estar sujetos estos sistemas.
- Regulaciones de tratamiento de aguas residuales: estas regulaciones pueden incluir la calidad del agua de entrada y salida, los niveles de contaminantes permitidos, y la frecuencia de monitoreo.
- Regulaciones de salud y seguridad: pueden existir regulaciones sobre la exposición a patógenos o sustancias tóxicas presentes en el agua, que perjudiquen a la población y los ecosistemas.
Es importante tener en cuenta que las regulaciones pueden variar según la región o país, y es responsabilidad del diseñador y/o constructor investigar y cumplir con las regulaciones aplicables.
Implementación de humedales en comunidades locales
El siguiente video fue producido gracias a la colaboración entre el Instituto Mexicano de Tecnología del Agua y la Comisión Nacional del Agua. Podremos apreciar el funcionamiento y aspecto del humedal artificial construido en la comunidad de Acamixtla, México.
Este proyecto es un ejemplo de cómo los humedales artificiales pueden ser implementados en comunidades locales para tratar aguas residuales y promover la conservación del medio ambiente.
Soy ingeniero mecánico desde el 2011. En busca siempre de conocimiento dentro de todas las áreas afines, pero también de las que no tanto. Acá aprovecho para internalizarla y compartirla contigo.
2 comentarios
Click here for comentariosExcelente información muchas gracias
ReplyExcelente!!
Reply