Influencia de los periodos de llenado y vaciado en la eliminación de nutrientes y desinfección en zonas húmedas construidas de flujo sub-superficial horizontal

Abstract

Se ha estudiado el efecto de la alimentación en las zonas húmedas construidas de flujo sub_superficial horizontal, en la eficacia y eficiencia para eliminación de materia orgánica, nutrientes y microorganismos, de las aguas residuales municipales. El fin perseguido es dar aportes en la gestión de este tipo de tratamientos, comunes en pequeñas comunidades (de menos de 1000 habitantes).

Para lograr ese objetivo general, se realizó el estudio en unas zonas húmedas construidas piloto en la EDAR de Montcada i Reixac, así como también se estudiaron los casos de las zonas húmedas localizadas a ambos márgenes del río Besòs, la EDAR de Els Hostalets de Pierola y el sistema de zonas húmedas terciarias del río Ripoll.

En la EDAR de Montcada i Reixac, se analizaron los desempeño de 4 de las zonas húmedas piloto, de las cuales, dos operaban con cubierta vegetal de Phragmites australis, mientras las otras dos no la poseían. Además dos de las zonas húmedas operaron con alimentación continua, mientras que las otras dos lo realizaron de manera fraccionada, manteniendo constante la carga hidráulica en cada una de ellas.

Asimismo se analizaron cuatro estudios de caso, con diferentes calidades del influente: dos de ellos empleado las zonas húmedas como mejorador paisajístico, en dos parques fluviales. Un tercer estudio de caso se realizó empleando como influente agua residual de una porqueriza (con elevados valores de materia orgánica). El último estudio de caso se realizó en la EDAR de Els Hostalets de Pierola, que permite la operación de su zona húmeda, como un tratamiento secundario o terciario.

Se observa que la alimentación fraccionada mejora notablemente la eficiencia en la reducción de materia orgánica, nutrientes y microorganismos: Esto debido a que el humedal construido, logra mejorar sus condiciones aeróbicas, por lo que se facilita la eliminación de materia orgánica mediante mecanismos aeróbicos, así como la oxidación de los compuestos nitrogenados, fomentando la formación de nitratos los cuales posteriormente son eliminados en las zonas anaerobias de la zona húmeda.

De los estudios de caso se puede señalar varias conclusiones: La primera de ellas es que las zonas húmedas construidas son sistemas muy nobles que permiten una amplia variación en la carga del influente, tanto de carga hidráulica como de carga contaminante. Sin embargo, se debe asegurar una adecuada composición C/N (expresada como DQO/N-NO3) para que las bacterias logren realizar los procesos de nitrificación/ desnitrificación y asi eliminar el nitrógeno del agua. Otra de las conclusiones obtenidas al realizarse los estudios de caso, es que la alimentación interrumpida (con periodos de llenado y vaciado del mismo), mejora las condiciones de eliminación de materia orgánica, no así de la eliminación de nutrientes.

Finalmente se detallan una serie de acciones a realizar por el gestor del humedal artificial, para llegar a mejorar la eficiencia y eficacia de las zonas húmedas construidas de flujo subsuperficial horizontal.

This study is mainly focused in the feeding effect for effectiveness and efficiency at horizontal subsurface flow constructed wetlands, for organic matter, nutrients and microorganism removal, from municipal wastewater. The main objective is to provide guides for the management of this type of wastewater treatment, commonly used at small communities (with less than 1000 inhabitants)

To achieve this overall objective, the study was conducted in some pilots wetlands at the Montcada and Reixac´s WWTP (Barcelona, Spain), and also some test were carry on as case studies in other constructed wetlands.

Four pilot wetlands were tested at the WWTP of Montcada andi Reixac. Two of these pilots were operating with vegetation cover (Phragmites australis), while the other two had not. Furthermore two pilot wetlands operated with continuous feeding, while the other two it performed fractionally but maintaining constant the hydraulic load in each one.

The four case studies where take with different qualities of influent: two of them used the constructed wetland’s effluent, to improve the water quality of two rivers: the Besos´s river and the Ripoll´s river. The third case study was performed by using influent wastewater as a pigsty (with high values of organic matter, and nutrients). And the final case study was conducted in the Els Hostales de Pierola´s WWTP which allows the operation of its constructed wetland as a secondary or tertiary treatment.

The study shows that fractional feeding improves the efficiency for organic matter and nutrients removal. Mainly, this is due to the aeration improving by the fractional feeding and by this way, is possible to increase the nitrification rate. So, the constructed wetlands allow the nitrification and the denitrification to take place and by this way nutrients (as nitrogen) can be removed.

From the case studies several points can be indicated as main conclusions: The first is that constructed wetlands are very noble treatments systems, because they allow a wide variation in the influent load (by hydraulic and pollutant load). However, an appropriate C/N relation (expressed as COD/NNO3) had to achieve in order to increase bacteria perfom of nitrification/denitrification rates. By frequent interrupting feeding (with periods of filling and emptying of the wastewater), the constructed wetlands increase the organic matter removal, but not the nutrients removal.