Humedales artificiales para la remoción de nutrientes en las aguas residuales

Humedales artificiales para la remoción de nutrientes en las aguas residuales

Remover los nutrientes de las aguas residuales es importante para evitar la eutrofización de los cuerpos de agua receptores. El excesivo enriquecimiento de nutrientes puede causar floraciones algales y al aumentar la turbidez, se reduce la zona fótica, el oxígeno en el agua puede agotarse e incluso algunas especies de fitoplancton pueden producir toxinas. Como consecuencia, pueden ocurrir impactos severos a los organismos acuáticos y humanos. Principalmente actividades tales como agricultura y ganadería generan residuales contaminadas con nitratos (NO3-). Mientras que los efluentes de invernaderos presentan altas concentraciones de de NO3-, fósforo (P) y potasio (K+).

El uso de humedales artificiales como alternativa de tratamiento de efluentes permite remover nutrientes de las aguas residuales mientras se aprovecha la interacción entre microrganismos, medios filtrantes y vegetación. Además, con un adecuado mantenimiento, los humedales artificiales pueden proporcionar un área verde que favorece la estética del paisaje del lugar.

Componentes de los humedales artificiales

Los humedales construidos artificialmente están compuestos por substratos, vegetación y agua. Los sustratos incluyen suelo, arena, grava, roca, y materiales orgánicos como el compost. La vegetación debe ser de preferencia plantas emergentes locales, ya que estas ya están aclimatadas y tienen más posibilidades de crecimiento. Finalmente, el agua, es el agua residual que se quiere tratar.

Tipos de humedales artificiales

Existen principalmente dos tipos de sistemas de humedales artificiales usados en el tratamiento de aguas residuales: los de flujo libre o superficial y los de flujo subsuperficial. En los Humedales artificiales de flujo libre se hace circular el agua de manera continua por encima del sustrato. El contacto directo del agua con la atmosfera favorece los procesos aeróbicos. Es empleado en etapas secundarias de tratamiento. Mientras que, en los Humedales artificiales de flujo subsuperficial, el agua circula a través del sustrato. Este tipo de humedales puede presentar flujo vertical u horizontal. En el primero se favorecen las condiciones aeróbicas, mientras que el segundo los procesos anaeróbicos son favorecidos. los Humedales artificiales de flujo subsuperficial pueden tratar aguas residuales de pequeñas comunidades.

Humedal artificial de flujo superficial
Humedal artificial de flujo subsuperficial de tipo vertical
Humedal artificial de flujo subsuperficial de tipo horizontal

El nitrógeno puede ser removido por acción de las plantas o por acción de microorganismos que realizan procesos de nitrificación y desnitrificación. Estos macroorganismos forman biopelículas adheridas al substrato. Por otro lado, la remoción de fósforo ocurre principalmente gracias a los fenómenos de adsorción sobre los componentes del sustrato.

Es común usar combinación de varios tipos de humedales. Tal es así que, para eliminar nitrógeno, primero se trataría el agua en un humedal de flujo subsuperficial vertical donde debido a las condiciones aeróbicas procesos de nitrificación serian favorecidos. Posteriormente el agua a tratar se haría pasar por un humedal de flujo subsuperficial horizontal en el que los procesos de desnitrificación serian favorecidos gracias a las condiciones anaeróbicas.

Procesos de nitrificación y desnitrificación
Autora: Patricia Pietro
(Participante del programa de empleabilidad Líderes por el Agua 2021-2022)

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