HUMEDALES ARTIFICIALES WETLANDS

JULIO CESAR SANTOS ROQUE OMAR CARLOS LUCANA CADENAS

TIPOS DE WETLANDSI. Sistema de agua superficial libre (SASL) estanques o canales, con alguna barrera subterrnea para prevenir la filtracin. Suelo u otro medio conveniente a fin de soportar la vegetacin emergente, y agua en una profundidad relativamente baja (0,1 a 0,6 m). Baja profundidad del agua, baja velocidad del flujo, y la presencia de tallos de planta y basura regulan el flujo del agua. Se aplica agua residual pre tratada en estos sistemas, y el tratamiento ocurre cuando el flujo de agua atraviesa lentamente el tallo y la raz de la vegetacin emergente.

Agua superficial libre

Sistemas de flujo bajo la superficie (SFBS) Se caracterizan por el crecimiento de plantas emergentes usando el suelo, grava o piedras como sustrato de crecimiento en el lecho del canal. Dentro del lecho los microbios facultativos atacan al medio y las races de las plantas, contactando de este modo el agua residual que fluye horizontalmente a travs del lecho; mientras que el sobrante baja a la superficie del medio (Kadlec et al., 1993). Sistemas diseados con el propsito de obtener niveles de tratamiento secundarios, son llamados la zona de races o filtros de piedras de junco y caa desarrollado en Alemania Oriental.

Flujo bajo la superficie

Sistemas con macrfitas flotantes Los principales tipos de humedales artificiales con macrfitas flotantes son aquellos que emplean jacintos y lentejas de agua. Estos sistemas son especialmente eficaces en la eliminacin del nitrgeno y el fsforo.

Sistemas con macrfitas sumergidas Las plantas sumergidas tienen normalmente un papel complementario si se encuentran en ciertos sistemas en combinacin con otras plantas. Son en general muy sensibles a todo lmite de paso de luz y a concentraciones de slidos en suspensin elevados pueden disminuir de manera importante su crecimiento.

Sistemas de humedales artificiales mixtos o combinados

DRENAJE ACIDO DE MINA Drenaje contaminado resultado de la oxidacin y lixiviacin de los minerales sulfurosos cuando son expuestos al aire y agua. El DAM es el impacto ambiental mas importante de la actividad minera Incluye a todas las formas de aguas acidas generadas por la oxidacin de los minerales sulfurosos, en particular de los provenientes de la pirita.

Minerales generadores de acido

Minerales consumidores de cido y caractersticas de neutralizacin

TRATAMIENTO DEL DRENAJE ACIDO DE MINA Se tienen los sistemas activos y pasivos. Los sistemas de tratamiento activos, realiza la neutralizacin por la reaccin qumica de un agente consumidor de acidez, especficamente con cal. Los sistemas de tratamiento pasivos, emplean pocos procesos naturales para la eliminacin de la acidez y metales disueltos en el agua de drenaje mediante la precipitacin de los metales en solucin en la forma de sulfuros metlicos. Esta reduccin es producto de la presencia de bacterias anaerbicas lo que originan bajos costos de inversin, de mantenimiento y operacin.

Principales Sistemas Activos Tratamiento convencional de cal, adicin de lechada de cal Tratamiento de precipitacin convencional, tanque de neutralizacin al que se le incorpora el agente oxidante. Tratamiento con lodos de alta densidad (HDS), el tanque de neutralizacin recibe la lechada de cal compuesta con lodos reciclados.

Tratamiento de lodos de alta densidad mejorado. Se adiciona el componente de filtrado a presin y los lodos filtrados y decantados son recirculados hasta cumplir con las especificaciones del proceso.

Principales Sistemas Pasivos Wetland Treatment (pantanos) 20 gr de acidez por da por metro cuadrado . Drenes de caliza anxica (ALD), neutralizacin por disolucin de minerales carbonatados. Sistemas de produccin progresiva de alcalinidad (SPPA), Los wetlands reducen el fierro a su forma ferrosa luego los drenes anxicos neutralizan el pH para finalmente la oxidacin se produzca y permita remover el fierro.

Coberturas de agua, reduce la generacin de agua acida en las canchas de relaves mediante la cobertura permanente de agua. Cobertura de suelo, reduce la generacin de aguas acidas en los depsitos de relaves y de desmonte. Aplicacin de lodos, reemplaza la cobertura impermeable con los lodos.

FUNCIONES PRINCIPALES DE LOS COMPONENTES DE UN WETLAND Suelo En los humedales de flujo superficial, el papel del suelo es poco importante. Al contrario para los humedales de flujo subsuperficial, la granulometra del medio filtrante es muy importante porque permite efectuar una buena remocin de los slidos en suspensin y de la parte orgnica asociada cuando las aguas servidas pasan a travs del suelo. Otras consideraciones son que el suelo es el lugar de desarrollo de bacterias y sirve de soporte para el crecimiento de las plantas emergentes, suministrndoles una parte del nutrimento necesario para su crecimiento.

Microorganismos La funcin bsica de las bacterias en un sistema de tratamiento, es el consumo de materia orgnica y la degradacin o la transformacin de algunos productos ms o menos txicos presentes en las aguas residuales que se aportan. La accin bacteriana puede ser aerbica (en presencia de oxgeno) o anaerbica (en ausencia de oxgeno) y por lo comn en medio lquido o saturado.

Plantas La vegetacin a implantar en los pantanos artificiales es un factor fundamental para obtener rendimientos ptimos en la depuracin de aguas residuales. Las plantas utilizadas para sistemas de flujo superficial y subsuperficial son las de tipo emergente, que tienen races que se extienden bajo la superficie del agua. Las especies emergentes poseen un gran potencial de eliminacin de contaminantes a todos los niveles, resultando muy tolerantes en climas fros. Entre las especies emergentes se encuentran la totora o quenuilla (Typha sp.), el junco (Scirpus americanus.), la caa (Phragmites australis.) y las ciperceas.

Las principales funciones de las macrfitas son: mantener la capacidad hidrulica del suelo, suministrar oxgeno al suelo, mantener bacterias y consumir nutrientes. Los rizomas y races de las plantas emergentes juegan un papel importante en el mejoramiento de la capacidad hidrulica del suelo. Una alta densidad radicular permite desplazar y aflojar el suelo evitando problemas de colmatacin.

MECANISMOS DE DEPURACIN QUE ACTAN EN LOS HUMEDALES ARTIFICIALES Slidos suspendidos totales (SST) Los slidos en suspensin son mayormente removidos por sedimentacin y filtracin. En los humedales de flujo superficial, los slidos suspendidos son removidos por sedimentacin bajo el efecto de formacin de paredes biolgicas. Rendimientos de remocin de SST de 90 a 95%.

Demanda bioqumica de oxgeno (DBO) La DBO es removida principalmente por biodegradacin a partir de microorganismos aerobios y anaerobios. Significante proporcin de DBO puede ser removida a nivel de pretratamiento o por filtracin y sedimentacin en los lechos de plantas. Las plantas y el suelo no tiene influencia directa en la remocin del DBO5, pero en forma indirecta favorecen el crecimiento de microorganismos; adems las plantas suministran una proporcin de oxgeno necesaria.

Microorganismos patgenos Los microorganismos patgenos en los humedales artificiales son removidos durante el paso de agua residual a travs del sistema, por sedimentacin, filtracin, absorcin en partculas de arcilla, la toxicidad por antibiticos producidos por las races de las plantas, radiacin ultravioleta en sistemas superficial y, sobre todo, la accin predatora de otros organismos (bacterifagos, protozoos).

Metales pesados El principal mecanismo de remocin de metales pesados es atribuido al fenmeno precipitacinabsorcin. Algunas plantas pueden absorber altas cantidades de ciertos metales pesados. La implantacin de bacterias especializadas en un pantano enfocado en la remocin de metales pesados puede ayudar a la precipitacin del metal.

Nitrgeno Las partculas de nitrgeno son removidas por sedimentacin, mientras las formas disueltas son reguladas por varias reacciones biogeoqumicas que funcionan en la columna de suelo y agua.

Fsforo Los principales procesos de remocin de fsforo en sistemas de humedales artificiales son la absorcin por el suelo y el consumo por las plantas.

VENTAJAS Eficaces en la remocin de contaminantes de agua residual de tipo domestico, industrial, agrcola o minero. Bajo costo de construccin, no requiere equipos ni materiales sofisticados ni personal calificado. En las zonas rurales y pequeas comunidades son mas convenientes que otros mtodos. Se pueden integrar a sistemas de produccin agrcola (irrigacin de reas de cultivo) y pesquera. Constituyen un ecosistema que puede ser parte del paisaje natural del entorno.

DESVENTAJAS Pueden representar altos costos de operatividad y mantenimiento. Se requiere de superficie no siempre disponible. Significa un costo adicional por la adquisicin de terreno (grandes superficies). Podra ser necesario impermeabilizar grandes superficies. Su adecuacin a sistemas de produccin requieren equipos sofisticados para monitoreos y control de caractersticas fsico-qumicas (acidez, temperatura, partculas, etc). Son muy susceptibles a la variabilidad por cambios climticos. Solo permiten tratar pequeos caudales de efluentes cidos.

EFICIENCIA En el Per, Buenaventura S.A. aplico el tratamiento pasivo de los efluentes de las unidades Orcopampa y Uchuchacua, con el fin de remediar las aguas acidas con hierro y manganeso respectivamente. En el caso de Orcopampa se ha logrado reducir las concentraciones de hierro de 230 ppm a 0.1 ppm. Sin embargo el uso de esta tecnologa requiere adems de un proceso previo de neutralizacin con caliza, compost y agua neutra para despus pasar al tratamiento en wetland con substrato orgnico, bacterias sulfato reductoras y plantas de juncos y luego otro tratamiento final con compost, por lo cual la Cia. De Minas Buenaventura viene evaluando la aplicacin de otro mtodo menos costoso y ms eficiente.

CONCLUSIONES El tratamiento pasivo aplicando fangos artificiales ha sido un xito porque se logr disminuir la acidez, el contenido de los metales pesados hasta obtener los niveles mximos permisibles fijados por el sector. El sistema de fango anaerbico es el mas recomendado para el tratamiento de los sulfatos y la reduccin de los metales. Un sistema de wetland debe comprender siempre de: Poza de sedimentacin, Fangos aerbicos, Fangos anaerbicos, en las que cada uno de ellos tienen funciones especficas.