United States
                     Environmental Protection
                     Agency
Office of Water
Washington, D.C.
           EPA832-F-00-023
           Septiembre de 2000

                     Folleto  informativo  de
                     tecnologia de  aguas residuales
                     Humedales de  flujo subsuperficial
DESCRIPCION
Los  sistemas  de  humedales   se  describen
tipicamente por la position de la superficie del
agua y/o el  tipo de vegetation  presente.  La
mayoria  de  los  humedales  naturales   son
sistemas de flujo libre superficial en los cuales
el  agua esta expuesta a la atmosfera;  estos
incluyen  a los fangales  (principalmente  con
vegetation de  musgos),  las zonas pantanosas
(principalmente de  vegetation arborea),  y las
praderas   inundadas   (principalmente    con
vegetation  herbacea  y   plantas  macrofitas
emergentes).   Un humedal artificial de flujo
subsuperficial (FS,  subsurface flow wetlands)
esta   disefiado  especificamente   para   el
tratamiento de algun tipo de agua residual, o su
fase  final de  tratamiento, y  esta construido
tipicamente en  forma de un lecho o canal  que
contiene un medio apropiado.  Un ejemplo de
un humedal FS se muestra en la Figura 1.  La
grava es el  medio mas utilizado  en  Estados
Unidos  y  Europa,  aunque  tambien  se   ha
utilizado roca triturada, grava, arena y otro tipo
de materiales del suelo.  El medio se planta
normalmente   con   los  mismos   tipos   de
vegetation emergentes presentes en las praderas
inundadas y, por disefio, el nivel del  agua se
mantiene por debajo de la superficie del medio.
Las principales ventajas  de mantener un nivel
subsuperficial del agua son la prevention  de
mosquitos y  olores  y la elimination del riesgo
de que el publico entre en contacto con el agua
residual parcialmente tratada.  En contraste, la
superficie del agua en los pantanales naturales y
en los humedales  artificiales  de  flujo libre
superficial (FLS, free water surface wetlands)
  esta expuesta a la atmosfera, lo cual conlleva los
  riegos de los mosquitos y de acceso del publico.
   OPCION DE
   ENTRADA MULTIPLE
   PARA CLIMA
   CALIENTE
  ZONA DE
  ENTRADA
  CON GRAVA
  DE2A3
  PULGADAS
        ENTRADA
        MULTIPLE
        PARA CLIMA
        FRlO
      ZONA DE
      TRATA-
      MIENTO
      CON GRAVA
MEMBRANA DE14A114
DE RECUBRI- PULGADAS
MIENTO 0
SUELO IMPER-
MEABLE
SUPERFICIE
DELAGUA
     ZONA DE
   "v DESCARGA
     CON GRAVA
     DE2A3
     PULGADAS
TUBERiA
MULTIPLE DE
DESCARGA
  Fuente: adaptado de un dibujo de S.C. Reed, 2000.

       FIGURA 1 HUMEDAL DE FLUJO
             SUBSUPERFICIAL
  La mejora en la calidad del agua en humedales
  naturales  ha sido  observada por cientificos e
  ingenieros durante  muchos afios, y ha llevado al
  desarrollo   de  humedales  artificiales   para
  duplicar   en   ecosistemas  construidos   los
  beneficios de calidad del  agua  y habitat de los
  humedales  naturales.   Se considera  que las
  reacciones biologicas se deben a la actividad de
  los microorganismos adheridos  a las superficies
  disponibles de sustrato sumergido.  En el  caso
  de los  humedales  FLS esos sustratos son las
  porciones sumergidas  de  las plantas vivas, los
  detritos vegetales,  y la capa bentica del suelo.
  En  humedales  FS  el   sustrato  sumergido
  disponible incluye  las raices de las plantas que
  crecen en  el medio, y la superficie misma del

-------
medio.  Dado que  el  area de  sustrato  en un
humedal  FS  puede sobrepasar  por mucho  el
sustrato disponible en humedales FLS, las tasas
de reaction microbiana pueden ser mayores que
las    de   humedales    FLS    para   muchos
contaminantes. Como resultado, un humedal FS
puede  tener  una  menor  superflcie  que  un
humedal  FLS para  los mismos  caudales  y
objetivos de calidad del agua.

Las  metas de  disefio  de  los  humedales  FS
artificiales son exclusivamente las  funciones de
tratamiento   porque   las  posibilidades   de
proporcionar   habitat   de  vida   silvestre  y
recreation publica son  mas limitadas  que en el
caso de los humedales FLS. El tamafio de estos
sistemas  va desde pequefias  unidades para  el
tratamiento en el  sitio  de efluentes de tanques
septicos  hasta  un   sistema  domestico  de
tratamiento de aguas  residuales en Louisiana
con una capacidad de  l.SxlO7 litres por  dia (4
millones  de galones por dia, mgd).  Existen
aproximadamente  100  sistemas  de tratamiento
de aguas  domesticas  en los  Estados Unidos,
pero la mayoria trata menos de  3.8xl03 mVdia
(1  mgd).    La  mayoria  de   los   sistemas
municipales  estan  precedidos por lagunas de
tratamiento aireadas o  facultativas.  Hay  cerca
de  1000 sistemas de  tratamiento a  pequefia
escala en el  punto de origen  para  viviendas
individuates,    colegios,     complejos     de
apartamentos,   establecimientos  comerciales,
parques y otras instalaciones recreacionales. El
caudal de estos sistemas pequefios va de cientos
de galones por dia a  151,400 litres por dia
(40,000 galones por dia); el tipo predominante
de  pretratamiento  proporcionado  es   el  de
tanques septicos.  Los costos del medio de roca
o de grava son mas altos y hacen que el uso de
sistemas   de   humedales    FS   de  mayor
envergadura sea desfavorable con relation a los
humedales  FLS  a  pesar de  que  aquellos
requieran una menor extension de terreno.

Las comparaciones de costo han  mostrado que a
caudales  mayores a  227,200  litres  por dia
(60,000 galones por dia) normalmente es  mas
economico construir  sistemas  de  humedales
FLS.  Sin embargo, existen excepciones cuando
el  acceso publico, problemas de  mosquitos o
asuntos de vida silvestre justifican la selection
de humedales FS. Un ejemplo reciente es el de
un humedal FS disefiado para tratamiento de la
escorrentia del  aeropuerto  de  Edmonton  en
Alberta,   Canada  en  donde  la   escorrentia
originada por la nieve derretida es contaminada
por el fluido de glicol usado para deshielo; para
esto se selecciono un humedal FS con capacidad
de  1,264,190 litres por dia  (334,000 galones)
con el  fin de  minimizar problemas de habitat y
aves cerca a las pistas de aterrizaje.

Los humedales FS normalmente incluyen una o
mas cuencas o canales de poca profundidad de
fondo recubierto para prevenir la percolation a
la capa freatica susceptible a la  contamination.
El  tipo   de  recubrimiento   depende   de  las
condiciones  locales.    En   algunos casos  la
compactacion  del suelo local  es  adecuada,
mientras que en  otros se  debe traer arcilla o
utilizar recubrimiento de membranas plasticas
(PVC o PAD).

Las  estructuras  de  entrada y  descarga  se
emplean para asegurar la distribution adecuada
y la recoleccion uniforme  del agua  residual
aplicada.  El metodo mas comunmente utilizado
en los  sistemas  de menor tamafio consiste  de
una tuberia multiple perforada. La profundidad
del medio en estos humedales FS tiene un rango
de 0.3  a 0.9 metres (1 a 3 pies), siendo el valor
mas comun el de 0.6 metres (2 pies).  El tamafio
del  medio en  Estados Unidos va desde la grava
fina (>0.6 cm  o > 0.25 pulgadas)  hasta roca
grande triturada (>15.2 cm o >6 pulgadas);  La
combination de tamafios de 1.3 a 3.8 cm (0.5 a
1.5  pulgadas) es la  mas  comunmente usada.
Este medio de grava debe ser de piedras limpias,
duras y duraderas, con capacidad de retener su
forma y la permeabilidad del lecho del humedal
a largo plazo.

La  vegetation  emergente  mas  comunmente
utilizada en humedales FS incluye las espadafias

-------
y aneas (Typha spp.), los juncos (Scirpus spp.) y
los carrizos (Phragmites spp.).   En Europa los
Phragmites son las plantas preferidas para esta
aplicacion.  Esta  planta tiene varias ventajas
debido a que se trata de una planta durable de
rapido  crecimiento  que  no  es  una  fuente
alimenticia para aves o la vida silvestre.   Sin
embargo,  en  algunas partes de  los  Estados
Unidos el uso de Phragmites no esta permitido
porque  esta  es  una  planta  de  crecimiento
agresivo, por lo cual se tiene la preocupacion de
que infeste humedales naturales. En estos casos
los espadafia y los  juncos pueden ser utilizados.
La experiencia  ha demostrado que  en areas
donde  se  encuentra  el   raton   almizclero
(muskraf) o las  nutrias, estos  pueden destruir
completamente las espadafias,  eneas y juncos
plantados en un humedal artificial, al utilizar las
plantas para alimento y anidacion. Muchos de
los sistemas individuates de menor tamafio usan
plantas decorativas tolerantes a la humedad. La
vegetation en un  humedal FS  no  es un factor
significativo en la  remocion de nutrientes y no
se  requiere su  poda.   En  climas  frios,  la
acumulacion de detritos vegetales sobre el lecho
de  grava  proporciona un aislamiento termico
que es util durante los meses de invierno.   Las
raices  de  las plantas  sumergidas proporcionan
sustrato para  los  procesos  microbiologicos  y
dado   que  la  mayoria  de  las   macrofitas
emergentes pueden transmitir  oxigeno  de las
hojas a  las  raices, se presentan microzonas
aerobicas  en  la  superficie  de las  raices y los
rizomas.   El resto  del  medio sumergido de los
humedales FS tienden a  carecer  de oxigeno.
Esta falta general de oxigeno limita la remocion
biologica  del  amoniaco  (NFLYNH4  -  N)  por
nitrificacion en los humedales FS, pero aun asi
el sistema es efectivo en la  remocion de DBO,
SST,   metales   y   algunos   contaminantes
organicos prioritarios, dado  que su tratamiento
puede  ocurrir  bajo condiclones  aerobicas  y
anoxicas.    La   remocion   de  nitratos   por
desnitrificacion  biologica tambien puede  ser
muy efectiva dado  que las  condiciones anoxicas
requeridas estan siempre presentes y se cuenta
con  suficientes  fuentes  de   carbono.    La
disponibilidad  limitada  de  oxigeno  en  los
humedales FS  disminuye  la  capacidad  de
remocion   de   amoniaco   por   nitrificacion
biologica.   Por esta razon se requieren tiempos
largos  de  retencion  en un  area extensa  de
humedal para  producir  los niveles bajos  de
nitrogeno  en el efluente con la calidad tipica de
afluentes de agua residual domestica a menos
que  se adopten algunas modificaciones  del
sistema.    Estos  cambios  han  incluido  la
instalacion de  tuberias de aireacion en el fondo
del  lecho  del   sistema  para   oxigenacion
mecanica,  el   uso  de  un  filtro  percolador
integrado  para la nitrificacion del amoniaco en
el  agua residual, y lechos de humedales de flujo
vertical.   Estos  humedales de flujo  vertical
normalmente contienen grava o arena gruesa y
reciben cargas intermitentes desde la superficie.
La aplicacion intermitente del agua residual y el
drenaje vertical en el lecho permiten que las
reacciones aerobicas se produzcan con rapidez.
El llenado y drenado ciclico de sistemas de flujo
horizontal ha  sido demostrado con exito en el
sistema de humedales FS de  130,000 galones
por dia de Minoa, New York.   Las tasas  de
reaction para  remocion de DBOs y amoniaco
fueron el  doble de  las observadas durante el
flujo normal continuo de saturation.

Los  mecanismos disponibles de  remocion del
fosforo en  todos   los  tipos  de  humedales
artificiales tambien requieren largos periodos de
retencion para producir niveles bajos de fosforo
a partir de agua residual domestica tipica. Los
humedales  FLS   serian  probablemente  la
alternativa  de  inversion  mas  eficaz  para
humedales   artificiales   Si   la   remocion
significativa del fosforo fuera un requisite para
un proyecto dado.  La remocion  de fosforo es
tambien posible con la adicion  quimica final y
mezclando  con  anterioridad   a   una  laguna
profunda de sedimentation.

El  nivel  minimo   aceptable   de tratamiento
preliminar previo a un sistema de humedales FS
es el equivalente al tratamiento primario.  Esto

-------
puede lograse con tanques septicos o tanques
Imhoff  para  los sistemas mas pequefios,  o
lagunas  profundas  con un tiempo  corto  de
retention para los sistemas de mayor tamafio.
La mayoria de los  sistemas de humedales FS
para tratamiento  de agua  residual domestica
estan  precedidos por  lagunas  facultativas  o
aireadas. Estas lagunas no son necesariamente
el modo preferido de tratamiento preliminar. En
la mayoria  de estos sistemas el humedal FS se
selecciono  teniendo como meta  el mejorar la
calidad del  efluente de las lagunas.  Dado que
los humedales FS pueden lograr una remocion
efectiva tanto de la DBOs como de  los SST, no
hay la necesidad de altos niveles de remocion de
estos constituyentes en el tratamiento primario.

Los humedales FS  no  proporcionan  el mismo
nivel de habitat que los FLS debido a que el
agua  en  el   si sterna  no  esta expuesta  ni
disponible para las aves y otros animales.  Sin
embargo, la vida silvestre se encuentra presente
principalmente en forma de sitios de  anidacion
para aves y reptiles.  Si uno de los objetivos del
proyecto es el proporcionar un valor de habitat
mas  significativo,  esto  puede  lograrse  con
lagunas  profundas  entre-mezcladas   con las
celdas de humedales FS.   La primera laguna
estaria ubicada despues del punto en  el cual la
calidad del  agua se  aproxima al menos al nivel
de tratamiento secundario.
APLICABILIDAD
Los humedales FS estan  mejor adaptadas para
aplicaciones de tamafio  pequefio  y mediano
(<227,100  1/d  o <60,000  galones/dia) y  en
sistemas de mayor tamafio en los cuales  se tiene
un potential  significativo de  contacto  con el
publico, mosquitos o generation de olores.  Su
uso en sistemas de tratamiento en el punto de
origen proporciona un efluente de alta  calidad
para la aplicacion  al  terreno, y en algunos
estados   las  autoridades   de  permiten  una
reduction significativa en  el terreno  requerido
para  disposition  final del  efluente.    Los
humedales FS remueven en forma confiable la
DBO, la DQO  y los SST, y con  tiempos de
retention   suficientemente   largos   tambien
pueden   producir  bajas   concentraciones  de
nitrogeno y fosforo.  Los metales son tambien
removidos  eficazmente y  se  puede  esperar
tambien una reduction de un orden de magnitud
en coliformes fecales en sistemas disefiados para
producir efluentes  de tratamiento secundario o
avanzado.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
A continuation  se  enumeran algunas de  las
ventajas y desventajas de los humedales FS.
Ventajas
       Los   humedales    FS   proporcionan
       tratamiento efectivo en forma pasiva y
       minimizan  la  necesidad  de  equipos
       mecanicos, electricidad y monitoreo por
       parte de operadores calificados.

       Los humedales FS  pueden ser menos
       costosos  de  construir,  y  usualmente
       tambien son menos costosos para operar
       y mantener, que los procesos mecanicos
       de tratamiento disefiados para un  nivel
       equivalente de calidad de efluente.

       La  operation  a nivel de  tratamiento
       secundario es posible durante todo el afio
       con exception de los climas mas frios.

       La  operation  a nivel de  tratamiento
       terciario  avanzado es posible  durante

-------
      todo el  afio en climas  calidos o semi-
      calidos.     La  configuration  de  los
      humedales  FS proporciona una mayor
      protection  termica que  los  humedales
      FLS.

   •  Los  sistemas  de  humedales FS  no
      producen biosolidos ni lodos residuales
      que requeririan tratamiento subsiguiente
      y disposition.

   •  Los  FS  son  muy  efectivos  en  la
      remocion de la DBO, la DQO, los SST,
      los   metales  y   algunos   compuestos
      organicos   refractarios  de   las  aguas
      residuales  domesticas. La remocion de
      nitrogeno y fosforo a bajos niveles es
      tambien posible  pero  se  requiere  un
      tiempo de retention mucho mayor.

   •  Los mosquitos y  otros insectos vectores
      similares no son un  problema con los
      humedales  FS mientras el sistema se
      opere   adecuadamente  y    el   nivel
      subsuperficial  de  flujo  se  mantenga.
      Tambien se elimina  el  riesgo de  que
      nifios y mascotas  esten expuestos al agua
      residual  parcialmente tratada.
Desventajas
   •  Un humedal FS requiere un area extensa
      en  comparacion  con   los   sistemas
      mecamcos
      tratamiento.
                     convencionales
de
   •  La remocion de DBO, DQO y nitrogeno
      en los  humedales FS  es  un proceso
      continuo renovable.   El  fosforo, los
      metales y algunos compuestos organicos
      persistentes    que   son    removidos
      permanecen  en  el  sistema  ligados al
               sedimento y por ello se acumulan
               tiempo.
                                  con el
•  En climas  frios las bajas temperaturas
   durante el  invierno reducen la  tasa de
   remocion de DBO, NH3 y  NO3.  Un
   aumento en el tiempo de retention puede
   compensar  por la   disminucion de las
   tasas pero el incremento en el tamafio de
   los     humedales     en     climas
   extremadamente frios  puede   no ser
   factible  desde  el  punto  de  vista
   economico o tecnico.

•  La mayoria del agua contenida en los
   humedales  FS es anoxica, limitando  el
   potential de nitrification del amoniaco
   del agua  residual.   El  aumento del
   tamafio del humedal  y  el  tiempo de
   retention    puede    hacerse     como
   compensation,   pero   puede  no ser
   eficiente  en   terminos   economicos.
   Metodos alternos  de  nitrification en
   combination con los humedales FS han
   sido   utilizados   con   exito.      Los
   humedales FS no pueden ser disefiados
   para lograr  una remocion completa de
   compuestos  organicos, SST, nitrogeno o
   bacterias   coliformes.     Los    ciclos
   ecologicos en estos humedales producen
   concentraciones   naturales  de   esos
   compuestos en el efluente.

•  Los   sistemas  de   humedales  FS
   tipicamente  reducen al  menos un  orden
   de magnitud el contenido de coliformes
   fecales.  Esto no es siempre suficiente
   para cumplir con los limites de descarga
   en  todas las  localidades, por  lo  cual
   podria     requerirse     desinfeccion
   subsiguiente.  La desinfeccion  con luz
   ultravioleta ha sido utilizada con  exito en
   varias aplicaciones.

•  Si bien los  humedales FS pueden ser de
   menor superficie que los humedales FLS
   para la remocion de la mayoria de los

-------
       constituyentes del agua residual, el costo
       mayor  del  medio  de  grava  en  los
       humedales FS puede dar como resultado
       costos  de  construction  mas altos para
       sistemas con una  capacidad mayor a
       227,000 litres  por  dia (60,000 galones
       por dia).
CRITERIOS DE DISENO
Los modelos de disefio de humedales  FS han
estado  disponibles  en  publicaciones  desde
finales de  la decada de 1980.  Trabajos mas
recientes,  hechos a mediados y finales de  la
decada de 1990 han  sido  compilados  en tres
libros de texto que presentan modelos de disefio
de humedales FS (Reed,  et al 1995, Kadlec  &
Knight 1996,  Crites & Tchobanoglous, 1998).
En  los  tres  casos los modelos se  basan en
reacciones cineticas de primer orden para flujo
en  piston,  pero los  resultados  no   siempre
concuerdan debido a las selcciones de desarrollo
adoptados  por  cada  autor,  y a  que no  se
utilizaron  las  mismas bases  de  datos  para  la
derivation de los  modelos.  La organization
Water Environment Federation (WEF) presenta
una comparacion de las tres metodologias en el
libro  Manual   de   Practica  para  Sistemas
Naturales  {Manual  of Practice  on   Natural
Systems,  WEF,  2000),  lo  mismo que en  el
manual de disefio de sistemas de humedales de
la U.S.  EPA.   El  disefiador de sistemas de
humedales  FS debe  consultar esas  referencias
para seleccionar  el metodo que mejor se ajuste
al  proyecto en consideration.  Una  estimation
preliminar de los requerimientos de terreno para
humedales FS puede obtenerse de los valores en
la  Tabla  1  para las  tasas  tipicas de  carga
superficial.  Estos valores tambien  pueden  ser
utilizados  para revisar los  resultados de  las
referencias citadas anteriormente.

El tamafio de los humedales FS es determinado
por el contaminante que requiere la  mayor area
para su remocion.   Esta  es  la  superficie del
fondo de las celdas del humedal, y para que sea
efectiva en un 100 por ciento, la distribution del
flujo de agua residual debe ser uniforme en toda
la  superficie.  Esto es posible  con  humedales
artificiales  mediante  un  gradiente  de fondo
cuidadosamente  seleccionado  y el  uso  de
estructuras apropiadas de entrada y descarga. El
area total de tratamiento debe ser dividida entre
al  menos dos celdas  en todos los sistemas con
exception de los mas pequefios. Los sistemas
de mayor tamafio deben  tener al  menos dos
Irenes de tratamiento paralelos con  celdas para
proporcionar   flexibilidad   de  manejo   y
mantenimiento.

Los  sistemas  de humedales son ecosistemas
vivos en los cuales los ciclos de vida y muerte
de la biota produce residues  que pueden  ser
medidos en funcion  de DBO, SST, nitrogeno,
fosforo y coliformes fecales.  Como resultado,

-------
               TABLA 1  TASAS TIPICAS DE CARGA SUPERFICIAL PARA
                       HUMEDALES DE FLUJO SUBSUPERFICIAL
Constituyente
Carga hidraulica
(pulgadas por dfa)
DBO
SST
Nitrogeno como NHs/NhU
Nitrogeno como NOs
Nitrogeno total
Fosforo total
Concentracion tipica
del afluente (mg/L)
3 a 12**
30a175
30a150
2 a 35
2a10
2 a 40
1 a 10
Meta de tratamiento
del efluente (mg/L)

10 a 30
10 a 30
1 a10
1 a 10
1 a 10
0.5 a 3
Tasa de carga contaminante
(libras/acres-dia)

60 a 140
40 a 150
1 a10
3a12
3a11
1 a4
Nota: la temperature del humedal es » 20°C.
y  en  forma  independiente  del  tamafio  del
humedal  o las caracteristicas del afluente,  en
estos sistemas siempre  existen concentraciones
naturales de  esos   materiales.   La Tabla  2
resume esas concentraciones naturales.

Es  necesario  que  el  disefiador  determine  la
temperatura del agua en el  humedal porque la
remocion  de  DBO  y  de  varias  formas  de
nitrogeno, dependen de  la  temperatura.   La
temperatura del agua en sistemas con un tiempo
hidraulico de retention (THR) extenso (mayor a
10 dias) se acerca a la temperatura promedio del
aire  excepto  en periodos  de  invierno con
temperaturas  bajo  cero.   Los metodos  para
calcular la temperatura  del agua  en humedales
con THR mas  cortos pueden ser encontrados en
las referencias publicadas que se mencionaron
anted ormente.

Tambien es  necesario considerar los aspectos
hidraulicos del sistema porque a lo largo del
humedal  existe una considerable  resistencia al
flujo por  friction  debido a  la  presencia del
medio de grava, las raices de las plantas y los
detritos. El mayor impacto de esta resistencia al
flujo se tiene en la configuration seleccionada
para las celdas del humedal. A medida que la
distancia de flujo aumenta la resistencia se hace
mayor.  Para evitar esos problemas hidraulicos
se recomienda un cociente de longitud a ancho
de 4 a 1, o menor. La ley de Darcy es aceptada
generalmente como el modelo para el flujo del
agua en los  humedales AFS;  la information
descriptiva   al   respecto   puede  encontrase
tambien en las referencias citadas antedormente.
El flujo del  agua a  lo  largo de las celdas del
humedal depende del gradiente  hidraulico en la
celda, asi como la conductividad hidraulica (ks),
el tamafio y la porosidad del medio utilizado (n).
La  Tabla 3  presenta las caracteristicas  tipicas
del medio a ser potencialmente  utilizado  en
humedales  FS.   Estos  valores  pueden  ser
utilizados para estimaciones preliminares y el
disefio   de   sistemas muy pequefios.    Para
sistemas a  mayor escala  el medio propuesto
debe ser evaluado en forma experimental para
determinar esos valores.

-------
     TABLA2 CONCENTRACIONES
     "NATURALES" EN HUMEDALES
      DE FLUJO SUBSUPERFICIAL
Constituyente
DB05
SST
Nitrogeno total
Nitrogeno como
NHs/NhU
Nitrogeno como
NOs
Fosforo total
Coliformes fecales
Unidades
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
NMP/100
mL
Rango de
concentracion
1 a10
1 a6
1 a3
menos de 0.1
menos de 0.1
menos de 0.2
50 a 500
Fuente: Reed et al., 1995 y U.S. EPA, 1993.

DESEMPENO

Un humedal FS con una carga moderada puede
lograr los niveles de efluente "naturales" que se
presentan  en  la  Tabla 2.   En  general,  los
humedales  FS se  disefian  para  producir una
calidad dada de  efluente, y la Tabla 1 puede
utilizarse para calcular  en forma preliminar el
tamafio requerido del humedal para producir una
calidad de efluente deseada.  Los modelos  de
disefio  en  las   publicaciones  referenciadas
proveen estimaciones mas precisas del area  de
tratamiento requerida.  La  Tabla  4  resume el
desempefio real de 14 sistemas de humedales FS
incluidos en la Evaluation de Tecnologia de la
U.S. EPA (EPA, 1993).

En teoria  el  desempefio de  un sistema  de
humedales  FS  puede  estar influenciado por
factores  hidrologicos.    Tasas  elevadas   de
evapotranspiracion (ET) pueden  aumentar las
concentraciones  del  efluente  pero tambien
aumentan el TFtR del humedal.  Tasas altas  de
precipitacion  pluvial    pueden   diluir   la
concentracion  de  contaminantes pero tambien
reducir el THR del humedal.  En la mayoria de
las  zonas  templadas con un  clima moderado
estos efectos no son criticas para el desempefio.
Estos   aspectos  hidraulicos   solo  deben  ser
considerados  para  valores extremes de  ET y
precipitacion.
                                                 OPERACION Y MANTENIMIENTO
La operation y mantenimiento (O/M) rutinarios
de los humedales FS son similares a los de las
lagunas  facultativas,  e  incluyen  el  control
hidraulico y  de la profundidad del  agua,  la
limpieza   de las  estructuras  de  entrada  y
descarga,  el corte  de la  hierba en bermas,  la
inspection de la integridad de las mismas,  el
manejo  de  la  vegetacion del  humedal y  el
monitoreo rutinario.

La profundidad del agua en el humedal puede
requerir ajuste periodico segun sea la estacion o
en respuesta al aumento a largo plazo  de  la
resistencia por la acumulacion de detritos en los
poros del medio. El control de mosquitos puede
no ser requerido en sistemas de humedales FS
en la medida que  la  superficie  del agua  se
mantenga  debajo de la superficie superior del
medio.   El manejo de la vegetacion en estos
humedales FS no  incluye la poda rutinaria y
disposition del  material podado.  La remocion
de contaminantes por parte de la vegetacion es
un mecanismo  relativamente insignificante  de
manera que el corte y la remocion rutinaria de la
vegetacion  no  proporciona   un  beneficio
significativo  en cuanto  al tratamiento.   La
remocion   de   detritos  acumulados  no   es
necesaria,  y  en climas  muy  frios  sirve  de
aislamiento   termico    para    prevenir   la
congelation  del  lecho  del   humedal.     El
mantenimiento de la vegetacion tambien puede
incluir   el  manejo  de  la   vida  silvestre
dependiendo    del    tipo   de   vegetacion

-------
seleccionada para el sistema y la position del
agua.  Se ha reportado que animales tales como
las  nutrias  y  el raton  almizclero  pueden
consumir toda la vegetation en un  humedal
construido.  Estos animales  no deberian ser
atraidos a los humedales FS en la medida que se
mantenga el nivel correcto del agua.
Se requiere un monitoreo rutinario de la calidad
del agua en todos los humedales FS que tengan
permisos de  descarga  del NPDES, y en este
permiso  se especifican los contaminantes y la
frecuencia de monitoreo.  El muestreo para los
                TABLA 3 CARACTERISTICAS TIPICAS DEL MEDIO DE
                      HUMEDALES DE FLUJO SUBSUPERFICIAL
Tipo de medio
Arena gruesa
Arena con grava
Grava fina
Grava mediana
Roca triturada
Tamafio efectivo
Dio (mm)*
2
8
16
32
128
Porosidad, n
(%)
28 a 32
30 a 35
35 a 38
36 a 40
38 a 45
Conductividad hidraulica, ks
(pie3/pie2/d)*
300 a 3,000
1,600 a 16,000
3,000 a 32,000
32,000 a 160,000
16x104a82x104
* mm x 0.03937 = pulgadas
** pie3/pie2/d x 0.3047 = m3/m2/d, o, x 7.48 = galones/pie2/d
Fuente: Reed et al., 1995
               TABLA 4 RESUMEN DEL DESEMPENO DE 14 SISTEMAS
                    DE HUMEDALES DE FLUJO SUBSUPERFICIAL*
Constituyente
DBO5
SST
Nitrogeno como NTK
Nitrogeno como NHs/NhU
Nitrogeno como NOs
Nitrogeno total
Fosforo total
Coliformes fecales (#/100 ml_)
Promedio en el afluente
(mg/L)
28** (5 a 51)***
60 (23 a 118)
15 (5 a 22)
5(1 a 10)
9(1 a 18)
20 (9 a 48)
4 (2 a 6)
270,000(1,200a
1,380,000)
Promedio en el efluente
(mg/L)
8**(1 a 15)***
10 (3 a 23)
9 (2 a 18)
5 (2 a 10)
3(0.1 13)
9 (7 a 12)
2 (0.2 a 3)
57,000 (10 a 330,000)
' Valor promedio de retencion de 3 dfas (rango de 1 a 5 dfas).

-------
** Valor promedio.
*** Rango de valores.

Fuente: U.S. EPA, 1993.
permisos de NPDES esta limitado normalmente
al agua residual no tratada y al efluente final del
sistema. Dado que el componente de humedales
normalmente esta  precedido  por  alguna forma
de pretratamiento, el programa de monitoreo del
NPDES no documenta las  caracteristicas del
afluente a los humedales. Se recomienda que en
todos los  sistemas,  excepto  los  de  menor
tamafio,  se recolecten  y analicen  en forma
periodica,  muestras  del  afluente  con   fines
operacionales ademas de las requeridas por el
permiso  NPDES.     Esto   permitira  que  el
operador tenga  un  mejor  entendimiento del
desempefio del humedal y le proporcione la base
para hacer ajustes de ser necesarios.

COSTOS

Los  principales  elementos que  se incluyen  en
los costos de inversion de los humedales FS son
similares a muchos de los requeridos para los
sistemas de lagunas.  Estos incluyen el costo del
terreno,  la evaluation del sitio,  la limpieza del
sitio,  la    movilizacion    de   suelos,    el
recubrimiento, el medio de  grava,  las plantas,
las estructuras de entrada y descarga, las cercas,
tuberias miscelaneas, la ingenieria, los costos
legates,  las  contingencias, y  los gastos fijos y
ganancia del contratista. El medio de grava y el
recubrimiento pueden ser los  elementos  mas
costosos de esta lista.  En los estados del Golfo
de Mexico  en donde  los  suelos  arcillosos  a
menudo    eliminan    la    necesidad    del
recubrimiento, el  costo de traer la  grava puede
representar  el  50  por  ciento  del  costo de
construccion.  En otras localidades en donde la
grava  esta   disponible  localmente   pero  se
requiere una membrana de  recubrimiento,  el
costo de esta puede ser cerca del 40 por cuento
del costo de construccion. En muchos casos la
compactacion en el sitio de los suelos naturales
proporciona una barrera suficiente para prevenir
la contamination  del agua freatica.  La Tabla  5
presenta los  costos para construccion  de un
humedal FS hipotetico  de 378,500  1/d (100,000
galones/d) para lograr  una concentration  de  2
mg/L  de  amoniaco en el  efluente.   Otros
supuestos  de calculo  son los siguientes:  NHa
afluente = 25 mg/L, temperatura del agua 20°C
(68°F), profundidad del medio =  0.6 m (2 pies),
porosidad  =  0.4,  area de  tratamiento = 1.3
hectareas   (3.2   acres),   costo   del   terreno
=$12,355/hectarea ($5,000/acre).

La Tabla 6 presenta una comparacion del costo
del ciclo de  vida util de este humedal  con el
costo de sistemas  convencionales de tratamiento
disefiados  para el mismo caudal y calidad de
efluente. El proceso convencional es  un reactor
secuencial por tandas (SBR).

-------
     TABLA 5 COSTOS DE INVERSION Y DE O/M PARA UN HUMEDAL DE FLUJO
      SUBSUPERFICIAL CON UNA CAPACIDAD DE 100,000 GALONES POR DlA

Elemento
Costo del terreno
Evaluacion del sitio
Limpieza del sitio
Movimiento de tierra
Recubrimiento
Medio de grava**
Plantas
Sembrado
Estructuras de entrada y descarga
Subtotal
Costos de ingenierfa, legales, etc.
Costo total de inversion
Costos de O/M, $/ano
Costo, $*
Recubrimiento de suelo natural
$16,000
3,600
6,600
33,000
0
142,100
5,000
6,600
16.600
$229,500
$133,000

$362,500
$6,000/afio
Recubrimiento de membrana plastica
$16,000
3,600
6,600
33,000
66,000
142,100
5,000
6,600
16.600
$295,500
$171,200

$466,700
$6,000/afio
* Costos de junio de 1999, fndice ENR de construccion = 6039
** 12,000 yardas cubicas de grava de 0.75 pulgadas
TABLA 6 COMPARACION DE COSTOS DE UN HUMEDAL DE FLUJO SUBSUPERFICIAL
      Y UN SISTEMA CONVENCIONAL DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL

Elemento de costo
Costo de inversion
Costo de O/M
Costo total a valor presente*
Costo por 1000 galones de agua
tratada**
Proceso
Humedal
$466,700
$6,000/afio
$530,300
$0.73
SBR
$1,104,500
$106,600/afio
$2,233,400
$3,06

-------
* El factor de valor presents es de 10.594 con base en un periodo de 20 afios y 7 por ciento de interes (costos de junio de
1999 con un fndice ENR de construccion = 6039).
** El caudal diario para 365 dfas por ano por 20 anos, dividido por 1000 galones.

Fuente: WEF, 2000.
REFERENCIAS

Otros folletos informativos relacionados:

Humedales de Flujo Libre Superficial
EPA 832-F-00-024
Septiembre del 2000

Otros folletos informativos de la EPA se pueden
obtener en la siguiente direction de Internet:
http ://www. epa. gov/owmitnet/mtb fact, htm
       Crites, R.W., G. Tchobanoglous (1998)
       Small and Decentralized Wastewater
       Management Systems, McGraw Hill Co.,
       New York, New York.
2.      Kadlec, R.H., R. Knight
       (\996)Treatment Wetlands, Lewis
       Publishers, Boca Raton, Florida.
       Second Edition, McGraw Hill Co, New
       York, New York.
       U.S. EPA (1999) Free Water Surface
       Wetlands for Wastewater Treatment: A
       Technology Assessment, US EPA,
       OWM, Washington, DC. (in press.)
       U.S. EPA (2000) Design Manual
       Constructed Wetlands for Municipal
       Wastewater Treatment, US EPA CERI,
       Cincinnati, Ohio (in press.)
       US. EPA (1993) Subsurface Flow
       Constructed Wetlands for Wastewater
       Treatment A Technology Assessment,
       EPA 832-R-93-008, US EPA OWM,
       Washington, DC.
       Water Environment Federation (2000)
       Natural Systems for Wastewater
       Treatment, MOP FD-16, WEF,
       Alexandria, Virginia (in press.)
3.      Reed, S.C., R.W. Crites, E.J.
       Middlebrooks (1995) Natural Systems
      for Waste Management and Treatment

INFORMACION ADICIONAL
Southwest Wetlands Group
Mr Michael Ogden
901 W. San Mateo, Suite M,
Santa Fe, NM 87505
City of Mandeville
Mr Joe Mistich, Public Works Director
3101 E. Causway Approach
Mandeville, LA 70448-3592

-------
TVA
Mr James Watson
311 Broad Street, HB 25 27OC - C
Chattanooga, TN 37402-2801
EMC Group, Inc.
Mr Charles King
PO Box 22503
Jackson, MS 39205
Village of Minoa WWTP
Mr Steve Giarrusso
213 Osborne Street
Minoa, NY 13116
La mention de marcas registradas o productos
comerciales  no  significa la  aprobacion  ni
recomendacion por parte  de la  Agencia de
Protection Ambiental de Estados Unidos.            Para mag informacion contactese con:

                                              Municipal Technology Branch
                                              U.S. EPA
                                              Mail Code 4204
                                              1200 Pennsylvania Avenue, NW
                                              Washington, D.C., 20460
                                                  >MTB

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