Aguas residuales : tratamiento por humedales artificiales : fundamentos científicos. Tecnologías. Diseño. Mariano Seoánez Calvo y Ana Gutiérrez de Ojesto.

PRIMERA PARTE: EL PROBLEMA Y SU CONTROL Capítulo 1. Las aguas residuales urbanas 1.1. Introducción 1.2. Origen 1.3. 1.4. 1.2.1. Excretas 1.2.2. Residuos domésticos 1.2.3. Arrastres de lluvia 1.2.4. Infiltraciones Composición 1.3.1. Composición química 1.3.2. Composición biológica Propiedades 1.4.1. Caudal y estacionalidad 1.4.2. Propiedades físicas 1.4.3. Propiedades químicas 1.4.4. Características biológicas Capitulo 2. Las 2.1, aguas residuales industriales Industrias que producen vertidos 2.1.1. El problema 2.1.2. Industrias no agrarias 2.1.3. Industrias agrarias Los vertidos industriales 2.2.1. Clasificación 2.2.2. Componentes contaminantes 2.2.3. Caso particular de los vertidos de las industrias agroalimen-tarias 2.3. Vertidos que admiten el uso de humedales Capítulo 3. Procesos de tratamiento 3.1. Situación general 3.2. Procesos biológicos básicos 3.3. Técnicas de depuración biológica Capítulo 4. Estudio comparativo de los diferentes sistemas de tratamiento 4.1. Necesidades de superficie 4.2. Necesidades de obra e instalación 4.3. Mantenimiento 4.4. Costos 4.5. Rendimiento (en %) 4.6. Generación de subproductos útiles 4.7. Comparación entre sistemas biológicos Capítulo 5. Análisis 5.1. Parámetros de calidad de las aguas 5.1.1. Indicadores físicos 5.1.2. Indicadores químicos 5.1.3. Indicadores de contaminación orgánica 5.2. Tipos de alteración del agua 5.2.1. Alteraciones físicas 5.2.2. Alteraciones químicas 5.2.3. Alteraciones biológicas 5.3. Muestreos y métodos analíticos de control Capítulo 6. Control 6.1. Efluentes a utilizar 6.2. Efluentes generales 6.3. Aguas subterráneas 6.4. Aguas recicladas 6.5. Control sanitario 6.6. Climatología SEGUNDA PARTE: LOS HUMEDALES Capítulo 7. Características generales de los humedales 7.1. Definiciones y conceptos básicos 7.2. Factores condicionantes 7.3. Recursos y valor ponderal 7.4. Tipos básicos de humedales Capítulo 8. Caracterización ecológica de los humedales 8.1. Descripción general del ecosistema 8.2. Características específicas y funcionamiento del ecosistema 8.2.1. Feed-back 8.2.2. Jerarquización 8.2.3. Flujos específicos de energía y rendimientos energéticos 8.2.4. Estrategias demográficas 8.2.5. Evolución del ecosistema 8.3. Factores ecológicos Capítulo 9. El suelo como receptor 9.1. La edafogénesis 9.2. Propiedades coloidales de los minerales arcillosos 9.3. Degradación de la materia orgánica 9.4. Dinámica natural de la estructura 9.5. Propiedades y características específicas del agua del suelo 9.6. La porosidad 9.6.1. Características de equilibrio de la porosidad 9.6.2. Efectos del agua sobre la porosidad 9.7. Propiedades químicas del suelo relacionadas con la recepción de ma terias 9.7.1. Bases de partida 9.7.2. El pH del suelo 9.7.3. La oxido-reducción 9.7.4. Intercambio iónico 9.8. Transformaciones de la materia orgánica en el suelo 9.8.1. Transformaciones 9.8.2. El humus 9.8.3. Acciones de la fauna y de la flora 9.8.4. Acciones de las enzimas 9.8.5. Evolución de los componentes orgánicos 9.9. El balance hídrico 9.9.1. Procesos básicos 9.9.2. La infiltración 9.9.3. Desplazamiento y redistribución 9.9.4. Evapotranspiración Capítulo 10. El suelo como depurador 10.1. El suelo como receptor de vertidos y residuos 10.2. Porosidad 10.3. El agua a través del suelo 10.4. Reacciones de intercambio 10.5. Intercambio de aniones 10.6. Intercambio de cationes 10.7. Evolución de la acidez 10.8. Salinidad 10.9. Ecuaciones y mecanismos de sorción y precipitación 10.10. Descomposición de los residuos orgánicos 10.11. Formación de nutrientes a partir de productos inorgánicos insolubles 10.12. Acción sobre el nitrógeno 10.13. Transformación de elementos inorgánicos básicos 10.14. Procesos de descomposición de los residuos orgánicos Capítulo 11. La fase líquida en el suelo de los humedales 11.1. Bases generales 11.2. Potenciales 11.3. Tasas de humedad 11.4. Dinámica del agua en medio saturado 11.4.1. Bases del movimiento del agua en medio saturado 11.4.2. Comportamiento dinámico : 11.4.3. Ley de continuidad 11.4.4. Ecuación general del desplazamiento en medio saturado 11.5. Dinámica del agua en medio no saturado 11.6. Infiltración y redistribución 11.6.1. Infiltración 11.6.2. Redistribución 11.7. Evapotranspiración Capítulo 12. Características hidrológicas de los humedales 12.1. Los ciclos hidrológicos 12.2. Características hidrológicas básicas de los humedales 12.2.1. Topografía 12.2.2. Hidrometría, contenido en agua y balance hídrico (medida: 12.2.3. Movimientos del suelo 12.2.4. Almacenamiento específico 12.3. Condiciones ambientales 12.3.1. Clases de humedales según condiciones ambientales 12.3.2. El medio 12.3.3. La influencia antrópica 12.4. Zonas húmedas y aguaceros 12.4.1. Efectos básicos 12.4.2. Efectos primarios 12.4.3. Efectos secundarios 12.4.4. Reptación 12.4.5. Solifluxión 12.4.6. Deslizamientos epiteliales 12.4.7. Argayos 12.5. Balance hídrico 12.5.1. Factores básicos 12.5.2. Balances parciales y totales Capítulo 13. Sedimentos y transporte en los humedales 13.1. Transporte y depósito de sedimentos 13.1.1. Transporte y clasificación 13.1.2. Procesos de depósito 13.1.3. Retención 13.1.4. Peso específico 13.1.5. Distribución 13.1.6. Volumen de los sedimentos 13.2. Transporte en suspensión 13.2.1. Desplazamiento y presentación 13.2.2. Evaluación 13.3. Transporte por acarreo Capítulo 14. Microorganismos de los humedales. Autodepuración 14.1. Generalidades 14.2. Clasificación de las aguas según su calidad 14.3. Niveles de saprobios 14.4. Factores de contaminación limitantes de los microorganismos . 14.5. Autodepuración 14.5.1. Fases 14.5.2. Velocidad del proceso 14.6. Procesos bioquímicos y fermentaciones en los aportes de aguas resi duales a los humedales 14.6.1. Procesos 14.6.2. Fermentaciones 14.7. Indicadores bacteriológicos de la calidad del agua de los humedales 14.7.1. Conceptos básicos 14.7.2. Organismos responsables de la contaminación fecal 14.7.3. Determinación de bacteriófagos 14.7.4. Microorganismos patógenos 14.7.5. Micobacterias 14.7.6. Bacterias sulfo-reductoras 14.7.7. Actinomicetos14.7.8. Interpretación de los resultados de un análisis bacteriológico 14.8. Organismos indicadores de la calidad de las aguas según los niveles sapróbicos 14.9. Otros organismos y restos de organismos presentes en las aguas de los humedales Capítulo 15. Hidrología de los humedales artificiales 15.1. Características hidrológicas fundamentales 15.2. Factores incidentes 15.3. Procesos básicos de la transferencia de productos disueltos 15.3.1. Fuentes 15.3.2. Comportamiento 15.3.3. Mecanismos de transferencia 15.4. Ecuación dinámica, aplicable a los humedales artificiales 15.4.1. Flujo de difusión molecular 15.4.2. Flujo de convección 15.5. Ecuación de continuidad, aplicable a los humedales artificiales 15.6. Ecuación general de la transferencia de los productos disueltos 15.7. Dispersión mecánica y dispersión hidrodinámica 15.8. Procesos generales de depuración en los humedales artificiales Capítulo 16. La vegetación de los humedales 16.1. Las planta acuáticas 16.2. Organografía básica de la vegetación acuática 16.2.1. Propiedades básicas 16.2.2. Sistema radical 16.2.3. Sistema caulinar 16.2.4. Sistema foliar 16.2.5. Sistema reproductor 16.3. La vegetación de los humedales de ribera 16.4. La vegetación de los humedales de lagunas, charcas y zonas pantanosas 16.4.1. Generalidades 16.4.2. Praderas de caráceas (cyperáceas) 16.4.3. Zona básicamente de potamogetonáceas 16.4.4. Zona de plantas de hojas flotantes 16.4.5. Zona de carrizal 16.4.6. Zona de grandes matas de caráceas {cyperáceas) 16.4.7. Aliseda pantanosa 16.5. La vegetación de los humedales de turbera 16.5.1. Turberas bajas 16.5.2. Turberas altas 16.5.3. Turberas solígenas Capítulo 17. La vegetación de los humedales artificiales 17.1. Selección de vegetación para humedales artificiales 17.2. Especies recomendables para los humedales artificiales 17.3. Bacterias y hongos Capítulo 18. Implantación de vegetación en los humedales artificiales 18.1. Bases generales 18.2. Funciones y aplicaciones 18.3. Factores condicionantes 18.4. Selección de las especies apropiadas 18.5. Implantación 18.5.1. Módulos y modelos 18.5.2. Técnicas de implantación 18.5.1. Capítulo 19. La fauna de los humedales PRIMERA PARTE: FAUNA POSIBLE 19.1.

Protozoos 19.2. Macroinvertebrados 19.3. Ictiofauna 19.4. Fauna exterior SEGUNDA PARTE: FAUNA ACUÁTICA ESPECIALIZADA 19.5. Fauna de aguas con contaminación media 19.6. Fauna de aguas con fuerte contaminación Capítulo 20. Funcionamiento de las biocenosis de los humedales artificiales 20.1. Procesos biológicos en los humedales artificiales 20.2. Clasificación de la fauna de los humedales según su alimentación 20.3. Origen y multiplicación de las biocenosis de los humedales artificiales 20.4. Resistencia de las biocenosis de los humedales artificiales a la contaminación 20.5. Efectos de los vertidos de materia orgánica en los humedales artificiales 20.5.1. Esquema teórico general (facies lótica) 20.5.2. Particularidades (facies léntica modificada) 20.6. Efectos de los vertidos de productos químicos en los humedales artificiales 20.7. Acción de las bacterias 20.8. Acción de los hongos 20.9. Acción de las algas 20.10. Acción de los protozoos 20.11. Microorganismos dominantes 20.12. Acción de los vegetales superiores Capítulo 21. Factores condicionantes del establecimiento de humedales artificiales 21.1. Emplazamiento 21.1.1. Dimensiones del humedal artificial 21.1.2. Topografía 21.1.3. Características del suelo 21.1.4. Inundabilidad del territorio 21.1.5. Usos del suelo 21.2. Climatología 21.2.1. Energía 21.2.2. Termohigrometría 21.2.3. Temperatura 21.2.4. Evapotranspiración 21.2.5. Precipitaciones 21.3. Los nutrientes 21.3.1. Probabilidad de exceso de concentración de nutrientes 21.3.2. Evolución del nitrógeno de los nitratos 21.3.3. Evolución del nitrógeno amoniacal 21.3.4. Evolución del fósforo 21.3.5. Retención del sustrato o del suelo 21.3.6. Gestión de nutrientes 21.3.7. Conservación, gestión y eficacia Capítulo 22. Parámetros básicos de diseño 22.1. Carga hidráulica 22.2. Tiempo de retención hidráulica 22.3. Profundidad del humedal 22.4. Carga orgánica Capítulo 23. Tipos y diseño de humedales artificiales 23.1. Tipos de humedales artificiales 23.2. Sistemas SACW 23.3. Sistemas HFS, RBT o SFS 23.4. Sistemas VFS 23.5. Sistemas GBTW-SFS 23.6. Sistemas GBH 23.7. Sistemas PSFS-SFS 23.8. Sistemas mixtos básicos 23.8.1. Sistemas ESSCV-L-SFS-IP 23.8.2. Sistemas L-ESSCV-FWS 23.9. Sistemas B-ESSCV 23.10. Sistemas DS-L-Le-FWS 23.11. Sistemas SSB-GB-RBT 23.12. Sistemas JBEW 23.13. Modelos de geometría en función de la dispersión hidrodinámica 23.14. Croquis Capítulo 24. Tratamientos previos 24.1. Líneas generales 24.2. Tratamientos de preparación 24.2.1. Tratamientos convencionales 24.2.2. Tratamientos agrarios 24.2.3. Lagunaje Capítulo 25. Los metales pesados y los humedales artificiales 25.1. Bases generales 25.2. Estado de los metales en el suelo y en los humedales artificiales 25.3. Factores de asimilabilidad 25.4. Transporte y movimiento de los metales hacia las raíces 25.5. Mecanismos básicos de incorporación de los metales de las aguas residuales al suelo o al sustrato 25.6. Procesos de retención 25.6.1. Bases de la retención 25.6.2. Zonación y factores de los procesos 25.7. Sorción, precipitación y disolución de metales por el sustrato 25.8. Formación de complejos metálicos 25.9. Transformación y metilación de metales por los organismos del humedal y de su sustrato 25.10. Adsorción de los metales en el complejo intercambiable del sustrato 25.11. Eficacia de eliminación de metales en los humedales artificiales 25.12. Cálculo de la capacidad de eliminación de metales de un humedal artificial Capítulo 26. Aspectos sanitarios 26.1. Insectos vectores 26.2. Patogenias 26.2.1. Generalidades 26.2.2. Datos básicos y supervivencias 26.2.3. Tratamientos convencionales 26.2.4. Riesgos sanitarios no epidemiológicos 26.2.5. Compuestos cancerígenos de las aguas residuales 26.3. Metales Capítulo 27. Uso de humedales artificiales para el tratamiento de aguas residuales urbanas 27.1. Posibilidades 27.2. Tratamientos asociados al procesamiento de las ARU en humedal 27.2.1. Tratamientos previos 27.2.2. Tratamientos convencionales 27.3. Tratamiento previo y tratamiento en humedal artificial 27.4. Tratamiento terciario con humedal artificial 27.5. Tratamiento de patogenias Capítulo 28. Uso de humedales artificiales para el tratamiento de aguas de mina 28.1. Bases generales 28.2. Procesos 28.3. Metodología básica 28.4. Ejemplos 28.5. Sistemas aplicables

Las aguas residuales constituyen uno de los grandes problemas medioambientales de España, dentro del contexto general de las complicadas circunstancias de las aguas continentales de la península ibérica: desequilibrio casi generalizado entre las zonas de producción y las de consumo. A ello debemos añadir los elevados costos de instalación y, sobre todo, de mantenimiento, de los métodos convencionales de tratamiento de las aguas residuales mediante depuradoras. Los sistemas que se proponen en esta publicación, ampliamente contrastados en la minería y en aguas residuales urbanas durante muchos años y en muchos países, se basan en la acción de la naturaleza mediante muchos componentes: el sustrato, la vegetación, la fauna, el agua, la luz y el aire. Con ellos se consiguen rendimientos verdaderamente elevados, obteniéndose unos efluentes de calidad y costes totalmente aceptables por la población. En esta obra se describen los sistemas de humedales artificiales existentes, y se aportan muchos diseños originales. Asimismo se trata de forma exhaustiva todo lo relacionado con las especies vegetales y animales presentes o posibles en estas instalaciones de tratamiento de aguas residuales. La lectura de esta publicación permitirá al lector conocer en detalle los humedales artificiales, y diseñar y construir instalaciones eficaces de tratamiento de aguas residuales, dentro de costos razonables y de consideraciones ecológicas básicas tales como el desarrollo sustentable.

Ingeniería en Medio Ambiente