Tratamiento_de_aguas_residuales_por_medi

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Universidad Autónoma de Baja California 
Escuela de Ciencias de la Ingeniería y Tecnología 
Unidad Valle de las Palmas 
 
“Tratamiento de aguas residuales por medio 
de humedales artificiales” 
Metodología de la investigación 
 
Integrantes del equipo: 
Oscar Ayala Vargas (01236814) 
Marianné Martínez Zanzarric (01242377) 
Blanca Azucena Bravo Navarro (01237072) 
 
Profesor Ing. Juan Carlos Payán Ramos 
Asesor del proyecto 
 
Dra. Norma Alicia Barboza Tello 
Docente de metodología 
 
Grupo: 526 
 
 
 
 
Tijuana Baja California a 01 de junio de 2016 
Índice 
Introducción………………………………………………………………………………………..1 
Antecedentes…………………………………………………………………………………….....2 
Definición del problema…………………………………………………………………………...4 
Justificación………………………………………………………………………………………..5 
Marco conceptual…………………………………………………………………………………..6 
Marco contextual…………………………………………………………………………………14 
Marco teórico……………………………………………………………………………………..18 
Conclusión………………………………………………………………………………………..23 
Referencias………………………………………………………………………………………..24 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 
Introducción 
Los seres humanos hoy en día han experimentado la problemática ambiental con mayor 
frecuencia, donde la mayoría de ellos son irreversibles. Uno de los problemas actuales con mayor 
relevancia es la escasez de agua en el planeta, un problema que afecta a millones de persona y 
afectara a muchas más en un futuro si no se actúa al respecto. 
En este sentido, uno de los temas principales es el desplazamiento de las herramientas que 
tenemos en la actualidad para incluir la innovación. Es aquí donde aparecen los humedales 
artificiales. 
El concepto se da tras poder implementar la materia orgánica (biomasa), para generar la 
purificación, almacenamiento, control de erosión del agua. Donde su misión será la reducción o 
remoción de los elementos que impedirán la operación del filtramiento del agua. 
La investigación realizada dará conocer el concepto de humedal artificial, así como sus 
componentes, ventajas y desventajas del uso de este y la eficacia de un humedal artificial. 
También se presentaran los resultados de algunos humedales construidos alrededor del mundo, y 
por último se dará una conclusión general acera del uso de humedales como una posible solución 
al problema de la escases del agua. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
Antecedentes 
El agua es la sustancia que más abunda en la Tierra y la más indispensable para la vida, pues 
ningún ser vivo puede sobrevivir sin ella. “Del total de agua en el mundo, se sabe que 97.5% es 
agua salada y se concentra en mares y océanos; mientras el 2.5% se encuentra como agua dulce, 
donde el 69% de esta se localiza en los polos y cumbres de las montañas en estado sólido; el 
30% en la humedad del suelo y en acuíferos, y solamente el 1% escurre por cuencas hidrológicas 
en forma de arroyos, ríos, lagunas y en otros cuerpos superficiales de agua. Desafortunadamente 
el agua para consumo es escasa y su distribución es desigual. Además, varía a lo largo del año y 
está sujeta a cambios provocados por la actividad humana. Cabe mencionar que de los 78 mil 
millones de metros cúbicos de agua que se utilizan anualmente en el mundo, el 83% se destina a 
la agricultura, el 12% al servicio público urbano y el 5% restante a la industria”8. 
 En los últimos años, la intensificación de actividades del ser humano han modificado en forma 
importante los ecosistemas y por ende el ciclo del agua ha sido afectado, algunas de las 
demasiadas consecuencias es la pérdida de cobertura vegetal en selvas y bosques, pues al no 
existir plantas el agua se pierde por escurrimiento, lo que produce erosión y una disminución en 
la filtración del líquido hacia el suelo. Ahora bien, sin vegetación no se lleva a cabo la 
evapotranspiración, como consecuencia, se reduce la humedad en la atmósfera y con ella las 
posibilidades de lluvia en esos lugares. Por otro lado, hay que añadir las grandes zonas de Asia 
meridional y oriental, en el Próximo Oriente, África del Norte y América del Norte y Central, 
donde se utiliza más agua subterránea de la que puede reponerse de forma natural. 
 Se debe actuar y tener mejoras políticas, inversiones a programas que impulsen y aprovechen al 
máximo la agricultura, ya que las actividades agrícolas consumen la mayor parte del agua dulce. 
En cambio si el desperdicio de agua continúa, así como la falta de conciencia, ocasionará un 
grave problema futuro que afectará a todos. 
 En la actualidad, la escasez de agua afecta a más del 40% de la población mundial, una 
proporción que alcanzará dos terceras partes para el 2050. Cabe añadir que para el año 2050 la 
población mundial crecerá a más de 9 billones de personas y por consecuente la demanda de agua 
será cada vez mayor6. 
 
 
3 
 Se necesitará un 60% más de alimentos para el consumo mundial, incluso con el aumento de la 
urbanización el sector agrícola verá cómo el volumen de agua se reduce debido a la competencia 
de ciudades y la industria6. 
 Tenemos que hacer frente al cambio climático, los efectos del calentamiento global; incluyendo 
patrones inusuales de precipitaciones y temperatura, y los fenómenos meteorológicos extremos 
más frecuentes como son sequías y ciclones, que tendrán un impacto creciente. 
 Para los lugares donde se ha visto muy afectado el ciclo del agua y por ende las precipitaciones 
son casi nulas, inclusive que no tengan una entrada de agua (ríos, lagos cuencas, etc.), se debe 
pensar en reutilizar el agua. 
 Un ejemplo claro es el estado de Israel, el agua es uno de los problemas centrales que Israel 
debe resolver diariamente. De la mano de la tecnología y la innovación las cooperativas de 
granjeros que hoy viven en el desierto pueden sembrar y cosechar frutas y verduras que se 
exportan a Europa y Asia gracias a que el 91% del agua residual de todo Israel se reutiliza, 
después de pasar por procesos de filtrados y limpieza, pasa por un último paso: es inyectada en un 
acuífero natural para la última filtración. De allí es extraída y distribuida principalmente hacia 
poblaciones en el sur, hacia el desierto de Neguev12. 
 Se puede decir que para eliminar el problema de la escasez del agua, primero se tiene que 
concientizar a la población, pero eso llevará un largo tiempo y por desgracia no queda mucho, 
mientras se tiene que pensar en soluciones rápidas que ayuden en el ahorro del preciado líquido. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
Definición del problema 
La escasez de agua y el tratamiento de humedales. 
 El interés en el tema se debe a la relevancia del problema de falta de agua en la actualidad, el 
cual si siguiese con el mismo rumbo, el planeta y las generaciones futuras pagarán las 
consecuencias. 
 Estudios recientes indican que la demanda de agua será cada vez mayor, por tanto la 
reutilización del agua es una solución al dilema planteado, donde se busca preservar la vida y 
compartir el recurso con los próximos habitantes del planeta. 
Preguntas de investigación. 
 ¿Los humedales serán la mejor opción para el tratamiento del agua en lugares donde la 
economía sea un problema? 
 ¿Se puede acelerar el proceso del tratamiento? 
 ¿Hay alguna forma de transformar este tratamiento a una forma más práctica para 
transportarlo a quienes más lo necesitan? 
Objetivo general: 
 Dar a conocer la eficacia, ventajas y consecuencias, del uso de humedales como respuesta 
a la problemática de carencia de agua en el mundo debido a la falta de infraestructura para 
su transportación, contaminación y falta de acceso a la misma por recurso económico. 
Objetivos específicos: 
 Explicar el proceso de purificación del agua por medio de humedales. 
 Describir la eficacia de los humedales. 
 Justificar el tratamiento de humedales para la solución al problema planteado. 
 
 
 
 
 
 
5 
JustificaciónLa escasez de agua es una llamada de atención y un recordatorio al consumo moderado de este 
líquido por parte de todos nosotros. De acuerdo a la Organización Mundial de la Salud, esta 
afecta a 4 de cada 10 personas en el mundo. 
 Según estudios recientes, “La escasez de agua afecta ya a todos los continentes. Cerca de 
1.200 millones de personas, casi una quinta parte de la población mundial, vive en áreas de 
escasez física de agua, mientras que 500 millones se aproximan a esta situación. Otros 1.600 
millones, alrededor de un cuarto de la población mundial, se enfrentan a situaciones de escasez 
económica de agua, donde los países carecen de la infraestructura necesaria para transportar el 
agua desde ríos y acuíferos14” 
 Con base en la información anterior, consideramos que es vital hacer hincapié en resolver esta 
problemática puesto que el agua es un recurso indispensable para la vida. Además de que 
solventar la escasez representa uno de los retos más importantes de la actualidad, ya que los 
continuos cambios climáticos afectan el ciclo del agua, asimismo el aumento en la población 
provocará una mayor demanda lo que conlleva a una distribución irregular de la misma. La 
contaminación y desperdicio por falta de conciencia, desencadenará un agravamiento del 
problema en los próximos años, es por eso que necesitamos soluciones prácticas y reales para 
contrarrestar la carencia de este bien en el mundo. Debemos pensar en las futuras generaciones y 
preguntarnos si es justo que ellas paguen por los errores que estamos cometiendo. La respuesta 
debe ser no, el futuro depende de nosotros. 
 La investigación pretende informar a la población de una solución que sea accesible para todos 
o la gran mayoría de países en el planeta, sin que perjudiquen la economía de los mismos y el 
recurso monetario invertido en esta no sea desmesurado. Busca también crear conciencia sobre 
las consecuencias de la contaminación y falta de agua, así como motivar a indagar en nuevas 
alternativas para erradicar el problema planteado. 
 
 
 
 
 
6 
Marco conceptual 
Delgadillo define a los humedales artificiales como “sistemas de fitodepuración de aguas 
residuales. Es una cubeta de poca profundidad rellena de algún tipo de material (substrato), 
generalmente arena o grava, y plantada con vegetación resistente a condiciones de saturación. 
Las aguas residuales se introducen en la cubeta y fluyen sobre la superficie o a través del 
substrato y son vertidas fuera de ésta a través de una estructura que controla la profundidad de 
dichas aguas en el interior del humedal”2. 
 La composición de los humedales radica principalmente en la hidrología, según Guadalupe de 
la Lanza-Espino “Es la ciencia que estudia las aguas naturales, su circulación y distribución, 
régimen y balance hídrico, y otros procesos que se llevan a cabo en la hidrosfera3; su 
importancia reside en que reúne todas las funciones del humedal. Además, modificar la 
hidrología, como puede ser un aumento de la densidad de vegetación, puede provocar 
consecuencias en la efectividad del mismo. 
 Se conforma también de substratos: nombre que se le da al material o tipo de materiales que 
constituyen el lecho del humedal5, parte del biotopo (área de condiciones ambientales uniformes) 
donde seres vivos desarrollan sus funciones vitales y se relacionan entre sí. Estos almacenan 
microorganismos que posteriormente ayudan a realizar procesos químicos y biológicos de 
limpieza; contribuyen al flujo del agua y permeabilidad dentro del humedal; permiten la 
sedimentación de residuos de vegetación y la acumulación de materia orgánica; y se componen 
en su mayoría de arena, grava, roca, vegetación y composta. 
 Otro de sus componentes es la vegetación. Su principal beneficio es la transferencia de oxígeno 
a la zona de la raíz, los tallos funcionan como medio de transporte del oxígeno a áreas más 
profundas de lo que naturalmente se permite por la mera disipación del agua. Además, estabilizan 
el substrato e intercambian gases entre la atmósfera y el suelo. 
 Los microorganismos son fundamentales en la estructura del humedal puesto que regulan los 
procesos biológicos que se llevan a cabo. Bacterias, hongos y levaduras, son algunos de los seres 
que se encuentran dentro. Algunas de sus tareas repercuten en la capacidad de proceso del 
humedal, mientras que otras contribuyen al reciclaje de nutrientes. También, debido a su 
capacidad de funcionar bajo condiciones aerobias y anaerobias, pueden trabajar de acuerdo al 
 
 
7 
cambio en las condiciones ambientales. No obstante, sustancias tóxicas como pesticidas son 
perjudiciales para los microbios contenidos en el humedal. 
 Los humedales artificiales pueden ser clasificados según el tipo de macrófitas (plantas 
acuáticas) que empleen en su funcionamiento: mácrófitas fijas al sustrato (enraizadas) o 
macrófitas flotantes libres. 
 
 
Considerando a las plantas acuáticas, los humedales artificiales pueden ser clasificados en: 
 Sistemas de tratamiento basados en macrófitas de hojas flotantes: 
En su mayoría angiospermas (conocidas generalmente como plantas con flores o plantas 
con semillas que producen flores o frutos1) sobre suelos anegados (inundados), como: el 
jacinto de agua (Eichhornia crassipes) y la lenteja de agua (Lemna sp.) son las especies 
más utilizadas para este sistema. 
 Sistemas de tratamiento basados en macrófitas sumergidas: 
Comprenden algunos helechos, numerosos musgos y carófitas y muchas angiospermas. Se 
encuentran en toda la zona fótica (a la cual llega la luz solar), aunque las angiospermas 
vasculares, las cuales sólo viven hasta los 10 m de profundidad aproximadamente. 
 Sistemas de tratamiento basados en macrófitas enraizadas emergentes: 
En los suelos anegados permanentes o temporalmente la mayoría del tiempo son plantas 
perennes. 
Este tipo tratamiento pueden ser de dos tipos, de acuerdo a la circulación del agua que se 
emplee: 
 1) Humedales de flujo superficial, si el agua circula en forma superficial por entre los 
tallos de las macrófitas. 
2) Humedales de flujo subsuperficial, si el agua circula por debajo de la superficie del 
estrato del humedal. 
 
 
 
 
8 
 Algunas de las ventajas que ofrecen los humedales artificiales son: 
• Obra de construcción más barata en comparación con otros tratamientos. 
• Aprovechamiento de procesos naturales. 
• Edificación sencilla (se pueden construir con materiales locales). 
• Operación y mantenimiento sin dificultades. 
• Rentabilidad (bajos costos de operación y mantenimiento). 
• Estabilidad del proceso. 
Además, los humedales soportan bien las variaciones de caudal. Facilitan el reciclaje y 
reutilización del agua. Por el contrario, presentan algunas limitaciones como: 
• Se requiere un área amplia comparada con los tratamientos convencionales. 
• El rendimiento del sistema puede ser menos constante que el de un proceso convencional ya que 
depende de los cambios en las condiciones ambientales, incluyendo lluvias y sequías. 
• Aún falta desarrollar los criterios de diseño para diferentes tipos de aguas residuales y clima. 
•Los componentes biológicos son sensibles a pesticidas ya que les resulta muy tóxico. 
• Se requiere una cantidad mínima de agua para sobrevivir, pero si están secos pueden llegar a 
morir. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
¿Cómo funciona un humedal? 
De forma general, el humedal artificial remueve los contaminantes por medio de complejos 
procesos químicos, biológicos y físicos. Cuando el agua llega al humedal, presenta varios 
contaminantes, descritos en la Tabla 1: 
Componentes de las aguas residuales Mecanismos de remoción 
Sólidos en suspensión Sedimentación 
Filtración 
Orgánicos solubles Degradación microbiana aeróbica 
Degradación microbiana anaeróbica 
Fósforo Adsorción de la matriz 
Absorción de la planta 
 
Nitrógeno Amonificación seguida por nitrificación microbianaDesnitrificación 
Absorción de la planta 
Adsorción de la matriz 
Volatilización del amoniaco 
 
Metales Adsorción catiónico 
Complexación 
 
 
10 
 
(Tabla 1) 
 Los sólidos que no son removidos en el primer tratamiento, son eliminados por el humedal 
mediante filtración y sedimentación. Después entra en acción los microorganismos responsables 
de la remoción de compuestos orgánicos solubles que son degradados biológicamente tanto en 
forma aeróbica como anaeróbica. 
 Para la remoción del fósforo en los humedales artificiales son: la adsorción (“fenómeno por el 
cual un sólido o un líquido atrae y retiene en su superficie gases, vapores, líquidos o cuerpos 
disueltos”, Oxford dictionary) la complexación y la precipitación, el almacenamiento, la 
absorción por la planta y la asimilación biótica. 
 Los mecanismos de remoción del nitrógeno son manuales, incluyen la volatilización, la 
amonificación, la nitrificación/desnitrificación, la absorción por la planta y la adsorción de la 
matriz. 
Precipitación 
Absorción de la planta 
Oxidación/ reducción de la planta 
 
Patógenos Sedimentación 
Filtración 
Degradación Natural 
Depredación 
Excreción de antibióticos por las raíces de los 
macrófitos 
 
 
 
11 
 Cabe mencionar que uno de los mecanismos importantes en la mayoría de los humedales 
artificiales es la nitrificación/desnitrificación microbial, ya que una vez removido este, se 
previenen futuros problemas relacionados con la salud y el medio ambiente. 
 El proceso de remoción de metales incluye la sedimentación, la filtración, la adsorción, la 
complexación, la precipitación, el intercambio catiónico, la absorción por la planta y las 
reacciones mediadas por microbios, especialmente la oxidación. 
 Algunos tipos de humedales disponen de una alta capacidad para la adsorción directa de 
metales. 
Los patógenos son eliminados durante el paso de las aguas residuales, principalmente mediante 
sedimentación, filtración y adsorción por biomasa. Una vez que estos organismos son atrapados 
dentro del sistema, su número disminuye rápidamente, principalmente por procesos de 
degradación natural y depredación. 
 Ahora bien, la construcción de humedales proporciona un hábitat para diversas especies, 
además de un realce a la estética del paisaje. Principalmente, animales como gusanos e insectos, 
aportan en la trasformación de la materia orgánica. Otros como las ninfas, son repelentes contra 
mosquitos. Algunos animales, como las aves, aprovechan la zona como una vivienda. 
 En cuanto a lo que implica el proceso de cimentación, en primer lugar se encuentra la 
construcción de la cubeta (excavación, nivelación y compactación del terreno). Segundo, la 
impermeabilización de la capa subsuperficial del terreno: su función es impedir que el agua 
residual contamine el subsuelo. Le sigue el relleno con substratos; plantación de vegetación con 
la densidad adecuada y flora que se adapte a las condiciones climáticas del ecosistema; y 
finalmente, establecimientos de entrada y salida que garanticen la distribución homogénea de las 
aguas residuales por toda el área del humedal. 
 Dar el correcto mantenimiento y control operacional del humedal es de vital importancia para la 
conservación y buen rendimiento del mismo. Algunos de los procesos son verificar el flujo y 
recubrimiento del agua por todo el terreno (hidrología), así como los niveles de agua que 
prosperen el crecimiento de la vegetación. Inspeccionar tuberías, diques o cualquier estructura 
que pudiera ocasionar una falla en el flujo del agua. Asegurar la sanidad y protección del área 
evitando la concentración de animales dentro de las tuberías, como pueden ser ratas o algunos 
 
 
12 
otros roedores. Además, mantener fuera al margen a mosquitos, ya sea creando condiciones que 
no sean atractivas para los mosquitos o que no propicien el desarrollo de las larvas. 
 Las operaciones de control arrojan datos que describen el rendimiento del humedal, permiten 
conocer si hay fallas dentro del sistema, miden la eficiencia, dan a conocer niveles de 
contaminantes, entre otros. Es importante mencionar que el rendimiento del humedal determina la 
carga hidráulica, volúmenes de entrada y salida, y variaciones de la calidad del agua en la entrada 
y salida. Además, se debe evaluar el rendimiento cada cierto tiempo, recoger muestras y 
analizarlas para confirmar la eficacia del tratamiento. Al menos los siguientes parámetros han de 
ser analizados10: 
 Sólidos suspendidos totales (SST) 
 Demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) 
 Demanda química de oxígeno (DQO) 
 Amoniaco 
 Nitrato 
 Fósforo 
 Coliformes fecales. (Bacterias que cuya presencia indican que el agua puede estar 
contaminada con desechos humanos o animales) 11. 
 
 Los humedales pueden tratar con gran efectividad las altas demandas de los parámetros ya 
mencionados, así como de nitrógeno y niveles significativos de metales, compuestos orgánicos y 
patógenos. 
 
 
 
 
 
 (Figura 1) 
 
 
13 
 De acuerdo a la Figura 1, se observan los valores de entrada y salida de agua en un humedal 
artificial. Analizando la imagen, se concluye que el humedal puede reducir de forma significativa 
los sólidos suspendidos (SS), la demanda bioquímica (DBO) y el nitrógeno, y también algunos 
patógenos. 
 
 En cuanto a la remoción de DBO, se puede decir que el tratamiento con humedales en los 
primeros 50 metros elimina aproximadamente el 50% de DBO, donde el resto es removido 
gracias al entrar en contacto con los microorganismos. 
En el traslado de SS, se tiene un límite establecido el cual estos no pueden superar los 20 mg/L. 
En la Figura 1 se puede apreciar que los SS efluentes están muy por debajo del límite. 
 Remover el nitrógeno es una de los procesos más complicados, sin embargo, según los datos 
obtenidos, “La remoción de nitrógeno en humedales puede alcanzar los valores por encima del 
80%”9. Se tiene que tener en cuenta que hay muchos factores que propician el mayor o menor 
éxito dentro de este proceso. 
 Otro factor importante implica tomar en cuenta la cantidad de etapas que la planta necesita para 
estar lista para la remoción de nitrógeno, pues necesita al menos tres etapas de maduración de 
raíces. No obstante, eso depende también de los cuidados y mantenimiento del humedal. En el 
mejor de los casos, el buen mantenimiento y seguimiento de cada una de las etapas pueden 
acelerar el proceso. 
Tratamiento de aguas residuales 
El proceso de depuración es también utilizado para remover contaminantes del agua. Se sabe que 
el agua se descontamina naturalmente pero de manera lenta, en cambio en una planta tratadora 
este proceso se acelera. 
 Para remover los contaminantes del agua, el agua pasa por 4 procesos básicos: 
El pretratamiento, el tratamiento primario, el secundario y el terciario (avanzado), que en este 
último se pueden desprender otros dependiendo de la planta tratadora, por lo general es la 
desinfección del agua13. 
 
 
14 
 Sabiendo esto, la principal diferencia entre ambos procesos radica en el tiempo de purificación 
y los métodos biológicos naturales que influyen en los humedales y plantas tratadoras. El primero 
busca ser más amigable con el medio, mientras que el segundo busca cumplir con sus objetivos, 
dejando de lado la sustentabilidad del medio. 
 
Marco contextual 
En la investigación realizada por la INIFAP (Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, 
Agrícolas y Percuarias) se encontró que en la granja Santa María, localizada a 11 km al noroeste 
de la ciudad de Arandas, Jalisco, para la limpieza de los corrales utiliza un gasto promedio de 
30,000 litros de agua aproximadamente. Situación que provocó la instalación de dos humedales, 
uno superficial y un humedal en serie. El sistema consiste en un humedal de flujo superficial, un 
sedimentadorintermedio y un humedal subsuperficial; los cuales fueron diseñados para tratar de 
600 a 1000 litros de agua al día. Al concluir la construcción de los mismos, los encargados 
realizaron una fase experimental de 20 días para determinar la eficiencia estos, donde se 
obtuvieron los siguientes resultados: 
 Para el humedal superficial: 
La remoción de Demanda Química de Oxigeno (DQO) obtuvo una media de 73.5% de 
eficiencia. 
La remoción de nitrógeno (NT) obtuvo una media del 71.8% de eficiencia. 
La remoción de fosforo (FT) alcanzo una media del 92.1% de eficiencia. 
 Para el humedal subsuperficial: 
La remoción de DQO obtuvo una media del 74.9% de eficiencia. 
La remoción de NT obtuvo una media del 69.8% de eficiencia. 
La remoción de FT obtuvo una media del 90.2% de eficiencia. 
 Después analizar los datos obtenidos, se concluyó que las investigaciones de Spieles y Mitsch 
en el año 2000 que mostraban una remoción de NT del 77% en humedales naturales y un 44% en 
humedales artificiales, demuestran una divergencia con los resultados de Spieles y Mitsch. Sin 
embargo, en las investigaciones de los autores no se tomaron en cuenta variables que repercuten 
en el rendimiento de los humedales, como son: el clima del lugar, tipo de vegetación y el soporte. 
 
 
15 
Por otro lado, en otra investigación realizada en Malasia en el año 2004, donde la eficiencia de 
remoción alcanzó niveles del 82% para el NT y un 84% para el FT, que en comparación con los 
resultados anteriores, presentaron valores más bajos aproximados a un 70.1% en ambos 
humedales. No obstante, en cuanto a la remoción de FT, se obtuvieron valores más altos que los 
de Malasia, ya que se alcanzó una remoción arriba del 90%. Esto sugiere que en cuanto remoción 
de FT se trata, los sistemas usados son más eficientes para el agua residual de origen porcícola 
específicamente, bajo las condiciones que se usaron y la vegetación utilizada. 
 Ahora bien de acuerdo a la NOM-001-SEMARNAT-1996, que establece los límites máximos 
permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales 
en agua destinada para uso en riego agrícola donde la norma menciona que la concentración de 
FT permitida es de 30 mg/L, en donde los dos sistemas evaluados presentaron un valor promedio 
en el efluente de 1.3 y 1.7 mg/L para el humedal de flujo superficial y el humedal en serie 
respectivamente, por lo tanto los valores se encuentran dentro de los requerimientos de la norma. 
 
 Se puede concluir que para tener una mayor eficiencia en los resultados de un humedal se tiene 
que tener en cuenta, el tipo de sustrato y vegetación utilizada para la construcción de los sistemas, 
puesto que se observaron diferencias en los valores reportados por diversos autores. 
 El documento menciona por último, “Los resultados presentados sugieren la utilización de los 
humedales como una alternativa viable en el tratamiento de aguas residuales provenientes de 
granjas porcícolas, especialmente para la remoción de material orgánico, nitrógeno total y 
fósforo total4”. 
 Por otro lado, la institución ONU-HABITAT construyó en 2002 un humedal artificial de la 
Organización para la Salud Pública y el Medioambiente (ENPHO – por su sigla en inglés -) 
donde se tratan aguas residuales combinadas de residencias y laboratorios. Está ubicado en la 
ciudad metropolitana de Katmandú, es del tipo subsuperficial y presenta un caudal de aguas 
residuales por día de 0.7 m³. 
En cuanto a su rendimiento, en la siguiente tabla se presentan los resultados que presentó durante 
los años 2002-2006: 
 
 
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Fuente: ONU-HABITAT, 2008. Manual de Humedales Artificiales. Programa Agua para las ciudades 
asiáticas de ONU-HABITAT, Nepal, Katmandú 
 Sólidos Suspendidos Totales (SST) 
 Demanda bioquímica de oxígeno (DBO) 
 A su vez, ONU-HABITAT en su Manual de Humedales Artificiales realizó un estudio a 81 
plantas de humedales artificiales de flujo vertical, donde la mayoría se construyeron alrededor del 
año 2003 y que arrojaron los siguientes resultados respecto al rendimiento de remoción de 
contaminantes: 
 
Fuente: ONU-HABITAT, 2008. Manual de Humedales Artificiales. Programa Agua para las ciudades 
asiáticas de ONU-HABITAT, Nepal, Katmandú. 
NTK (Nitrógeno Total Kjeldahl) 
 En la tabla anterior se muestra la eficacia de remoción y la concentración a la salida en plantas 
con cargas hidráulicas inferiores a 0,75 m³ sobre el filtro en operación en la primera fase. ONU-
HABITAT concluye “los sistemas pueden lograr una buena calidad de efluente con la excepción 
de la remoción de fósforo y de la desnitrificación…La segunda fase (principalmente contribuye la 
 
 
17 
nitrificación y tiene un efecto depurador en las concentraciones de DQO y SS) de los filtros 
garantiza la eficacia del tratamiento. Se pueden observar algunas limitaciones en relación a la 
nitrificación debido a su sensibilidad a la presencia de oxígeno y a la competición con la 
remoción de DQO. Varios parámetros tales como la distribución del flujo, la frecuencia de 
descargas, tipo y profundidad de los suelos, etc. pueden influir en la renovación del oxígeno10”, 
quiere decir que hay un rendimiento aceptable por parte de los humedales en estudio, sin embargo 
la calidad del agua puede variar debido a la eficacia de algunos procesos bioquímicos, puesto que 
hay diferentes condiciones que afectan o limitan el desarrollo de los mismos, principalmente 
cómo repercute la presencia excesiva o escasa del oxígeno. Además, muestra que las variables 
que condicionan el rendimiento son parámetros físicos, sin embargo no dependen de la capacidad 
de la carga hidráulica del humedal. Que la capacidad de carga sea mayor no quiere decir que 
ofrezca un mejor rendimiento ni mejor calidad del proceso de nitrificación, que según el estudio, 
garantiza la eficacia del tratamiento del agua. 
Estas fuentes investigadas dan a conocer la situación actual sobre el uso de humedales artificiales 
e informar como diferentes factores pueden alterar la efectividad. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Marco teórico 
Dado que la investigación buscará resolver el problema mundial de la escasez del agua, mediante 
el uso de humedales artificiales debemos entender el concepto de humedal artificial, este según 
Delgadillo, define a los humedales artificiales como “sistemas de fitodepuración de aguas 
residuales. Es una cubeta de poca profundidad rellena de algún tipo de material (substrato), 
generalmente arena o grava, y plantada con vegetación resistente a condiciones de saturación. 
Las aguas residuales se introducen en la cubeta y fluyen sobre la superficie o a través del 
substrato y son vertidas fuera de ésta a través de una estructura que controla la profundidad de 
dichas aguas en el interior del humedal 2”. 
 De manera similar, ONU-HABITAT lo define “Un humedal artificial es una cubeta de poca 
profundidad rellena de algún tipo de material (substrato), generalmente arena o grava, y 
plantada con vegetación resistente acondiciones de saturación. Las aguas residuales se 
introducen en la cubeta y fluyen sobre la superficie o a través del substrato y son vertidas fuera 
de ésta a través de una estructura que controla la profundidad de dichas aguas en el interior del 
humedal10”. 
 Una vez definido el concepto, se necesita saber la principal función de un humedal artificial para 
poder deducir; el por qué puede ser una solución viable al problema de la escases de agua, 
Cooper lo define de esta manera, “Estos sistemas purifican el agua mediante remoción del 
material orgánico (DBO), oxidando el amonio, reduciendo los nitratos y removiendo fósforo. Los 
mecanismos son complejos e involucran oxidación bacteriana, filtración, sedimentación y 
precipitación química” (Cooper et al., 1996). 
 Ahora bien, el uso de humedales podría ser una solución futura para convertir agua residualen 
agua reutilizable para distintas actividades, esto gracias al análisis de los resultados obtenidos por 
la INIFAP en 2014, en una granja de México localizada en Arandas, Jalisco, los datos de 
remoción de varios de los principales contaminantes del agua residual resultaron buenos, en 
especial la remoción del fósforo que cumplió por arriba del 90% de eficacia, así como el 
nitrógeno con un promedio del 75% , los datos mencionados corresponden a aguas residuales 
porcícolas, donde dicha investigación concluyó lo siguiente “Los resultados presentados sugieren 
la utilización de los humedales como una alternativa viable en el tratamiento de aguas residuales 
 
 
19 
provenientes de granjas porcícolas, especialmente para la remoción de material orgánico, 
nitrógeno total y fósforo total4”. 
 Por otro lado, la institución ONU-HABITAT en 2002 construyó un humedal en Katmandú, 
Nepal donde se recopilaron los resultados durante los años 2002-2006. Dichos datos obtuvieron 
un 20% más de eficacia en DQO que en el humedal de Arandas, Jalisco, en cuanto a lo restante, 
las comparaciones en fósforo y nitrógeno difirieron, cabe mencionar que los datos de Arandas 
fueron en un lapso de 20 días en cambio al de Katmandú fue en un lapso de 4 años. 
 La investigación del humedal artificial de Katmandú menciona que “los sistemas pueden lograr 
una buena calidad de efluente con la excepción de la remoción de fósforo y de la desnitrificación. 
La segunda fase los filtros garantiza la eficacia del tratamiento. Se pueden observar algunas 
limitaciones en relación a la nitrificación debido a su sensibilidad a la presencia de oxígeno y a 
la competición con la remoción de DQO. Varios parámetros tales como la distribución del flujo, 
la frecuencia de descargas, tipo y profundidad de los suelos, etc. pueden influir en la renovación 
del oxígeno10”, 
 Otra investigación realizada en España en, obtuvo valores similares, en cuanto a la remoción de 
DBO, se puede decir que el tratamiento con humedales en los primeros 50 metros elimina 
aproximadamente el 80% de DBO. 
 A pesar de las diferentes metodologías al momento de hacer un humedal, los resultados son 
regularmente semejantes, superando más del 75% de eficacia en todos los ámbitos, de acuerdo 
con Lara, lo anterior mencionado puede ser una de la causas por las cuales el humedal en Arandas 
tuviera un promedio del 75% en cuanto a la remoción de nitrógeno ya que solo fue una fase 
experimental de 20 días y no hubo suficiente tiempo para la maduración de las plantas, sistemas, 
capas y materiales. 
 Como se mencionó anteriormente, la buena calidad del agua no depende del tamaño del 
humedal, pero sí depende de un buen diseño del mismo según Oscar Delgadillo en su trabajo 
Depuración de aguas residuales por medio de humedales artificiales. Si se quieren obtener 
buenos resultados, el diseño hidráulico es factor importante en este, pues debe considerar todas 
las variables físicas que podrían ocasionar un mal rendimiento durante las etapas de depuración. 
Es de suma importancia tener en consideración la calidad del agua, puesto que el uso de 
 
 
20 
humedales artificiales busca reemplazar hasta cierto punto las plantas tratadoras de agua, por lo 
que debe igualar o mejorar los resultados de una planta tratadora. 
 En una planta tratadora el proceso de depuración es también utilizado para remover 
contaminantes del agua. Se sabe que el agua se descontamina naturalmente pero de manera lenta, 
en cambio en una planta tratadora este proceso se acelera. 
 Para remover los contaminantes del agua, el agua pasa por 4 procesos básicos: el 
pretratamiento, el tratamiento primario, el secundario y el terciario (avanzado), que en este último 
se pueden desprender otros dependiendo de la planta tratadora, por lo general es la desinfección 
del agua14. 
 Sabiendo esto, la principal diferencia entre ambos procesos radica en el tiempo de purificación 
y los métodos biológicos naturales que influyen en los humedales y plantas tratadoras. El primero 
busca ser más amigable con el medio, mientras que el segundo busca cumplir con sus objetivos, 
dejando de lado la sustentabilidad del medio. 
 Volviendo a la construcción de humedales, la estructura de este sigue una metodología 
general. En cuanto a lo que implica el proceso de cimentación, en primer lugar se encuentra la 
construcción de la cubeta (excavación, nivelación y compactación del terreno). Segundo, la 
impermeabilización de la capa subsuperficial del terreno: su función es impedir que el agua 
residual contamine el subsuelo. Le sigue el relleno con substratos; plantación de vegetación con 
la densidad adecuada y flora que se adapte a las condiciones climáticas del ecosistema; y 
finalmente, establecimientos de entrada y salida que garanticen la distribución homogénea de las 
aguas residuales por toda el área del humedal. 
 Ahora bien, respecto al diseño hidráulico del humedal, el flujo del agua en el interior debe 
romper las resistencias creadas por la vegetación, capa de sedimentos, raíces y sólidos 
acumulados en el mismo. La solución a eliminar esta resistencia es construir una salida inclinada 
en el fondo del humedal, con el objetivo de generar la energía necesaria para romper la barrera, 
energía dada por la pérdida de carga entre el ingreso y salida del humedal. 
 
 
 
 
21 
Delgadillo menciona algunos criterios importantes durante el diseño, los cuales son: 
 Considerar reactores biológicos. 
 Considerar que el flujo a través del medio poroso es flujo pistón (modelo ideal de flujo) y 
en forma uniforme. 
Existen dos tipos de humedales de flujo subsuperficial: 
 De flujo horizontal. 
Según Joan García Serrano en su libro Depuración con Humedales Construidos en este 
tipo de sistemas el agua circula horizontalmente a través del medio granular y raíces de la 
vegetación. Donde la profundidad del agua oscila entre 0,3 y 0,9 m. Y se caracterizan por 
funcionar permanentemente inundados y con cargas de alrededor de 6 g DBO/m² ⋅día. 
 De flujo vertical. 
En este sistema el agua circula de forma vertical, a diferencia del flujo horizontal el agua 
entra a pulsos por lo que el medio granular no permanece inundado todo el tiempo. La 
profundidad del medio granular oscila entre 0,5 y 0,8 m. Operan con cargas de alrededor 
de 20 g DBO/m²⋅día. Este sistema tiene una mayor capacidad de tratamiento puesto que 
requieren de menor superficie para tratar determinadas cargas, sin embargo son más 
susceptibles a la colmatación5. 
 Dar el correcto mantenimiento y control operacional del humedal es de vital importancia para la 
conservación y buen rendimiento del mismo. Algunos de los procesos son verificar el flujo y 
recubrimiento del agua por todo el terreno (hidrología), así como los niveles de agua que 
prosperen el crecimiento de la vegetación. Inspeccionar tuberías, diques o cualquier estructura 
que pudiera ocasionar una falla en el flujo del agua. Asegurar la sanidad y protección del área 
evitando la concentración de animales dentro de las tuberías, como pueden ser ratas o algunos 
otros roedores. Además, mantener fuera al margen a mosquitos, ya sea creando condiciones que 
no sean atractivas para los mosquitos o que no propicien el desarrollo de las larvas. 
 Las operaciones de control arrojan datos que describen el rendimiento del humedal, permiten 
conocer si hay fallas dentro del sistema, miden la eficiencia, dan a conocer niveles de 
contaminantes, entre otros. Es importante mencionar que el rendimiento del humedal determina la 
carga hidráulica, volúmenes de entrada y salida, y variaciones de la calidad del agua en la entrada 
y salida. Además, se debe evaluar el rendimiento cada cierto tiempo, recoger muestras y 
 
 
22 
analizarlas para confirmar la eficacia del tratamiento. Al menos los siguientes parámetros han de 
ser analizados3: 
 Sólidos suspendidos totales(SST) 
 Demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) 
 Demanda química de oxígeno (DQO) 
 Amoniaco 
 Nitrato 
 Fósforo 
 Coliformes fecales. (Bacterias que cuya presencia indican que el agua puede estar 
contaminada con desechos humanos o animales) 11. 
 Los humedales pueden tratar con gran efectividad las altas demandas de los parámetros ya 
mencionados, así como de nitrógeno y niveles significativos de metales, compuestos orgánicos y 
patógenos. 
 Los patógenos son eliminados durante el paso de las aguas residuales, principalmente mediante 
sedimentación, filtración y adsorción por biomasa. Una vez que estos organismos son atrapados 
dentro del sistema, su número disminuye rápidamente, principalmente por procesos de 
degradación natural y depredación. 
 Cabe mencionar que la remoción del nitrógeno es una de los procesos más complicados, sin 
embargo, según los datos obtenidos, “La remoción de nitrógeno en humedales puede alcanzar los 
valores por encima del 80%”9. Se tiene que tener en cuenta que hay muchos factores que 
propician el mayor o menor éxito dentro de este proceso. 
 Lara menciona que para la remoción del nitrógeno se tiene que tener en cuenta que: “En los 
sistemas de humedales, el potencial de remoción del nitrógeno puede tomar varios años en 
desarrollarse; por lo menos se requieren de 2 o 3 etapas del crecimiento de la plantas, sistemas 
de raíces, capas de residuos y materiales del bentos, para alcanzar el equilibrio9.” 
 De acuerdo a los datos obtenidos, un humedal tiene una estructura general de construcción pero 
al momento de la elección de los materiales, así como las plantas a utilizar dependen mucho del 
lugar donde se vaya a construir ya que de acuerdo con Lara “El rendimiento del sistema puede ser 
menos constante que el de un proceso convencional. El rendimiento del sistema puede ser 
 
 
23 
estacional en respuesta a los cambios en las condiciones ambientales incluyendo lluvias y 
sequias9. ” 
 A pesar de estas limitaciones, el humedal puede ser una excelente opción para países con poca 
infraestructura, aún faltan más estudios para mejorar este tipo tratamiento de agua residual, ya 
que relativamente es reciente y no se le da mucho estudio. 
 
Conclusión 
Con base a los resultados obtenidos en los diferentes humedales Artificiales construidos alrededor 
del mundo, se puede concluir que este método es viable para el tratamiento del agua residual. Ya 
que aproximadamente los promedios de remoción de contaminantes en el agua (DBO, nitrógeno, 
fosforo, DQO, etc.) están por encima del 70% de eficacia, por otra parte, la construcción de 
humedales es una opción aceptable para países que no tienen los gastos para una planta 
convencional, además este tratamiento aprovechas las zonas naturales y su construcción es más 
simple en comparación a otros métodos convencionales, pero a diferencia de otros tratamientos el 
tratamiento con humedal artificial es lento en comparación a una planta convencional y por el 
momento no consigue igualarla, cabe mencionar que el humedal depende mucho de la zona en 
donde se construya, ya que diversos factores pueden alterar la efectividad de este. 
 Se tiene que buscar una manera de cómo lograr hacer un humedal artificial que sea efectivo para 
cualquier tipo de zona o ambiente, así como de buscar una manera de como acelerar los procesos 
de las etapas de maduración de las raíces de las plantas para la pronta remoción de los 
contaminantes. Por ultimo hacer conciencia sobre el derroche que hacemos hoy en día, estamos 
siendo descuidados y si no hacemos caso a las advertencias tendremos que aceptar las 
consecuencias. 
 
 
 
 
 
 
 
 
24 
Referencias: 
1Campbell, N., & Reece, J. (2007). Biología. Ed. Médica Panamericana. 
 
2Delgadillo, O. Camacho, A. Pérez, L. Andrade, M. (2010) Depuración de aguas residuales con 
humedales artificiales. 
 
3De la Lanza-Espino, G. (1999). Diccionario de hidrología y ciencias afines. Plaza y Valdes. 
 
4De La Mora, O.C., Saucedo, T.R.A., Barrientos, J.E., González, A.I.J., Gómez, R.S. y 
Domínguez, A.G. (2014). Humedales artificiales para el tratamiento de aguas residuales 
provenientes de granjas porcícolas. Folleto Técnico Núm. 7 Campo Experimental Centro-Altos 
de Jalisco, México. 40p. 
 
5 Elliott M, S. (2010). El río y la forma. Introducción a la geomorfología fluvial. RIL Editores. 
 
6FAO (2015, 14 de Abril) 2050: la escasez de agua en varias zonas del mundo amenaza la 
seguridad alimentaria y los medios de subsistencia, FAO sección noticias. Recuperado el 22 de 
marzo del 2016, de http://www.fao.org/news/story/es/item/283264/icode/ 
7García Serrano, Joan; Hernández Corzo, Angélica (2008) Depuración con Humedales 
Construidos Guía Práctica de Diseño, Construcción y Explotación de Sistemas de Humedales de 
Flujo Subsuperficial. Universidad Politécnica de Catalunya. 
8Guerrero Legarreta, M. (2010) El agua. México: FCE - Fondo de Cultura Económica. 
Recuperado el 11 de abril del 2016 de: 
http://www.fondodeculturaeconomica.com/subdirectorios_site/libros_electronicos/desde_la_impr
enta/046102R/files/guerrero_el%20agua.pdf 
9Lara, J.A (1999) Depuración de aguas residuales municipales con humedales artificiales. 
Recuperado el 29 de abril del 2016 de:http://www.ecohabitar.org/wp-
content/uploads/2015/09/humedales-artificiales.pdf 
 
10ONU-HABITAT. (2008). Manual de Humedales Artificiales. Programa Agua para las ciudades 
asiáticas de ONU-HABITAT, Nepal, Katmandú. 
 
11Pérez Salazar, S. M. (2000). Introducción a la química y el ambiente. Grupo Editorial Patria. 
 
 
25 
12Rocha L. (2015, 16 de Noviembre) La solución israelí a la escasez del agua, La Nación sección 
Medio Ambiente. Recuperado el 24 de marzo del 2016, de http://www.lanacion.com.ar/1845964-
la-solucion-israeli-a-la-escasez-de-agua 
 
13SEMANART (2010) Sistemas de tratamiento de aguas residuales.Recuperado el 29 de abril de 
2016 de: 
http://www.interapas.gob.mx/Cultura/folletos/sistema_de_tratamiento_de_aguas_residuales.pdf 
14UNESCO (2003) Agua para todos, Agua para la vida. Recuperado el 11 de abril del 2016 de, 
http://www.un.org/esa/sustdev/sdissues/water/WWDR-spanish-129556s.pdf 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
http://www.interapas.gob.mx/Cultura/folletos/sistema_de_tratamiento_de_aguas_residuales.pdf