12. Modelo de diseño para remoción de Fósforo

La remoción de fósforo que se describe en el apartado 5.4 no es completamente efectiva ni en los humedales FWS ni en los SFS. Durante el primer año de operación los rendimientos pueden ser excelentes, especialmente en sistemas FWS, debido a la adsorción del recién expuesto suelo del fondo del humedal. La remoción de fósforo a largo plazo, sin embargo, puede ocurrir solo a través de la acumulación de sedimentos a largo plazo. La deposición de estos sedimentos ocurre vía sedimentación particulada y precipitación química principalmente. Estos sedimentos se acumulan como turba dentro de la columna de agua de los humedales FWS y tanto allí como encima del lecho en el caso de los SFS. El fósforo es retenido en esos sedimentos como precipitados de hierro, aluminio o calcio.

Normalmente el fósforo está presente en las aguas residuales en concentraciones de entre 4 y 15 mg/l. Dependiendo del caudal y de la carga hidráulica asociada, es posible remover entre un 30 y un 60% del fósforo presente en el afluente, como muestra la Figura 12.

Si los límites de descarga son exigentes en cuanto a la remoción de fósforo (<1mg/l), se debe considerar una remoción en una laguna anterior o posterior para evitar que el área del humedal sea demasiado grande.

Como la deposición de sedimentos es la principal vía de eliminación del fósforo, la masa removida es función del área superficial del humedal y de la concentración de fósforo en el agua residual. Numerosos investigadores están de acuerdo en que un modelo basado en una forma general de primer orden representa el sistema, sin embargo, no existe consenso acerca de la constante que va asociada al modelo. Un humedal de 16.000 ha. se propuso, basándose en este modelo, para la remoción de fósforo de la totalidad del agua de drenaje de los Everglades en Florida, Estados Unidos.

Basándose en el análisis de los datos de la North American Data Base, Kadlec ha propuesto una constante de primer orden igual a 10 m/año para estimar la remoción de fósforo en un sistema de humedales artificiales. Los 10 m/año son equivalentes a un promedio diario de 2.74 cm/d que es lo que se usa en la ecuación (51).

(51)

donde:

C_e: Concentración de fósforo en el efluente, mg/l.

C_o: Concentración de fósforo en el afluente, mg/l.

K_p: 2.74 cm/d

CH: Carga hidráulica promedio anual, cm/d.

(52)

donde:

A_s: Área superficial del humedal, m².

b: factor de conversión. 100 cm/m

Q: Caudal promedio del humedal, de la Ec.(35), m³/d

Aunque el modelo fue desarrollado en un principio a partir de datos de humedales FWS, podría ser válido para predecir el promedio de fósforo removido por cualquiera de los dos sistemas, FWS o SFS ya que depende del área superficial y no de las reacciones biológicas ocurridas en el área superficial especifica del medio o detritus de plantas dentro de la zona del humedal.

En general se puede decir que se requiere un área realmente grande para alcanzar los niveles de fósforo en el efluente final. En muchos casos no es una solución efectiva desde el punto de vista económico considerar la remoción de fósforo con estas tecnologías; en estos casos el humedal debe diseñarse para la eliminación de nitrógeno y el diseño incorporara un tratamiento alternativo para la eliminación de fósforo.