Los humedales artificiales son humedales diseñados para filtrar y tratar distintos tipos de aguas residuales imitando los procesos que se dan en los entornos naturales.

Los humedales artificiales pueden tratar eficazmente aguas residuales brutas, tratadas primaria o secundariamente, y aguas grises. Los principales tipos de humedales artificiales son los de flujo horizontal (HF, por sus siglas en inglés) y los de flujo vertical (VF, por sus siglas en inglés), incluido el humedal de VF de tipo francés, que es un humedal artificial de VF de doble etapa. En los humedales artificiales, la grava actúa como filtro para eliminar sólidos, como una superficie fija a la que pueden adherirse las bacterias y como base para la vegetación. La gran diferencia entre un humedal vertical y uno horizontal, más allá de la dirección de la trayectoria del flujo, es el régimen de aireación. En comparación con otras tecnologías de tratamiento de aguas residuales, los humedales artificiales son robustos en el sentido de que su funcionamiento es menos susceptible a las variaciones de los productos de entrada.

Consideraciones de diseño

En los humedales de HF y VF, es esencial realizar un tratamiento primario eficaz para evitar obstrucciones. Los humedales de VF de tipo francés pueden recibir aguas residuales brutas y no requieren pretratamiento. Los humedales de VF y VF de tipo francés requieren una carga intermitente (varias veces al día) para garantizar las condiciones aeróbicas en el filtro, mientras que los humedales de HF y los humedales de flujo libre (FWS, por sus siglas en inglés) se cargan continuamente. La especificación (granulometría, etc.) de la arena y la grava utilizadas para la capa principal define la eficacia del tratamiento en los humedales de VF y VF de tipo francés. En los humedales de HF se producen principalmente procesos anaerobios, mientras que en los humedales de VF y VF de tipo francés con carga intermitente predominan los procesos aeróbicos. Si la topografía permite la carga intermitente, se puede hacer con sifones evitando así la energía externa y las bombas. El tamaño de la superficie depende principalmente de la carga orgánica (demanda química de oxígeno por metro cuadrado por día) y de la temperatura mínima anual. Los humedales de VF de tipo francés constan de dos etapas, con al menos dos líneas de tratamiento que se utilizan alternativamente. Las plantas de los humedales deben tener raíces profundas y adaptarse a entornos húmedos con suelos ligeramente salinos y ricos en nutrientes. A menudo, se eligen Phragmites australis (carrizo) o communis (juncos) porque forman una matriz de rizomas eficaz para mantener la permeabilidad necesaria para una gran filtración y, también, porque disminuyen el riesgo de obstrucciones.

Materiales

En principio, los humedales artificiales se pueden construir con material que se consigue localmente; sin embargo, la disponibilidad de arena y grava (con la distribución granulométrica y la limpieza requeridas) suele ser un problema. Los materiales adicionales incluyen un revestimiento o arcilla, plantas de humedal y un sifón o bomba para la carga intermitente. Por lo general, no son adecuados para la prefabricación.

Aplicabilidad

Los humedales artificiales necesitan aguas residuales para poder funcionar y, por lo tanto, solo se aplican a los sistemas de saneamiento por agua. Son una solución viable cuando se dispone de terreno y se requiere una solución de tratamiento de aguas residuales durante un período más largo. Las plantas de los humedales tardan en establecerse, por lo que el tiempo de puesta en marcha de los humedales artificiales es bastante largo. Por lo tanto, esta tecnología no es adecuada para la fase de respuesta inmediata, sino para los periodos de estabilización y recuperación, y como solución a más largo plazo.

Operación y mantenimiento

En general, los requisitos de O&M son bajos. Para los humedales de VF y HF, la eliminación regular de los lodos primarios del pretratamiento mecánico es la actividad rutinaria de O&M más crítica. En los humedales de VF de tipo francés, la carga se debe alternar semanalmente entre los lechos de VF de la primera etapa. Los tubos de distribución se deben limpiar una vez al año para eliminar el lodo y la biopelícula que puedan causar obstrucciones. Durante la primera temporada de crecimiento, es importante eliminar la maleza que pueda competir con la vegetación plantada del humedal.

Salud y seguridad

Si el sistema funciona en las condiciones normales, los usuarios no entran en contacto con los afluentes y los efluentes. El afluente, la espuma y el lodo primario se deben manipular con cuidado, ya que contienen altos niveles de organismos patógenos. La eliminación del lodo primario puede suponer un riesgo para la salud, por lo que se deben tomar las precauciones de seguridad adecuadas. La instalación se debe diseñar y ubicar de forma que los olores (principalmente del tratamiento primario) y los mosquitos (principalmente relevantes para los humedales de FWS) no molesten a los miembros de la comunidad.

Costos

Dado que los humedales artificiales son autosuficientes, sus costos a lo largo de su vida útil son significativamente inferiores a los de los sistemas de tratamiento convencionales. Las tuberías de alcantarillado podrían ser los costos más elevados a la hora de implementar un sistema de saneamiento por agua mediante humedales artificiales. Los principales costos de O&M están relacionados con la eliminación de los lodos primarios del tratamiento primario (para los humedales de VF y HF) y el costo de la electricidad si se utilizan bombas para la carga intermitente. Hay que tener en cuenta el costo de cambiar el material filtrante (aproximadamente cada 10 años). Estos sistemas requieren un espacio considerable, por lo que no se recomiendan lugares donde los costos del terreno son elevados.

Consideraciones sociales

Por lo general, los humedales de tratamiento son fácilmente aceptados por la población local y solo se requiere una capacidad técnica mínima para la O&M.