La metodología general de diseño se describe a continuación, que tendrá que ser aplicada para el contaminante particular que queramos eliminar. Esto no significa que no se produzca la depuración del resto de contaminantes, sino que alcanzaremos el nivel de remonición requerido para el contaminante de interés (DBO o nutrientes).

Dimensionamiento biológico

El dimensionamiento biológico se realiza considerando al humedal como un reactor biológico de flujo a pistón y que la degradación de contaminantes sigue una cinética química de reacción de primer orden.

Donde:

Ce Concentración de contaminante en el efluente (mg/l)
Co Concentración de contaminante en el afluente (mg/l)
K_T Constante de reacción de primer orden dependiente de la temperatura (d^-1)
t Tiempo de retención hidraulica (d)

Donde:

L Largo del humedal (m)
W Ancho del humedal (m)
y Profundidad del humedal (m)
n Porosidad (tanto por uno)
Q Caudal a través del humedal (m³/d)

El área superficial del humedal se calcula combinando las anteriores ecuaciones:

Valores de KT en la cinética de eliminación de distintos compuestos
DBO
Nitrógeno	Flujo libre	Nitrificación
		Desnitrificación
	Flujo subsuperficial	Nitrificación
		Desnitrificación

Dimensionamiento hidráulico

Humedales de flujo libre

Fórmula de Manning (Velocidad de flujo en canales abiertos)

Donde:

v Velocidad del flujo (m/s)
y Profundidad del humedal (m)
s pendiente del la línea de agua (tanto por uno)
n Coeficiente de Manning (s/m^1/3)
 

Donde:

 

a (factor de resistencia)
y>0,4m y vegetación escasa	y=0,3m y vegetación moderada	y<0,3 y vegetación densa
0,4 s*m1/6	1,6 s*m1/6	6,4 s*m1/6

Como:

Donde:

Q Caudal (m³/d)
W Ancho de la celda (m)
As Área superficial del humedal (m²)
L Longitud del humedal (m)
m Pendiente del fondo del lecho (tanto por uno)

Sustituyendo y reordenando las ecuaciones anteriores obtenemos la siguiente ecuación, que permite calcular la longitud máxima que debe tener el humedal para la pendiente escogida.
 

Humedal de flujo subsuperficial

La ley de Darcy es la que usaremos como modelo de flujo de fluidos por un medio poroso

Donde:

Q Caudal de agua residual a través del humedal (m³/d)
Ac Área de la sección perpendicular al flujo (m²)
s Inclinación de la línea de flujo (m/m)
Ks Conductividad hidráulica del área de la sección de lecho perpendicular a la flujo (m³/m²d)
 

Características de los medios granulares usados en los humedales construidos de flujo subsuperficial (Arias, 1998)
Material	Tamaño efectivo, D10 en mm	Porosidad, en %	Conductividad Hidráulica, en m/d
Arenas gradadas	2	28 – 32	100 – 1000
Arenas gravosas	8	30 – 35	500 – 5000
Gravas Finas	16	35 – 38	1000 – 10000
Gravas medianas	32	36 – 40	10000 – 50000
Rocas pequeñas	128	38 – 45	50000 – 250000

Como:

Donde:

W Ancho de la celda (m)
As Área superficial del humedal (m²)
L Longitud del humedal (m)
m Pendiente del fondo del lecho (tanto por uno)
y Profundidad el humedal (m)

Sustituyendo y reordenando las ecuaciones anteriores obtenemos mediante la siguiente ecuación la anchura máxima que debe tener el humedal para la pendiente escogida.

Ejemplo de diseño de humedales para la depuración de aguas residuales

Características físicas de los humedales construidos para la estación depuradora de aguas residuales de la urbanización Can Suquet en Barcelona (Ruíz et al. 2000)
Humedal	Proporción Larg./Anch.	Longitud m	Anchura m	Grava < d10, mm	Profundidad m
A1	1 : 1	7,5	7,5	8	0,50
A2	1 : 1	7,5	7,5	4	0,50
B1	1,5 : 1	8,7	6,2	8	0,50
B2	1,5 : 1	8,7	6,2	4	0,50
C1	2 : 1	10,3	5,1	8	0,50
C2	2 : 1	10,3	5,1	4	0,50
D1	2,5 : 1	11,6	4,8	8	0,27
D2	2,5 : 1	11,6	4,8	4	0,27

Parámetros para los que fueron diseñados los humedales de la depuradora de la urbanización Can Suquet
Parámetro	Unidad	Valor	Desviación Estándar	Carga contaminante
Población estimada	Habitantes	103	_	_
Población potencial	Habitantes	230	_	_
Dotación en invierno	L/hab·día	210	_	_
Dotación en verano	L/hab·día	240	_	_
Caudal medio diario	m3/d	57,5	_	_
Caudal punta diario	m3/d	86,25	_	_
Caudal punta horario	m3/h	15,3	_	_
DBO5 entrada total	mg O2/l	220	35	Media
DBO5 entrada soluble	mg O2/l	90	11	Media
DQO entrada total	mg O2/l	415	51	Media
DQO entrada soluble	mg O2/l	220	86	Media
DBO5 salida	mg O2/l	20	_	_
MES entrada	mg/l	200	_	_
MES salida	mg/l	25	_	_
PH	_	7	0,2	Normal
Conductividad	μS/cm	2150	294	Media
Materia en suspensión	mg/l	160	142	Alta
Nitrógeno total	mg N/l	72	6	Alta
Amoníaco (NH3)	mg N/l	58	3	Alta
Nitrógeno Orgánico	mg N/l	14	5	Alta
Fósforo total	mg P/l	13	2	Alta
Fósforo orgánico	mg P/l	3	2	Alta
Ortofosfaots (PO4 -3)	mg P/l	9,7	1	Alta

Fuentes:

- Trabajo final del Master en Ingeniería y Contaminación Ambiental organizado conjuntamente por la Universidad Politécnica de Cataluña y el Instituto Catalán de Tecnología. Trabajo dirigido por el Dr.Miguel Salgot. Autor:  Jaime Andrés Lara Borrero.

- Análisis de las ecuaciones para la predicción de la reducción de la DBO₅ en el tratamiento de aguas residuales mediante pantanos artificiales de flujo subsuperficial. Autores: Delfino Francia P., Ernesto A. Camarena A. y Juan José Guzmán A.

- Depuración con humedales construidos. Guía Práctica de Diseño, Construcción y Explotación de Sistemas de Humedales de Flujo Subsuperficial. Universidad Politécnica de Cataluña. Autores: Joan García Serrano, Angélica Corzo Hernández