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1er Decálogo sobre instalación de HUMEDALES artificiales mediante tamices de helófitas en flotación

20/02/2020

1er Decálogo sobre instalación de HUMEDALES artificiales mediante tamices de helófitas en flotación


Javier Carbonell Espín

Javier Carbonell Espín

  • Ingeniero Agrónomo
  • Consejero Delegado de QuarQ Enterprise S.A.

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"Tras muchos años de investigación y construcción de depuradoras mediante humedales artificiales en flotación en base a ensayo y error, nos sentimos obligados a poner en valor este sistema extensivo de depuración y tecnología tras una década de investigación, innovación y desarrollo, basándonos siempre  en argumentos científicos demostrados"
 

Tras muchos años de investigación y construcción de depuradoras mediante humedales artificiales en flotación en base a ensayo y error, nos sentimos obligados a poner en valor este sistema extensivo de depuración y tecnología tras una década de investigación, innovación y desarrollo, basándonos siempre  en argumentos científicos demostrados.

 
Dejando atrás palabrerías y sustituyendo los métodos Heuristicos (prueba-error) que tanto han dañado este sistema por el modelo teórico más próximo a las condiciones de operación real de flujo pistón con dispersión incluyendo un término reactivo de primer orden en condiciones “open-open” empleando la ecuación propuesta por Wehner and Wilhelm en 1956.
 
Estas son las primeras diez premisas, demostradas e incuestionables para no cometer los errores del pasado en el diseño de depuradoras de aguas residuales urbanas mediante humedales artificiales en flotación con tamices de Helofitas (Typhas o Juncos):
 

  La planta única estudiada, testada y utilizada para este tipo de humedales es la typha (Junco) y es un Helofito. Llamémosla por su nombre y desterremos el término Macrofito. Es excelente por su morfología y fisiología vegetal  para su uso en depuración, oxigenación del medio acuático y flotabilidad.  Su densidad es inferior a la unidad  y por eso flota por sí misma. Al ser el único helofito  testado y que funciona, no la hagamos competir con otras, para la que la estructura flotante no está probada ni diseñada. Para aguas urbanas la typha sola funciona y muy bien. Para determinadas condiciones climáticas y tipos de aguas, la mezcla de helofitos en el tamiz será conveniente pero hasta la fecha no hay nada concluyente. Sigamos estudiando y no confundamos.
 

La función de la estructura flotante en los humedales artificiales en flotación (HAF) es solo mantener el plantón erguido hasta que las raíces de los rizomas de las typhas conecten y se consolide el tamiz vegetal cuya función es la de generar oxígeno para que las bacterias aerobias vivan y trabajen. Nunca funciona como filtro tan mal llamado. Es imprescindible una estructura sólida, de alta flotabilidad, monopieza y articulada para que soporte las inclemencias meteorológicas hasta la formación del tamiz. (Más info aquí...)
 

El dimensionamiento es la clave fundamental para cumplir los parámetros de vertido a cauce. Hoy posible gracias al modelo matemático, cinético e hidráulico propuesto por Carbonell-Garcia-Vasco 2016 (Más info aquí...).  El grado de sofisticación en la línea de agua y automatización debe ser proporcional  al tamaño de la población para no incurrir en gastos de inversión y mantenimiento no sostenibles. Los metros cuadrados del tamiz de helofitas necesarios en cada balsa dependerá de las características del vertido (DBO.DQO.SS) y la temperatura ambiente. Se calcula según el modelo C.G.V. 2016 para su funcionamiento en la parada vegetativa, motivo por el cual en la estación estival estará sobredimensionado en un 25%. Caso que la población en periodo estival aumentara bastante se tendrán en cuenta ambas hipótesis seleccionando la más desfavorable.
 
Figura 1. Línea de agua de una depuradora mediante humedal artificial en flotación de tamices de  Helofitas (T.H.)

 
La balsa anaerobia (DTH) debe ponerse siempre y en su defecto para muy pequeñas aglomeraciones se puede sustituir por un digestor anaerobio. En el primer caso los lodos producidos se retirarán mineralizados  cada 5 años aproximadamente y en los segundos anualmente o cuando se requiera.
 

La balsa aerobia (ATH) debe ponerse a continuación con una profundidad máxima de 1,5 metros y con una geometría adecuada. La elección de estos parámetros, junto a las especificaciones del vertido a la entrada y salida y la temperatura del medio  es lo que hará que el tamiz funcione y determinará los metros cuadrados necesarios del mismo.
 

La balsa clarificadora (CTH) con una profundidad máxima de 0,5 m es imprescindible para asegurar un cumplimiento de los parámetros de vertido al 100% y asegurar el correcto funcionamiento del sistema en baja carga hidráulica.
 
Nuestros estudios nos han llevaron a descartar sistemas con relación de forma largo/ancho demasiado elevadas, como sucede en los canales, principalmente porque nos baja mucho el rendimiento para altas velocidades de flujo lo que conllevaría muchos más metros cuadrados de tamiz necesarios, más costo y un dimensionamiento ilógico.
 
Aconsejamos si no se calcula geometría y profundidad de balsas, usar para las mismas una relación ancho-largo de 1/3 respetando la profundidad mínima de las mismas y un mínimo por seguridad de 4 metros cuadrado por habitante equivalente. Será más costoso pero funcionará.
 

  El tamiz se debe enraizar en los laterales de la balsa de forma adecuada para evitar el movimiento no deseado del mismo dentro de la lámina de agua y otros accidentes.
 

La entrada y salida del agua residual y tratada a las balsas se debe hacer de forma distribuida, homogénea y a la profundidad adecuada.
 

Para caudales con poca carga hay que recircular hacia cabecera o incrementar los metros cuadrados por habitante equivalente para asegurar unos tiempos de retención adecuados.
 

10º La Siega se debe hacer siempre que sea necesaria y se necesite. No hay una fórmula concreta. Si se utilizan typhas de bajo porte puede que ésta no sea necesaria con frecuencia. Hacia ahí va dirigida nuestra investigación en este tema. Todas las typhas no son iguales, de hecho tenemos variedades de distinto porte, crecimiento radicular, híbridos estériles y resistentes en zonas boreales.
 

Aunque la base científica y técnica para el diseño de este sistema ya es una realidad demostrada, el desconocimiento y desconfianza a esta tecnología unido al mal dimensionamiento realizado por los  precursores iniciales (basados en ensayo y error) es hoy el gran hándicaps al que se enfrenta esta tecnología.
 
Con este primer decálogo queremos dar conocimiento y seriedad a este sistema de depuración extensiva, tan estudiada, investigada y maltratada para colocarla en el lugar que se merece dentro de la depuración natural, eficiente y circular.
 
 
Figura 2. Planta experimental de QUARQ ENTERPRISE en Guadiana del Caudillo. Badajoz. Capacidad como  EDAR para 150/habitantes equivalentes
 
 
El próximo decálogo lo dedicaremos a destacar otras características y bondades de estos humedales artificiales en flotación que van a dar mucho que hablar, desterrando mitos y errores pasados.
 
Hablaremos  de la eliminación nitrógeno y del fósforo, de los sólidos en suspensión, la producción de lodos, de los posibles usos de los material resultante de la siega, la huella hídrica y de carbono, de su uso en la regeneración de aguas y ecosistemas,  de emergentes… y de todos los botánicos, químicos, biólogos, ambientalistas, ingenieros…. y empresas que de forma seria y profesional han apostado por este sistema.
 
Mientras tanto te invito a ver la entrevista que AGUASRESIDUALES.INFO me realizó hace algunas semanas en la ciudad de Badajoz, hablando sobre humedales de helofitas en flotación...
 
 
 
 
Javier Carbonell
 
 

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