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2º Decálogo sobre instalación de HUMEDALES artificiales mediante tamices de helófitas en flotación

18/03/2020

2º 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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"En este SEGUNDO DECÁLOGO quiero seguir sumando al conocimiento de esta tecnología con el objetivo de despejar cualquier duda  que induzca a confusión y mal diseño"

 
Insisto: 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 nos enfrentamos.
 
Con este segundo decálogo quiero dar conocimiento y seriedad a este sistema de depuración extensiva para posicionarlo en el lugar que se merece dentro de la depuración natural, eficiente y circular.
 
 
Depuradora mediante humedal artificial en flotación en la provincia de Cuenca
 
 
A continuación, destaco los 10 nuevos conceptos básicos que conforman este 2º decálogo:
 
11. Significado de un habitante equivalente para un humedal. La legislación actual define el habitante equivalente como “La carga orgánica biodegradable con una demanda bioquímica de oxígeno de cinco días (DBO5), de 60 gramos de oxígeno por día”, clarísimo. Posteriormente, la legislación aclara cómo calcularla: “los habitantes-equivalentes se calcularán a partir del valor medio diario de carga orgánica biodegradable, correspondiente a la semana de máxima carga del año, sin tener en consideración situaciones producidas por lluvias intensas u otras circunstancias excepcionales.” Es decir, es una medida de masa sin más.
 
¿Qué nos encontramos en pequeñas poblaciones? Redes de saneamiento obsoletas con grandes pérdidas de agua residual o infiltraciones de agua pluvial, grandes variaciones estacionales, vertidos de instalaciones ganaderas con grandes aporte de carga no biodegradable,… es decir circunstancias no excepcionales que suponen una gran variación de caudal y carga y que deben ser tenidas en cuenta durante la fase de diseño tanto o más que el valor de habitantes equivalentes. En estas poblaciones se muestran especialmente útiles las tecnologías con un elevado tiempo de retención, una elevada capacidad de amortiguación de vertidos puntuales y una elevada inercia como la tecnología de humedales artificiales con tamiz de helófitas  en flotación.
 
12. El caudal en las pequeñas poblaciones es muy variable. Por tanto, debemos considerar la concentración de materia biodegradable, la carga hidráulica que entra en el sistema y, por supuesto, el caudal, que nos determinará los tiempos de retención de cada parte de nuestra depuradora, parámetro básico de diseño basado en la cinética de remoción de carga.
 
13. Las plantas no depuran solas. Como en todo tratamiento biológico, son los microorganismos los encargados de degradar la materia orgánica. La principal función de las plantas helófitas en los humedales artificiales con tamiz vegetal en flotación es suministrar continuamente oxígeno desde la atmósfera a su sistema radicular, creando una zona con alta concentración de oxígeno donde las bacterias y otros microorganismos aerobios se adhieren formando una fina biopelícula que vive en simbiosis con la planta. Los microorganismos de la biopelícula emplean el oxígeno suministrado por las plantas para digerir la materia orgánica presente en el agua residual. La simbiosis helofita + bacteria + otros organismos, sí.
 
 
Detalles del tallo de las helófitas
 
14. La temperatura es fundamental en el diseño del humedal pues afectará enormemente a la cinética de remoción de carga orgánica. La variabilidad climática de la península ibérica afecta enormemente al dimensionamiento del humedal artificial que para los mismos valores de caudal y carga será mayor en zonas frías que en zonas cálidas. 
 
Si el dimensionamiento de un humedal artificial de helófitas en flotación no incluye la temperatura, no es un dimensionamiento optimizado.
 
15. El uso de los humedales artificiales con tamiz de helófitas en flotación es limitado. No pueden depurarlo todo. Como todo sistema de tipo blando o extensivo, su rango de aplicación está limitado por la concentración de carga biodegradable (medida en DBO), la concentración de carga total (medida como DQO) y, muy importante, la relación entre estos 2 valores como medida de biodegradabilidad.
 
Como rango óptimo de funcionamiento,  el agua residual debe ser de tipo urbano o industrial asimilable a urbano. Es decir la DBO5 habitual de entrada debería estar entre 100 y 600 mg/l y el ratio DQO/DBO no debería ser superior a 2,4.
 
16. Una de las principales características de los humedales con tamices vegetales en flotación es su elevado rendimiento frente a SOLIDOS EN SUSPENSIÓN incluso en instalaciones infradimensionadas, siempre que la carga hidráulica sea admisible, o lo que es lo mismo, siempre que la relación de forma del humedal sea el adecuado para evitar elevadas velocidades de flujo. El sistema rizomático se comporta como un tamiz donde los sólidos en suspensión son retenidos, adheridos y digeridos.
 
17. La mayor parte de del nitrógeno en el agua residual urbana se presenta en forma reducida (amoniacal). Las plantas helófitas del humedal artificial en flotación fijan nitrógeno en su estructura vegetal y el propio humedal retiene nitrógeno en forma de lodo depositado en la fase anaerobia, pero no consigue nitrificar el efluente. En consecuencia no puede asegurarse más de un 50% de rendimiento en remoción de NITRÓGENO, cantidad insuficiente para cumplir los parámetros exigidos en la legislación vigente para vertidos de EDARs de más de 10.000 h.e. o en zonas sensibles a la contaminación por nitrato.
 
La solución en caso de limitarse el Nt o el N-NH3 en el vertido depurado pasa por hibridar el humedal de helófitas en flotación con un sistema intensivo que permita nitrificar el nitrógeno como primer paso para su eliminación o bien regenerarla para uso en riego.
 
18. Al igual que pasa con el nitrógeno, parte del FÓSFORO del agua residual urbana que entra en el humedal de helófitas en flotación, sirve de nutriente para la planta quedando fijado en su estructura vegetal. Otra parte queda retenido en forma de lodos depositados en la fase anaerobia, pero la remoción global del sistema no puede asegurar un rendimiento superior al 25 % en la remoción del mismo.
 
La solución en caso de limitarse en el vertido depurado pasa por un sistema de precipitación química de fósforo a la salida del humedal para su eliminación o bien regenerarla para uso en riego.
 
19. Los EMERGENTES son pequeñas concentraciones de fármacos, cosméticos, plaguicidas, etc que están presentes en las aguas residuales urbanas y cuyo efecto a medio plazo está en estudio en muchos casos, aunque los  datos disponibles parecen indicar que pueden tener un gran impacto sobre la salud y el medio ambiente. La remoción de contaminantes emergentes es el principal reto futuro del sector de la depuración de agua y a lo que se destina gran parte de la inversión en I+D+i.
 
Los estudios disponibles actualmente indican que para ciertos contaminantes emergentes procedentes del consumo de fármacos como ketoprofeno, ibuprofeno o diclofenaco indican que el rendimiento de remoción del humedal artificial puede superar incluso el de tratamientos avanzados siempre que el tiempo de retención sea el adecuado (superior a 5 días).
 
20. Los humedales artificiales con tamiz de helófitas en flotación producen lodos y hay que gestionarlos. Ahora bien, la práctica totalidad de los lodos producidos se generan en la fase anaerobia y ésta puede diseñarse para minimizar el volumen de lodos a gestionar y el coste de gestión. La fase anaerobia del sistema permite la deposición de los lodos generados en la balsa a profundidades superiores a 3 m, donde se da un ambiente anaerobio que permite la digestión de los lodos y la reducción de su volumen. La fase anaerobia se diseña de forma que sólo sea necesaria la extracción de lodos ya digeridos cada 4 o 5 años.
 
IMPORTANTE: La ausencia de fase anaerobia  supondría la deposición de lodos en las fases aerobias del sistema, de mucha menor profundidad, consumiendo oxígeno en su digestión y reduciendo progresivamente el tiempo de retención efectivo de esta fase y por consiguiente  la capacidad del sistema.
 
 
 
Figura 1. Línea de agua de una depuradora mediante humedal artificial en flotación de tamices de  Helofitas (T.H.)
 

 

Los próximos decálogos 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.
 
Intentaré poner en valor y dar protagonismo a todos los profesionales 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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18/03/2020 Es un gran aporte para el conocimiento y diseminación de esta tecnologia sustentable.
Felicitaciones Javier por compartir sus conocimientos.

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