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6º Decálogo sobre instalación de HUMEDALES artificiales mediante tamices de helófitas en flotación

23/11/2020

6º 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 SEXTO DECÁLOGO quiero destacar de los tamices de helófitas en flotación su GRAN DESARROLLO TECNOLOGICO EN LOS ÚLTIMOS CINCO AÑOS que los hace actualmente como una de las tecnologías de depuración de pequeños municipios de forma natural y sostenible. A  la vez que la gran protagonista del futuro en la regeneración de humedales y masas de agua"
 
En 2014 se hicieron las últimas depuradoras de Tamices de Helofitas en Flotación y las mejores dimensionadas hasta la fecha basadas en el modelo de ensayo y error de las anteriores. En 4 de ellas estrenamos nuestra estructura flotante recién diseñada y que a día de hoy funciona correctamente y sin problemas.
 
 
 

Anteriormente al 2014 no se construyeron con esta tecnología ni una, ni dos ni tres, sino más de 100 y cada una mejoraba la siguiente. Podemos decir que a primeros del siglo XXI se empezó  a apostar por los tamices flotantes como sistema de depuración en pequeñas poblaciones liderando la misma Castilla la Mancha, que invirtió fuertemente por lo extensivo, natural, de poco coste de inversión y mantenimiento. LA FITODEPURACIÓN.
 
Posteriormente en plena crisis se paró todo. Hablar de  depuración en general era un sueño y sus consecuencias una pesadilla. Ahora con el cambio climático, el incumplimiento normativo y social, las denuncias… hay que despertarse y comenzar a soñar  nuevamente para cumplir con el respeto al medio ambiente y sus habitantes.
 
Sin embargo a pesar de que la tecnología de los tamices de helofitas en flotación funciona y que hoy está aun tecnológicamente más desarrollada y modelizada gracias a la inversión privada, al esfuerzo  de los operadores de las instalaciones existentes y las administraciones donde están ubicadas, se cambió el paso y se quiere empezar de nuevo. Preguntas desfasadas como: ¿Habrá que hacer una planta piloto?, ¿Dónde puedo verla?, ¿Funciona?, ¿Por qué la administración no la recomienda si es más fácil de mantener e incluso por el propio ayuntamiento?... Que conlleva a pensar, que todo lo hasta ahora realizado con el esfuerzo de empresa y algunas administraciones no ha servido para nada. Hacer pequeño las tecnologías grandes no funciona y por eso hay muchas hechas e insostenibles y por tanto paradas o abandonadas.
 
¿Por qué conformarse un municipio con una depuradora y sus costes de mantenimiento cuando con sistemas naturales de depuración se puede tener un humedal circular, sostenible, fuente de enriquecimiento social, económico… que depure y/o regenere sus aguas residuales a un coste muy inferior y sostenible? Estos Municipios de la siguiente imagen y otros muchos más  no se conformaron y lo hicieron `posible. Nuestro agradecimiento.
 

 
 
Las MEJORAS Y AVANCES que desde el 2014 se han desarrollado en esta tecnología (Tamices de helofitas en flotación), es el objeto de este 6º DECALOGO y que a continuación defino, basado en:
 

61.-  MODELO MATEMÁTICO. QUARQ: El principal avances ha sido el desarrollo de un modelo matemático de funcionamiento, modelo que incluye variables tanto cinéticas de remoción de contaminantes como variables hidráulicas. Por primera vez, tras más de 100 depuradoras ejecutadas con este sistema, se establece un modelo racional de dimensionamiento aplicando un criterio científico resultado de un proyecto de investigación de QuarQ  Enterprise SA con la colaboración con la Universidad Politécnica de Cataluña
 
Cabe destacar que la versión preliminar de dicho modelo matemático se estableció en una planta piloto de Quarq Enterprise SA  y fue ajustado posteriormente con los datos de operación real de buena parte de las EDARs ya construidas.
 
Esta herramienta supone un claro avance en el conocimiento científico y técnico de los sistemas de balsas de helófitas, que hasta el momento se han dimensionado mediante reglas empíricas.
 
 
62.-  ESTRUCTURA FLOTANTE. AQ3M: Una parte fundamental para el funcionamiento del tamiz de helófitas en flotación ha sido el desarrollo técnico de la estructura que mantiene los plantones en flotación hasta su completo desarrollo. Era fundamental desarrollar una pieza que permitiera cubrir grandes superficies, asegurara una buena flotabilidad, que fuera resistente frente a la rotura y a la vez flexible con objeto de evitar la apertura del tamiz y la aparición de caminos preferenciales…y todo ello, además, debía conseguirse con una pieza fácil de transportar y montar que redujera los costes de instalación. Con estos objetivos Quarq Enterprise SA ha desarrollado una estructura flotante de nueva generación AQ3M en su última versión.
 
 
 
 
Que permite: 1º una distribución uniforme de los plantones. 2º  La radiación solar a través de la misma al no ser opaca, para que desde el rizoma de los plantones instalados se desarrollen nuevas plantas por ahijamiento. 3º  Cierto ángulo de giro debido a su unión tipo bisagra,  dotando a la estructura de la flexibilidad suficiente para su no rotura. 4º Un amento flotabilidad de la estructura  al incluir un expansor en su composición  y dos flotadores por pieza, mitigándose el riesgo de aparición de marras entre los plantones instalados. 5º Mejorar la resistencia sin aumentar peso de la pieza gracias a su  sección transversal de la estructura es en forma de “T”. Disminución de costes de transporte y montaje  al ser sus monopiezas (Teselas)  apilables en palet comercial.
 
El ensamblaje de las teselas de material de plástico permite instalar sobre la superficie del agua grandes tamices vegetales que ocupan toda la superficie de la balsa.
 

63.- SELECCIÓN VEGETAL, SOLO TYPHA:  Se han testado más de 300 variedades vegetales  dando como resultado la selección de 3 variedades vegetales destinadas a depuración de agua. Esta selección ha perseguido, además de un buen rendimiento en depuración de aguas residuales, la consecución de unas variedades resistentes a plagas y estrés climático. Con estos criterios se han seleccionado 2 typhas dominguensis, una de elevado desarrollo radicular y otra de elevado desarrollo de parte aérea, una typha híbrida que no se reproduce por semillas lo que asegura que la misma no pueda comportarse como invasora en aquellos países donde la planta no se encuentre en su medio natural.
 

64.- PRODUCCIÓN DE PLANTAS Y DENSIDAD DE PLANTACIÓN: La aplicación del sistema de producción de helofitas a través de semillas permite la producción rápida de variedades autóctonas adecuadas en casi cualquier parte del mundo. Poder establecer el tamaño y densidad idónea para su incorporación a la estructura flotante para la formación del tamiz. Para aguas biodegradables, Thypas y estructura AQ3M recomendamos porte un de 30 cm y una densidad de plantación de 14 ud/m2.
 
 
 

65.- MEJORAS CONSTRUCTIVAS: Entre las mejoras constructivas desarrolladas en los últimos años cabe destacar que, en base al modelo matemático de diseño, se ha fijado las profundidades y relaciones de forma de las balsas, parámetros básicos que aseguran el buen funcionamiento hidráulico del sistema que evite tanto cortocircuitos en el flujo de agua como altas velocidades de flujo que impida la formación de la biopelícula en el sistema rizomático de las plantas y el arrastre de fangos. Con este criterio, para un agua residual urbana tipo, se ha determinado como óptima una relación de forma 1:3, desaconsejándose trabajar con relaciones de forma superiores a 1:6.
 
Por otro lado, la anchura de las balsas debe permitir la siega de material vegetal y el adecuado tratamiento fitosanitario del tamiz por lo que debe estar limitada en función de la disponibilidad de equipos mecánicos. Así, es aconsejable que la anchura no supere los 10 m (existen tamices con anchuras de hasta 30 m cuya parte central es inaccesible) aunque puede superarse esa anchura si se dispone de medios técnicos de acceso para siega a la parte central de la balsa.
 
Otra mejora importante ha sido la disposición de lecho de grava embutido en geomalla para enraizamiento en los taludes laterales, lo que evita el cortocircuito del sistema por los caminos preferenciales laterales.
 

66.- RECIRCULACIÓN: Un buen diseño del sistema puede permitir que el mismo opere con un Pretratamiento manual y por gravedad,  sin más consumo energético que el de una pequeña bomba de recirculación que se instala como seguridad ante contingencias (vertidos puntuales de alta carga, muy baja carga hidráulica, etc).
 
La inclusión de una fase última de tratamiento en balsas con láminas de agua de 0,5 m asegura el contacto agua tamiz en momentos de baja carga hidráulica y un rendimiento de remoción suplementario que disminuye la necesidad de recirculación de agua en momentos de baja carga hidráulica o alta carga contaminante de entrada.
 
Es decir, la planta puede operar sin consumo eléctrico alguno o con una pequeña bomba de seguridad que puede ser alimentada con una placa fotovoltaica sin necesidad de ejecutar una acometida eléctrica.
 
 
67.- LODOS: Los sistemas extensivos aerobios no precisan gestión de lodos durante la vida útil. No obstante, entre las primeras EDARs de helófitas de flotación ejecutadas se observaba la colmatación de los humedales debido a que muchas de ellas carecían de tratamiento primario e incluso alguna se ejecutó sin Pretratamiento. Por ello, es indispensable que las EDARs incluyan un sistema adecuado de pretratamiento (idéntico al empleado en tratamientos intensivos) y un tratamiento primario anaerobio.
 
El sistema anaerobio a emplear debe determinarse durante la fase de proyecto en función de la disponibilidad de superficie y medios técnicos para la operación. En ocasiones, es aconsejable emplear balsas anaerobias que adecuadamente dimensionadas permiten la deposición y digestión in situ de los lodos generados. En estas balsas se reduce enormemente el volumen de lodos generados y los mismos se retiran ya mineralizados y aptos para su aplicación agronómica directa. Así, usualmente estas balsas se dimensionan para realizar la primera retirada de lodos ya digeridos a los 10 años y después cada 5 años hasta el final de la vida útil. Estas balsas pueden realizarse con o sin tamiz vegetal. La principal función del tamiz vegetal es que mitiga la proliferación de malos olores, evita el desarrollo de algas y disminuye los sólidos en suspensión a la salida de la balsa, aunque su afección sobre el rendimiento en remoción de carga contaminante no es significativa.
 
 
68.- MONITORIZACIÓN DE VERTIDOS: Actualmente la tecnología permite la monitorización de las características de un efluente, tanto del efluente bruto que entra a la EDAR como del efluente ya tratado. Esto nos permite controlar el funcionamiento de EDAR a distancia y prever la entrada en la misma de vertidos puntuales de alta carga que eventualmente pudieran ser fitotóxicos.
 
Hay que desterrar la idea de que un sistema extensivo es un sistema no operado y debe decidirse en fase de proyecto con qué medios y datos vamos a operar el mismo.
 
 
69.- DRONES PARA EL CONTROL Y SEGUIMIENTO FITOTECNICO Y DE PLAGAS: Parte de la rutina de operación y mantenimiento de un tamiz de helófitas en flotación es la inspección para la detección temprana de plagas que permitan un tratamiento fitosanitario adecuado y a tiempo. Para ello es importante observar el estado general del humedal detectando no sólo la evidencia de una plaga sino la existencia de zonas del humedal que presenten un decaimiento localizado. Para ello puede resultar conveniente el empleo de drones que posibiliten el acceso a la parte central del humedal tanto para control visual como para tratamientos fitosanitarios de precisión.
 

70.- HIBRIDACIÓN (INTENSIVANDO LO EXTENSIVO)
 
Uno de los principales inconvenientes de las tecnologías extensivas como los tamices de helófitas en flotación es la elevada superficie ocupada en relación al caudal tratado. Asimismo, los sistemas extensivos adolecen de una escasa operatividad frente a vertidos puntuales o aumentos estacionales de carga.
 
Por ello, durante los últimos años y donde no hay superficie suficiente  se está optado por la hibridación de sistemas intensivos y extensivos, lo que permite tener unos costes de instalación y operación contenidos y, simultáneamente, adaptar la depuradora proyectada a las peculiaridades del efluente y al terreno disponible.
 
Esta hibridación persigue un tercer objetivo que la hará muy interesante en un futuro próximo para adaptar las EDARs actuales a los cambios normativos: la remoción de nutrientes. Así, el tratamiento parcialmente intensivo puede estar diseñado para conseguir la nitrificación del efluente o la precipitación química del fósforo del efluente depurado en el tratamiento extensivo.
 
Son ya habituales la hibridación de sistemas extensivos con filtros percoladores, MBBR o, en general, tratamientos de oxidación mediante aireación mecánica.
 
 
 
 
No nos cansaremos de decir que 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 (basados en ensayo y error) es hoy  una dificultad a la que nos enfrentamos tanto en la depuración de aguas residuales como en su aplicación en otros usos.
 
Con este sexto decálogo quiero poner en conocimiento este sistema extensivo para posicionarlo en el lugar que se merece dentro de la Depuración natural, eficiente y circular para la mejora y regeneración de masas de agua.
 
El próximo decálogo lo dedicaré a informarte de COSTES DE INVERSIÓN, OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO. Tras la pandemia tenemos que pensar más que nunca que en el medio rural y las pequeñas poblaciones, lo sostenible con medios locales y de forma natural es la única opción de  futuro.

 
“Entra en AGUASRESIDUALES.INFO y visualizar la entrevista, la Máster Class y demás DECÁLOGOS que me han realizado en los últimos meses”.
 
 
Javier Carbonell
 


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