AGUA RESIDUAL: DEPURACION DE VERTIDOS

Para una buena gestión medio ambiental hemos estado estudiando diferentes sistemas de depuración de las aguas residuales para poder asesorar a nuestros clientes.

Los sistemas convencionales son las fosas sépticas y los sistemas de oxigenación total.

Las fosas sépticas plantean los siguientes problemas:

• Aunque realizan una remoción importante, la calidad de sus efluentes no permite que se puedan verter a los cauces y, por ello, se infiltran en el terreno. Si estas aguas, antes de ser totalmente filtradas por el terreno, llegan a corrientes subterráneas o acuíferos acaban contaminándolos.
• Hay que efectuar un mantenimiento de retirada de lodos por empresas autorizadas. Las Confederaciones Hidrográficas están exigiendo la justificación de este proceso dos veces al año.

Los sistemas de oxigenación total producen una mejor depuración del agua y los efluentes se pueden verter a los cauces, pero plantean otros inconvenientes:

• El alto coste de las instalaciones.
• El alto consumo energético.
• El mantenimiento requiere de personal especializado.
• También requiere retirada y tratamiento de los fangos.

Investigando en los últimos adelantos en depuración de aguas residuales que aunaran:

• Que realizara una remoción del agua que permitiera verterla a cauces, lagos, pantanos, etc. sin producir una contaminación que impidiera la vida animal o vegetal.
• Que los procesos de mantenimiento fuesen lo más sencillos posibles para que cualquier persona pudiera realizarlos.
• Que el coste energético para el proceso fuera el mínimo.
• Que el coste de las instalaciones se redujera drásticamente.

Nos encontramos con un sistema que reunía todos estos puntos. Es conocido como FMF o Filtro de Macrofitas en Flotación.

"Padre" del sistema FMF.
Ingeniero Aeronáutico. Ha sido director de proyectos y obras adjunto a la dirección de Infraestructuras de AENA.

Este sistema tiene amplias aplicaciones, ya contrastadas en numerosos proyectos:

• Depuración de aguas residuales como sistema de tratamiento, primario, secundario y terciario.
• Depuración de lixiviados (supervivencia al 100% de lixiviado)
• Tratamientos de purines.
• Recuperación de humedales mediante regeneración de ríos y embalses contaminados con eliminación de metales pesados y de sustancias eutrificantes.
• Desarrollo de espacios "jardín mas depuradora" para liberar superficie útil en poblaciones, regenerando los recursos hídricos en espacios de ocio y recreo para su mejor aprovechamiento y uso sostenible.
• Naturalización de depuradoras de aireación prolongada por tratamiento terciario “in situ” de los vasos (lo que supone un ahorro de energía del 70%)
• Recuperación de filtros verdes de flujo subsuperficial colmatados.
• Reconversión de los sistemas por lagunaje, a lagunas de aguas naturalizadas.
• Sistema muy eficaz en la depuración de glicoles y agua de sentinas
• Tecnológicamente aplicable a grandes y pequeñas ciudades como también a urbanizaciones aisladas, casas rurales, o viviendas unifamiliares.

RESUMEN GENERICO DEL SISTEMA FMF:

Las macrofitas son plantas que tienen menor densidad que el agua (0,6-0,7) por lo que consiguen flotar sin dificultad aunque, en un principio, uno de los principales problemas, ya resuelto, era asegurar la estabilidad del plantón en flotación hasta que este alcanzaba el desarrollo necesario para que los sistemas radiculares de todas las macrofitas se entrelacen formando una autentica isla flotante sobre la superficie de lagos y canales, momento en el cual el filtro funciona de manera óptima.

Espirales que se mantienen unidas por la pieza ESE.

Estas espirales formarán un tejido permanente dentro del sitema rizomático impidiendo que formen lazos o cepos que puedan servir de trampas para los animales acuáticos

Las técnicas empleadas en los inicios para asegurar la flotabilidad y desarrollo de las plantas eran poco evolucionadas y estos anclajes rudimentarios por cestillas, bridas, pinzas, alambres o cualquier otro método desembocaban en gran número de marras por vuelcos, ahogos y problemas de plantación (mayor par de vuelco de la parte aérea generado por las interacciones del medio sobre a planta).

La invención reciente de un sistema de anclaje en flotación mediante una pieza plana especifica de soporte ensambladora, Pieza ESE, es un eslabón fundamental para la viabilidad del filtro. Esta pieza asegura, por un lado la total flotabilidad de las plantas jóvenes y su perfecto crecimiento y, por otro lado, facilita enormemente la labor de plantación sobre el agua contaminada gracias a la sencillez de anclaje de la planta en la pieza y de la pieza en sus soportes.

Las plantas macrofitas han desarrollado un tejido vegetal hueco. Tienen toda su estructura vegetal constituida por una red de tubos que se encuentran cerrados transversalmente por membranas. Tanto las paredes como las membranas son permeables al oxígeno. La longitud entre las paredes de cierre de los tubos y el diámetro de estos es variable, dependiendo de la variedad del micrófito y del tamaño que ha adquirido éste. Para los macrófitos que hoy día Macrofitas SL está empleando en el sistema FMF el tamaño de los huecos no suele superar los milímetros y el paso de oxígeno se realiza por la diferencia de presión (concentración) que existe entre el oxígeno que está en el interior del hueco y el de la cavidad inmediata a éste. Es decir, el oxígeno puede pasar longitudinalmente por los tubos y entrar o salir de estos por sus paredes laterales. Si la posición del tubo es colindante con el exterior, puede tomar el oxígeno del aire y llevarlo a los rizomas y raíces donde estos pueden transferirlo al medio en el que se encuentran.

Al macrofito no le importa para su supervivencia el grado de suciedad del medio, es decir la contaminación del agua por DBO, DQO, MES ó SS, él vive perfectamente en sustratos de lodos con un alto contenido en matera orgánica. Lo único que es capaz de afectarle son los parámetros extremos; de temperatura, pH, conductividad originada por sales de sodio, etc.

Una vez el filtro comienza a trabajar es muy fácil comprender su funcionamiento, que es tan natural como sencillo:

El oxígeno es bombeado directamente del aire, a través de sus hojas, hasta el sistema radicular gracias a la fisiología de tipo alveolar de la estructura orgánica de todo su conjunto, que inyectan el O2 directamente al agua por la diferencia de presión isostática de oxígeno entre las diferentes partes de la planta (hojas, raíces y rizomas) y su medio exterior. Por esto es un sistema igualmente eficaz en climas más severos durante la época fría, a pesar de la parada vegetativa, pues es sólo la diferencia de presión lo que provoca que se siga bombeando oxígeno a las raíces, incluso cuando las plantas tienen su peor aspecto invernal (hojas secas por parada invernal). Esto lo hace igualmente útil para su utilización en casi todos los climas habitables del planeta.

Las aguas residuales tienden a ser anóxicas. Cuanto más sucia esté el agua la diferencia de presión isostática es mayor y el macrófito puede transferir más cantidad de oxígeno del aire al agua. El oxígeno siempre esta presente en el aire y con la misma concentración constante del 21%.

El oxígeno provoca que se cree una abundante flora micro-bacteriana aeróbica, que respiran gracias al oxígeno que le suministran las plantas, que degrada la materia orgánica rompiendo sus moléculas y pasando el Carbono de éstas a Dióxido de Carbono CO2 mediante esta sencilla ecuación:

C + Microorganismos + O2 = CO2

Macrofitas en su pieza ESE recién sembradas.

Elimina así prácticamente toda la materia orgánica digiriéndola y sin provocar fangos en el fondo de las balsas.

En la rizosfera de las plantas también encontramos organismos depredadores (protozoos y bacteríofagos) que reducen drásticamente el número de microorganismos patógenos.

En el fondo existe una pequeña decantación que se realiza por la diferencia de las densidades que tienen las partículas con respecto al agua. Las menos densas suben hacia la superficie y las más densas toman el camino del fondo donde quedan decantadas.

Las partículas que ascienden hacia la superficie son atrapadas y retenidas por el sistema rizomático y radicular, donde servirán de alimentación a los microorganismos aeróbicos. Las más densas bajan al fondo sirviendo de nutriente para los microorganismos o reaccionando químicamente entre partículas adyacentes que se han mineralizado y que tengan diferencia iónica.

Los posibles procesos anaeróbicos hacen que se desprendan gran cantidad de gases, especialmente metano, los procesos de desnitrificación producen nitrógeno atmosférico etc. Estos procesos emiten micro burbujas que se adhieren a la superficie de las partículas que encuentran en su ascensión y las hacen subir hacia la superficie, donde también son retenidas, por los rizomas, y atacadas por los microorganismos aerobios y sometidas a procesos de oxidación, mediante el oxígeno que transfieren las macrofitas por su sistema rizomático.

Sistema rizomático del macrófito desarrollado fuera del agua.

Si el agua del influente es del tipo residual urbano contiene componentes de azufre que hacen que en la digestión anaerobia se produzca también gas de anhídrido sulfhídrico. Este, al dirigirse a la superficie, se encuentra con el agua óxica, que está entre el sistema rizomático, o bien se pone en contacto físico con el rizoma o raíces oxidándose y perdiendo su desagradable olor a huevos podridos. Por esto el sistema FMF impide que salgan malos olores de él (esto siempre sucede).

Con relación al efluente el filtro de macrofitas tiene una particularidad única: El gran poder para eliminar las partículas coloidales. Los coloides dan al agua el llamado efecto espejo, que hace que la luz no pueda pasar dentro del agua, haciendo su interior oscuro con lo que no se pueden desarrollar las plantas acuáticas, al no poder hacer la función clorofílica, afectando al fito y zooplancton sustentador cadena básica de la alimentación de las especies acuáticas. Los coloides son muy pequeños, no suelen superar 0,5 µm. (0,0005 mm.), pasando todos los filtros de los sistemas usados habitualmente. Tienen carga eléctrica negativa, con lo que se repelen y no se pueden unir. Los decantadores y depuradoras convencionales no los pueden decantar y salen con su efluente. En el sistema FMF esto no ocurre. El viento hace que el aire pase entre las hojas de los macrófitos llevándose electrones de ellas, con lo que el sistema sumergido se carga positivamente. Esto hace que sean atraídas hacia el sistema radicular-rizomático las particular coloidales que tiene el agua.

El sistema rizomático-radicular atrapa tres tipos de partículas: flotantes, densas pasadas a flotantes y de coloides dejándolos sin carga eléctrica. Esto hace que la superficie de rizomas y raíces más profundos sean los que tienen más posibilidades de entrar en contacto con las partículas que llegan hacia la superficie y retenerlas, dejando el agua de su entorno limpia y sirviendo de paraguas a los rizomas que están por encima de ellos, con lo que estos no se recubren dejando su superficie limpia y bañada solamente por el agua. Las superficies de las partículas son eutrificantes, consiguiendo que la pared del rizoma emita oxígeno en toda la superficie de la partícula. Este efecto hace que, a lo largo de todo el interior de los rizomas, se cree un flujo continuo de corriente de oxígeno que se dirige a los lugares donde están retenidas las partículas.