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Humedales Artificiales (II): Tamices de Helófitas en Flotación

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Sobre el blog

Juan José Salas
MÉDICO DEL AGUA y DOCTOR EN QUÍMICA. Director de Servicios Tecnológicos de la Fundación CENTA. 36 años de experiencia en el tratamiento de las aguas residuales, especialmente de los vertidos generados en las pequeñas aglomeraciones urbanas.
  • Humedales Artificiales (II): Tamices Helófitas Flotación

El anterior post lo dedicamos a los fundamentos de la tecnología de Humedales Artificiales aplicados al tratamiento de las aguas residuales. Iniciamos ahora una serie de publicaciones para entrar más en detalle sobre las distintas modalidades de esta tecnología y sobre su estado de desarrollo e implantación.

Para empezar, El Médico del Agua ha contactado con Javier Carbonell, Consejero de QuarQEnterprise, para hablar de los Tamices de Helófitas en Flotación.

Médico del Agua (MdA).- Empezando por el principio ¿cuáles son las principales diferencias de los Tamices de Helófitas en Flotación con relación a los Humedales Artificiales más clásicos?

Javier Carbonell (JC).- Como principal diferencia, y como su propio nombre indica, el tamiz vegetal está en flotación. Es decir, a diferencia de los Humedales Artificiales más clásicos, en los que las plantas están enraizadas sobre un sustrato granular (generalmente gravilla seleccionada), en los Tamices de Helófitas en Flotación se emplean plantas que en la naturaleza viven enraizadas y semisumergidas en los bordes de las láminas de agua, pero mantenidas en flotación de forma artificial, para que así puedan ocupar la totalidad de la superficie del humedal.

MdA.- El oxígeno necesario para los procesos de depuración ¿lo aportan las propias plantas?

JC.- Sí y de forma curiosa, el tamiz vegetal transfiere el oxígeno captado por la parte aérea de las plantas a sus raíces, para que no se asfixien, y de éstas el oxígeno es transferido al medio acuático, creándose el soporte perfecto para el desarrollo de bacterias aerobias. Estas bacterias degradan la materia orgánica, al disponer de oxígeno en cantidad suficiente, y los contaminantes sirven de nutrientes a las propias plantas. Todo de forma natural, sostenible y sin gasto energético.

MdA.- ¿Cómo mantenéis las plantas en flotación?

JC.- En realidad la planta se mantiene en flotación por sí misma, puesto que su densidad es menor que la del agua. El problema técnico con que se encontró la tecnología al inicio de su desarrollo era cómo conseguir una distribución uniforme de las plantas en toda la lámina de agua y, sobre todo, cómo mantener la parte aérea de la planta vertical, sin contacto con el agua. Algo indispensable para su supervivencia.

Esto lo hemos conseguido mediante una estructura flotante patentada (AQ3M), que consiste en una pieza fabricada en polipropileno que permite el ensamblaje con otras piezas, formando una macroestructura plana que cuenta con alveolos donde introducir los cepellones de las plantas. La complejidad estriba en conseguir una buena flotabilidad, que la macroestructura formada sea resistente y que a la vez sea flexible para soportar los movimientos del agua, el viento y las tensiones que se generan al ir creciendo las plantas.


Estructura para mantener erguidas las plantas en los primeros estadios de su desarrollo

La estructura AQ3M ha sido diseñada para cumplir estos objetivos, empleando en su fabricación expansores para aumentar la flotabilidad y uniones tipo bisagra para que la macroestructura sea flexible. Este diseño fue reconocido como Novedad Técnica Sobresaliente en la edición de Smagua del año 2016.

MdA.- ¿Con que especies vegetales trabajáis?

JC.- Trabajamos con tres variedades vegetales seleccionadas entre unas 300 especies españolas de helófitas autóctonas. En concreto, empleamos dos variedades de Typha dominguensis y una variedad de Typha glauca, que es un híbrido entre Typha dominguensis y Typha latifolia, cuyas semillas son estériles en un porcentaje mayor al 99%.

Las variedades fueron seleccionadas por sus características especiales para su empleo en depuración, presentado una gran resistencia frente a plagas y un importante desarrollo radicular y de la parte aérea cada una de las variedades de T. dominguensis. En cuanto a la T. glauca, puesto que es prácticamente estéril, se seleccionó atendiendo a la posibilidad de emplear estas plantas donde  no sean autóctonas y pudieran comportarse como una especie invasora. No obstante, para otros países, recomendamos la selección de variedades autóctonas, ya adaptadas a las condiciones climáticas del lugar.


Detalle de la zona radicular, en la que tienen lugar los procesos de depuración

MdA.- ¿Cuáles son principales ventajas de este tipo de tamices vegetales en relación a los Humedales Artificiales más clásicos?

JC.- Su principal ventaja y el origen de su desarrollo es que, al carecer de lecho granular, no existe riesgo de colmatación, principal inconveniente de los Humedales Artificiales clásicos. Esto alarga la vida útil de la instalación, evitando tener que retirar y sustituir parte, o la totalidad, del material de relleno colmatado cada 8 ó 10 años. Además, al carecer de lecho, el tiempo de retención del sistema, parámetro de diseño básico de los Humedales Artificiales, no varía en función del grado de colmatación, aumentando la robustez a medio plazo.

Su principal ventaja y el origen de su desarrollo es que, al carecer de lecho granular, no existe riesgo de colmatación

Asimismo, para el mismo volumen de balsa, el volumen útil y, por tanto, el tiempo de retención, es prácticamente el triple que en un Humedal Artificial clásico. Aunque es cierto que la cinética de remoción de contaminantes es más lenta que en los Humedales Artificiales clásicos, el efecto global de ambos factores permite reducir la superficie de tratamiento al emplear Tamices de Helófitas en Flotación.

Tampoco hay que obviar las menores exigencias de control y coste de los Tamices de Helófitas en Flotación a la hora de su construcción, puesto que no hay ni dudas ni errores posibles en la selección de gravas y ejecución, siendo además, menor el coste de nuestra estructura flotante que el de las gravas y su colocación.

MdA.- ¿Y si hablamos de desventajas?

JC.- La principal desventaja de los Tamices de Helófitas en Flotación es que es la tecnología más reciente y su recorrido ha sido menor. Es decir, mientras que se posee un conocimiento muy detallado del funcionamiento científico-técnico de los Humedales Artificiales convencionales, los Tamices de Helófitas en Flotación no han comenzado a ser estudiados con un criterio similar hasta hace unos años, pese a que antes de estudiarlos minuciosamente ya se habían construido más de 100 depuradoras de este tipo, con desigual criterio técnico y acierto.

Hoy día, el conocimiento del funcionamiento científico-técnico de los Tamices de Helófitas en Flotación, está tan contrastado como el de los Humedales Artificiales convencionales y, por tanto, cualquier problema habido de dimensionamiento es pasado.

Este desarrollo ha sido realizado por QuarQ Enterprise SA con la colaboración de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) y se pretende seguir optimizando el sistema a medio y largo plazo incorporando al CENTA en los futuros proyectos de investigación e innovación que se lleven a cabo.

MdA.- Tecnologías similares en un pasado reciente se han implantado profusamente en nuestro país con un resultado no muy positivo, lo que ha provocado un importante rechazo a esta tecnología ¿A qué achacarías estas malas experiencias?

JC.- Ni son similares ni, por definición, son tecnología. Por definición una tecnología es sólo un medio para aprovechar de forma práctica los conocimientos científicos. Es decir, si se carece de un conocimiento científico de base, no hay tecnología, y eso es lo que ha pasado con buena parte de las experiencias anteriores con Tamices de Helófitas en Flotación. Se han ejecutado en torno a 100 EDAR con Helófitas en Flotación sin disponer de un criterio técnico basado en datos científicos y sólo hay que ver las ortofotos de dichas instalaciones, para ver cómo las primeras en ejecutarse difieren mucho de las últimas, como corresponde a un desarrollo basado en el ensayo-error.

Se ha ejecutado en torno a 100 EDAR con Helófitas en Flotación sin disponer de un criterio técnico basado en datos científicos

Pese a ello y pese a estar la gran mayoría de las instalaciones infradimensionadas por un criterio puramente económico del diseñador, las mismas cumplen su cometido razonablemente bien, en el 50% de los casos.

MdA.- ¿Qué novedades aportáis para revertir este rechazo?

JC.- Principalmente criterio técnico y honestidad. Nuestra tecnología es fruto de años de investigación para desarrollar un modelo de dimensionamiento basado en criterios hidráulicos y cinéticos y, por supuesto, somos conscientes de que es una tecnología que no sirve para todo. Es decir, si nuestra tecnología no es válida para tratar un vertido concreto, o para llegar a unos límites de vertido que el cliente nos fije como objetivo, simplemente lo decimos.

MdA.- ¿Investigáis en la materia?

JC.- Por supuesto, hemos investigado mucho y seguimos investigando. Desde 2014 disponemos en Badajoz de la única planta puramente experimental de sistemas de depuración mediante Tamices de Helófitas en Flotación. Su desarrollo fue posible gracias a la financiación de ICEX/Invest in Spain y a la colaboración de ACUAES y del Ayuntamiento de Badajoz.


Planta Experimental para el estudio de los Tamices de Helófitas en Flotación

En ella se ha llevado a cabo un proceso continuo de optimización del sistema mediante modelización de los procesos naturales de depuración, lo que ha permitido, gracias a la colaboración de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), el desarrollo de un modelo racional de dimensionamiento del sistema, fundamental para su correcto funcionamiento.

Actualmente, estamos en la fase inicial de un proyecto de investigación para mejorar los rendimientos y robustez del sistema frente a puntas de carga, mediante el aporte de aireación artificial y el empleo de soportes para estabilizar la biomasa.

MdA.- ¿Contáis ya con instalaciones en operación?

JC.- Hemos montado más de 6.000 m2 de Tamice de Helófitas en Flotación en instalaciones ya proyectadas, tanto para depuración de aguas residuales urbanas como para la industria. Esto nos ha servido para la validación de de nuestra estructura soporte, del material vegetal y del modelo de funcionamiento.

 

EDAR de Tamices de Helófitas en Flotación para 370 habitantes (Pozorrubio, Cuenca)


Diagrama de flujo de una instalación de Tamices de Helófitas en Flotación

Nuestra Planta Experimental se ha puesto en operación como planta demostrativa para 100, 150 y 200 habitantes equivalentes, con resultados positivos.

Las EDAR ya proyectadas, en las que montamos nuestros tamices, nos han servido de base para calibrar nuestro modelo, siendo el mismo más que eficaz para poblaciones inferiores a 10.000 habitantes, siempre que los vertidos industriales sean controlados.

Desearíamos contar con más instalaciones y m2 de tamiz instalados, pero hablar de depuración en pequeños municipios es un proceso complicado, tedioso y largo. No hay fondos, y si se consiguen, el procedimiento legal es interminable: proyectos, concursos, obras, recepción de la EDAR por los municipios y posterior concesión de operación y mantenimiento. En definitiva: muchos años. Esta situación es asumible hoy día debido a que las sanciones por verter sin depurar aún no son tan importantes como el daño causado.

MdA.- ¿Alguna aplicación más de los Tamices de Helófitas en Flotación?

JC.- Pues sí, añadir que también constituyen una opción muy interesante para la regeneración de humedales y lagunas naturales, estanques, balsas de riego, etc., colocando el tamiz flotante total o parcialmente sobre la lámina de agua.

MdA.- Y, para terminar, en tu opinión, ¿cuáles son las causas para que la implantación de los Humedales Artificiales (en todas sus modalidades) no acabe de despegar en nuestro país?

JC.- En mi opinión se debe a la combinación de múltiples causas, algunas achacables a las propias empresas que diseñan los sistemas de depuración y otras debidas a la administración.

En cuanto a las achacables a los diseñadores, ya he indicado anteriormente que una excesiva osadía ha derivado en diseños mal hechos, que han causado una mala imagen de los sistemas extensivos. Curiosamente, también hay multitud de instalaciones con Tecnologías Intensivas que están inoperativas por errores de diseño (estudiar la viabilidad económica de la operación de la EDAR también es ingeniería) y, sin embargo, la mala imagen no ha afectado al conjunto de dichas tecnologías.

En cuanto a la administración, la principal causa es la inercia. Siguiendo el buen criterio de la Directiva Europea, las instalaciones se han ido ejecutando por parte de las administraciones de mayor a menor tamaño. Para grandes poblaciones las Tecnologías Intensivas son competitivas y, en España, lo aconsejable. Pero conforme disminuye el tamaño de las instalaciones, las Tecnologías Intensivas son cada vez menos razonables desde el punto de vista económico, pese a lo cual se han seguido y siguen ejecutando, simplemente cambiando la escala, porque era lo que se conocía. En resumen, falta de interés por las Tecnologías Extensivas y por su conocimiento  científico-técnico o, peor aún, porque el proyecto ya estaba redactado y había que ejecutarlo.

Falta interés por las Tecnologías Extensivas y aún hay un gran desconocimiento sobre ellas

Muchas gracias Javier por tu detallada exposición, que confío servirá para despejar dudas sobre esta tecnología de tratamiento de las aguas residuales.

P.D.1.-Acabado de escribir e Sevilla a 15 m.s.n.m., recuperadas (por fin) las condiciones óxicas a las que mi organismo está acostumbrado.

P.D.2.-Estimado lector, si le ha gustado, ya sabe, pinche por favor en el corazón azul.

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