Connecting Waterpeople

Una nueva forma de diseñar humedales artificiales de alta eficiencia, empleando Filtralite®

  • nueva forma diseñar humedales artificiales alta eficiencia, empleando Filtralite®
  • Filtralite® viene empleándose en humedales artificiales en los países nórdicos desde hace más de veinte años, ofreciendo solidez y altísimo rendimiento.
  • Las lecciones aprendidas de estos humedales nórdicos se están trasladando a un proyecto piloto, el H2O-OP, para crear un humedal ultraeficiente que retenga nutrientes en un solo paso y adaptado al contexto del sur de Europa.
Un contenido de:Luis Felipe Fernández Fernández
Descargar artículo en PDF
Iniciar sesión

Sobre la Entidad

Filtralite
Filtralite® es la marca registrada de todos los productos de arcilla expandida utilizados como medio filtrante fabricados por Leca Noruega en su planta de Rælingen (Noruega).

Publicado en:

Portada iAgua Magazine

En el marco sistemas de tratamiento de aguas residuales no convencionales, los humedales artificiales cumplen dos funciones básicas que les confieren un alto potencial para ser instalados en pequeñas poblaciones: logran una alta eficiencia en los niveles de remoción de contaminantes con un reducido consumo de energético, y tienen un bajo coste de mantenimiento con una mínima generación de fangos y subproductos. Su funcionamiento recrea las condiciones de depuración de las lagunas naturales.

El saneamiento y depuración de aguas residuales para poblaciones dispersas es especialmente complejo y caro. Las pequeñas poblaciones tienen unos costes de implantación y de explotación por habitante que se disparan cuanto menor es el número de habitantes. Es claro que el reto de desarrollo de tecnologías más eficientes a nivel técnico y económico, para cumplir con los estándares de depuración establecidos en pequeñas poblaciones, es una demanda real.

Filtralite® ha trabajado en el desarrollo de materiales destinados a su uso en humedales artificiales desde hace más de dos décadas

En Filtralite® (perteneciente a Saint-Gobain) se ha trabajado en el desarrollo de nuevos materiales destinados a su uso en humedales artificiales desde hace más de dos décadas. El trabajo ha sido implementado en colaboración con diferentes centros de investigación escandinavos, y la mayor parte de las referencias de uso de Filtralite® se encuentran en los países nórdicos. Las exigencias y estándares de tratamiento en estos países para pequeñas poblaciones son especialmente estrictas, con especial énfasis en las concentraciones de nutrientes (fósforo y nitrógeno). Este nivel de exigencia dio pie al desarrollo de nuevos materiales y a disruptivos enfoques tecnológicos, que a día de hoy pueden ser trasladados a otras latitudes y contextos geográficos. En el portfolio de medios filtrantes de Saint-Gobain, hay dos productos concebidos y desarrollados ad hoc para los humedales artificiales: Filtralite® Nature y Filtralite® P.

El medio filtrante Filtralite®, fabricado a base de arcilla expandida, por sus propiedades diferenciales supone una clara mejora a los diseños convencionales de Humedales Artificiales de Flujo Subsuperficiales (HAFS), actuando Filtralite® cómo sustitutivo de las tradicionales gravas o arenas. Definiendo de forma sintética el concepto HAFS, se trata de aquellos sistemas en los que el agua a tratar atraviesa un medio granular que contiene y/o sostiene vegetación (macrófitas), la cual, en combinación con microorganismos, logra la asimilación, retención y eliminación de la materia orgánica y nutrientes del agua influente. Los HAFS pueden ser de flujo horizontal o vertical. Los materiales empleados por Filtralite® en HAFS tienen una superficie específica muy elevada (>1500 m2/m3), una enorme porosidad, una muy baja pérdida de carga y unas características superficiales que favorecen los procesos de formación de biopelícula. Todas estas características permiten realizar HAFS de menor tamaño, con alta eficiencia, menores costes de explotación y que se adapten a condiciones operativas más complejas.

El desarrollo de HAFS en los países escandinavos se convirtió en los noventa en la solución más frecuente para afrontar el reto de depuración en poblaciones aisladas, cumpliendo con los estándares de depuración con robustez y simplicidad. Sin embargo, debido a las bajas temperaturas invernales, la utilización de vegetación se vuelve crítica en estas latitudes, por lo que fue preciso emplear materiales de última generación como Filtralite®, dejando la labor de remoción biológica por entero a los microorganismos que se desarrollan sobre el material. Tras numerosas pruebas y múltiples estudios de campo, se consolidó un diseño de HAFS basado en el empleo de Filtralite® sin vegetación. Su optimización se hizo realidad con el apoyo y la validación del Nordic Innovation Center. Para tal fin, fue necesario un exhaustivo seguimiento del rendimiento de nueve instalaciones HAFS con lechos a base de Filtralite® durante tres años. El amplio estudio llevado a cabo por el Nordic Innovation Center fue la clave de bóveda para lograr la redacción de Guide Lines de este tipo de tecnología en Noruega.


Vista de una laguna natural.

El diseño estándar consolidado y certificado por el Nordic Innovation Center consiste en dos HAFS en serie: primero se construye un pre-biofiltro, y después un lecho de flujo horizontal. El pre-biofiltro es un HAFS vertical –sin macrófitas–, cuyo lecho está formado por una capa de Filtralite® Nature irrigado por la parte superior. En este pre-biofiltro se desarrolla una biopelícula compuesta por diferentes tipos de microorganismos que crecen sobre Filtralite® Nature. El lecho del pre-biofiltro tiene una altura de apenas 0,6 metros, y está instalado bajo unas pequeñas cúpulas de material plástico que garantizan una ventilación natural. La principal remoción de DBO y nitrógeno ocurre aquí.

Tras esta fase, el efluente pasa por un HAFS de flujo horizontal saturado con un tiempo de residencia de días, también sin macrófitas. Este lecho es una cama de Filtralite® P que opera reteniendo fósforo, por precipitación y adsorción, para lograr un efluente con niveles inferiores a 1 ppm/l. Además de la retención de fósforo, este paso de tratamiento hace de afino de la DBO y nitrógeno.

El desarrollo de HAFS en países escandinavos se convirtió en los noventa en la solución más frecuente para la depuración en poblaciones aisladas

En su conjunto, esta configuración en dos pasos ha demostrado unos rendimientos de depuración muy elevados: DBO> 80%, nitrógeno 40-70% y fósforo > 95%. A esto se suma que el indicador de remoción bacteriológico cumple los requerimientos de calidad de agua apta para el baño. El humedal tiene un tiempo de residencia muy inferior a humedales similares a base de gravas o materiales convencionales. El dimensionamiento fijado por las Guide Lines plantea volúmenes de Filtralite® P que garanticen una vida útil, reteniendo fósforo, de más de diez años. Uno de los aspectos más positivos es que Filtralite® P, una vez está saturado, puede ser empleado en agricultura cómo remediador de suelos ácidos por su alto pH y como fuente de fosforo. Estudios realizados con el material saturado de fósforo muestran que Filtralite® P es seguro a nivel microbiológico para ser empleado en fines agrícolas. Este hecho abre la puerta a implementar mecanismos de economía circular que permitan planificar una segunda vida del material toda vez se ha agotado.

Los humedales artificiales y las tecnologías de tratamiento extensivas tienen por definición que adaptarse a las condiciones climáticas, medioambientales y económicas del lugar de implantación. Basándose en la extensa experiencia con Filtralite® en los países nórdicos, aplicado en humedales artificiales –con más de cien referencias–, se concluyó que era preciso rediseñar un humedal adaptado al contexto y condiciones del sur de Europa. Para llevarlo a cabo, se vio la necesidad de emplear vegetación e incrementar la aireación, persiguiendo mayores eficiencias con menores costes de inversión.


Proyecto H2O-OP, macrófitas recién plantadas, instalaciones del CENTA.

Esta intención se concretó con la participación de Filtralite® en el proyecto H2O-OP. Se trata de un innovador proyecto de investigación y desarrollo, realizado en colaboración con las empresas Ecolagunas y Civile, ambas con una dilatada experiencia en el diseño y construcción de humedales artificiales. En el H2O-OP se ha trazado la hoja de ruta para diseñar, construir y evaluar la integración y comportamiento de un humedal aireado que utiliza como sustrato dos tipos de Filtralite. Este humedal, que trata aguas residuales urbanas, tiene por meta conseguir un estándar de diseño que integre de la manera más eficaz los flujos de aire, los caudales de agua a tratar y el alto rendimiento de Filtralite®, para además de eliminar DBO con alto rendimiento, y conseguir la remoción de nitrógeno y fósforo conforme a los nuevos estándares para zonas sensibles.

El nuevo humedal incluye una red de tuberías micro-perforadas, situadas en la parte inferior, un relleno de arcillas expandidas (Filtralite® P y Filtralite® Nature) y tiene una cobertura de dos plantas especificas (Typha latifolia y Typha dominguensis), un sistema de aireación forzada y una regulación y control de proceso automatizada. Se han reducido los tiempos de residencia para conseguir niveles de remoción óptimos con una superficie mínima. Este enfoque se traducirá en sistemas a escala real con requerimientos espaciales y de inversión reducidos. El diseño logra, además, el hito de resolver en una sola etapa los procesos de remoción de nitrógeno y fósforo, que hasta el momento requerían de una segunda y en ocasiones hasta una tercera.

Filtralite® está ante el reto de trasladar la tecnología de humedales artificiales en los países escandinavos al sur de Europa

El diseño, a la inversa del estándar escandinavo, se ha concebido con la remoción del fósforo en lecho Filtralite® P como pretratamiento al humedal principal. En el marco de H2O-OP se evaluará la durabilidad del lecho de Filtralite® P reduciendo los volúmenes de este lecho al máximo, de cara a plantear remplazos con frecuencias bianuales y con la lógica de que Filtralite® P puede ser revalorizado para fines agrícolas.

La planta piloto ha sido instalada en las prestigiosas instalaciones de la Fundación CENTA y está supervisada por su director Juan José Salas, famoso en iAgua por su apelativo «el médico del agua». Juan José es uno de los mayores expertos en los procesos de depuración en tecnologías extensivas a nivel nacional e internacional.

En conclusión, Filtralite® está ante el apasionante reto de trasladar la consolidada tecnología de humedales artificiales y las lecciones aprendidas en los países escandinavos al sur de Europa. Para ello, cuenta con unos compañeros de viaje con alto expertise técnico, y el desarrollo de la solución se está realizando en uno de los mejores centros de investigación posible. El objetivo último es poder ofrecer una solución optimizada que dé respuesta a los retos de depuración de las pequeñas poblaciones de forma sencilla, económica y sólida.

La redacción recomienda

17/07/2020 · Tratamiento del Agua · 49

FILTRALITE®: eficiencia en el tratamiento del agua

09/06/2020 · Tratamiento del Agua · 186 1

La solución para eliminar nitratos (NO3) vía biológica en agua potable: Filtralite®

13/11/2019 · Digitalización · 51 2

"Llevamos 350 años en el mercado porque parte de nuestro ADN pasa por la innovación"

14/07/2019 · Tratamiento del Agua · 186 1

Claves del tratamiento del agua en la agricultura