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Humedal de flujo vertical para tratamiento terciario del fluente físico-químico de una estación depuradora de aguas residuales domésticas.
Rodríguez-González María Reyes, Molina-Burgos Judith, Jácome-Burgos Alfredo y
Suárez-López Joaquín
Resumen por Ing. David Luna Pintor
Introducción
Los humedales de flujo vertical subsuperficial son sistemas en los que el agua residual fluye a través del sustrato, en general gravilla, entrando en contacto con los microorganismos que colonizan la superficie tanto de las raíces de las plantas como del propio sustrato. En estos sistemas ocurre un número importantes de procesos físicos, químicos y biológicos interrelacionados. La aplicación de humedales son una opción eficaz de bajo costo para el tratamiento secundario y terciario de aguas residuales siendo una opción adecuada para la depuración de aguas residuales de pequeños núcleos en áreas rurales.
Estos humedales pueden ser una solución óptima para la depuración de aguas residuales con flujo discontinuo o intermitentes, como viviendas, escuelas, etc.
Los humedales pueden acumular una gran población de bacterias nitrificantes en la rizosfera de las plantas, sobre todo de las especies Zizaniacaduciflora, Scirpusvalidus, Iris pseudacorus, bajo condiciones adecuadas de OD (oxígeno disuelto) y pH sin verse afectadas tan drásticamente por las sobrecargas hidráulicas.
Característica de la planta piloto de humedales.
La planta experimental cuenta con un tanque cilíndrico de cabecera desde el cual se bombea el agua problema hacia los humedales artificiales de flujo vertical: HFV2(con plantas) y HFV4 (sin plantas).
El sustrato de los HA se compone de cuatro materiales, que de arriba -abajo son: arena gruesa, turba, grava media (gravilla) y grava gruesa. La composición del lecho del HA fue (en cm): 20 de arena, 10 de turba, 40 de gravilla y 10 de graba.
Barros evaluó la permeabilidad de varias configuraciones de estos materiales y llegó a la conclusión que la turba es un material que permitirá un mayor tiempo de retención hidráulica para las transformaciones bioquímicas de los contaminantes.
Vegetación
El humedal HFV2 tiene una vegetación compuesta de I. speudacorus (L.).
Por su parte, el otro humedal sin vegetación se utilizó como blanco de comparación para evaluar el aporte de las plantas a la depuración.
Sistema de riego y aireación
Cada HA consta de un sistema de riego compuesto de 4 hileras de tubos de PVC de 16 mm de diámetro, separadas entre sí 40cm.cada tubo tiene 9 orificios emisores de 3 mm de diámetro. Para la aireación del sustrato se utilizaron tubos de PVC de 90mm. Su cometido es promover la trasferencia de oxígeno atmosférico hasta las capas más profundas del lecho.
Descripción general de la experimentación
Los HA fueron puestos en marcha entre los meses marzo a junio del 2011.
El primer mes fue de periodo de re-aclimatación del cultivo. Se realizaron 3 fases experimentales, cada una con carga hidráulica y de contaminación distinta. La carga de contaminación es una variable operacional que se estima mediante.
El aporte de agua desde el tanque de alimentación se realizó de forma intermitente mediante la aplicación de pulsos. Se utilizó un temporizador eléctrico, para encender y apagar la bomba sumergible de alimentación a los humedales. La duración de las pulsaciones fue constante y de 3 minutos a lo largo de la experimentación. El número de pulsaciones se repitió día tras día durante el tiempo que duró cada una de las fases experimentales. Se ensayaron 3 faces experimentales distintas con las siguientes cargas hidráulica (CH): 4.2; 8.3; y 16.6 cm/d (orden cronológico).
Cuando se cambiaba la carga hidráulica se dejaba un periodo de estabilización de 7 a 10 días para alcanzar el estado estacionario, y después en un lapso de 2 semanas se tomaban 5 muestras para evaluación.
Aguas residuales
Las aguas residuales que trata la EDAR de O Quenllo son una mezcla de aguas urbanas e industriales. El agua residual llega al pozo de bombeo de cabecera de la EDAR y desde ahí se impulsa hacia un tamiz autolimpiante de 0.8 mm de luz. El agua tamizada se somete a un tratamiento físico-químico basado en coagulación-floculación más flotación por aire disuelto. Desde la canaleta de recogida de afluente del físico-químico se impulsaba el agua problema al tanque de alimentación de los humedales. El control de la composición del agua problema y de los afluentes de los humedales se realizó midiendo pH, conductividad, alcalinidad, solidos (todas sus formas) y nitrito mediante métodos normalizados de análisis de aguas.
La DQO y las formas de nitrógeno total, amoniacal y nitrato se midieron con los métodos de cubeta-test.
Resultados
En el humedal con I.pseudacorus la eliminación media de DQO fue de 81%, mientras que en el lecho sin plantas fue de 68%.La eliminación de DQO de mantuvo causi-constante, independientemente de la carga hidráulica y orgánica. El rango de eliminación de nitrógeno amoniacal fue de 75 a 96% en HFV2, y de 66 a 83% en HFV4. La mayor eliminación de amonio se obtuvo para la mínima CH (carga hidráulica).En las dos primeras fases, los rendimientos en eliminación de sólidos en suspensión (SS) fueron muy bajos. La mayor eliminación de SS se observó con la máxima CH que fue la tercera y última de la serie.
Conclusiones
Los humedales estudiados han funcionado eficazmente como tratamiento de afino (o pulimento) de material orgánico (DQO) y como tratamiento terciario de la nitrificación.
Para contaminantes elevados se obtienen mejores resultados en el humedal con platas, que en el humedal sin plantas. El humedal de lirio obtiene una mejora de al menos 10 puntos porcentuales en eliminación de materia orgánica medida como DQO y amonio. Se observó que con el paso del tiempo la calidad efluente en SS mejoró, probablemente debido a una reducción de la porosidad del lecho. La concentración de nitrógeno orgánico aumentó en el efluente del humedal. Esto podría asociarse al arrastre de sólidos antes mencionados.
El aumento de la carga hidráulica produjo una disminución del rendimiento en eliminación de nitrógeno amoniacal.
