humedales uap

1. INTRODUCCIÓN

La descarga de aguas residuales en cursos natu-rales de agua (arroyos, ríos, humedales) es unapráctica antigua, surgida de la necesidad de eva-cuar dichas aguas fuera de los núcleos urbanos.El impacto ambiental que tales descargas causanobligó a considerar que la depuración previa eraimprescindible, particularmente para núcleosurbanos de gran población. Sin embargo, estatoma de conciencia es relativamente reciente enEspaña, y como ejemplo se puede mencionarque en Madrid, hasta la década de 1970 se ver-tían directamente las aguas residuales al ríoManzanares. Las observaciones realizadas pornaturalistas, ecólogos y otros investigadoressobre la capacidad depuradora de los humeda-les naturales incentivó el desarrollo de los siste-mas de depuración basados en humedales arti-ficiales, que en Europa se remonta a los años“50” del siglo XX, y en Estados Unidos a la déca-da de los “60” del mismo siglo. La denominaciónque se aplica a estos sistemas es la de “hume-dales artificiales”, en oposición a la denomina-ción “humedales naturales”, en los que el hom-bre no ha influido en su construcción. En la len-gua anglosajona los humedales atificiales sedenominan “constructed wetlands”.

Los humedales artificiales consisten nor-malmente en un monocultivo o policultivo deplantas superiores (macrofitas) dispuestas enlagunas, tanques o canales poco profundos. Elefluente, normalmente después de recibir unpre-tratamiento, pasa a través del humedaldurante el tiempo de retención. El efluente estratado a través de varios procesos físico-quími-

cos y bacteriológicos. El oxígeno necesario paraestos procesos es suministrado por las propiasplantas, que forman por fotosíntesis o toman delaire e inyectan hasta la zona radicular. La trans-ferencia de oxígeno hacia la zona radicular porparte de estas plantas acuáticas es un requisitoimprescindible para que la eliminación microbia-na de algunos contaminantes se realice con efi-cacia, estimulando además la degradación demateria orgánica y el crecimiento de bacteriasnitrificantes. Los mecanismos que tienen lugarpara la depuración de contaminantes constitu-yen una gran variedad de procesos físicos, quí-micos y biológicos.

Las plantas juegan un papel fundamentalen estos sistemas siendo sus principales fun-ciones:

- Airear el sistema radicular y facilitar oxí-geno a los microorganismos que viven enla rizosfera - Absorción de nutrientes (nitrógeno yfósforo)- Eliminación de contaminantes asimilán-dolos directamente en sus tejidos - Filtración de los sólidos a través delentramado que forma su sistema radicular.

La selección de las especies vegetales sedebe realizar de acuerdo a la adaptabilidad delas mismas al clima local, su capacidad de trans-portar oxígeno desde las hojas hasta la raíz, sutolerancia a concentraciones elevadas de conta-minantes, su capacidad asimiladora de los mis-mos, su tolerancia a condiciones climáticasdiversas, su resistencia a insectos y enfermeda-des y su facilidad de manejo.

79

Humedales artificiales para depuración.

CAPÍTULO6

Jesús Fernández González

B

Como ventajas generales de los sistemasde depuración que utilizan plantas acuáticascabe citar :

- Sistemas naturales totalmente respetuo-sos e integrado con el medio ambiente,que eliminan sólidos en suspensión, mate-ria orgánica, elementos eutrofizantes ymicroorganismos patógenos.- Coste de instalación muy inferiores al deuna depuradora convencional.- Mantenimiento sencillo, con bajo coste yreducido o nulo consumo de energía.

2. TIPOS DE HUMEDALESARTIFICIALES

Se han propuesto diversos diseños de humeda-les artificiales a lo largo de su desarrollo tecno-lógico. Las variables de diferenciación puedenhacer referencia al sistema de flujo del aguaresidual, sustrato o lecho utilizado, vegetación ysucesión de unidades de tratamiento. En cuantoa la dirección del movimiento del agua a travésdel humedal se consideran los siguientes tipos:horizontal, vertical, flujo superficial y flujo sub-superficial. En cuanto al sustrato, hay sistemasque llevan por debajo del manto de agua unacapa de suelo o tierra vegetal para enraizar lavegetación, otros que en perfil emplean exclusi-vamente un lecho de grava y arena, y otros sis-temas únicamente tienen agua. Con respecto ala vegetación, hay sistemas que contemplan el

uso de plantas acuáticas flotantes, macrofitasacuáticas emergentes, sistemas mixtos de suce-sión de vegetación, y sistemas de uso de macro-fitas acuáticas emergentes en flotación. Por últi-mo, hay que indicar con respecto a la sucesiónde unidades de tratamiento que hay una ampliagama de diseños en función de las característicasde cada uno de los sub-humedales (flujo, sustra-to, profundidad, pendiente, vegetación), y decómo se configuran entre sí (serie, paralelo,recirculación).

En esencia, hay tres líneas de desarrollotecnológico de humedales ar tificiales, cuyomodo de actuación, aun basándose en los mis-mos principios biológicos, es diferente. Se tratade los denominados humedales de flujo super-ficial (en inglés, Surface Flow Wetlands o FreeWater Surface wetlands, FWS), los humedalesde flujo sub-superficial (en inglés, Sub-surfaceFlow Wetlands o Vegetated Submerged Bed,VSB,o también Subsurface Flow, SsF) y los humeda-les con las plantas flotando sobre la superficiedel agua. A este último tipo de sistemas perte-necen los que utilizan plantas naturalmente flo-tantes, tales como el jacinto de agua (Eichorniacrassipes) o la lenteja de agua (Lemna spp.) ylas que utilizan especies emergentes a las quese les hace flotar. En este último grupo se inclu-ye el filtro de macrofitas en flotación, reciente-mente desarrollado en España y patentado porla Universidad Politécnica de Madrid. Algunosautores separan los humedales con plantas flo-tado sobre la superficie del agua de los siste-mas FWS y VSB y los denominan sistemasacuáticos de tratamiento de aguas residuales(en inglés, Aquatic Plant Systems), reservando ladenominación de humedales para los primeros(FWS y VSB).

2.1. Humedales de flujo superficial (FWS)

En estos sistemas el flujo de agua es de tipohorizontal superficial. El agua se hace discurrirpor la superficie un canal o estanque que con-tiene una capa de agua no muy profunda, gene-ralmente de unos 30 cm, aunque puede llegar aser más de 1 m.

Los sistemas FWS se configuran con unaapariencia similar a los humedales naturales. Se

80

Manual de fitodepuración. Filtros de macrofitas en flotación

Energía solarO2

Movimiento del O2por la parénquimalagunar

Alta presiónde O2fotosintético

Zona de bajapresión de O2

Zona anaerobia

Raíces conbacteriasanaerobias

Esquema del proceso

de aireaciónde la rizosfera

de las macrofitasemergentes

de los humedales

diseñan a modo de canales o estanques conparedes ataludadas, en donde éstas y el recubri-miento inferior son estancos (materiales imper-meables), canalizaciones de entrada y salida delagua residual, estructuras o dispositivos de con-trol del flujo, y alternancia de áreas con y sinvegetación acuática.

Como ocurre en los humedales naturales,hay una combinación de espacios con la láminade agua a la vista y otros con cobertura totalpor vegetación acuática (hidrofitos), general-mente con dominancia de macrofitas emergen-tes (helofitas) enraizadas en el sustrato que sehaya dispuesto en el fondo del canal o estanque;también pueden incorporar especies acuáticasflotantes, y especies vegetales sumergidas.

En estos sistemas el sustrato en que estánenraizadas las plantas tiene una baja conductivi-dad y no permite un flujo significativo a travésde la zona radicular. La eliminación de contami-nantes se produce a través de reacciones quetienen lugar en el agua y en la zona superior delsustrato, por lo que su potencial de eliminaciónse ve fuertemente restringido.

Una descripción más detallada de estetipo de humedales puede encontrarse en Reedy otros (1995) y en el manual de la EPA 832-F-00-024 (2000).

2.2. Humedales de flujo sub-superficial (SsF)

En los sistemas SsF, el flujo del influente es detipo horizontal sub-superficial, es decir, que elagua se hace discurrir por debajo de la superfi-cie del sistema. De modo semejante al de losFWS, se diseñan a modo de estanques conparedes y base estancas y las debidas canaliza-ciones y dispositivos de control de flujo.

Sin embargo, más que el tipo de flujo, loque realmente define al humedal SsF es que nohay, como tal, una columna de agua continua,sino que el influente circula a través de unmedio inerte, que consiste en un lecho de arenay/o grava de grosor variable, que sostiene lavegetación (hidrófitos o higrófitos). Este lecho sediseña de modo que permita la circulación delagua residual a través del sistema radicular de lasmacrofitas acuáticas. El agua se puede movertanto de forma horizontal como verticalmente através de la zona radicular de las macrofitas. Endefinitiva, en los sistemas de flujo sub-superficialno existe lámina de agua a la vista del observa-dor, y el conjunto sólo recuerda vagamente a loshumedales naturales por el tipo de vegetación.Por esta razón a estos sistemas se les denominaalternativamente ‘lechos vegetados sumergidos’,o sistemas SsF.

81

Humedales artificiales para depuración CAPÍTULO6

Esquema deldiseño de un humedal de flujo superficial

Los sistemas de humedales subsuperficia-les utilizan una capa de suelo o grava comosubstrato para el crecimiento de las plantas. Losflujos de agua atraviesan por gravedad y hori-zontalmente el substrato y las raíces de las plan-tas. Durante el paso del agua residual a travésdel sistema radicular de las plantas, la materiaorgánica se descompone biológicamente, elnitrógeno puede ser desnitrificado y el fósforo ylos metales pesados son fijados en el suelo. Lasplantas tienen dos importantes funciones eneste proceso: suministrar oxígeno a los microor-ganismos en la rizosfera e incrementar y estabi-lizar la conductividad hidráulica del suelo.

El principal inconveniente de este tipo desistemas es la colmatación de los espacios libresdel lecho a causa del gran crecimiento de las rai-ces y rizomas de las macrofitas, lo que puede lle-gar a establecer caminos preferenciales para elagua, con lo que se reduce el tiempo de reten-ción y por lo tanto, la capacidad de depuracióndel filtro.

Una descripción más detallada de estetipo de humedales puede encontrarse en Reedy otros (1995) y en el manual de la EPA 832-F-00-023 (2000)

2.3. Sistemas acuáticos

Estos sistemas se basan en el mantenimiento deuna cobertura vegetal de macrofitas flotantessobre la lámina de agua, y se disponen a modo

de estanques o canales en serie, debidamenteaislados, en los que discurre el influente. Su dise-ño no incluye sustrato en el fondo del estanqueo canal y exigen la remoción periódica de partede las plantas.

2.3.1 Sistemas con especies flotantes

Consisten en estanques o canales de profundi-dad variable (0,4 a 1,5 m), alimentados con aguaresidual, más o menos pre-tratada, en los que sedesarrollan las plantas que flotan de modo natu-ral. Para esta finalidad se han utilizado plantas deltipo jacinto de agua (Eichornia crassipes) y lente-ja de agua (Lemna spp.).

Los procesos que tienen lugar para ladepuración de contaminantes son a través detres mecanismos primarios:

- Sedimentación de sólidos.-. Incorporación de nutrientes en plantas ysu posterior cosechado.- Degradación de la materia orgánica porun conjunto de microorganismos facultati-vos asociados a las raíces de las plantas yen los detritus del fondo de la laguna.

La principal ventaja que ofrecen estos sis-temas es la gran superficie de contacto que tie-nen sus raíces con el agua residual ya que éstales baña por completo, lo que permite una granactividad depuradora de la materia orgánica por

82


Esquema deldiseño de un

humedal de flujo

sub-superficial

medio de los microorganismos adheridos adicha superficie o por las propias raíces directa-mente. Como inconveniente principal está lacapacidad limitada que tienen de acumular bio-masa, ya que los cuerpos de las plantas no llegana alcanzar una altura significativa, permaneciendonormalmente próximos a la superficie del agua.Debido a ésto, la cantidad de biomasa que lle-gan a acumular las plantas por unidad de super-ficie es relativamente pequeña, siendo necesarioefectuar retiradas periódicas de la biomasa paraque las plantas puedan seguir creciendo, lo queencarece el proceso en lo que al empleo demano de obra se refiere.

2.3.2. Filtro de macrofitas en flotación

El filtro de macrofitas en flotación es un sistemaque combina las ventajas de los sistemas dehumedales artificiales FWS y de los sistemasacuáticos y que a su vez reduce sus inconve-nientes. Ha sido desarrollado por el Grupo deAgroenergética del Departamento deProducción Vegetal: Botánica, de la E.T.S. deIngenieros Agrónomos de la UniversidadPolitécnica de Madrid, y ha sido patentado porla UPM en el ámbito nacional con el título:"Procedimiento de depuración de aguas resi-duales y vertidos contaminantes en base a culti-vos de macrofitas emergentes convertidas enflotantes" (nº de patente P9700706).También ha

sido patentado en los USA ( nº de patente US6,322,699 B1), y en 10 países europeos por víaPCT (nº de patente internacional nº WO98/45213).

Su estructura y tipo de flujo es similar al delos humedales FWS, en cuanto a que se trata decanales debidamente aislados, con flujo superfi-cial. El rasgo diferencial más notable es el que serefiere al manejo de la vegetación emergentecomo vegetación flotante. Helófitos como laseneas –macrofitas emergentes, que en la natu-raleza están arraigadas en el suelo sumergido dehumedal– e higrófitos como los juncos –espe-cies de suelos permanentemente húmedos– sehacen crecer como plantas flotantes, a fin deque el sistema radicular y órganos sumergidosde reserva (rizomas) se entrelacen formando untapiz filtrante que esté permanentemente baña-do por el agua residual. La depuración del aguase logra mediante mecanismos similares a losdel sistema FWS, pero mejorando los procesosen que interviene la vegetación.

A la ventaja de tener siempre el sistemaradicular bañado por el agua residual sin posibi-lidad de colmatación, propio de los sistemas queutilizan plantas flotantes, se une la ventaja de uti-lizar plantas macrofitas de gran porte que pue-den producir una gran cantidad de biomasa, loque posibilita el funcionamiento del sistema sinnecesidad de retirar la biomasa durante perío-dos de tiempo mucho más largos que en el casode las plantas flotantes.

El sistema puede servir para efectuar untratamiento terciario (eliminación de elementosminerales eutrofizantes) en los efluentes secun-darios de sistemas de depuración convenciona-les, y puede también servir para efectuar un tra-tamiento secundario (descomposición de lamateria orgánica disuelta) por medio de losmicroorganismos adheridos al sistema radicularde las plantas. También puede favorecer la

83


Esquema deun humedalcon especies

flotantes

Pequeño canal con

jacinto de agua

(Eichorniacrassipes)

flotando sobrela superficie

del agua ydetalle de la

flor del jacinto© J. Fernández

reducción de los sólidos en suspensión al que-dar adheridos al sistema radicular y favorecer asíel ataque de la materia orgánica de estos sóli-dos, por parte de los microorganismos fijos a lasraíces de las plantas, que presentan una gransuperficie específica.

El sistema es útil además para el trata-miento de efluentes eutrofizados agrarios oefluentes de industrias que produzcan vertidosricos en nitrógeno y/o fósforo y/o potasio, asícomo de aguas de manantiales contaminadoscon estos elementos o alguno de ellos.

Algunas especies de plantas emergentestienen la facultad de descontaminar aguas carga-das con algunos compuestos tóxicos tales comofenoles y acumular cantidades importantes demetales pesados, por lo que este sistema valdríatambién para tratar vertidos que tengan estetipo de contaminantes, siempre que se elijanadecuadamente las especies de plantas.

Dada la importancia de este sistema para ladepuración efectiva del agua residual de comuni-dades rurales en condiciones de sostenibilidad, acontinuación se describe de forma detallada.

3. DESCRIPCIÓN DE LOS FILTROS CON MACROFITASEN FLOTACIÓN

El corazón del sistema está constituido por untapiz flotante de vegetación, formado sobre la

superficie de un canal o laguna, cuyos elementosbásicos son las plantas (especies seleccionadasentre las de tipo "emergente", adaptadas a la cli-matología del lugar) que van a tener sumergidoen el agua su sistema radicular y una parte de labase del tallo. La mayoría de las plantas acuáticastienen también rizomas (estructuras de repro-ducción vegetativa de las que salen nuevos bro-tes y que contienen abundante cantidad dehidratos de carbono como sustancia de reserva)que se encuentran sumergidos en el agua juntoa las raíces y unidos a la base del tallo de pro-cedencia. Toda la zona sumergida de la plantatiene una gran superficie específica, debido prin-cipalmente al gran número de raíces y raicillas,que actúan de soporte para la fijación de losmicroorganismos que degradan la materia orgá-nica, cuyo crecimiento se ve favorecido por eloxígeno que les llega a través de las raíces bom-beado desde las hojas de las plantas (propiedadespecífica de las plantas emergentes y flotantes).

Las macrofitas emergentes en general tie-nen un cierto desarrollo en altura y una densidadmenor que la unidad, por lo que para lograr laflotación y el desarrollo de este tipo de plantashay que conseguir que la parte sumergida formeuna base de suficiente consistencia y extensiónen superficie, que permita el desarrollo de lashojas y los tallos por encima de la superficie delagua, según su altura natural, evitando la tenden-cia al vuelco que tendría una planta aislada.

La novedad del sistema consiste en conse-guir que plantas que naturalmente se encuen-

84


Esquema deun humedal

del tipo FMF(filtro de

macrofitas enflotación) flujo

superficial

tran enraizadas en el suelo del fondo de los cur-sos de agua o en sus orillas, se desarrollen y lle-guen a completar su ciclo vital flotando sobre laparte superior del perfil del agua que fluye porun canal o que se encuentra remansada en unabalsa o laguna, siempre que tenga profundidadsuficiente (en general entre 25 y 50 cm). En defi-nitiva se trata de formar un tapiz flotante cons-tituido por los órganos sumergidos de las plan-tas (bases de tallos, rizomas y raíces) trabadosentre sí naturalmente, como consecuencia de sucrecimiento.

A parte del efecto depurador, el sistemaposibilita la producción de biomasa en unacuantía muy superior a la de cualquier cultivoterrestre. La biomasa aérea puede ser empleadaen alimentación animal (si no contiene metalespesados ni productos tóxicos), para fabricaciónde compost o para fines industriales (artesanía,materiales de construcción aislantes etc...). Unaaplicación de los hidratos de carbono conteni-dos en los rizomas podría consistir en la fabrica-ción de piensos o en la obtención de almidón.

3.1. Ventajas del sistema

Entre las ventajas específicas de este sistemasobre los sistemas de depuración que utilizanmacrofitas emergentes enraizadas en un suelo osustrato tales como los de tipo FWS o SsF cabecitar :

- Mayor economía en la construcción, yaque no lleva ningún tipo de relleno.- Mayor economía en la implantación yaque se puede hacer sobre el propio canalo balsa sin tener que vaciarle.- Mejor funcionamiento por no existirresistencia al paso del agua por colmata-ción del lecho.- Mayor economía en el mantenimiento, ya

que no existe colmatación y por lo tantono es necesario la retirada periódica dellecho de grava junto con las raíces y rizo-mas, causantes de la colmatación.- Mayor capacidad de depuración porestar todo el sistema radicular bañado porel agua.- Facilidad de cosechar la totalidad de labiomasa formada (incluidas las raíces yrizomas) en los casos en que se quiera eli-minar elementos minerales fijados por lasplantas o aprovechar la biomasa formadapara fines energéticos o industriales, comopodría ser el caso de que se utilicen plan-tas productoras de rizomas amiláceos.- Los lodos se autodigieren en el fondo delcanal, por lo que no es necesaria su retira-da periódica.

3.2. Realización práctica del sistema

En la práctica, el sistema se realiza mediante unaserie de canales impermeabilizados con unalámina plástica, por los que fluye el agua residualy las plantas acuáticas se plantan en superficiemediante un dispositivo especial, que mantieneel centro de gravedad por debajo de la superfi-cie del agua, lo que permite a las plantas crecerverticalmente y emitir estolones laterales que seentrecruzan con las plantas vecinas para formarun entramado continuo.

Como opción recomendable, antes delvertido del agua bruta en los canales se debehacer un pretratamiento para eliminar los ele-mentos gruesos, las arenas sedimentables, lasmaterias sólidas en suspensión, la grasa e hidro-carburos. En casos de alta carga orgánica, comopodrían ser los efluentes de industrias alimenta-rias o de instalaciones ganaderas, sería necesarioeliminar, una parte de la materia orgánica disuel-

85


Lámina de polietileno

Anchura superior del canal Pasillo entre canales Superficie del agua

Disposición y dimensiona-miento de loscanales en un formatoestándar

ta, lo que se realizaría por procedimientos fisico-químicos de floculación-sedimentación.

El pretratamiento puede contener lossiguientes elementos:

• Para aguas residuales urbanas con la conta-minación normal

- Una reja de desbaste- Un canal desarenador- Un sistema desengrasador y de separa-ción de hidrocarburos (en su caso) - Un tamiz

• Para aguas residuales con alta carga orgánica

- Un sistema fisico-químico- Un decantador tipo Emsher (alternativoo complementario al anterior)

La instalación debe tener un by-pass pasi-vo (rebosadero de nivel) para poder desviar elexceso de caudal producido por las lluvias overtidos extraordinarios.

La superficie de plantación requerida varíade 1,5 a 2,5 m2 por cada habitante equivalente,

siendo necesaria una superficie complementariade aproximadamente 1,5 m2 por habitanteequivalente para los pasillos entre canales. Eltiempo de retención puede ser variable en fun-ción de la profundidad, pero como mínimo sedebe considerar de unos 5 días. La profundidadde los canales recomendada debe ser comomínimo de 0,5 m de lámina de agua y 0,2 m deresguardo. La anchura de los canales puede servariable, aunque en general se recomienda quesea entre 2,5 y 4 m para facilitar el manejo delmantenimiento.

La longitud de los canales puede ser tam-bién variable, siempre que en conjunto se con-siga la superficie de plantación requerida. El sis-tema puede realizarse a base de un solo canalde suficiente longitud, incluso dividido en variostramos separados por cascadas para salvar des-niveles importantes, o varios canales conectadosen serie o en paralelo, aprovechando las carac-terísticas topográficas del terreno. La impermea-bilización de los canales se hace con una láminade plástico, resistente a roturas por pisadas yroedores

Respecto a las plantas macrofitas en flota-ción que efectúan la depuración, podemos dar

86


Canales del sistema demacrofitas en

flotación en construcción

las siguientes informaciones y datos comoreferencia:

•Tipos de plantas

Existe un gran número de plantas de humedalesque pueden ser válidas para este fin, como porejemplo:

- Juncos de agua, eneas o espadañas(Typha sp.)- Esparganios (Sparganium sp.)- Diversas especies de juncos (Cyperus sp.,Scirpus, Juncus etc...)- Carrizos (Phragmites sp.).

• Número de plantas

Se recomienda del orden de 10 plantas por m2

de canal.

• Duracion de las plantas

Todas las plantas utilizadas son perennes, porlo que la duración activa del filtro es ilimitadasi se mantiene adecuadamente, principalmen-te si no falta el agua en los canales y se con-trolan las posibles plagas o enfermedades.Problemas de ver tidos incontrolados quecontengan sustancias nocivas para las plantas(herbicidas, por ejemplo) pueden hacer quelas plantas sufran o mueran completamente,en cuyo caso, una vez restablecido el ver tidonormal, se puede rehacer el filtro medianteuna nueva plantación.

• Fijación de las plantas

Las plantas se fijan en los canales mediante unsistema que comprende un flotador, un lastre yun dispositivo de enganche a los soportes linea-les (también flotantes) que recorren los canalesy mantienen inicialmente las plantas separadas alas distancias adecuadas. Como soportes linealesse pueden utilizar cuerdas de polietileno.

También se puede establecer el tapiz flo-tante sobre el suelo del canal antes de su llena-do con agua. En este caso, las plantas se colocansobre un sustrato de arena en el fondo delcanal, separadas entre sí unos 30 cm y se man-tienen en condiciones de humedad contínuapara favorecer su crecimiento hasta que llegan a

desarrollar una estructura superficial contínua, alentrelazarse las raíces y rizomas de las plantasiniciales y de las nuevas plantas formadas a par-tir de los rizomas. Una vez que el tapiz tiene laconsistencia adecuada, se llenan los canales deagua y el conjunto de las plantas que formabanuna especie.

• Entrada en funcionamiento

Una vez fijadas, las plantas comenzaran deinmediato su acción depuradora. Sin embargo, elfuncionamiento con eficacia plena lo alcanzaranal cabo de una año, aunque en climas tropicalesel proceso es más rápido.

•Tratamientos de las plantas

El único cuidado agronómico es el tratamientode posibles plagas o enfermedades que pudie-ran sufrir las plantas y el segado periódico de labiomasa producida en la parte aérea de las plan-tas (2 o 3 veces en el año).

• Produccion de biomasa

El crecimiento de las plantas produce una grancantidad de biomasa que, según se ha dicho enel párrafo anterior, es necesario cortar periódi-camente. El volumen de biomasa producidovaría en función de las condiciones climáticas dela zona en que esté situado el sistema, principal-mente, con la temperatura ambiente, pero siem-pre es muy abundante debido a que las plantasdisponen de agua y nutrientes sin limitación,siendo fácil el obtener producciones anualesque superen las 50 t de materia seca por ha. Larecolección se hace manualmente para plantasde pequeña superficie y mediante tractor conun brazo mecánico de corta y descarga en unacesta o remolque trasero.

La biomasa recolectada tiene las siguientesaplicaciones:

- Como forraje para alimentación deganado.- Como combustible.- Para la producción de compost paraenmienda de tierras y fertilización.- Para industrias de artesanía local que uti-lice los juncos o espadañas secos (asientosde sillas, paneles de construcción etc...).

87


3.3. Ejemplo de aplicación del sistema a la depuración de aguasresiduales urbanas

Los ensayos experimentales sobre este tipode depuración se han realizado al nivel dedemostración, en una plantación de 1.500 m2

efectuada en el aeropuerto de Madrid-Barajas,bajo el patrocinio de AENA, con un caudal diariode agua de unos 200 m3, una carga de contami-nación media de 700 habitantes-equivalente y untiempo medio de retención hidráulica de 6 días.Los valores típicos de depuración de los paráme-tros químicos obtenidos a lo largo del año 2001se reflejan en la Tabla I, y las correspondientes alos parámetros biológicos en la Tabla II.

Según se puede apreciar, la reducción con-seguida, sin ningún tipo de tratamiento previo(excepto un tamizado), fue muy aceptable ycumplió las condiciones de vertido durantetodo el año para la DQO y para la DBO5durante la primavera y el verano.

En cuanto al nitrógeno y fósforo, si biensufrieron una reducción considerable, en lascondiciones ensayadas no se llegó a la reduccióncompleta de dichos elementos.

En cuanto a los microorganismos patóge-nos, la reducción fue muy aceptable en todas lasépocas.

El filtro de macrofitas de Barajas funcionódurante 3 años consecutivos en régimen normal(1999-2002), mostrando una gran eficacia en laeliminación de los contaminantes orgánicos, sóli-dos en suspensión y microorganismos patóge-nos, así como la posibilidad de depurar las aguascon glicoles y las aguas de sentinas, siempre queéstas se llevaran previamente a una diluciónadecuada.

La reducción media, y las máximas y míni-mas mensuales de los distintos parámetrosdurante los 3 años que duró la experiencia seindica en la Tabla III.

En cuanto a la reducción media de losmicroorganismos más importantes de las aguasresiduales fue la siguiente:

- Microorganismos totales: 94,53 % ( de92,30 a 99,18)- Coliformes totales: 93,62 % ( de 77,65 a99,01) - Coliformes fecales: 96,14 % ( de 87,70 a9910)

Los resultados obtenidos en este proyec-to mostraron la eficacia del método para ladepuración de aguas residuales de una formanatural y económica, con un gasto mínimo deenergía y un mantenimiento relativamente sen-cillo. En el caso de que se deseara lograr unadepuración más completa, se podría comple-mentar con otros sistemas, o bien ampliar lasuperficie de plantación de macrofitas.

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Ecosistemasgenerados enun humedal

artificial. La abundante

biomasa que seproduce puede

ser segada yutilizada paradiversos fines

Dos estados de desarrollo

de las plantasdel filtro de

macrofitas enflotación insta-

lado en elAeropuerto de

Barajas(Madrid)

© J. Fernández

3.4. Datos experimentales sobre producción anual de biomasa yextracción de N y P por plantas de enea y esparganio

En una experiencia realizada con aguas residua-les del efluente de la depuradora de El Escorial(Madrid) durante 6 meses de período de creci-miento (abril – octubre), a partir de jóvenesplantones de enea y esparganio, el incrementomedio en peso seco de la enea fue de 3,85kg/m2 y para el esparganio de 5,23 kg/m2 .

Respecto a la extracción de nitrógeno yfósforo por las plantas en dicho período los valo-res fueron de 66,01 y 12,31 g/m2 de N y P res-pectivamente para la enea y de 133,93 y 16,08g/m2 de N y P respectivamente para el esparga-nio. El detalle de los valores en las diferentes par-tes de las plantas se indica en la Tabla IV.

89


04-01-01

17-05-01

30-07-01

19-11-01

Superficie de macrofitas: 1.500 m2. Caudal medio de agua residual bruta: 200

m3/día. Población estimada en base a la contaminación del influente: 700

habitantes-equivalente.

Reducción(%)

50785650

66853929

71915329

61734247

Efluente

13040324

12025335

9016295

11248398

Influente

260180738

350170547

310175627

2871756715

PARÁMETROSQUÍMICOS (mg/l)

DQODBO-5

Nitrógeno totalFósforo total

DQODBO-5


DQODBO-5


DQODBO-5


Fecha

21-02-01

19-04-01

30-07-01

26-11-01

Superficie de macrofitas: 1.500 m2. Caudal medio de agua residual bruta: 200

m3/día. Población estimada en base a la contaminación del influente: 700

habitantes-equivalente.

Reducción(%)

96,293,595,1

97,590,797,5

93,293,698,1

96,196,796,5

Efluente

642

3,72,50,5

19171

6,13,02,4

Influente

1586241

1462720

28326855

1589269

Cantidad demicroorganismos

(millones por litro)

TotalesColiformes totalesColiformes fecales




Fecha

Mes

Agosto 01

Junio 01

Dic. 01

Junio 02

Enero 01

Mes

Sept. 02

Febr. 02

Oct. 01Mayo 02

Febr. 02

Mayo 01

%

88,44

95,47

97,15

77,04

53,58

%

33,33

52,63

50,00

11,99

6,27

Reducción media (%)

65,68

80,60

66,40

35,85

27,11

DQO

DBO5

Sólidos ensuspensión

N-Total

P-Total

Reducción máxima

Reducción mínima

Parámetro EneaParte aéreaBaseRizomasRaíces

TotalExtracción media/día

EsparganioParte aéreaBaseRizomasRaíces

TotalExtracción media/día

Fósforo(g/m2)

8,062,021,280,95

12,310,14

6,533,954,251,35

16,080,18

Nitrógeno(g/m2)

36,7217,316,915,07

66,010,75

34,4239,1450,2010,20

133,961,52

Peso Seco(kg/m2)

2,2390,9160,3200,340

3,815

1,9781,3181,4180,518

5,232

Tabla IValores típicosde la variación

de los parámetros

químicos deuna EDAR

experimetal,instalada enBarajas, tras

la depuraciónpor el

sistema de filtros de

macrofitas enflotación.

Datos obtenidos

durante el año 2001

Fuente:Elaboración

porpia a partirde datos

experimentales

Tabla IIValores típicosde la variaciónde los paráme-tros biológicosde una EDARexperimetal demacrofitas,instalada enBarajas, tras ladepuración porel sistema defiltros conmacrofitas enflotaciónDatos obtenidosdurante el año2001

Tabla IIIReducción

media, y valores

máximos ymínimos men-

suales de losdistintos pará-

metros dedepuración

obtenidos en laEDAR de

macrofitas delAeropuerto de

Barajas duran-te los 3 añosque duró laexperiencia.

Tabla IVProducciónanual de bio-masa y extrac-ción de N y Ppor plantas deespadaña yesparganiodespués de 6 meses de crecimiento(abril-octubre)en el efluentede un trata-miento secun-dario de unadepuradoraconvencional

B

humedales uap

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