AGUAS RESIDUALES DE PEQUEÑOS Y M EDIANOS

MUNICIPIOS

PRESENTADA POR: ANA MARIA NEBREDA CONESA DEPARTAMENTO DE ANALISIS AMBIENTAL JUNTA DE CASTILLA Y LEON BURGOS INTRODUCCION En general la composición natural de las aguas superficiales es muy variable y va desde las aguas oligotróficas muy pohres en elementos en disolución, originadas por procesos de fundición de la nieve en las cabeceras de los ríos, hasta las muy ricas en nutrientes propias de aguas estancadas y pantanosas casi siempre en los tramos finales de los ríos. El agua químicamente pura no es favorable para el desarrollo de la vida, por lo tanto si hablamos de la contaminación de las aguas nos referimos a las modificaciones de sus características naturales por efecto del hombre fundamentalmente. Esta contaminación afecta a la casi totalidad de los ríos y espacios acuáticos, afectando incluso a los considerados protegidos, y los que por su acceso pudiera pensarse que no eran vulnerables a las actuaciones humanas. A las causas tradicionalmente culpables de las alteraciones de las aguas (actividad industrial y vertidos de las grandes ciudades) hay que añadir otros no muy tenidos en cuenta pero de gran importancia en el desarrollo del problema. Estos son fundamentalmente, un aumento de la calidad de vida de las zonas rurales, con la instalación en casi rodas las poblaciones de sistemas de alcantarillado y vertido directo de los mismos a los cursos de agua. Igualmente el desarrollo y modernización de la agricultura con un considerable aumento en el consumo de productos químicos (abonos, herbicidas, insecticidas, etc.), así como el paso de una ganadería extensiva integrada en el medio rural a formas intensivas, que suponen una concentración de desechos de eliminación indiscriminada fuente importantísima de alteraciones. A esto se puede añadir el aumento de población durante el verano de pequeñas poblaciones rurales que dificulta la aplicación de cierras medidas correctoras. La contaminación de las aguas continentales plantea en nuestro país y nuestra

comunidad graves problemas. Por un lado la insuficiencia de nuestros recursos hídricos que hacen que el agua sea considerada por la vigente Ley de Aguas (Ley 29/1985, 2 de agosto) como "un recurso natural, escaso, indispensable para la vida y para el ejercicio de la inmensa mayoría de las actividades económicas; es irreemplazable, no ampliable por la mera voluntad del hombre, irregular en su forma de presentarse en el tiempo y en el espacio, fácilmente vulnerable y suceptible de usos sucesivos", por otro, la degradación de las condiciones de vida en este medio, que provoca cambios a veces irreversibles en la flora y fauna acuática. La gravedad de la situación se debe a numerosas actitudes y errores de los cuales conviene destacar la falta de conciencia tanto individual como colectiva ante la gravedad del problema. Por otra parte existe la creencia casi generalizada de la posibilidad de autodepuración de los cursos de agua, que en estos momentos no es posible ya que el aumento de la carga contaminante es tan importante y los vertidos tan próximos en la mayoría de ellos, que no permite un efecto de dilución y mucho menos de autodepuración en una distancia razonable, acumulándose los vertidos desde las cabeceras de los ríos. Ante este deterioro evidente de los cauces y en la convicción de que es poco probable que en un futuro inmediato se produzca una disminución de los vertidos, la Junta de Castilla y León ha elaborado un ambicioso plan de Saneamiento, con el fin de reducir el impacto de los mismos, de acuerdo con las exigencias comunitarias y legales. PROBLEMATICA DE LAS AGUAS RESIDUALES DE LAS PEQUEÑAS POBLACIONES EN CASTILLA Y LEON La distribución de la póblación en nuestra Comunidad, y los condicionantes geográficos, sociales y económicos son los mayores problemas que se encuentran en la aplicación de medidas correctoras. El estudio realizado por Javier Arribas en 1990 pone en evidencia que mientras en la medida nacional un 60% de la poblacion se concentra en núcleos con más de 20.000 habitantes, en Castilla y León esta proporción no llega al 45%. Los municipios medianos (entre 5.000 y 2.000 habitantes) contabilizan el 11% de la población mientras que el restante 44% se reparte en los pequeños municipios de los cuales los menores de 500 habitantes recogen el 13% de la población. Esto da idea de la gran cantidad de municipios pequeños que existen en nuestra Comunidad y que si comparamos con otras comunidades tales como Andalucía, Aragón y Cataluña (Fig. 1), no deja de llamarnos la atención la gran diferencia con ellas, pues podemos apreciar que a pesar de presentar diferencias, tienen su población distribuida más homogéneamente, siendo los medianos municipios los más abundantes.

Fig. 1. Distribución de Municipios según tamaño. (Arribas, J. 1990)

Fig. 2. Cauces receptores de los municipios de Castilla y León con menos de 20.000 habitantes.

En Castilla y León sin embargo con aproximadamente 2.200 municipios de menos de 20.000 habitantes, unos 1.400 tienen menos de 500.

En este estudio se analizan otras características que pueden afectar a la puesta en marcha de un plan de saneamiento, tales como la altitud y la importancia de los distintos cauces receptores. En la figura 2 se puede apreciar como tres de cada cuatro municipios vierten en arroyos de poco o nulo caudal durante el verano y otoño, y como más de la mitad de los pueblos están situados por debajo de los 1.000 m. donde la orografía hace difícil la instalación de saneamientos mancomunados, o la modificación del vertido hacia cauces de mayor caudal. Los arroyos, donde se realiza mayoritariamente los vertidos de las pequeñas poblaciones, por su irregular régimen hidráulico, son los más afectados. Los ríos, tienen en general mayor capacidad de recuperación, sin embargo los vertidos de grandes poblaciones y el periodo de estiaje, aun con vertidos menos importantes pueden afectar gravemente la calidad de los mismos. Existe igualmente una gran cantidad de redes de saneamiento rurales que tienen entroncadas las aguas ganaderas y las de lluvia, con lo que la cantidad y calidad de los afluentes se ve muy afectada. Los estudios realizados en nuestra región, ponen de manifiesto que la producción de residuos ganaderos suponen 20.960.000 Equivalentes-habitantes, o sea 8 veces superior a los de origen urbano. Aun suponiendo que parte de estos residuos son reutilizados como abono orgánico, no debe de dejarnos de llamar la atención el impacto que supone en el medio rural la existencia de estos vertidos, ya sea en las redes de saneamiento, o en vertidos incontrolados y difusos a lo largo de los cauces. TIPO DE CONTAMINACION DE LAS AGUAS RESIDUALES DE LOS NUCLEOS RURALES Y SU CARACTERIZACION Los vertidos de los núcleos tirbanos rurales aunque cualitativamente Son similares a los vertidos de origen urbano, son cuantitativamcntc muy variables, no solo por el número de habitantes que realizan su vertido sino por las actividades agrícolas y ganaderas que en la zona puedan aumentar la carga contaminante de una forma puntual ajena incluso a la red de saneamiento. Los parámetros más significativos para evaluar la carga contaminante de este tipo de vertidos son:

I - Aspectos Físicos:

- Materias en suspensión: Estos materiales son los que dan parte del color y la turbidez a las aguas. Los materiales así transportados producen cambios físicos y bioquímicos, por sedimentación y descomposición, alterando las condiciones naturales de los cauces. - Color: Producido por sustancias tanto en solución como en suspension.

- Temperatura: Las aguas residuales de tipo urbano tienen una temperatura superior a la media del cauce donde vierten, afectando en diferente medida a las condiciones biológicas de los puntos de vertido.

II - Otras características fisicoquímicas.

- pH: Este parámetro no es una medida de valor estrictamente higiénico ya que de forma natural varia según condiciones edáficas y actividad fotosintética de las aguas, sin embargo, su cambio o alteración no esperada nos debe inducir a sospechar de la presencia en las aguas de sustancias sospechosas. Igualmente, a partir de ciertos limites de pH incluso cein valores compatibles con la vida, las especies acuáticas se ven afectadas y pueden desaparecer del tramo de río afectado. El pH influye también sobre la toxicidad de otros contaminantes favoreciendo su disolución. - Conductividad: Permite evaluar la mineralización global de las aguas y detectar un aporte anormal de sales en un determinado cauce. - Sales disueltas: En este tipo de vertido aparecen en esta forma, compuestos de azufre, cloro y cloruros, sodio, potasio y magnesio, en su mayor parte originadas por actividades ganaderas y pequeñas industrias de tipo alimentario. - Elementos nutrientes: El nitrógeno y el fósforo están considerados aparte, debido a su importancia en la cutrofización, y la evolución de las aguas durante su depuración biológica. * Nitrógeno: Es el típico indicador de contaminación orgánica. La evolución del nitrógeno orgánico presente en las aguas residuales, se realiza hacia formas inorgánicas del mismo (amoniaco nitratos y nitritos). * Fósforo: Se ha observado un enriquecimiento progresivo de este elemento en las aguas en zonas rurales, debido fundamentalmente al efecto de los detergentes domésticos y los abonos fosforados. - Otros contaminantes: Se pueden encontrar otro tipo de elementos no deseables, tales como metales pesados, detergentes, aceites y grasas, aunque no deben estar en cantidades que puedan interferir un sistema de depuración biológica.

III -Aspectos bioquímicos El principal contaminante de las aguas domésticas, es la materia orgánica. Su determinación constituye el medio mas útil para conocer la calidad de las mismas y su posibilidad de depuración. La materia orgánica presente en las aguas sufre ya sea en medio aerobio como anaerobio, una serie de procesos biológicos de mineralización los cuales constituyen de forma natural lo que se denomina "autodepuración" de las aguas. Este conjunto de procesos controlados son la base de todos los sistemas de depuración biológica de las aguas residuales. En la determinación de las cargas orgánicas se usan los siguientes parámetros:

* Oxigeno disuelto: En condiciones ambientales normales la cantidad de oxigeno disuelto en el agua está comprendida entre 8-10 mg./l. considerándose esta última cantidad como el 100% de saturación de este elemento en las aguas. Su presencia es necesaria para la oxidación de la materia orgánica y de los compuestos inorgánicos presentes en las aguas y susceptibles de ser oxidados. La variación de sus contenidos nos permite valorar la posibilidad de depuración de las aguas o evaluar la autodepuración de un cauce.

Figura 3 Variaciones del perfil de oxígeno de un río en función de la importancia de su

contaminación orgánica (Person, P., 1978).

A Contaminación ligera.

B= Contaminación media. C= Contaminación muy fuerte.

Fig 4.Perfil de oxígeno de un río aguas abajo de un vertido orgánico (Person, P., 1978).

En la figura 3 y 4 podemos apreciar las variaciones en espacio y tiempo del perfil de oxígeno de un río en función de la importancia de la carga contaminante. Se puede apreciar que un vertido contaminante de importancia media en un río, necesita de 10 días o 100 km. para recuperar las condiciones primitivas existentes en el punto anterior al vertido. Pequeños vertidos muy próximos entre si, fenómeno muy normal en nuestros ríos, aumentan de tal forma la importancia de la carga orgánica contaminan-te de tal forma que hace inviable la posibilidad de su autodepuración.

* Demanda Biológica de Oxígeno (D.B.O.): Mide el oxigeno consumido por los microorganismos para degradar la materia orgánica. En el laboratorio se suele determinar la DBO es decir la demanda biológica en 5 días y que internacionalmente se considera representativa. * Demanda Química de Oxígeno: Es la medida del consumo de un producto oxidante, generalmente dicromato potásico, empleado en la oxidación total de las materias oxidables presentes en el agua. IV- Aspectos microbiológicos: En las aguas residuales, existen una gran cantidad de agentes patógenos, que dependiendo de sus condiciones y cualidades de supervivencia pueden ser potencialmente trasmitidos por ese medio.

En el cuadro 1 aparece una relación de los microorganismos patógenos que podemos encontrar en aguas residuales de tipo urbano. La importancia epidemiológica de este medio en la transmisión de enfermedades está en la actualidad adquiriendo caracteres muy preocupantes. La vía de trasmisión de estas enfermedades es fundamentalmente por ingestión si bien algunas de ellas se pueden trasmitir por la piel. Es necesario controlar la existencia de organismos patógenos en las aguas residuales tratadas, sobre todo si se va a hacer un uso posterior de ellas, a pesar de que su control no está reflejado en las condiciones de vertido de la Ley de Aguas. El control microbiológico se realiza por la determinación de los denominados indicadores microbiológicos de contaminación fecal. Estos indicadores (cuadro 2) son obligatoriamente determinados en aguas, tanto en potables como en uso para baño, sin embargo la vigente Ley de Aguas no lo exige en el caso de aguas residuales.

Cuadro 1.- Agentes patógenos en aguas residuales

Cuadro 2.-Indicadores biológicos de contaminación fecal

UTILIZACION DE TECNOLOGÍA SENCILLA O BLANDA EN LA DEPURACION DE PEQUEÑAS COMUNIDADES En el cuadro 3 quedan reflejadas las características mínimas de calidad, exigidas a los vertidos de aguas residuales (B.O.E. 30/4/86). La superación de dichos contenidos en los vertidos lleva consigo el pago de un canon de vertido, siempre y cuando no se

supere una cantidad máxima a partir de la cual no está permitido el vertido. Un estudio realizado en vertidos domésticos en nuestro país (cuadro 4), pone de manifiesto la necesidad de depuración de todos los vertidos de aguas residuales domésticas, incluso las consideradas como de contaminación débil, y que corresponden a vertidos de pequeñas poblaciones. Una de las causas del grave deterioro de la calidad de las aguas continentales de nuestra Comunidad, está en los elevados costes de depuración de las técnicas convencionales que las hace inaccesibles para los medianos y pequeños municipios tan abundantes en nuestra región. Hasta hace unos pocos años la orientación tecnológica de depuración de aguas residuales, se dirigió hacia la construcción de plantas convencionales, con un costo de mantenimiento muy elevado. El tiempo ha demostrado que este modelo es útil y necesario para grandes poblaciones, sin embargo es absurdo e inoperante para las pequeñas e inclusive medianas poblaciones no solo por cuestiones económicas sino también por la preparación técnica necesaria para la gestión de una planta de este tipo. Por esta causa en la actualidad se tiende a la aplicación de técnicas más naturales, con una mayor adaptación a las condiciones del medio físico y humano, unido a un bajo coste técnico y energético. En esencia todas estas tecnologías están basadas en procesos fisicoquimicos y biológicos de depuración similares a los convencionales, pero con una concepción más simple y económica. De entre ellas las más interesantes para su uso en mtinicipios pequeños y núcleos rurales son: Sistema de lagunaje natural, aplicación de aguas residuales en el suelo o sistema de "Filtros verdes", depuración por lechos de turba, y empleo de Macrofitas como elementos activos de depuración y obtención de biomasa.

Cuadro 3. Características exigidas en los vertidos (RIFAL DECRETO 849/86 B.O.E. 30/4/86)

Cuadro 4 Composición típica de aguas residuales domésticas sin tratar (Ortega, E., 1986)

SISTEMA DE TRATAMIENTO POR LAGUNAJE NATURAL Se denomina lagunaje a un sistema de tratamiento de aguas residuales, que consiste básicamente en una laguna o grupo de lagunas, donde se consigue la estabilización de la materia orgánica, a través de una serie de procesos físicos, químicos y biológicos, que reproducen el fenómeno natural de la autodepuración de una forma controlada.

TIPO DE LAGUNAS

Las lagunas se pueden clasificar según criterios muy diversos pero la más utilizada se realiza, *- Según las reacciones biológicas. Desde el punto de vista biológico y atendiendo a las reacciones biológicas dominantes se clasifican en:

1. Aerobias: Lagunas poco profundas (entre 1-1.5 m.) por lo que abunda el oxígeno distribuido en toda la masa de agua y que se realizan en ella reacciones de degradación aerobia (oxidación) y fotosíntesis. La carga orgánica superficial no debe sobrepasar los 224 kg. DBO/ha/día para que las condiciones se mantengan. El inconveniente más acusado es el elevado contenido de SS en el efluente debido a la producción de algas en las mismas, así como la posibilidad de proliferación de plantas en el fondo si esta no está recubierta.

2. Anaerobias: Son lagunas más profundas (2.7-3.6 m.) en las que la carga orgánica contaminante es muy grande (hasta 1.120 kg. DBO/ha/dia). Por esta causa toda la masa de agua se encuentra en condiciones anaerobias, y la materia

orgánica se degrada por esta vía desatrollándose el proceso en dos fases, una primera de acidificación y una segunda de reducción total de estos ácidos ametano y anhídrido carbónico. Estas lagunas por su alto rendimiento, se usan como primer paso en el tratamiento de aguas con elevada carga orgánica, sin embargo este tratamiento debe se completado ya que su rendimiento de eliminación de DBO en condiciones normales oscila entre el 50-60%.

3. Facultativas: Son lagunas de proftindidad intermedia (entre 1-2,5 m.) utilizadas para el tratamiento de aguas con carga orgánica moderada (entre 17-35 kg. DBO/ha/dia). En ellas se distinguen 3 zonas: una superficial aerobia, donde se produce la oxidación de la materia orgánica a expensas del oxigeno que proporcionan la fotosíntesis y la reaireación superficial. El fondo es la parte donde se depositan los lodos y donde se realizan reacciones de mineralización de los mismos por acción de las bacterias anaerobias. Entre ambas existe una zona central en la que el sustrato se descompone por efecto de bacterias de tipo facultativo (Fig. 5)

Este tipo de lagunas son muy utilizadas después de una laguna anaerobia para mejorar las características del efluente final antes de su vertido.

*- Atendiendo al grado de tratamiento previo del efluente pueden ser:

1. Lagunas primarias: Cuando reciben el agua residual bruta sin ningún tratameinto previo.

2. Lagunas secundarias: Cuando las aguas que reciben son efluente de un tratamiento primario.

3. Lagunas terciarias o de maduración: Por lo general constituyen el último eslabón de la cadena y las aguas que reciben proceden de un tratamiento secundario. Son lagunas poco profundas (hasta 1 m.) de poca carga y muy aireadas, cuya principal misión es la eliminación casi total de los organismos indicadores de contaminación fecal.

*- Según el método de aireación que puede ser natural o mecánico las lagunas pueden ser:

1. Lagunas aerobias: Tienen una aireación natural ya que el oxigeno es suministrado por la actividad fotosintética y por la reaireación superficial.

2. Lagunas aireadas: La cantidad de oxigeno producido de forma natural es insuficiente para atender a los procesos de oxidación por lo que es necesaria la instalación de aireadores mecánicos suplementarios.

*- Según las condiciones de descarga

1. Lagunas sin descarga: En ellas el nivel del liquido se mantiene cónstante ya que la evaporación y las infiltraciones son iguales a la suma del infitiente más las precipitaciones.

2. Lagunas con descarga controlada: Son de retención prolongada y tienen una descarga total cuando las condiciones del agua lo permite.

3. Lagunas con descarga continua: El caudal del efluente es similar al del influente. La mayoría de las lagunas de estabilización son de este tipo.

Fig. 5. Fundamento de funcionamiento de una laguna facultativa FUNDAMENTO DE UNA LAGUNA FACULTATIVA E.P.A. 1977

PROCESOS DE TRANSFORMACION EN EL LAGUNAJE En una laguna o balsa de estabilización tienen lugar importantes reacciones fisicoquímicas y bioquímicas que permiten la mineralización de la materia orgánica

presente. El tipo de procesos que se desarrollan depende de distintos factores entre los que cabe destacar por su importancia la luz, la temperatura, el pH, el oxigeno disuelto, la cantidad de nutrientes y los elementos tóxicos presentes en el influente, la salinidad y los fenómenos atmosféricos que pueden afectar a la laguna. Todos estos factores pueden afectar al desarrollo de los microorganismos presentes en el agua y que son los responsables de la degradación de la materia orgánica. Los procesos que tienen lugar en las lagunas dependen del tipo de las mismas.

Procesos que se producen en la laguna aerobia

*- Respiración y fotosíntesis: Proceso de degradación por oxidación de la materia orgánica debido a los micro/macroorganismos con formación de CO2 y H2O. La principal consecuencia biosintética de esta reacción es la síntesis de material celular de los organismos beterotrofos. Cuando la materia orgánica escasea en el medio aparece una respiración endógena por la cual las bacterias oxidan sus reservas energéticas y en el último extremo ellas mismas desaparecen. Esto explica la poca acumulación de lodos que se da en una laguna. La fotosíntesis es la formación de material celular por efecto de la luz en los organismos autotrofos, con la formación de una cantidad importante de O2 que permite la aireación de la laguna, y el desarrollo de las bacterias aerobias que degradan la materia orgánica. Los principales organismos fotosintéticos de las lagunas son las algas. En presencia de la luz, la respiración y fotosíntesis ocurren simultaneamente en las algas sin embargo durante la noche la respiración de las algas continua mientras que la fotosíntesis se detiene, por lo que hay un consumo de O2. Esto, explica las variaciones de Oxígeno disuelto entre el día y la noche. * Transformación de nutrientes:

A.- Transformación del nitrógeno: En condiciones aerobias la mineralización del nitrógeno de las balsas está representada en la figura 6. El ion amonio originado por la degradación de la materia orgánica es utilizado en parte por las algas para la síntesis de materia y en parte se mineraliza hasta la formación final de nitratos.

NH4+ nitrosomas NO2

nitrobacter NO3-

El ion amonio puede pasar la atmósfera en forma libre

Figura 6. Transformaciones del Nitrógeno en una laguna en condiciones aerobias

B.- Transformaciones del Fósforo: Las aguas residuales urbanas tienen un contenido elevado de fósforo con lo que se enriquece el medio superando las necesidades de los microorganismos. Las condiciones de las lagunas favorecen la precipitación de los fosfatos en forma insoluble. La eliminación del fósforo de las aguas se realiza por mecanismos fisicoquímicos como adsorción, coagulación y precipitación, aunque algunos microorganismos lo almacenan en forma de polifosfatos de reserva. La eliminación del fósforo en lagunas puede alcanzar el 90%. C.- Transformaciones del Azufre: Los compuestos orgánicos del azufre se mineralizan por efecto de diversos microorganismos, liberándose SH2 que es oxidadó rápidamente a sulfato (bacterias quimioatótrofas). Este azufre en forma de sulfato, es utilizado por plantas y microorganismos presentes en el agua.

*- Transformaciones en el oxígeno disuelto: La principal fuente de oxígeno de las lagunas aerobias es la fotosíntesis. La reaireación superficial tiene también importancia, siendo la velocidad de intercambio a través de superficie, directamente proporcional al défcit de Oxígeno. A medida que aumenta la superficie, ambos efectos decrecen por lo que el Oxígeno disuelto se ve disminuido. Igualmente durante la noche, periodo en el que la actividad fotosintética desaparece, hay una importante disminución del Oxígeno en el medio. A lo largo del proceso de depuración, hay una demanda de oxígeno tanto de los microorganismos como los compuestos orgánicos que se oxidan. Si el oxígeno

consumido es mayor que el producido, hay un déficit y la laguna puede pasar a ser anaerobia.

Procesos que se producen en laguna anaerobia En las lagunas anaerobias, las transformaciones se realizan tanto en la fase acuosa como en los lodos del fondo compuesto fundamentalmente de sólidos y células muertas, susceptible de ser degradada por los microorganismos que allí se desarrollan. El proceso de degradación consta de dos fases: una de formación de ácidos a partir de las materias orgánicas y otra de formación de metano a expensas de los productos obtenidos de la primera parte. Como consecuencia de estos procesos parte de los compuestos formados no están oxidados y son el origen de los malos olores asociados a este tipo de lagunas. RESULTADOS DEL TRATAMIENTO DE AGUAS POR LAGUNAJE Los resultados obtenidos por el sistema de lagunaje, dependen de muchos factores, pero en un sistema bien concebido se obtiene un efluente de buena calidad en el que hay una clara eliminación de DBO, nutrientes, sólidos en suspensión, cierta cantidad de metales pesados y la casi total eliminación de los organismos patógenos. Los primeros se eliminan por los procesos de sedimentación, adsorción y mineralización que ya hemos estudiado. Los metales pesados pueden sufrir una eliminación o un paso a formas no tóxicas, por oxidación o por la formación de sulfuros que son insolubles. Igualmente existen microorganismos (Pseudomonas), algas (oscillatoria) y plantas (Jacintos de agua) que son capaces de acumular e incluso volatilizar ciertos metales pesados. Por último, hay que tener en cuenta que el fin de cualquier tratamiento de aguas residuales es igualmente el de eliminar los agentes patógenos que pueden ser causa de enfermedades, y que utilizan el agua como vehículo de transporte. Desde el punto de vista sanitario, las aguas depuradas por métodos de lagunaje, tienen un porcentaje de eliminación de coliformes muy elevado llegándose a obtener reducciones superiores al 99%. Se ha comprobado, que con un buen diseño y modo de operación, las lagunas son mas eficaces que los métodos convencionales en la eliminación de patógenos. SISTEMA DE TRATAMIENTO POR FILTRO VERDE Se denomina filtro verde a una instalación de depuración de aguas residuales, consistente en la aplicación de las mismas al terreno, aprovechando la acción depuradora del suelo, cultivos agrícolas o plantaciones forestales.

Acción depuradora del suelo La infiltración del agua en el suelo depende de la permeabilidad de sus horizontes por lo que la retención del agua por el mismo, está ligada a su granulometría.

Las materias disueltas en el agua, que en el caso de aguas residuales urbanas corresponde mayoritariamente a materia orgánica, sigue tres caminos en el suelo:

- Una parte es utilizada por los microorganismos del suelo como alimento para su crecimiento (77%, aproximadamente). - Otra parte es oxidada por los microorganismos en condiciones aerobias como fuente de energía, produciéndose una mineralización con formación de CO2.

La aireación del suelo viene ligada a su contenido en agua y es condicionante para la oxidación y acción de las bacterias. Una Ha. de suelo cuando está seco puede contener 600 kg. de Oxígeno que se renueva cada 75 minutos en los 20 cm. del horizonte superior, cantidad muy superior a lo obtenido en la reaireación superficial en una laguna.

- Otra parte no será utilizada y pasará al subsuelo en el agua de percolación (14%).

La importancia de los microorganismos del suelo en la descomposición de las materias orgánicas es enorme ya que 1 ha. de suelo contiene hasta 2 Tm. de materia seca de microorganismos, comparable a 400 m de un estanque de aireación de una estación depuradora de lodos activados (Laorden. J., 1982). Los procesos de depuración corren a cargo de estos microorganismos, de forma similar a los procesos que ocurren en las lagunas, con otras ventajas adicionales. Por una parte los coloides y arcillas del suelo colaboran eficientemente en la deptiración, fijando o adsorbiendo parte de los elementos a depurar (Fósforo, potasio, metales pesados). Por otra parte, la vegetación absorbe los nutrientes puestos a su disposición tanto por microorganismos, como por los elementos del suelo, exportando del mismo los productos que llegaron a él en vertidos contaminantes. CAPACIDAD DE DEPURACION DEL FILTRO VERDE Las aguas de drenaje de depuración por filtro verde, son tan aceptables desde el punto de vista sanitario, como las procedentes de depuradoras en buen funcionamiento, con la ventaja de que, tanto colorantes como espumas, no aparecen en ellos debido a su retención por los coloides del suelo. En cuanto a los microorganismos patógenos presentes en las aguas, desaparecen en un tiempo relativamente corto, si el suelo mantiene sus condiciones aerobias, por efecto del sol, la desecación y la competencia con la flora microbiana del suelo. Sin embargo las formas esporuladas de carbunco (ántrax) no son eliminados permaneciendo en el terreno. No obstante, para el riego de un filtro verde con aguas residuales, deben tomarse ciertas precauciones, tales como evitar la aspersión en productos comestibles durante la

floración y sobre todo en cultivo de vegetales a consumir en crudo. Por ello la utilización de especies madereras en este tipo de instalaciones, es la más conveniente ya que este peligro queda limitado, si se tiene la precaución de vallar la instalación para evitar el paso del ganado a pastar. La depuración de aguas residuales mediante filtro verde es una clara alternativa a la depuración convencional, sobre todo en pequeños municipios (hasta 25.000 H.) en los que la posibilidad de depuración convencional sea económicamente abordable por los ayuntamientos, y estos tengan disponibilidad de terrenos rurales de escaso valor, para su implantación. La carga máxima admisible por Ha. ronda los 200 Eq. hab. para vertidos de origen doméstico. Sin embargo los técnicos están de acuerdo en predecir que la eficacia de este método en nuestro país con mayor temperatura, insolación y evotraspiración, puede ser mayor que en el resto de Europa, por lo que el rendimiento de depuración sería superior, factor importante que debe ser estudiado. SISTEMA DE TRATAMIENTO POR FILTRACION SOBRE TURBA La técnica de filtración sobre turba, aprovecha las propiedades absorbentes y complejantes de la turba en relación con las materias coloidales y disueltas. Estas propiedades, unidas a los efectos de retención mecánica sobre las materias en suspensión y la depuración biológica producida en el medio filtrante, permiten con un volumen apenas superior al de las estaciones depuradoras convencionales, y con un coste de menos de la mitad, obtener para los efluentes unas características de calidad, iguales o mayores para todos los parámetros. Este método es muy usado en Francia en pequeñas comunidades (hasta 3.000 Eq. Ha.) CARACTERÍSTICAS DE LA INSTALACION El conjunto de la instalación de depuración por este sistema consta esencialmente de:

- Tratamiento primario: El agua sufre un tamizado de distintos grosores, hasta llegar a 250 u. para evitar el colmatado de la turba. En este mismo paso hay un desengrasado del agua. - Tratamiento secundario: El efluente llega por gravedad a unas balsas cuyas características están reflejadas en la figura 7.

El agua pasa a través de la turba y la depuración se realiza por retención de las materias en suspensión así como por adsorción y absorción por el tejido vegetal fibroso. Por un lado la turba puede ser considerada también como un medio vivo con actividad microbiana entre sus constituyentes fibrosos, que hacen que se comporte como auténticos lechos bacterianos en la depuración. En el funcionamiento de este sistema, y ante la previsión de colmatado de la turba se

debe de proceder el escarificado sistemático de la misma, así como a su descanso periódico.

- Tratamiento terciario: Puede ser un método complementario y consistente en lagunas poco profundas en las que el sol, el aire y la posibilidad de plantación de macrofitas, favorecen la depuración total final de efluente.

Esta técnica presenta ciertas ventajas importantes con respecto a otras técnicas blandas:

- No exige grandes superficies para su implantación. - No produce lodos ni desechos indeseables. - No aparecen en las proximidades de la instalación, ni malos olores ni mosquitos, por lo que su uso en lugares residenciales puede ser una gran alternativa

Los cuidados que requiere una instalación de este tipo son muy simples y no precisan una preparación técnica especial. Se precisa una limpieza y puesta a punto diaria del tamiz, con la evacuación de los lodos depositados en él. Posteriormente y con una periodicidad más grande se realizarán labores de mantenimiento de la turba (arado, aclarado y escarificado). A partir de los cinco años se realizará un cambio de la turba por otra nueva, para comenzar el cielo.

Figura 7

Esquema de una instalación de filtración sobre turba. (Camps, P., 1982).

SISTEMA DE DEPURACION POR MACROFITAS Durante el último cuarto de siglo se ha venido estudiando las plantas vasculares (macrofitas) y su papel en el tratamiento de las aguas residuales. Su utilización está normalmente ligada a los sistemas de depuración terciaria. En estas condiciones (estados de mineralización altos y contenido en materia orgánica bajo), la rentabilidad de depuración por este sistema es elevado. La gran disponibilidad de elementos nutritivos minerales, permite la formación de gran cantidad de biomasa, y como consecuencia una buena depuración en elementos minerales fundamentalmente de Nitrógeno y Fósforo, responsables de los fenómenos de eutrofización. La utilización de macrofitas tiene unas ventajas muy a tener en etienta en la elección de depuracion.

- Elimina de una manera muy efectiva los nutrientes que favorecen la depuración. Así según Blaque et al. (1982) los valores de fijación de estos elementos e Kg/ha. para este tipo de plantas es:

- Controlan la producción de algas por competencia por los nutrientes, por lo que se elimina parre de la DBO producida por esta causa. - Disminuyen gran cantidad de sólidos en suspensión y de coloides por fijación en raíces y tallos. - Se ha observado una gran efectividad de las mismas en la eliminación de metales pesados.

ESPECIES DE MACROFITAS MAS USADAS Las especies de macrofitas usadas en depuración quedan reflejadas en el cuadro 5. Parece que las plantas emergentes son las más interesantes ya que no esta limitada su actividad fotosintética y el agua no es un factor limitante. La biomasa producida por este sistema, debe ser recogida regularmente y puede utilizar:

- En forma de compost como fertilizante en agricultura. - Alimentación para el ganado. Estos dos tipos de aprovechamiento solo puede ser tenidos en cuenta en el caso de que los vegetales no acumulen tóxicos fundamentalmente metales pesados, que puedan acumularse en la cadena trófica. - Utilización como biomasa de metanización o utilización energética. Este empleo no se justifica en la actualidad desde un punto de vista económico ya que los rendimientos para recuperación de energía son débiles (del orden de 31 de metano/gr. de materia seca).

Cuadro 5. Macrofitas susceptibles de ser utilizadas en depuración de aguas

BIBLIOGRAFíA

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