Consiste en copiar el proceso que sigue la naturaleza para limpiar las aguas, sirviéndose de la acción de suelos y plantas acuáticas, macrófitas.
La filtración realizada en un medio granular, es una de las principales operaciones unitarias utilizadas en el tratamiento de las aguas. Consiste en hacer pasar el agua residual a través de un lecho compuesto de material granular. Dentro del lecho filtrante, la depuración del agua se realiza por medio de un complejo proceso que incluye uno o más mecanismos.
La macrofitodepuración es un proceso de depuración natural realizado por las macrofitas que utilizan la materia orgánica, los nutrientes y las sales minerales del agua para su propio metabolismo, incorporando los nutrientes del suelo a su propia biomasa.
Los mecanismos por los que las plantas llevan a cabo la depuración del agua residual son los siguientes:
• Acciones Físicas: Filtración a través del conjunto de obstáculos del lecho, estratificación del suelo, rizomas y raíces que provocan la eliminación de los sólidos en suspensión.
• Acciones Biológicas: Acción de los microorganismos que en estos sistemas presentan actividades y desarrollos muy elevados. Las plantas actúan como sistema de aireación, suministrando el oxígeno necesario a las bacterias que viven en el sustrato, originándose la degradación aerobia de la materia orgánica. En zonas profundas pueden darse condiciones de ausencia de oxígeno, produciéndose degradaciones anaerobias.
En estos sistema se produce la eliminación directa de nutrientes, nitrógeno (250 kg/ha. año) y fósforo (40 kg/ha. año), estando los rendimientos alcanzados para la DBO5 y los sólidos en suspensión en torno al 90 y 70 % respectivamente. También se produce la eliminación de patógenos debido a la acción de antibióticos producidos por las raíces y la acción depredadora de bacteriófagos y protozoos asociados. El grado de tratamiento posible es elequivalente a uno secundario.
En el medio ambiente existen unos sistemas llamados humedales que están formados por terrenos inundados debido al régimen hídrico e hidráulico de la zona. Sus profundidades de agua normalmente son inferiores a 0,6 m, contienen plantas emergentes como carrizo y juncos. En ellos el agua fluye continuamente y la superficie libre permanece al nivel del suelo, o mejor (pues evita la proliferación de insectos) por encima del mismo, manteniéndolo en estado de saturación durante un largo periodo del año.
Además de ser un soporte para la actividad microbiológica, la vegetación presente en estos sistemas es muy productiva, proporcionando áreas de superficie adecuadas para la formación de películas bacterianas que facilitan la filtración y la absorción de los constituyentes del agua residual. También permite la transferencia de oxígeno a la columna de agua, y controla el crecimiento de algas al limitar la penetración de la luz solar. En estas condiciones, se facilita la absorción y filtración de los contaminantes procedentes de aguas residuales.
Los humedales tienen tres funciones básicas que los hacen tener un atractivo potencial para el tratamiento de aguas residuales:
1. Fijar físicamente los contaminantes en la superficie del suelo y la materia orgánica.
2. Utilizar y transformar los elementos por intermedio de los micro-organismos.
3. Lograr niveles consistentes de tratamiento con bajo consumo de energía y mantenimiento.
Se pueden recrear artificialmente, acumulando una pequeña capa de agua sobre la superficie del terreno, donde exista una capa del subsuelo relativamente impermeable que prevenga la filtración del agua en el subsuelo. Estas condiciones pueden crearse para construir un humedal casi en cualquier parte, modificando la superficie del terreno para que pueda recolectar agua y sellando la cubeta para retener el agua.
Los humedales artificiales poseen una capacidad de tratamiento de aguas idéntica a la de los naturales, con la ventaja añadida de que al formar parte del sistema proyectado, no están sujetos a las limitaciones de vertidos a ecosistemas naturales.
Suelen tener un fondo o base impermeable sobre la que se deposita un lecho de gravas, suelo u otro medio para el desarrollo de las plantas, que constituyen el principal agente depurador. Son ecosistemas que siguen propuestas de desarrollo sostenible teniendo en cuenta el medio ambiente.
Dependen del sistema de flujo del agua residual (horizontal, vertical, flujo superficial y flujo subsuperficial), sustrato utilizado (lecho de grava y arena), vegetación (plantas acuáticas flotantes, macrófitas acuáticas emergentes, sistemas mixtos de sucesión de vegetación, y sistemas de uso de macrófitas acuáticas emergentes en flotación).
En esencia, hay tres líneas de desarrollo tecnológico de humedales artificiales, cuyo modo de actuación, aun basándose en los mismos principios biológicos, es diferente:
1. Humedales de flujo superficial o de flujo libre (SFL, en inglés,Surface Flow Wetlands o Free Water Surface wetlands, FWS).
2. Humedales de flujo sub-superficial (SFS, en inglés, Sub-surface Flow Wetlands o Vegetated Submerged Bed, VSB, o también Subsurface Flow, SsF).
3. Humedales con las plantas flotando sobre la superficie del agua. A este último tipo de sistemas pertenecen los que utilizan plantas naturalmente flotantes, tales como el jacinto de agua (Eichornia crassipes) o la lenteja de agua (Lemna spp.) y las que utilizan especies emergentes a las que se les hace flotar, FMF, Filtro de Macrofitas en Flotación. Algunos autores separan los humedales con plantas flotado sobre la superficie del agua de los sistemas SFL y SFS y los denominan sistemas acuáticos de tratamiento de aguas residuales (en inglés APS ,Aquatic Plant Systems), reservando la denominación de humedales para los primeros (SFL y SFS).
Para los efectos de la filtración biológica artificial de aguas de baño utilizamos humedales de flujo subsuperficial (SFS): donde la superficie del agua se mantiene a nivel de la superficie del lecho permeable o por debajo de la misma. En ellos el influente circula a través de un medio inerte, que consiste en un lecho de arena y/o grava de grosor variable, que sostiene la vegetación (hidrófitos o higrófitos). Este lecho se diseña de modo que permita la circulación del agua residual a través del sistema radicular de las macrófitas acuáticas. El agua se mueve verticalmente a través de la zona radicular de las macrófitas, en sentido ascendente.
Los sistemas con flujo vertical operan con cargas superiores que los horizontales (20-40 g DBO/m2.dia, frente a 2-6 g DBO/m2.dia), produciendo efluentes más oxigenados y libres de malos olores.
Debido a que la eliminación de fósforo es mínima en estos sistemas, en ocasiones es conveniente preveer un filtro de acumulación de fósforo mediante resinas, arcillas especiales o similar.
La filtración realizada en un medio granular, es una de las principales operaciones unitarias utilizadas en el tratamiento de las aguas. Consiste en hacer pasar el agua residual a través de un lecho compuesto de material granular. Dentro del lecho filtrante, la depuración del agua se realiza por medio de un complejo proceso que incluye uno o más mecanismos.
La macrofitodepuración es un proceso de depuración natural realizado por las macrofitas que utilizan la materia orgánica, los nutrientes y las sales minerales del agua para su propio metabolismo, incorporando los nutrientes del suelo a su propia biomasa.
Los mecanismos por los que las plantas llevan a cabo la depuración del agua residual son los siguientes:
• Acciones Físicas: Filtración a través del conjunto de obstáculos del lecho, estratificación del suelo, rizomas y raíces que provocan la eliminación de los sólidos en suspensión.
• Acciones Biológicas: Acción de los microorganismos que en estos sistemas presentan actividades y desarrollos muy elevados. Las plantas actúan como sistema de aireación, suministrando el oxígeno necesario a las bacterias que viven en el sustrato, originándose la degradación aerobia de la materia orgánica. En zonas profundas pueden darse condiciones de ausencia de oxígeno, produciéndose degradaciones anaerobias.
En estos sistema se produce la eliminación directa de nutrientes, nitrógeno (250 kg/ha. año) y fósforo (40 kg/ha. año), estando los rendimientos alcanzados para la DBO5 y los sólidos en suspensión en torno al 90 y 70 % respectivamente. También se produce la eliminación de patógenos debido a la acción de antibióticos producidos por las raíces y la acción depredadora de bacteriófagos y protozoos asociados. El grado de tratamiento posible es elequivalente a uno secundario.
En el medio ambiente existen unos sistemas llamados humedales que están formados por terrenos inundados debido al régimen hídrico e hidráulico de la zona. Sus profundidades de agua normalmente son inferiores a 0,6 m, contienen plantas emergentes como carrizo y juncos. En ellos el agua fluye continuamente y la superficie libre permanece al nivel del suelo, o mejor (pues evita la proliferación de insectos) por encima del mismo, manteniéndolo en estado de saturación durante un largo periodo del año.
Además de ser un soporte para la actividad microbiológica, la vegetación presente en estos sistemas es muy productiva, proporcionando áreas de superficie adecuadas para la formación de películas bacterianas que facilitan la filtración y la absorción de los constituyentes del agua residual. También permite la transferencia de oxígeno a la columna de agua, y controla el crecimiento de algas al limitar la penetración de la luz solar. En estas condiciones, se facilita la absorción y filtración de los contaminantes procedentes de aguas residuales.
Los humedales tienen tres funciones básicas que los hacen tener un atractivo potencial para el tratamiento de aguas residuales:
1. Fijar físicamente los contaminantes en la superficie del suelo y la materia orgánica.
2. Utilizar y transformar los elementos por intermedio de los micro-organismos.
3. Lograr niveles consistentes de tratamiento con bajo consumo de energía y mantenimiento.
Se pueden recrear artificialmente, acumulando una pequeña capa de agua sobre la superficie del terreno, donde exista una capa del subsuelo relativamente impermeable que prevenga la filtración del agua en el subsuelo. Estas condiciones pueden crearse para construir un humedal casi en cualquier parte, modificando la superficie del terreno para que pueda recolectar agua y sellando la cubeta para retener el agua.
Los humedales artificiales poseen una capacidad de tratamiento de aguas idéntica a la de los naturales, con la ventaja añadida de que al formar parte del sistema proyectado, no están sujetos a las limitaciones de vertidos a ecosistemas naturales.
Suelen tener un fondo o base impermeable sobre la que se deposita un lecho de gravas, suelo u otro medio para el desarrollo de las plantas, que constituyen el principal agente depurador. Son ecosistemas que siguen propuestas de desarrollo sostenible teniendo en cuenta el medio ambiente.
Dependen del sistema de flujo del agua residual (horizontal, vertical, flujo superficial y flujo subsuperficial), sustrato utilizado (lecho de grava y arena), vegetación (plantas acuáticas flotantes, macrófitas acuáticas emergentes, sistemas mixtos de sucesión de vegetación, y sistemas de uso de macrófitas acuáticas emergentes en flotación).
En esencia, hay tres líneas de desarrollo tecnológico de humedales artificiales, cuyo modo de actuación, aun basándose en los mismos principios biológicos, es diferente:
1. Humedales de flujo superficial o de flujo libre (SFL, en inglés,Surface Flow Wetlands o Free Water Surface wetlands, FWS).
2. Humedales de flujo sub-superficial (SFS, en inglés, Sub-surface Flow Wetlands o Vegetated Submerged Bed, VSB, o también Subsurface Flow, SsF).
3. Humedales con las plantas flotando sobre la superficie del agua. A este último tipo de sistemas pertenecen los que utilizan plantas naturalmente flotantes, tales como el jacinto de agua (Eichornia crassipes) o la lenteja de agua (Lemna spp.) y las que utilizan especies emergentes a las que se les hace flotar, FMF, Filtro de Macrofitas en Flotación. Algunos autores separan los humedales con plantas flotado sobre la superficie del agua de los sistemas SFL y SFS y los denominan sistemas acuáticos de tratamiento de aguas residuales (en inglés APS ,Aquatic Plant Systems), reservando la denominación de humedales para los primeros (SFL y SFS).
Para los efectos de la filtración biológica artificial de aguas de baño utilizamos humedales de flujo subsuperficial (SFS): donde la superficie del agua se mantiene a nivel de la superficie del lecho permeable o por debajo de la misma. En ellos el influente circula a través de un medio inerte, que consiste en un lecho de arena y/o grava de grosor variable, que sostiene la vegetación (hidrófitos o higrófitos). Este lecho se diseña de modo que permita la circulación del agua residual a través del sistema radicular de las macrófitas acuáticas. El agua se mueve verticalmente a través de la zona radicular de las macrófitas, en sentido ascendente.
Los sistemas con flujo vertical operan con cargas superiores que los horizontales (20-40 g DBO/m2.dia, frente a 2-6 g DBO/m2.dia), produciendo efluentes más oxigenados y libres de malos olores.
Debido a que la eliminación de fósforo es mínima en estos sistemas, en ocasiones es conveniente preveer un filtro de acumulación de fósforo mediante resinas, arcillas especiales o similar.