Técnicas de Depuración Natural de Aguas Residuales

Tradicionalmente hemos planteado el tratamiento de las aguas residuales como una acción de mejora ambiental lineal y desconexa de su entorno. Depuramos para no dañar el río, invertimos un dinero en conseguir que nuestros residuos no perjudiquen el entorno, pero casi nunca nos planteamos el tratamiento de las aguas residuales como un mecanismo de ahorro, no tan solo del agua sino también de los nutrientes que componen nuestra “contaminación”.

La depuración natural utiliza y maximiza una serie de procesos que se dan de forma natural en el medio, en un emplazamiento controlado. Creando un espacio en el que se desarrollan una serie de ecosistemas que permitan la recuperación de un recurso, el agua, y la reintroducción al ciclo biológico de unos excedentes (la contaminación-nutrientes) convirtiéndolos en productos, de una forma no traumática para el medio.

Estos sistemas se utilizan en una gran variedad de situaciones, ya que  son altamente adaptables a los diferentes usos que se le quieran dar, abarcando de una forma efectiva, técnica y económica, desde el tratamiento de casas aisladas, pequeños núcleos, pueblos, industrias agroalimentarias, residuos ganaderos, etc.

Distinguimos dos ramas los métodos de tratamiento: Los de aplicación directa sobre el terreno y los sistemas acuáticos. Ambos son una acción combinada de vegetación, suelo y microorganismos que encontramos en ellos.

Ventajas en comparación con sistemas convencionales:

    • Escasa necesidad de personal de mantenimiento
    • Consumo energético reducido
    • Baja producción de fango
    • Alta calidad sanitaria del efluente
    • Buena fertilidad del terreno en caso de desmantelamiento

Factor limitante para estos sistemas:

    • Requiere mayor superficie de terreno disponible (entre 4 y 40m2/habitante equivalente)
    • Sólo para determinados tipos de vertidos, han de ser totalmente degradables o se deben eliminar los residuos tóxicos o peligrosos restantes previamente al tratamiento natural.

1. Métodos de tratamientos mediante aplicación directa en el terreno

En este tipo de tratamiento el suelo cumple dos funciones: por un lado es el medio receptor de las aguas residuales evitando de esta manera el vertido a otros medio. Por otro lado, es el agente activo pues tanto en su superficie como en su interior se produce el proceso de depuración eliminando nutrientes, materia orgánica, microorganismos y otros componentes como metales pesados o microcontaminantes orgánicos.

El rasgo común a todos ellos es que la depuración se consigue a través de los procesos físicos, químicos y biológicos naturales, desarrollados en un sistema planta–suelo–agua.

  • FILTRO VERDE

Los filtros verdes consisten generalmente en el cultivo de masas forestales, chopos, que además de favorecer la depuración de las aguas residuales permiten la explotación maderera del cultivo, con lo que se consigue de forma indirecta la protección de los bosques, la recarga artificial de acuíferos y la mejora de la calidad de la atmósfera.

El filtro verde tiene uno de los mayores potenciales de tratamiento de todos los sistemas de depuración en el terreno, debido a la aplicación de cargas relativamente bajas sobre el suelo vegetado y a la existencia de un ecosistema muy activo en el suelo, a escasa distancia de la superficie. La depuración tiene lugar en los horizontes superiores del terreno, donde se encuentra una capa biológica activa.

  • INFILTRACIÓN RÁPIDA

El tratamiento mediante infiltración rápida se define como la aplicación controlada del agua residual sobre balsas superficiales construidas en suelos de permeabilidad media a alta. La aplicación se realiza de forma cíclica para permitir la regeneración aerobia de la zona de infiltración y mantener la máxima capacidad de tratamiento.

  • ESCORRENTÍA SUPERFICIAL

La escorrentía superficial (Murillo et al, 1999) es un sistema de depuración relativamente nuevo, siendo en Estados Unidos donde existe mayor número de instalaciones en funcionamiento.

La técnica consiste en forzar la escorrentía del agua residual, mediante riego por circulación superficial en láminas, sobre una superficie muy lisa previamente acondicionado (en pendiente y con vegetación no arbórea), alternando periodos de riego con periodos de secado; dependiendo la duración de cada fase de los objetivos de tratamiento.

  • LECHOS DE TURBA

El sistema está formado por lechos de turba a través de los cuales circula el agua residual. Cada lecho descansa sobre una delgada capa de arena, soportada, a su vez, por una capa de grava. Siendo la superficie total de cada uno 200 m2, unos en funcionamiento y otros en conservación, para su mantenimiento y aireación.

El efluente se recoge a través de un dispositivo de drenaje situado en la base del sistema. El terreno donde se asienta cada lecho debe ser impermeable para garantizar la no contaminación de las aguas subterráneas, en caso contrario hay que recurrir a la impermeabilización. La turba necesita ser retirada y reemplazada cada 5-7 años.

LECHO DE ARENA

Los filtros de arena son una de las tecnologías más antiguas para la depuración de aguas residuales que se conoce. Empleados de forma adecuada consiguen llegar a niveles de depuración muy elevados. Consisten en lechos de material granular, de tamaño de grano relativamente uniforme, adecuadamente drenados en el fondo. Se emplean generalmente como un sistema de afino de aguas tratadas previamente mediante otros sistemas como puede ser una fosa séptica.

La tecnología de filtros de arena incluye los filtros intermitentes, en los cuales, las aguas a depurar se vierten intermitentemente mediante tuberías de distribución en un filtro granular de entre 0,5 y 1,0 m de espesor y los filtros con recirculación, en los cuales, el agua recogida en el sistema de drenaje se vierte de nuevo en el filtro mezclada con agua nueva sin depurar.

2. Métodos acuáticos

Los métodos acuáticos son aquellos cuya acción principal de depuración se ejerce en el seno del medio acuático, participando en el proceso plantas emergentes (especialmente sus raíces) y la actividad microbiológica asociada. Son sistemas que pueden funcionar estacionalmente o a la largo de todo el año, dependiendo fundamentalmente del clima, y que con frecuencia se diseñan para mantener un flujo continuo.

  • LAGUNAJE


La depuración por lagunaje consiste en el almacenamiento de éstas durante un tiempo variable en función de la carga aplicada y de las condiciones climáticas, de forma que la materia orgánica resulte degradada mediante la actividad de los microorganismos presentes en el medio acuático.

En función de los tipos de microorganismos, que dependen, a su vez, de la presencia de oxígeno disuelto, las lagunas, también conocidas como estanques de estabilización, se clasifican en anaerobias, facultativas y aerobias o de maduración.

Lagunas anaerobias

El proceso de depuración en este tipo de lagunas tiene lugar mediante una fermentación anaerobia. Este proceso se divide en dos grandes etapas:

    • En la primera, un grupo de bacterias facultativas formadoras de ácidos descomponen las cadenas complejas de la materia orgánica en ácidos grasos, aldehídos y alcoholes.
    • En la segunda etapa, otro grupo de bacterias estrictamente anaerobias, formadoras de metano, transforman los productos intermedios en gas metano, amoniaco y anhídrido carbónico e hidrógeno.

Normalmente estas lagunas son las primeras de una serie, correspondiendo al tratamiento primario en el proceso de depuración. Por otra parte, pueden constituir, por si solas un sistema de depuración para poblaciones inferiores a 2.000 habitantes que requieran exclusivamente tratamiento primario.

Lagunas facultativas

En estas lagunas se distingue una zona aerobia próxima a la superficie, una zona anaerobia en el fondo, donde se dan procesos de fermentación, y una zona intermedia que contiene bacterias facultativas.

Las lagunas facultativas pueden ser las primeras de una serie o seguir a las lagunas anaerobias, correspondiendo así a un tratamiento secundario. Su finalidad última es la degradación de la materia orgánica.

La variación de temperatura en las diferentes estaciones del año, puede obligar a hacer más profundos los estanques. Esta profundidad puede variar entre 1 y 2 metros.

Lagunas aerobias o de maduración

Las lagunas aerobias o de maduración son estanques de poca profundidad, entre 0.2 y 1 metro, con una producción máxima de algas y en las que se supone que toda la masa de agua está en condiciones aerobias. Su función fundamental es reducir la DBO5 a los niveles mínimos y eliminar patógenos gracias a la radiación ultravioleta solar.

El tiempo de retención de una laguna de maduración así como el número de lagunas, está condicionado por el grado de depuración bacteriana que se quiere alcanzar. La laguna debe proporcionar un periodo de retención de 7 a10 días con una profundidad de un metro.

Las lagunas de maduración constituyen un tratamiento terciario en el proceso de depuración, tanto si se combinan con otras lagunas, como si lo hacen con otros sistemas de tratamiento. Por tanto, sólo es necesario instalarlas en los casos en que se requiera un alto grado de depuración, bien sea por los objetivos de calidad del medio receptor o bien para la reutilización del agua para regadío.

  • HUMEDALES

Los humedales son terrenos inundados con profundidades de agua normalmente inferiores a 0,6 m con plantas emergentes. En estos sistemas 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.

La vegetación presente en estos sistemas proporciona superficies adecuadas para la formación de películas bacterianas, facilita la filtración y la adsorción de los constituyentes del agua residual, permite la transferencia del oxígeno a la columna de agua, y controla el crecimiento de algas al limitar la penetración de la luz solar.

Humedales naturales

Desde el punto de vista normativo, los humedales naturales se consideran cuerpos de agua receptores. Por tanto el vertido a estos terrenos está sujeto, en la mayoría de los casos, a las limitaciones normativas aplicables que suelen obligar al tratamiento secundario o avanzado de las aguas a verter. Más aún, el principal objetivo del vertido a humedales debería ser la mejora del hábitat existente.

Humedales artificiales

Los humedales artificiales procuran idéntica capacidad de tratamiento que 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.

Existen dos tipos de humedales artificiales desarrollados para el tratamiento del agua residual, dependiendo de la situación del nivel de agua:

    • De superficie libre de agua (FWS), en el que el agua está en contacto con la atmósfera y constituye la fuente principal del oxígeno para aireación.
    • 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 los casos en los que se emplean para proporcionar tratamiento secundario o avanzado, los sistemas FWS suelen consistir en balsas o canales paralelos con el fondo constituido por suelo relativamente impermeable o con una barrera superficial, vegetación emergente, y niveles de agua poco profundos (0,1 a 0,6 m). Normalmente, se aplica agua residual pretratada de forma continua, y el tratamiento se produce durante la circulación del agua a través de los tallos y raíces de la vegetación emergente.

Los sistemas de flujo libre también se pueden diseñar con el objetivo de creación de nuevos hábitats para la fauna y flora, o para mejorar las condiciones de terrenos pantanosos naturales próximos. Esta clase de sistemas suele incluir combinaciones de espacios abiertos y zonas vegetadas e islotes con la vegetación adecuada para proporcionar hábitats de cría para aves acuáticas.

Los sistemas de flujo subsuperficial (SFS) se diseñan con el objeto de proporcionar un tratamiento secundario avanzado. Consisten en canales o zanjas con fondos relativamente impermeables rellenos de cantos o arena para el crecimiento de vegetación emergente.

  • CULTIVOS ACUÁTICOS

Los cultivos acuáticos o sistemas de plantas acuáticas flotantes son básicamente una variante de los humedales artificiales FWS, en la que se introduce un cultivo de plantas flotantes, como los jacintos de agua o las lentejas de agua, cuya finalidad principal es la eliminación de determinados componentes de las aguas a través de sus raíces, que constituyen un buen substrato responsable de una parte importante del tratamiento.

Las profundidades de agua suelen ser mayores que en los sistemas de humedales, y varían entre 0,5 y 1,8 m. Para aumentar la capacidad de tratamiento y asegurar el mantenimiento de las condiciones aerobias necesarias para el control biológico de los mosquitos en los sistemas de plantas acuáticas flotantes, se han empleado sistemas complementarios de aireación.

Los cultivos acuáticos suelen utilizarse como sistema de afino incorporados a otra cadena de procesos, empleándose generalmente como tratamiento terciario. Han sido utilizados también como medios de producción de proteínas o biomasa, en cuyo caso la depuración de agua constituye un objetivo secundario del proyecto.

Ventajas e inconvenientes de los distintos sistemas

Comparación en rendimiento de los sistemas naturales de depuración

Fuentes:
HIDROLOGÍA Y AGUAS SUBTERRÁNEAS-Instituto geológico y Minero de España
Lagota
Ingeniería hidraúlica y ambiental, vol. XXIII, nº1

Imágenes:
Zingaro
O.j.t.a.t.
Santafeegret
InAweofGod`sCreation
Helena Rodríguez Gálvez

Comentarios - 15

  1. Muchas gracias por el artículo. Me gustaría saber más acerca de los filtros verdes y la depuración de aguas residuales. Quisiéramos utilizarlo en nuestra vivienda unifamiliar en construcción. La gestión de heces es en seco. Las aguas grises y amarillas van separadas. ¿Cuál sería vuestra recomendación? Nos encontramos en término urbano, pero no disponemos de conexión a la red de alcantarillado. Además en nuestro municipio (de menos de 300 habitantes) la gestión de aguas residuales deja mucho que desear. Queremos construir algo sencillo y no disponemos de mucho terreno (unos 35m2 para la realización del sistema de depuración. Gracias

  2. Qué importante son todos los avances en el tratamiento de aguas, al igual que la concienciación, que debería empezar en edades tempranas.

  3. Muy Bueno, tengo un proyecto para emplear estas técnicas y me gustaría ponerme en contacto con usted.

  4. hola me gustaria aprender bien el tratamiento de las aguas residuales, en mi terreno tenemos muy poca agua y se hace llegar por unas nacientes pero el agua residual se devuelve nuevamente al naciente y eso no esta bien quiero implementar estas tecnicas para no contaminar el afluente gracias

  5. me encanta la idea de elaborar filtros verdes, ya que no requiere de mucho inversión, por tanto me gustaría aprender mas. nosotros vivimos en un distrito de la provincia de ANTA-CUSCO-LIMA-PERÚ. lamentablemente por la escaseas de recursos vertemos las aguas residuales domesticas hacia el rio, en nuestro poblado vivimos alrededor de 1500 habitantes; seria genial crear filtros verdes para la cual necesitaría mas información sobre la manera de construis las balsas las medidas etc. le agradeceré eternamente por la información. gracias.

  6. Pingback: Depuración natural de agua en municipios pequeños | mimbrea