Manual+Depuracion+Macrofitas

EDITA

Fitodepuración.Filtros de macrofitas en flotación

MANUAL DE

Jesús Fernández González(coordinador)

Eduardo de Miguel BeascoecheaJosé de Miguel MuñozMª Dolores Curt Fernández de la Mora

Autores:

Jesús Fernández González(coordinador)

Catedrático de Producción Vegetal. Universidad

Politécnica de Madrid.

Eduardo de Miguel BeascoecheaDirector de la Fundación Global Nature.

José de Miguel MuñozDitrector Técnico de Proyectos P4 Técnicos

Medioambientales.

Mª Dolores Curt Fernández de la MoraProfesora Titular de Producción Vegetal.

Universidad Politécnica de Madrid.

© de los contenidos:

Los autores

© fotografías de portada:

E. de Miguel Beascoechea

Diseño y maquetación:

B. Datcharry y V. H. Mardones

Contacto editores:

Jesús Fernández González

Catedrático de Producción Vegetal. Universidad

Politécnica de Madrid..

a depuración de las aguas residuales, ya sean urbanas, industriales o de origen agropecuario,se ha convertido en uno de los retos ecológicos y económicos más acuciantes del Planeta.

La escasez del agua potable como recurso, el imparable aumento de la población y del cre-cimiento económico mundial, con el consiguiente incremento en la producción de aguas residuales,y la necesidad de conseguir los objetivos de reducción de emisiones de carbono contemplados en elProtocolo de Kyoto, nos enfrentan al reto de conseguir un tratamiento adecuado de las aguas resi-duales con el menor coste económico y energético posible.

Los llamados sistemas blandos para el tratamiento de aguas residuales son métodos que sue-len ser menos costosos y sofisticados en cuanto a operación y mantenimiento que los convenciona-les. Aunque dichos procesos requieren mayores extensiones de terreno en comparación con los detipo intensivo, suelen ser igualmente eficaces en la eliminación de materia orgánica e incluso más efec-tivos en la remoción de elementos patógenos y nutrientes, como el nitrógeno y el fósforo. Por otraparte, el consumo energético suele ser mínimo y sus costes de mantenimiento muy bajos, requirien-do también personal menos especializado.

Entre estos sistemas blandos destacan los humedales artificiales, utilizados ampliamente enmuchos países para el tratamiento de efluentes domésticos e industriales.Aquí las plantas son la basedel proceso, ya que degradan, absorben y asimilan en sus tejidos los contaminantes, pero también pro-porcionan una extensa superficie donde se posibilita el crecimiento bacteriano y se retienen los elementos sólidos en suspensión. Las plantas (macrofitas acuáticas) se cultivan en lagunas, tanques ocanales poco profundos por los que se hace circular el agua residual.

La Universidad Politécnica de Madrid (UPM), a través del Grupo de Agroenergética del Depar-tamento de Producción Vegetal, ha desarrollado un nuevo sistema de humedal artificial que utilizaplantas de tipo emergente, que de forma natural se encuentran enraizadas en el terreno, pero queaquí se transforman artificialmente en flotantes, de forma similar a un cultivo hidropónico. Se trata deun método novedoso que combina las ventajas de los sistemas flotantes y los de macrofitas emer-gentes enraizadas de forma natural, eliminando o reduciendo sus inconvenientes.

En el presente manual se tratan los sistemas blandos de depuración de aguas residuales, hacien-do una referencia especial a los filtros de macrofitas en flotación desarrollado por la UPM.

Este trabajo se enmarca dentro del proyecto “Filtros de Macrofitas en Flotación para la RegiónMediterránea”, financiado por la Comisión Europea a través del Programa LIFE-Medio Ambiente. Eneste proyecto participan el Ayuntamiento de Lorca (Murcia), la Universidad Politécnica de Madrid, yla Fundación 2001 Global Nature. El proyecto ha permitido la creación de siete prototipos de filtrosverdes de macrofitas en flotación en el municipio de Lorca.

PRÓLOGO

L

Contenido detallado

CAPÍTULO 1Las aguas residuales. NormativasEduardo de Miguel Beascoechea

CAPÍTULO 2Componentes de los sistemas convencionales de depuración de aguas residualesJosé de Miguel Muñoz

CAPÍTULO 3Sistemas blandos no convencionales de depuraciónJosé de Miguel Muñoz

CAPÍTULO 4Fitosistemas de tratamiento de aguas residuales para pequeñas comunidadesJesús Fernández González

CAPÍTULO 5Fitodepuración en humedales. Conceptos generalesMaría Dolores Curt Fernández de la Mora

CAPÍTULO 6Humedales artificiales para depuraciónJesús Fernández González

CAPÍTULO 7Macrofitas de interés en fitodepuraciónMaría Dolores Curt Fernández de la Mora

CAPÍTULO 8Proyecto de filtros de macrofitas en flotaciónJosé de Miguel Muñoz

CAPÍTULO 9Construcción de filtros depuradores con macrofitas en flotaciónJosé de Miguel Muñoz

ANEXOMetodología de análisis de aguas residualesJesús Fernández y María Dolores Curt

BIBLIOGRAFÍA

FOTOGRAFÍAS SELECCIONADAS

6

13

31

41

51

61

79

91

107

111

117

127

129

ÍNDICE

6

CAPÍTULO 1Las aguas residuales. NormativasEduardo de Miguel Beascoechea

1. Problemática de las aguas residuales2. El deterioro del agua como recurso económico3. Clasificación de los tipos de vertidos de aguas residuales4. Características de las aguas residuales urbanas

4.1. Características físicas4.2. Características químicas4.3. Características biológicas4.4. El tratamiento de las aguas residuales. Normativas

4.4.1. Directivas de la Unión Europea en materia de calidad de agua4.4.2. Legislación española en materia de calidad de agua4.4.3. La DIRECTIVA 91/271/CEE, sobre depuración de aguas residuales urbanas4.4.4. Incorporación de la Directiva 91/271 al derecho español y estado de depuración de las aguas residuales en España4.4.5. La Directiva Marco del Agua 2.000/60/CE

CAPÍTULO 2Componentes de los sistemas convencionales de depuración de aguas residuales.José de Miguel Muñoz

1. Partes de un sistema de tratamiento de aguas residuales2. Pretratamientos

2.1. Desbaste2.2. Desarenadores2.3. Desengrasadores

3.Tratamiento primario3.1. Sedimentación y flotación3.2. Decantadores rectangulares3.3. Cálculo del rendimiento de un decantador3.4. Influencia de la temperatura3.5.Tiempo de retención3.6. Caudal unitario sobre el vertedero3.7.Velocidad ascensional o carga superficial

4.Tratamientos secundarios4.1. Bacterias fijas a un soporte4.2. Bacterias en suspensión4.3. Decantadores secundarios o tanques de sedimentación final4.4. Procesos de flotación

2.5.Tratamientos terciarios5.1. Eliminación de nutrientes minerales5.2. Eliminación de microorganismos5.3. Otros tratamientos terciarios5.4. Eliminación y estabilización de fangos5.5. Aspectos económicos

CONTENIDO DETALLADO

13

131315181919202122232426

27

31

313232333535353636373737373737373738383839393939

7

CONTENIDO DETALLADO

CAPÍTULO 3Sistemas blandos no convencionales de depuración.José de Miguel Muñoz

1. Sistemas en desuso1.1. Pozo filtrante (pozo negro)1.2. Zanjas filtrantes1.3. Lechos filtrantes

2.Tratamientos mixtos: Decantadores digestores2.1. Fosa séptica2.2.Tanque Imhoff2.3.Tanque Emscher

3. Sistemas con las bacterias fijas3.1. Filtro percolador

3.1.1. Lechos bacterianos sobre relleno tradicional3.1.2. Lechos bacterianos sobre relleno de material plástico3.1.3. Equipo distribuidor del agua residual3.1.4. Base de apoyo del relleno

3.2. Biodiscos3.3. Biocilindros3.4. Lechos de turba

3.4.1. Pretratamiento3.4.2. Filtración en lecho de turba3.4.3. Costes diferenciales

4. Filtros de arena

CAPÍTULO 4Fitosistemas de tratamiento de aguas residuales para pequeñas comunidades.Jesús Fernández González

1. Generalidades sobre los fitosistemas de tratamiento de aguas residuales2. Lagunajes

2.1. Zonas características de una laguna en función de la profundidad2.2. Lagunas anaerobias2.3. Lagunas facultativas2.4. Lagunas aerobias o de maduración

3. Filtros verdes3.1. Riego sobre superficies herbáceas3.2. Filtros verdes de especies leñosas3.3. Escorrentía sobre cubierta vegetal3.4. Infiltración

4. Humedales

CAPÍTULO 5Fitodepuración en humedales. Conceptos generalesMaría Dolores Curt Fernández de la Mora

1. Fitodepuración y humedales 2. Plantas propias de los humedales

2.1. Concepto de macrofita 2.2.Tipos de plantas en los humedales

41

414141414141424242424344454646464848484848

51

515253545555565657575858

61

61626263

8

2.2.1. Plantas acuáticas estrictas: hidrófitos2.2.2. Higrófitos terrestres

3. Los humedales artificiales como ecosistemas3.1. Microorganismos y organismos inferiores heterótrofos3.2. Algas3.3.Vegetación

3.3.1. Actuación pasiva de la vegetación en la depuración3.3.2. Procesos activos de la vegetación en la depuración

-. Oxigenación del medio-. Extracción de nutrientes

3.4. Fauna4. Procesos de remoción de contaminantes en los humedales

4.1. Sólidos en suspensión4.2. Materia orgánica4.3. Nitrógeno

4.3.1. Procesos físico-químicos de remoción de nitrógeno4.3.2. Procesos biológicos de remoción de nitrógeno4.3.3. Comportamiento del sistema respecto al nitrógeno

4.4. Fósforo4.4.1. Procesos fisico-químicos de remoción de fósforo4.4.2. Procesos biológicos de transformación de los fosfatos 4.4.3. Comportamiento del sistema respecto al fósforo

4.5. Patógenos 4.6. Metales traza

CAPÍTULO 6Humedales artificiales para depuración.Jesús Fernández González

1. Introducción2.Tipos de humedales artificiales

2.1. Humedales de flujo superficial (FWS)2.2. Humedales de flujo sub-superficial (SsF)2.3. Sistemas acuáticos

2.3.1. Sistemas con especies flotantes2.3.2. Filtro de macrofitas en flotación

3. Descripción del sistema de filtros con macrofitas en flotación3.1.Ventajas del sistema3.2. Realización práctica del sistema3.3. Ejemplo de aplicación del sistema a la depuración de aguas residuales urbanas3.4. Producción anual de biomasa y extracción de N y P por plantas de enea y esparganio

CAPÍTULO 7Macrofitas de interés en fitodepuración.María Dolores Curt Fernández de la Mora

1. Relación de macrofitas utilizadas en fitodepuración2. Macrofitas emergentes

2.1. Typha spp. (familia Typhaceae)

CONTENIDO DETALLADO

636566666767676868696970707172737374757576767677

79

7980808182828384858588

89

91

919191

9

CONTENIDO DETALLADO

2.1.1. Descripción 2.1.2. Especies de interés2.1.3. Ciclo de desarrollo2.1.4. Aplicación2.1.5.Técnicas de manejo en los humedales artificiales

2.2. Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steudel (= P. communis Trin.)2.2.1. Descripción 2.2.2. Ciclo de desarrollo2.2.3. Aplicación2.2.4.Técnicas de manejo en los humedales artificiales

3. Juncos: Scirpus spp.3.1. Descripción 3.2. Especies de interés3.3. Ciclo de desarrollo3.4. Aplicación3.5.Técnicas de manejo en los humedales artificiales

4. Plantas flotantes 4.1. Eichhcornia crassipes (Martius) Solms (jacinto de agua)

4.1.1. Descripción 4.1.2. Ciclo de desarrollo4.1.3. Aplicación4.1.4.Técnicas de manejo en los humedales artificiales

4.2. Lemna spp. (lentejas de agua)4.2.1. Descripción 4.2.2. Ciclo de desarrollo 4.2.3. Aplicación4.2.4.Técnicas de manejo en los humedales artificiales

CAPÍTULO 8Proyecto de filtros de macrofitas en flotación.José de Miguel Muñoz

1. Datos necesarios para la realización del proyecto1.1. Levantamientos topográficos1.2. Naturaleza del terreno1.3. Clasificación ambiental1.4.Volumen y características del agua a tratar1.5. Condiciones del vertido final

2. Partes del proyecto2.1. Memoria y anejos a la memoria2.2. Planos2.3. Pliego de prescripciones técnicas2.4. Presupuesto

3. Aspectos limitantes para los filtros de macrofitas en flotación

CAPÍTULO 9Construcción de filtros depuradores con macrofitas en flotación.José de Miguel Muñoz

1. Movimiento de tierras1.1. Nivelaciones

919293949596969798989999

100100101101102102102102103103104104104104105

107

107107107107107108108108109109109109

111

111111

10

CONTENIDO DETALLADO

1.2. Excavaciones1.3. Rellenos y compactaciones1.4.Transporte a vertedero1.5. Formación de taludes y refino

2. Impermeabilización por geomembranas2.1. Geotextiles2.2. Láminas impermeables

3. Construcción in situ de canales4. Accesorios

4.1. Arquetas4.2. Pozos 4.3. Conducciones4.4.Vallado

5. Pretratamientos6. Instalación de las macrofitas7. Seguridad y Salud en el Trabajo.8. Mantenimiento

ANEXOMetodología de análisis de aguas residuales.Jesús Fernández y María Dolores Curt

1. Determinaciones de pH1.1. Principio del proceso1.2. Reactivos1.3. Procedimiento

2. Determinación de la conductividad2.1. Principio del proceso2.2. Procedimiento

3. Sólidos totales en suspensión3.1. Principio del proceso3.2. Procedimiento

4. Sólidos sedimentables4.1. Procedimiento

5. Demanda química de oxígeno en aguas residuales (DQO)5.1. Fundamento5.2. Principio del método del dicromato potásico5.3. Reactivos5.4. Procedimiento

6. Demanda biológica de oxígeno en aguas residuales (DBO5)6.1. Fundamento6.2. Principios del proceso6.3. Reactivos6.4. Procedimiento

7. Nitrógeno total7.1. Principio del proceso7.2. Procedimiento

8. Nitrógeno nítrico8.1. Principio del proceso8.2. Reactivos8.3. Procedimiento

9. Nitrógeno amoniacal9.1. Principio del proceso

111112112112112112112113113113113113113114114114115

117

117117117117117117117118118118118118119119119119119120120120120120121121121122122122122123123

11

CONTENIDO DETALLADO

9.2. Reactivos9.3. Procedimiento

10. Fósforo total10.1. Principio del proceso10.2. Reactivos10.3. Procedimiento

11. Análisis microbiológico11.1. Principio del proceso11.2. Medios de cultivo11.3. Procedimiento

11.3.1. Preparación de las placas Petri11.3.2. Filtración de la muestra11.3.3. Incubación y recuento de colonias

BIBLIOGRAFÍA

FOTOGRAFÍAS SELECCIONADAS

123123123123123123124124124125125125125

127

129

B

1. PROBLEMÁTICA DE LASAGUAS RESIDUALES

La complejidad de factores que determinan lacalidad de las aguas, así como el gran número devariables que se utilizan para describir el estadode las masas de agua, hacen difícil proporcionaruna definición simple sobre la calidad hidrológi-ca. En pura teoría, se supone que la calidad físi-ca y química de un agua no contaminada esaquella en la que no aparecen signos de impac-to humano. Así, se puede definir la contamina-ción de los ambientes acuáticos como la intro-ducción por el ser humano, ya sea de formadirecta o indirecta, de substancias o energía conel resultado de efectos perniciosos tales comodaños a los organismos vivos, amenazas para lasalud humana, obstáculos para las actividadeshumanas, deterioro de la calidad de las aguaspara su uso en el sector agrícola, industrial yotras actividades económicas, incluso de ocio.

El aumento de la población y de la activi-dad industrial ha hecho que el vertido de aguascontaminadas al medio sea uno de los principa-les problemas ambientales con el que nosencontramos, generando especialmente fenó-menos de contaminación orgánica y nutrientesen ríos, lagos y mares, además de otros localiza-dos ocasionados por metales pesados y otrassustancias peligrosas, normalmente de origenindustrial.

Las aguas residuales no tratadas, puedenocasionar graves problemas ambientales y sani-tarios, como infecciones bacterianas (fiebrestifoideas, salmonelosis, cólera, gastroenteritis),

infecciones víricas (gastroenteritis, hepatitis A),parasitosis (coccidios, amebas, hidatidosis, cisti-cercosis, nematodosis), además de mantenervectores y hospedadores (moluscos, crustáceos,artrópodos hematófagos).

Desde el punto de vista ambiental, la con-taminación de las aguas no sólo elimina unabuena parte de la vegetación y fauna autóctonaacuática, sino que también ocasiona desequili-brios generalizados a todo el ecosistema terres-tre que de estas masas de agua depende. Elexceso de materia orgánica y nutrientes en elagua (nitrógeno y fósforo) conduce a la eutrofi-zación, es decir, el agotamiento de oxígeno y lamuerte de la mayoría de los seres vivos. Losmetales pesados y otros compuestos tóxicosproducen envenenamientos y bioacumulación.

2. EL DETERIORO DEL AGUACOMO RECURSO ECONÓMICO

La industrialización y el aumento de las pobla-ciones hace necesaria una mejora en la calidad

13

El agua potable es un recursocada vez másescaso. La reutilizaciónde las aguasresiduales esuna necesidad acuciante© Living Lakes

Las aguas residuales. Normativas CAPÍTULO1

Las aguas residuales.Normativas

CAPÍTULO1

Eduardo de Miguel Beascoechea

B

de las aguas. Estas exigencias se dirigen especial-mente para el agua potable y la higiene perso-nal, pero también a actividades tales como lapesca, el regadío agrícola, la ganadería, la pro-ducción industrial y las actividades de ocio. Porfortuna, la mayores demandas de agua se pro-ducen en el sector agrícola e industrial, dondelos requerimientos de calidad son generalmentemenores. Una media del 35% de las extraccio-nes de agua en Europa se destinan a la agricul-tura, alcanzando valores de hasta casi el 80% enpaíses como España. El 19% de las aguas euro-peas se destina al uso urbano, un 11% a la indus-tria, excluyendo la refrigeración, y un 29% en laproducción energética.

La contaminación de las masas de agua, yasean ríos, lagunas, humedales, aguas subterráne-as e incluso el mar, dificulta o impide su uso pos-

terior, lo que puede suponer un obstáculo seriopara el desarrollo socioeconómico de regionesdonde este recurso es especialmente escaso. Lareutilización del agua, ya sea proveniente de dre-najes de riego, aguas domésticas o industrialespuede llegar a ser imposible como consecuenciade la acumulación de contaminantes.

España presenta el mayor índice de explo-tación hídrica de Europa, ya que más de un ter-cio del sus recursos hídricos se explotan anual-mente, aumentando además de forma constan-te. En otros países, como en Dinamarca o losPaíses Bajos, estos índices se han reducido en losúltimos 20 años del 20 al 12% y del 10 al 5%respectivamente. La necesidad, por tanto, de unadecuado tratamiento de las aguas residuales seconvierte en una prioridad en países comoEspaña, donde la reutilización del recurso aguase hace cada vez más perentoria.

Otros efectos negativos de las aguas con-taminadas sobre los diferentes sectores produc-tivos no se derivan sólo de la imposibilidad de laadecuada reutilización sino de los daños queocasionan en las instalaciones, peligro para tra-bajadores, obstrucciones, malos olores y moles-tias a los ciudadanos, etc., además de efectoseconómicos directos como el aumento de loscostes de depuración (energético, reactivos, per-sonal, gestión), aumento del canon de vertido,mayores costes de gestión de lodos y sanciones.

14

La contamina-ción del lago

Baikal (Rusia)ha hundidola economía

de los pescadores

que de sus aguas

dependían© Living Lakes

Límites de usos en función de la degradaciónde la calidaddel aguaFuente:EnvironmentalProtectionAgency. EPA

Manual de fitodepuración. Filtros de macrofitas en flotación

Patógenos

Sólidosen suspensión

Materia orgánica

Algas

Nitratos

Sales

Elementos traza

Microcontaminantesorgánicos

Acidificación

•• Impacto importante,• impacto menor, - sin impacto, na no aplicabla,+ la degradación y la calidad del agua pueden ser beneficiosas para este uso

específico, ? efectos no valorados adecuadamente.

Transporte

na

••na

•na

na

na

na

na

Producciónenergética

na

•••na

na

na

na

•

Usos industriales

••

••••••••••?

•

Riego

•

•+++•••

•?

Ocio

••

••••••

na

na

•

••

BiodiversidadPesca

-

•••••••••

••••

Aguade bebida

••

•••••••••••

•••

ContaminantesUSOS

3. CLASIFICACIÓN DE LOSTIPOS DE VERTIDOS DEAGUAS RESIDUALES

El Real Decreto 606/2003 modifica elReglamento del Dominio Público Hidráulico, yclasifica los vertidos conforme a una lista recogi-da en su anexo IV:

•Vertidos de naturaleza urbana o asimilable aurbana:Se define como agua residual urbana aquellaque no contiene un volumen de aguas residua-les industriales mayor de un 30 %. Se subdivideen vertidos de:

- Núcleos aislados de población inferior a250 habitantes-equivalentes- Población con vertido igual o superior a250 habitantes-equivalentes

•Vertidos no urbanos (industriales):Se definen como tal cuando el porcentaje deaguas industriales es superior al 30 % del total.Se subdividen en:

- Vertidos con presencia de sustancias peli-grosas- Vertido de piscifactorías- Vertido de refrigeración- Vertidos de achique de actividades mine-ras- Vertidos industriales sin presencia de sus-tancias peligrosas

Los vertidos industriales se considerancon presencia de sustancias peligrosas cuandose constate la presencia de una de las sustanciaspeligrosas en concentración superior al límite decuantificación analítica. Se clasifican en:

- Lista I: sustancias reflejadas en la Ordende 12 de noviembre de 1987, sobre nor-mas de emisión, objetivos de calidad ymétodos de medición de referencia relati-vos a determinadas sustancias nocivas opeligrosas contenidas en los vertidos deaguas residuales, modificada por las Órde-nes de 13 de marzo de 1989, 27 de febre-ro de 1991, 28 de junio 1991 y 25 demayo de 1992.

- Lista II: Real Decreto 995/2000, de 2 dejunio, por el que se fijan objetivos de cali-dad para determinadas sustancias conta-

minantes y se modifica el Reglamento delDominio Público Hidráulico, aprobado porReal Decreto 849/1986, de 11 de abril.

- Lista prioritaria: sustancias contenidas enla Decisión nº 2455/2001/CE del Parla-mento Europeo y del Consejo, de 20 denoviembre de 2001, por el que se aprue-ba la lista de sustancias prioritarias en elámbito de la política de aguas, y por la quese modifica la Directiva 2000/60/CE.

En cuanto a los vertidos Industriales sinpresencia de sustancias peligrosas, el anexo IVdel Decreto 606/2003 de modificación deReglamento del Dominio Público Hidráulico, cla-sifica los vertidos industriales en tres clases y 17grupos. Dentro de cada grupo se describen losvertidos por grupos de actividad, según la clasi-ficación CNAE contenida en el REAL DECRE-TO 1560/1992, de 18 de Diciembre por el quese aprueba la Clasificación Nacional deActividades Económicas (CNAE-93) (BOE 306,22/12/1992):

Clase 1Grupo 0: Servicios

Servicios relacionados con la agricul-tura. Mantenimiento de vehículos amotor. Gasolineras. Investigación ydesarrollo en ciencias naturales y téc-nicas. Actividades hospitalarias.

Produce aguas asimilables a urbanas.Pueden originarse vertidos accidentalescon repercusiones negativas en los trata-mientos de depuración. Con la instalaciónde equipos de separación de aceites ehidrocarburos y una adecuada retirada deresiduos a través de gestor autorizado, laincidencia de este sector es mínima.

Grupo 1: Energía y AguaActividades de producción y distribu-ción de energía eléctrica, combustiblesgaseosos. Captación, depuración y dis-tribución de agua.

Estas actividades no suelen realizarsus vertidos al alcantarillado, sino al domi-nio público.

Grupo 2: MetalFabricación de tubos, láminas, hilos ycables, perfiles de hierro y acero.

15


Producción de ferro-aleaciones, meta-les preciosos, aluminio, plomo, zinc,estaño y cobre. Fundición de metales.Carpintería metálica, cisternas.Fabricación de maquinaria y equipos,incluyendo motores y vehículos.Material eléctrico, instrumentos y apa-ratos electrodomésticos.

Grupo heterogéneo que utiliza pocaagua en sus procesos productivos o quela usa para refrigeración. Sus cargas orgá-nicas emitidas son bajas, pero puedencontener metales (zinc, cobre, plomo,etc.) por la contaminación del agua derefrigeración. En determinados casos esnecesario un tratamiento físico-químicoantes del vertido.

Grupo 3: AlimentaciónFabricación de aceites y grasas refina-das. Preparación y conservación depatatas. Industria de la harina: moli-nería, alimentos para animales, pana-dería, pastas y pastelería. Industria delazúcar. Productos del chocolate y con-fitería. Elaboración de té, café e infu-siones. Elaboración de especias, salsasy condimentos. Elaboración de otrosproductos alimenticios.

Los vertidos contienen cargas orgáni-cas medias o bajas con la excepción de laindustria del azúcar.

Grupo 4: ConserveraFabricación de productos cárnicos.Fabricación de jugos de frutas y hortalizas.Fabricación de conservas de frutas y hor-talizas.

La industria conservera emite verti-dos con alto contenido en sólidos y mate-ria orgánica, con un pH que también alcan-za valores extremos por el uso de ácido ososa en las actividades de pelado y limpie-za. La industria de aceitunas y encurtidosvierte, además, gran cantidad de sal con unefluente muy ácido. La fabricación de pro-ductos cárnicos también produce vertidoscon alta carga orgánica y elevados conte-nidos en nitrógeno, sales y grasas.Todas lasindustrias conserveras precisan tratamien-tos de sus efluentes antes del vertido alalcantarillado, incluyendo tratamientos bio-lógicos.

Grupo 5: ConfecciónConfección de prendas de cuero.Preparación y teñido de pieles.Confección de prendas de vestir.Fabricación de calzado.

Esta actividad apenas usa el agua ensus procesos productivos.

Grupo 6: MaderaAserrado y cepillado de la madera,fabricación de chapas, tableros,estructuras de madera, carpintería yebanistería. Fabricación de envases yembalajes de madera. Fabricación deproductos del corcho, cestería y espar-tería. Fabricación de muebles.

Su incidencia es escasa siempre quese retiren y se gestionen a través de ges-tor autorizado, colas, pinturas y barnices.

Grupo 7: Manufacturas diversasEdición e impresión de libros, periódi-cos y revistas. Artes gráficas. Vídeo einformática. Fabricación de colchones,joyería, juguetes, etc.

Estas industrias son asimilables adomésticas con la adecuada gestión deresiduos de imprentas y artes gráficas.

Clase 2 Grupo 8: Minería

Extracción de minerales energéticos.Extracción de minerales. Extracciónde piedra, gravas, arenas y sal.Refinería de petróleo, carbón y com-bustibles nucleares.

El sector minero no suele realizar ver-tidos al alcantarillado.

Grupo 9: QuímicaFabricación de colorantes y pigmen-tos. Química inorgánica. Abonos yfertilizantes. Materias primas plásti-cas. Pesticidas y productos agroquími-cos. Pinturas barnices y revestimien-tos. Productos farmacéuticos. Jabonesy detergentes y artículos de limpieza.Fabricación de aceites esenciales.Fabricación de productos del caucho yotras materias plásticas.

Supone una gran diversidad de activi-dades y vertidos, incluyendo compuestostóxicos, inhibidores de procesos biológicos

16


o compuestos difícilmente degradables.Algunas actividades como el caso de lafabricación de plásticos y algunas industriasquímicas vierten con escasa carga, ya queemplean el agua básicamente en refrigera-ción. Las industrias de plaguicidas, agroquí-micos, colorantes, pigmentos, barnices yrevestimientos, deben tratar sus vertidoscomo residuos tóxicos y no pueden sereliminados por el alcantarillado. La indus-tria farmacéutica produce vertidos conalta carga orgánica, grandes cantidades denitrógeno y elevada salinidad, muy difícilesde tratar en depuradoras de aguas resi-duales urbanas.Además pueden estar pre-sentes compuestos orgánicos coloreadosno biodegradables.

Grupo 10: Materiales de construcciónFabricación de vidrio. Cerámica.Cemento, cal y yeso. Reciclaje de ele-mentos no metálicos.

Las industrias de fabricación de mate-riales de construcción no suelen realizarvertidos al alcantarillado, salvo el sectorcerámico con aguas residuales producidasdurante las operaciones de limpieza de lassecciones de esmaltado. En ocasiones,estas aguas se reciclan como aguas delavado, lo que incrementa la concentraciónde algunas sustancias en el circuito. Su con-tenido en materia orgánica es bajo perocon concentraciones elevadas de sólidosen suspensión.También presentan metalespesados, como aniones, boro, plomo, zinc.

Grupo 11: Bebidas y tabacoDestilación de bebidas alcohólicas.Elaboración de vinos. Fabricación decerveza. Fabricación de bebidas noalcohólicas. Tabaco.

La elaboración de vino produce verti-dos estacionales con alta carga orgánica,de octubre a noviembre. La elaboraciónde cerveza produce una elevada cargaorgánica con un pH fuertemente alcalino.En general, las industrias de elaboración debebidas precisan de tratamientos biológi-cos de sus aguas antes de ser vertidas alalcantarillado.

Grupo 12: Aceites, carnes y lácteosMataderos. Productos de pescado.

Fabricación de aceites y grasas sin refi-nar. Fabricación de productos lácteos.Helados.

Los mataderos producen gran canti-dad de aguas residual con alta concentra-ción de materia orgánica y nitrógeno, asícomo sólidos y grasas. Precisan sistemaspara minimizar la carga vertidas ademásde un tratamiento biológico. La fabricaciónde productos a base de pescado produceaguas residuales de alta carga orgánica ysales. La única opción para estas aguas esla evaporación o gestión como residuo.Las almazaras producen alpechines, unvertido de alta carga orgánica. La industrialáctea, y en especial la del queso, produceaguas residuales con elevadas cantidadesde materia orgánica y nitrógeno.

Grupo 13:TextilFabricación de hilos y tejidos.Fabricación de artículos textiles excep-to prendas de vestir.

Sus aguas residuales presentan con-centraciones elevadas de sólidos, materiaorgánica, detergentes y color, así como pHextremos. Suelen precisar complejos siste-mas de tratamiento antes de su vertido.

Grupo 14: PapelFabricación de pasta papelera.Fabricación de papel y cartón.Fabricación de embalajes de papel ycartón.

La utilización de papel recuperadocomo materia prima ha supuesto queestas empresas sean potencialmentemucho más contaminantes. Dado el granconsumo de agua, se han establecido sis-temas de reciclado de sus aguas y de recu-peración de materias primas. Como con-trapartida, las aguas se han ido concen-trando en materias orgánicas disueltas,indiferentes a la depuración fisico-química.También se ha producido un aumento dela conductividad eléctrica.

Clase 3 Grupo 15: Curtidos

Preparación, curtido y acabado delcuero. Lacado, limpieza y teñido deprendas textiles y de piel.

El agua residual de esta actividad con-

17


tiene sales, estiércol, tierra, materia orgáni-ca procedente de grasas, pelo, restos decarne, piel, etc., así como restos de pro-ductos curtientes y colorantes empleados.Los efluentes suelen estar contaminadoscon sustancias tóxicas, como aluminio, sul-furo de cromo y sosa cáustica. Son verti-dos especialmente perjudiciales para lasdepuradoras urbanas, precisando trata-mientos específicos.

Grupo 16:Tratamiento de superficies metálicasProduce aguas residuales de baja cargaorgánica y sólidos, pero puede contenermetales (zinc, níquel, cobre, etc), tóxicos yacumulables en los fangos, que deben sertratados como residuo peligroso.

Grupo 17: ZootecniaGanadería.

Por lo general las instalaciones gana-deras no vierten al alcantarillado munici-pal. Sus aguas residuales contienen grandes

cantidades de sólidos, restos vegetales yalta carga orgánica, muy perjudiciales paralas estaciones depuradoras.

4. CARACTERÍSTICAS DE LASAGUAS RESIDUALES URBANAS

Por su especial interés para el presente manual,nos centraremos en este apartado en el estudiode la composición de las aguas residuales urba-nas, ya que las aguas de origen industrial, comoanteriormente se ha descrito, presentan unagran variabilidad y deben ser objeto de estudioy análisis detallado en cada caso concreto.

Las aguas residuales urbanas se diferencianen función de los tipos de vertidos que las com-ponen. Así, se pueden desglosar en:

• Aguas domiciliariasSe pueden a su vez subdividir en aguas de coci-na, con sales, materia orgánica y sólidos, aguas debaño, con jabones y productos de limpieza, yaguas de lavado de locales, con jabones, arenasy papel.

• Aguas negrasProceden de la defecación humana y contienenresiduos fecales del orden de 100 a 250 gramospor habitante y día, con gran cantidad de micro-organismos aerobios y anaerobios.

• Aguas de limpieza pública y riegoSe caracterizan en función de su procedencia deabastecimiento y contiene materiales sólidos de

18


Toma demuestras del

vertido emitido por

una industriade curtidos© Fernando

Jubete

Balsa de alma-cenamiento de purines

procedentes de una

instalaciónporcina

© Eduardo deMiguel

arrastre así como elementos fertilizantes de par-ques y jardines.

• Aguas pluvialesAunque en origen se trate de un agua pura, supaso por áreas urbanas o industriales alteraenormemente su composición.

Las aguas residuales urbanas más típicastienen componentes normalmente fácilmenteseparables o biodegradables, como sólidos,materia orgánica, aceites y grasas, y no suelenpresentar sustancias peligrosas. Los volúmenesgenerados por habitante son variables depen-diendo del tamaño de la población y época delaño. Por lo general, las pequeñas comunidadestienen consumos por habitante inferiores a losde los grandes núcleos, pero con vertidos másconcentrados.

Las zonas turísticas presentan el problemade una fuerte estacionalidad en la producciónde aguas residuales, con la consiguiente dificultada la hora de dimensionar las estaciones de tra-tamiento.

4.1. Características físicas

• TemperaturaSuele ser un parámetro bastante uniforme a lolargo del años y, en las condiciones de España,suele oscilar entre los 15 ºC en invierno y los20 ºC en verano.

• OlorTeóricamente, el agua residual no debería pre-sentar olor alguno. Si se producen olores desa-gradables es síntoma de que los procesos deputrefacción han comenzado, ya sea por distan-cias o tiempos de transporte largos de las aguasresiduales.

• ColorDebe ser gris con sólidos en suspensión o flo-tantes fácilmente reconocibles. Con el paso deltiempo el color se torna más negro y los sólidosson menos reconocibles, y se denominan enestas condiciones aguas sépticas.

• SólidosLos sólidos totales lo compone el residuo secoresultante de evaporar todo el agua, indepen-

dientemente de su naturaleza, y son la suma delos sólidos en suspensión, aquellos que retieneel papel de filtro, y los sólidos disueltos, los quelo atraviesan. Los sólidos en suspensión sereparten, a su vez, en sedimentables, capaces desepararse del agua residual por sedimentación, yno sedimentables, los coloides.

Un agua residual urbana media presenta,aproximadamente, un 0,1% de sólidos totales.De ellos, el 80% se puede considerar como sóli-dos disueltos, un 13% sólidos sedimentables yun 7% coloides, es decir, un total de un 20% desólidos en suspensión.

• ConductividadLa conductividad eléctrica indica el contenidoen sales disueltas en el agua. El uso domésticode las aguas suele elevar su conductividad avalores de entre 1.000 y 2.000 µSiemens/cm. Lamedida de la conductividad es útil para estable-cer la posible infiltración de agua marina o paraevaluar el uso de las aguas depuradas en riegosy otros usos afines.

4.2. Características químicas

• Materia orgánica

Es una de las características fundamentales delas aguas residuales por su impacto en el medioy el uso posterior de las aguas. Las medidas máshabituales de materia orgánica son la DemandaBiológica de Oxígeno a los cinco días (DBO5) yla Demanda Química de Oxígeno (DQO).

La DBO5 representa la cantidad de oxíge-no disuelto que se consume en un agua residualdurante 5 días a 20º C por efecto de la oxida-ción biológica de la materia orgánica biodegra-

19


EstaciónDepuradora de Aguas residuales de La Hoya,Lorca (Murcia)© Eduardo deMiguel

dable presente en dicho agua residual. La oxida-ción se efectúa por los propios microorganis-mos presentes en el agua. Es decir, reproduce elconsumo de oxígeno que se ocasionaría con esevertido en el medio natural. Las aguas residualesurbanas presentan valores de DBO5 que oscilanentre 100 y 300 mg/l.

La DQO estima el oxígeno necesariopara oxidar químicamente toda la materia orgá-nica contenida en la muestra de agua. Dado quepor medios químicos la oxidación es más com-pleta que en el caso anterior, los valores deDQO suelen ser mayores que los de la DBO5.Para el caso de las aguas residuales urbanas larelación entre la DBO5 y la DQO suele seralrededor de 0,5, es decir, la DQO suele serdoble que la DBO5. Las aguas residuales urba-nas presentan valores de DQO que oscilanentre 150 y 800 mg/l.

• Materia inorgánicaAlgunos de los elementos y compuestos inorgá-nicos más importantes presentes en las aguasresiduales urbanas, ya sea por su incidencia en elmedio o en la propia depuración de esta aguas,son:

• El oxígeno disuelto, que oscila en valores deentre 1,0 y 3,0 mg/l.

• El pH, con valores normales de entre 6,0 y9,0.

• Nutrientes como el nitrógeno, presente enforma orgánica e inorgánica, como amoniaco,nitrito y nitratos, y el fósforo, también presenteen forma orgánica e inorgánica, principalmentecomo fósforo soluble (ortofosfatos). Los valoresnormales de nitrógeno total suelen oscilar entre20 y 85 mg/l (orgánico 8-35 mg/l, amoniacal 12-50 mg/l y nitratos 0-10 mg/l). Los valores nor-males de fósforo total varían entre 4 y 15 mg/l(orgánico 1-5 mg/l e inorgánico 3-10 mg/l).

4.3. Características biológicas

Las aguas urbanas, por su contenido en materiasorgánicas y, especialmente fecales, albergannumerosos organismos patógenos que es nece-sario eliminar.

Un gramo de heces humanas puede llegara contener hasta 109 de partículas virales infec-ciosas, pudiendo sobrevivir en el medio ambien-te durante semanas, especialmente a bajas tem-peraturas. Especialmente destacable es la pre-sencia de adenovirus, enterovirus como el de lapoliomelitis, el virus de la Hepatitis A, reovirus yrotavirus.

Las bacterias se utilizan como indicadoresde contaminación fecal en las aguas, siendo lamás utilizada la Escherichia coli. Una personaadulta puede excretar diariamente hasta2.000.000.000 de bacterias coliformes al día.Destaca la presencia también de salmonelas y elVibrio Cholerae, causante del cólera. Finalmente,también aparecen protozoos y parásitos comolombrices. El contenido medio de coliformestotales en las aguas residuales oscila entre las106 y las 109 colonias/100 ml y el de estrepto-cocos fecales entre las 104 y las 107 colonias/100 ml.

En muchos casos, el tratamiento de lasaguas residuales tiene un efecto pequeño en laeliminación de estos patógenos, y sólo son útilescuando transcurre el tiempo necesario para quese produzca la muerte del organismo.

En general, y en función de origen y mez-cla de las aguas urbanas, de las costumbres de lapoblación, de la presencia de áreas industrialescon vertidos a la red de alcantarillado, del régi-men de lluvias, etc., la composición de las aguasresiduales urbanas es muy variable. En funciónde los diferentes parámetros de calidad, se sub-dividen, de forma genérica, en aguas con con-centraciones débiles, medias o fuertes.

20


Las Daphnias,o pulgas deagua, sonbioindicadoresde aguas nocontaminadas© Living Lakes

4.4. El tratamiento de las aguasresiduales. Normativas

Los sistemas de depuración de las aguas resi-duales son múltiples, pero se clasifican siempreen función del nivel de tratamiento conseguido:

• El pretratamiento elimina las materias grue-sas, cuerpos gruesos y arenosos cuya presenciaen el efluente perturbaría el tratamiento total yel funcionamiento eficiente de las maquinas,equipos e instalaciones de la estación depura-dora.

• El tratamiento primario elimina sólo partede los sólidos en suspensión y se basa habitual-mente en tecnologías de remoción mecánica.

• El tratamiento secundario utiliza normal-mente sistemas biológicos con microorganismosaerobios o anaerobios que descomponen lamayor parte de la materia orgánica y retienenentre un 20 y un 30% de los nutrientes, elimi-nando hasta el 75% del amonio.

• El tratamiento terciario incluye la retencióndel fósforo y del nitrógeno y también la elimina-ción de microorganismos patógenos.

Existen todavía grandes diferencias en lasituación del tratamiento de las aguas residualesentre el norte y el sur de Europa. La mayorparte de la población de los países del norte deEuropa se encuentra conectada a plantas de tra-tamiento terciario de aguas residuales, en la cua-les se retira de forma eficiente la materia orgá-nica y los nutrientes de los vertidos. En los paí-ses del centro de la Unión Europea, comoDinamarca, Países Bajos,Alemania o Austria, másde las dos terceras partes de la población estánconectadas a tratamientos de tipo terciario. Enel Reino Unido y Luxemburgo la mayor partede la población sólo está conectada a trata-mientos de tipo secundario.

En Bélgica e Irlanda, el nivel de tratamien-to es similar al de los países del sur de Europa,donde sólo entre el 30 y el 40% de la poblaciónestá conectada a sistemas de tipo terciario o, lomás habitual, secundario.

En cualquier caso, a lo largo de los últimos30 años la generalización del tratamiento bioló-gico de las aguas residuales en toda Europa hapermitido reducir la descarga de matera orgáni-ca a las masas de agua. Durante los años 90 delsiglo XX, los niveles de DBO (Demanda

21


Sólidos totalesVolátilesFijos

Sólidos en suspensiónVolátilesFijos

Sólidos sedimentablesVolátilesFijos

Sólidos disueltosVolátilesFijos

DBO5 a 20ºC

DQO

Oxígeno disuelto

Nitrógeno total (N)

Nitrógeno orgánico (N)

Amoniaco libre N-NH4

Nitritos N-NO2

Nitratos N-NO3

Fósforo total (P)

Cloruros

pH

Grasas

Valores en mg/l con excepción del pH

baja

20012080

1007030

401624

1005050

100

160

0,2

25

10

15

0

0,1

2

15

6,9

0

media

500350150

30025050

18072108

200100100

200

450

0,1

50

20

30

0,05

0,2

7

100

6,9

20

fuerte

1.000700300

500400100

250100150

500300200

300

800

0

86

35

50

0,1

0,4

17

175

6,9

40

ParámetrosContaminación

Parámetros delas aguas

residualesFuente: Aurelio

HernándezMuñoz

La eutrofiza-ción delParqueNacional delos Broads, en el ReinoUnido, obligaa la retiradamecánica del exceso dealgas y otravegetación© Living Lakes

Biológica de Oxígeno) cayeron entre un 20 y un30% en el conjunto de la Unión Europea, enbuena medida gracias a la aplicación de laDirectiva 91/271/CEE, sobre depuración deaguas residuales urbanas. La reducción de lasconcentraciones de amonio ha sido inclusomayor que la de la DBO, con un descenso del40% en la Unión Europea de los 15 y casi un60% en los países recién incorporados a laUnión.

También en los años 90 se redujo la con-centración de fósforo en la Unión Europea, enniveles de entre un 30 y un 40% de media. Estareducción no sólo se ha debido al mejor trata-miento (terciario) de las aguas residuales, sino ala aplicación en las industrias emisoras de tec-nologías más limpias y eficientes. Las concentra-ciones de nitratos en las aguas y suelos europe-os, en cambio, no se deben tanto a las emisionesde las aguas residuales sino a los excedentes dela fertilización agraria. En este caso no existetodavía una tendencia clara en su reducción amedio y largo plazo.

La legislación que afecta a la calidad de lasaguas y, especialmente la relacionada con los ver-tidos, es compleja y está compartida por el dere-cho europeo, español, autonómico y municipal.

La legislación del Estado regula, mediantesus diferentes normativas, la calidad de las aguascontinentales y marítimas. El Estado tiene com-petencia exclusiva sobre la legislación, ordena-ción y concesión de recursos y aprovechamien-tos hidráulicos cuando las aguas discurren pormás de una Comunidad Autónoma.También escompetente sobre los vertidos emitidos al mardesde buques o aeronaves. El Ministerio deMedio Ambiente, a través de las

Confederaciones Hidrográficas, regula los verti-dos a cauce público.

Las Comunidades Autónomas son compe-tentes en la gestión de la calidad de aguas inte-riores y los vertidos al mar desde tierra, y losmunicipios regulan y autorizan los vertidos a lasredes de alcantarillado público, a través de orde-nanzas municipales.

A continuación, se relacionan por ordencronológico las principales normativas emana-das hasta la fecha por la Unión Europea y elEstado Español en relación con la calidad de lasaguas:

4.4.1. Directivas de la Unión Europea enmateria de calidad de agua:

DIRECTIVA 75/440/CEE, relativa a la calidadrequerida para las aguas superficiales destinadasa la producción de agua potable en los Estadosmiembros.

DIRECTIVA 76/160/CEE, relativa a la calidad delas aguas de baño.

DIRECTIVA (MARCO) 76/464/CEE, relativa a lacontaminación causada por determinadas sus-tancias peligrosas vertidas en el medio acuáticode la Comunidad.

DECISIÓN 77/585/CEE, relativa a la celebracióndel Convenio para la protección del MarMediterráneo contra la contaminación, así comodel Protocolo sobre la prevención de la conta-minación del Mar Mediterráneo causada porvertidos desde buques y aeronaves.

DIRECTIVA 78/659/CEE, relativa a la calidad delas aguas continentales que requieren protec-ción o mejora para ser aptas para la vida de lospeces.

DIRECTIVA 79/293/CEE, relativa a la calidadexigida a las aguas para la cría de moluscos.

DIRECTIVA 80/778/CEE, relativa a la calidad delas aguas destinadas al consumo humano.

DECISIÓN 81/420/CEE, relativa a la celebracióndel Protocolo sobre cooperación para combatir

22


Estacióndepuradora

convencionalde aguas resi-

duales urbanas© Eduardo de

Miguel

en situaciones de emergencia la contaminacióndel Mar Mediterráneo causada por hidrocar-buros y otras sustancias perjudiciales.

DECISIÓN 83/101/CEE, relativa a la celebracióndel Protocolo sobre la protección del MarMediterráneo contra la contaminación de ori-gen terrestre.

DECISIÓN 84/132/CEE, relativa a la celebracióndel Protocolo sobre las zonas especialmenteprotegidas del Mediterráneo.

DIRECTIVA 86/278/CEE, relativa a la protecciónde las aguas subterráneas contra sustancias peli-grosas.

DIRECTIVA 86/278/CEE, relativa a la proteccióndel medio ambiente y, en particular, de los sue-los, en la utilización de lodos de depuradoras enagricultura.

DIRECTIVA 91/271/CEE, sobre el tratamientode aguas residuales urbanas. Se trata de unaDirectiva fundamental en cuanto a normativa detratamiento de aguas se refiere, ya que marcalos plazos y tratamientos de depuración de lasaguas residuales urbanas, estableciendo lascaracterísticas para que determinadas zonasdeban ser declaradas como sensibles.

DIRECTIVA 91/676/CEE, relativa a la protecciónde las aguas contra la contaminación producidapor nitratos utilizados en la agricultura.

DIRECTIVA 96/61/CEE, relativa a la prevencióny control integrados de la contaminación.

DIRECTIVA 98/15/CE, por la que se modifica laDIRECTIVA 91/271/CEE, en relación con deter-minados requisitos establecidos en su Anexo I.

DIRECTIVA 98/83/CE, relativa a la calidad de lasaguas destinadas a consumo humano.

DIRECTIVA (MARCO) 2.000/60/CE, por la quese establece un marco comunitario de actuaciónen la política de aguas.Transcurridos siete añosdesde la entrada en vigor de la Directiva, que-darán derogadas las Directivas 75/440/CEE; y79/869/CEE., así como la Decisión 77/795/CEE.Transcurridos trece años desde la entrada envigor de la Directiva, quedarán derogadas las

Directivas 78/659/CEE; 79/923/CEE; 89/68/CEEy 76/464/CEE.

DECISIÓN 2455/2001/CE del ParlamentoEuropeo y del Consejo, por la que se aprueba lalista de sustancias prioritarias en el ámbito de lapolítica de aguas, y por la que se modifica laDIRECTIVA 2000/60/CE.

4.4.2. Legislación española en materia de cali-dad de agua:

LEY 29/85, de Aguas, procedente de la aplica-ción de las DIRECTIVAS 76/464/CEE y80/68/CEE

REAL DECRETO 849/86, por el que se apruebael Reglamento de Dominio Público Hidráulico,que desarrolla los títulos Preliminar, I, IV,VI y VIIde la Ley de Aguas.

ORDEN MINISTERIAL de 11 de mayo de 1988,sobre las características básicas de calidad quedeben ser mantenidas en las corrientes de aguassuperficiales cuando sean destinadas a la pro-ducción de agua potable. Procedente de la apli-cación de la DIRECTIVA 75/440/CEE.

REAL DECRETO 734/88, por el que se estable-cen las normas de calidad de las aguas de baño,procedente de la aplicación de la DIRECTIVA76/160/CEE.

LEY 22/88, de Costas, procedente de la aplica-ción de la DIRECTIVA 76/464/CEE.

REAL DECRETO 927/88, por el que se apruebael Reglamento de la Administración Pública delAgua y de la Planificación Hidrológica, en desa-rrollo de los Títulos II y III de la Ley de Aguas.

ORDEN MINISTERIAL de 16 de diciembre de1988, relativa a los métodos y frecuencias deanálisis o de inspección de las aguas continenta-les que requieren protección o mejora para eldesarrollo de la vida piscícola. Procedente de laaplicación de la DIRECTIVA 78/659/CEE.

REAL DECRETO 38/89, por el que se estable-cen las normas de calidad de las aguas para lacría de moluscos. Procedente de la aplicación dela DIRECTIVA 79/923/CEE.

23


REAL DECRETO 258/1989 por el que se esta-blece la normativa general sobre vertidos desustancias peligrosas desde tierra al mar.

REAL DECRETO 1471/1989, por el que seaprueba el Reglamento General para el desa-rrollo y ejecución de la Ley 22/1988 de Costas.

ORDEN MINISTERIAL de 15 de octubre de1990, sobre características básicas de calidadque deben ser mantenidas en las corrientes deagua superficiales cuando sean destinadas a laproducción de agua potable. Procedente de laaplicación de la DIRECTIVA 75/440/CEE.

REAL DECRETO 1.310/90, por el que se aprue-ba la utilización de lodos de depuración en elsector agrario. Procedente de la aplicación de laDIRECTIVA 86/278/CEE.

LEY 27/1992, de Puertos del Estado y de laMarina Mercante, modificada por la LEY62/1997, de 26 de diciembre, de modificaciónde la Ley 27/1992, de 24 de noviembre, dePuertos del Estado y de la Marina Mercante.Establece reglamentaciones sobre los vertidos almar.

RESOLUCIÓN de 28 de abril de 1.995, por laque se dispone la publicación del Acuerdo delConsejo de Ministros de 17 de febrero de 1995,por el que se aprueba el Plan Nacional deSaneamiento y Depuración de AguasResiduales.

REAL DECRETO 484/95, sobre medidas deregularización y control de vertidos.

REAL DECRETO-LEY 11/95, por el que se esta-blecen normas aplicables al tratamiento deaguas residuales urbanas. Procedente de la apli-cación de la DIRECTIVA 91/271/CEE.

REAL DECRETO 26/96, sobre la protección delas aguas contra la contaminación producida porlos nitratos procedentes de fuentes agrarias.Procedente de la aplicación de la DIRECTIVA91/676/CEE.

REAL DECRETO 509/96, de desarrollo delREAL DECRETO-LEY 11/95, por el que se esta-blecen las normas aplicables al tratamiento delas aguas residuales urbanas.

RESOLUCIÓN de 25 de mayo de 1998, por laque se declaran las “zonas sensibles” en las cuen-cas hidrográficas intercomunitarias.

REAL DECRETO 1.664/1998, por el que seaprueban los Planes Hidrológicos de Cuenca.

REAL DECRETO 2.116/98, por el que se modi-fica el REAL DECRETO 509/96 de desarrollodel REAL DECRETO-LEY 11/95 por el que seestablecen las normas aplicables al tratamientode las aguas residuales urbanas.

LEY 46/1999 de modificación de la Ley deAguas 29/1985.

REAL DECRETO 995/2.000, que establece losobjetivos de calidad para determinadas sustan-cias contaminantes y modificación delReglamento de Dominio Público Hidráulico,aprobado por el R.D. 849/1986.

REAL DECRETO LEGISLATIVO 1/2001, por elque se aprueba el texto refundido de la Ley deAguas. (BOE nº 176, de 24 de julio) Los artícu-los 100 a 106 son los que hacen referenciaespecífica al vertido de aguas al DominioPúblico Hidráulico.

LEY 16/2002, de Prevención y ControlIntegrados de la Contaminación.

REAL DECRETO 606/2003 por el que se modi-fica el REAL DECRETO 849/1986, por el que seaprueba el Reglamento de Dominio PúblicoHidráulico, que desarrolla los Títulos preliminar, I,IV,V,VI y VIII de la Ley 29 /1985, de Aguas.

4.4.3. La DIRECTIVA 91/271/CEE, sobredepuración de aguas residuales urbanas

En 1991, la Unión Europea, dada la grave situa-ción de contaminación de las aguas en los dife-rentes Estados miembros, promulgó la Directiva91/217/CEE.

La Directiva 91/271 establece los plazos yobligaciones que los Estados Miembros debende cumplir en materia de depuración de aguas-residuales, tratamientos secundarios y terciariosdel agua, utilización de lodos y colectores.Estipula que, obligatoriamente, a partir del 31 de

24


diciembre 2005, se deben depurar, mediante untratamiento adecuado, los vertidos de poblacio-nes equivalentes inferiores a 2.000 h-e cuandoel vertido es en aguas continentales y estuarios,e inferiores a 10.000 h-e cuando el vertido esen aguas costeras.Tratamiento primario se exigeen zonas menos sensibles normales para unapoblación equivalente de entre 2.000 y 10.000h-e cuando el vertido es en estuarios y de entre10.000 y 15.000 h-e cuando el vertido es enaguas costeras. El tratamiento será secundario

en zonas normales para una población equiva-lente superior a 2.000 h-e cuando el vertidosea en aguas continentales y estuarios, y a15.000 h-e cuando sea en aguas costeras.

En cuanto a vertidos industriales biodegra-dables, la Directiva no establece unos paráme-tros para los mismos, pero exige que los verti-dos procedentes de instalaciones con descargasmayores a 4.000 h-e cumplan con la normativaprevia y/o la autorización específica de la autori-dad competente antes del 31 de diciembre de2000.

Un habitante equivalente (h-e) correspon-de a la carga orgánica biodegradable con unademanda bioquímica de oxígeno (DBO5) de 60g de oxígeno por día.

Esta Directiva establece también la necesi-dad de determinar zonas más sensibles y de rea-lizar tratamientos primarios o adecuados en lasaglomeraciones mayores a las citadas anterior-mente, así como los plazos para lograr el cum-

25


% Reducción

70-90

75

90

Concentración

25

125

35

DBO5 (mg/l de O2):

DQO (mg/l de O2):

Sólidos en suspensión (mg/l) (optativo):

Zonas normales TRATAMIENTO SECUNDARIO

% Reducción

80

70-80

Concentración

2 (entre 10.000 y 100.00 h-e)1 (para más de 100.000 h-e)

15 (entre 10.000 y 100.000 h-e)10 (para más de 100.000 h-e)

Fósforo total (mg/l):

Nitrógeno total (mg/l):

Zonas sensibles ELIMINACIÓN DE N Y P

Parámetros

% Reducción

20

50

DBO5 (mg/l de O2):

Sólidos en suspensión (mg/l) (optativo):

Zonas menos sensibles TRATAMIENTO PRIMARIO

Fase de trata-miento bioló-

gico en unaestación

depuradora© Eduardo de

Miguel

Tipos de tratamientos

Fuente:Ministerio de

Medio Ambientede España

plimiento de los objetivos previstos en 2005. En su artículo nº 5, la Directiva 91/271 define comozona sensible a lagos de agua dulce naturales yotros medios de agua dulce, estuarios y aguascosteras que sean eutróficos o susceptibles deserlo en un futuro próximo si no se adoptanmedidas de protección. Los procesos de eutro-fización se originan al enriquecerse en nutrien-tes las aguas con elementos como el nitrógenoy el fósforo, lo que provoca un crecimientodesordenado de algas y otros vegetales, dese-quilibra la relación entre los organismos vivospresentes en las aguas y, finalmente, afecta a lacalidad de éstas. También la Directiva definecomo zonas sensibles las aguas dulces destina-das a la obtención de agua potable que pudie-ran llegar a tener una concentración de nitratossuperior a la establecida en la Directiva75/440/CEE si no se toman medidas de protec-ción, y las zonas donde es necesario un trata-miento superior al secundario para el cumpli-miento de otras Directivas. La Directiva indicaque los Estados miembros velarán porque laszonas sensibles sean revisadas al menos cadacuatro años.

Las zonas menos sensibles son áreas deagua marina donde los vertidos no tienen efec-tos negativos sobre el medio ambiente debido ala morfología, hidrología o condiciones específi-cas existentes en la zona.

Las zonas normales son aquellas que no seconsideran sensibles o menos sensibles.

4.4.4. Incorporación de la Directiva 91/271 alderecho español y estado de depuración de lasaguas residuales en España.

Las autoridades españolas iniciaron ya conla Ley de Aguas de 1985, actualmente derogada,el camino para adecuar los sistemas de trata-miento de las aguas residuales. Sin embargo, tras20 años de la aprobación de esta Ley, el trata-miento suficiente de las aguas residuales espa-ñolas es todavía una asignatura pendiente, queorigina severos problemas ambientales y econó-micos no valorados aún adecuadamente.

Ni los sistemas de tratamiento ni la gestiónde las estaciones son aún los óptimos deseables,ni todas las plantas se encuentran dimensiona-

das de forma correcta para atender la cargacontaminante que reciben. Muchas instalacionesson obsoletas, pero también muchas otras sonexcesivamente caras y complicadas de gestionar,lo que suponen una carga económica y técnicadifícilmente asumible por pequeñas poblacionescon escaso recursos o personal capacitado, loque ocasiona su pronto abandono. Por otraparte, en muchas ocasiones las redes de sanea-miento son deficientes, no recogen el total delos vertidos de las poblaciones, o bien presentanfugas que afectan a las aguas freáticas. No se tra-tan adecuadamente tampoco las aguas pluvialeso de tormentas, ni los fangos derivados de lapropia depuración, lo que provoca nuevos focosde grave contaminación. Finalmente, el controlpor parte de las autoridades competentes tam-bién es escaso, con un claro incumplimiento delas ordenanzas municipales en el caso de queéstas existan.

La Directiva 91/271 supuso un empujehacia la resolución de esta problemática. LaDirectiva fue transpuesta al derecho españolmediante el Plan Nacional de Saneamiento yDepuración de Aguas Residuales 1995-2005, enResolución de 28 de abril de 1995, BOE 113,12/05/1995. Posteriormente, el Real DecretoLey 11/1995, de 28 de diciembre, establece lasnormas aplicables al tratamiento de las aguasresiduales urbanas (BOE 312, 30/12/1995) y elReal Decreto 509/1996, de 15 de marzo, desa-rrolla el Real Decreto Ley 11/1995, (BOE 77,29/03/1996).

A fecha de redacción del presente manual,los datos actualizados de que se dispone sobreel estado de depuración de aguas residuales enEspaña corresponden a la situación a 1 de enerode 2003 (Dirección General del Agua delMinisterio de Medio Ambiente) Estos datos vie-nen reflejados como carga contaminante con-forme y no conforme en valores absolutos yporcentajes, así como de la carga correspon-diente a las instalaciones en construcción. Seconsidera carga contaminante conforme a laDirectiva 91/271/CEE aquella conectada a unsistema de tratamiento acorde con el nivel dedepuración establecido en ésta y cuyo funciona-miento permite alcanzar los valores de emisióno porcentajes de reducción que ésta establece.Todos los datos se refieren siempre a la cargagenerada en aglomeraciones afectadas por la

26


aplicación de la Directiva, es decir, de más de10.000 h-e que vierten a aguas costeras y demás de 2.000 h-e que vierten a aguas dulces.

La carga contaminante total afectada porla Directiva en España en 2003 fue de 70,7millones de h-e, de los que 35 millones, siemprede forma aproximada, corresponden a la pobla-ción de hecho, 11 millones a la población esta-cional y por encima de los 24,5 millones a lacarga industrial y ganadera.

En cuanto a la situación del tratamiento deesta carga, el 67% de las aguas residuales seencuentran en estado de conformidad con lasexigencias de la Directiva, un 17% no están con-forme a ésta, pero los sistemas de depuración seencuentran en fase de construcción, y otro 16%ni está conforme, ni los sistemas de tratamientose encuentran en fase constructiva.

A 1 de enero de 2003, el número deEstaciones de Depuración de Aguas Residualesen funcionamiento o construcción ascendía a1.573 instalaciones de tratamiento.

Desde 1995, fecha en que se finalizó la ela-boración del Plan Nacional de Saneamiento yDepuración, hasta enero de 2003, el porcentaje

de población equivalente conforme a laDirectiva 91/271/CEE ha aumentando en un26%, pasando de un 41% en 1995 a un 67% en2003, disminuyendo al población no conformeen un 30%, pasando del 46% al 16%.

4.4.5. La Directiva Marco del Agua2.000/60/CE

El objetivo de la Directiva marco del Agua esestablecer un marco comunitario para la pro-tección de las aguas superficiales continentales,de transición, costeras y subterráneas, para pre-venir o reducir su contaminación, promover suuso sostenible, proteger el medio ambiente,mejorar el estado de los ecosistemas acuáticosy atenuar los efectos de las inundaciones y lassequías.

Los Estados miembros deben determinartodas las cuencas hidrográficas que se encuen-tran en su territorio y asignarlas a distritoshidrográficos. Las cuencas hidrográficas que seextiendan por el territorio de más de un Estadose incorporarán a un distrito hidrográfico inter-nacional. La cuenca, sea o no transfronteriza, seconstituye así en unidad básica de gestión. Seintegran las aguas de transición y las costerasjunto a las aguas superficiales continentales ysubterráneas en la planificación y gestión delagua. Se reconoce así la interdependencia dedeltas, plataformas costeras y la dinámica litoralrespecto de la gestión de las aguas continenta-les, lo que constituye un cambio radical en rela-ción con la planificación y gestión del agua.

El cambio para el caso de España es fun-damental, ya que supone un giro muy importan-te con respecto a los objetivos de las normati-

27


Cargaindustrialy ganadera

Poblaciónde hecho

Poblaciónestacional

16%

35%

49%

20001995 2003

80 -

60 -

40 -

20 -

0 -

%

Conforme

No conformeen construcción

No conformeen ?????

Uno de los objetivos de la Directivamarco delAgua es promover eluso sosteniblede las aguas© Living Lakes

Estado dedepuración de

las aguas residuales en

EspañaFuente:

Ministerio deMedio Ambiente

de España

Tipo de cargacontaminante

Fuente:Ministerio de

Medio Ambientede España

vas existentes, centradas en "la mejor satisfac-ción de las demandas", es decir, en la gestión delagua enfocada hacia sólo los usos productivosde la misma, básicamente regadío y uso hidroe-léctrico.

La Directiva obliga a establecer objetivosexplícitos de calidad para todas las masas deagua y establece una serie de mecanismos yprocedimientos comunes y estandarizados.Aunque concede amplios márgenes demaniobra a los Estados Miembros, obligará aque los organismos de cuenca realicen impor-tantes modificaciones para cuantificar y con-trolar la calidad de las aguas al nivel exigidopor la Directiva. Los planes de cuenca inclui-rán un resumen de la incidencia de las activi-dades humanas en el estado de las aguassuperficiales y subterráneas, incluyendo lacontaminación difusa y el papel de los usosdel suelo, del estado ecológico y químico delas aguas superficiales, y una estimación de laincidencia de la regulación significativa de losflujos del agua, incluidos los trasvases, sobre ladinámica hídrica.

Aúna también la distinta normativa actualque incide en la calidad del agua. Establece valo-res límite de emisiones y vertidos y sobre elpropio estatus de calidad de las distintas masasde agua. Aunque el enfoque combinado no es

nuevo, se consolida como la estrategia básica decontrol de la contaminación del agua.

La Directiva incluye el principio de gestióneconómica del agua, con la inclusión de los cos-tes ambientales, proponiendo una política deprecios que incentive la recuperación de dichoscostes. Esta nueva política de precios influirádecisivamente en las obras hidráulicas, en el sec-tor del regadío, y en la política de depuración,recuperación y reutilización de las aguas.

Lista también una serie de contaminantesprioritarios seleccionados de entre los queconstituyen un riesgo importante para el medioacuático, así como normas de calidad aplicablesa las concentraciones de los mismos.Así mismo,se proponen medidas de control que tienen porobjeto reducir, detener o suprimir los vertidos,emisiones y fugas de sustancias prioritarias. Porúltimo, la Directiva establece garantías de infor-mación y participación pública para facilitar latransparencia, la libertad de acceso a la informa-ción ambiental y la participación pública.También prevé que los Estados miembros esta-blezcan regímenes de sanciones aplicables a lasinfracciones de sus disposiciones.

La Directiva Marco del Agua supone unsustancial giro en los principales objetivos y pre-supuestos básicos, por situar el énfasis en la cali-

28


Tras décadasde esfuerzos, el Lago deConstanza,entreAlemania,Suiza yAustria, hamejorado radi-calmente lacalidad de susaguas, y abas-tece de aguapotable a másde cuatromillones depersonas© Living Lakes

dad del agua, sus funciones ambientales y en eluso sostenible de la misma. Sin embargo, suredacción ha sido criticada desde diferentes sec-tores, alegando que, en parte, está redactada enalgunos casos en términos muy laxos, lo quehace difícil determinar ciertos incumplimientosde la misma. Se alega que tampoco adopta ade-cuadamente el principio de precaución, dadoque sólo se obliga a tomar medidas una vez quese ha demostrado fehacientemente una deter-minada contaminación. Contempla diversosmecanismos que permiten a un Estado Miem-bro rebajar los objetivos ambientales aplicables,lo que puede retrasar el cumplimiento efectivode estos objetivos hasta quince años después dela entrada en vigor de la Directiva, plazo quepuede incrementarse bajo ciertos supuestosrelativamente amplios en doce años más.

Calendario para el cumplimiento de las obliga-ciones de la Directiva Marco del Agua:

• 2000 Cumplimiento del principio de nodeterioro del estado ecológico de los ecosiste-mas acuáticos.

• 2002 La Comisión publicará una propuestade medidas específicas para prevenir y controlarla contaminación de las aguas subterráneas.

• 2003 Trasposición a la legislación nacional,identificación de las unidades de cuencas hidro-gráficas. Se debe designar la autoridad com-petente para cada distrito hidrográfico y tenerlisto un borrador de condiciones de referenciapara los ecosistemas acuáticos.

• 2004 Finalización del análisis de las caracte-rísticas de cada distrito hidrográfico, un estudiode la incidencia de la actividad humana sobre lasaguas, un análisis económico del uso de las mis-mas y un registro de las zonas que necesiten unaprotección especial. Debe elaborarse tambiénun registro de todas las masas de agua que seutilicen parar la captación de agua destinada alconsumo humano que proporcionen un pro-medio de más de 10 m3 diarios, o que abastez-can a más de cincuenta personas.

• 2006 Programa operativo de seguimiento,publicación de un programa de trabajo para losplanes de cuenca.

• 2007 Publicación de temas significativossobre los aspectos de gestión de las cuencashidrográficas.

• 2008 Consulta sobre el borrador de losPlanes de gestión de las cuencas hidrográficas.

• 2009 Inicio de la puesta en práctica de losplanes de gestión de cuencas. Debe haberse ela-borado un plan de gestión y un programa demedidas en cada distrito hidrográfico. Las medi-das previstas en el plan de gestión del distritohidrográfico deben prevenir el deterioro, mejo-rar y restaurar el estado de las masas de aguasuperficiales, lograr que estén en buen estadoquímico y ecológico y reducir la contaminacióndebida a los vertidos y emisiones de sustanciaspeligrosas; deben proteger, mejorar y restaurarlas aguas subterráneas, prevenir su contamina-ción y deterioro y garantizar un equilibrio entresu captación y su renovación y, finalmente,deben preservar las zonas protegidas.

• 2010 Los Estados miembros deberán garan-tizar que la política de tarifas incite a los consu-midores a utilizar los recursos de forma eficaz yque los diferentes sectores económicos contri-buyan a la recuperación de los costes de los ser-vicios relacionados con el uso del agua, incluidoslos costes medioambientales y de gestión derecursos.

• 2012 A más tardar, doce años después de laentrada en vigor de la Directiva y, posterior-mente, cada seis años, la Comisión publicará uninforme sobre su aplicación.

• 2015 Cumplimiento de la consecución delos objetivos de alto y buen estado ecológico detodas las aguas. Este plazo podrá retrasarse omodificarse siempre que se respeten las condi-ciones establecidas por la Directiva.

29


B

1. PARTES DE UN SISTEMA DETRATAMIENTO DE AGUASRESIDUALES

Normalmente se considera que el tratamientode las aguas residuales tiene tres partes princi-pales: Recogida, tratamiento y evacuación. En unmunicipio, el primero corresponde al alcantari-llado, el tratamiento corresponde a la estacióndepuradora y la evacuación es la red que vadesde la depuradora al vertido de restitución.El alcantarillado suele recoger tanto aguas de llu-via como aguas fecales y residuales de industrias,en este caso se llama unitario. Sin embargo, exis-ten casos en que se han construido redes inde-pendientes para el agua de lluvia y el resto de lasaguas de vertido. En este caso se dice que elalcantarillado es separativo.

Muchas depuradoras de aguas con siste-mas unitarios de colectores, quedan fuera deservicio durante las tormentas, debido a la grancantidad de agua que les llega. Incluso dondeexiste sistema separativo de aguas, las filtracio-nes de aguas subterráneas o de aguas de lluviaen la red de tuberías de fecales, a través de rotu-ras o grietas, pueden causar problemas de exce-so de caudal, en la depuradora. En estos casoses necesario reparar la red. Generalmente eltécnico de la depuradora es el primero que seda cuenta de estas roturas, porque observa uncaudal mayor cuando llueve.

Con objeto de evitar las avenidas de aguaen las estaciones depuradoras se utilizan losAliviaderos, que son dispositivos para desviar elagua en exceso, de forma que se elimine, bien el

agua que no entraría en el colector o el quesería excesivo para la estación depuradora. Porello se pueden colocar en un punto intermediodel colector, próximo a un medio o caucereceptor, a la entrada de la propia depuradora,o después del pretratamiento.

Cuando el agua llega a una estacióndepuradora, pasa por una serie de procesos detratamiento que extraen los residuos del agua yreducen su peligro para la salud pública, antesde salir de ella. Generalmente el número y tipode tratamientos depende del origen de lasaguas y de su destino final. Así las aguas residua-les tratadas, vertidas a un río pequeño, requeri-rán mayor tratamiento que las vertidas a un ríode gran caudal o a un gran lago destinado a lanavegación.

Los procesos iniciales en una depuradorase denominan pretratamientos, y pueden reali-zar las siguientes operaciones: desbaste, dilace-ración y eliminación de arenas y grasas. (mate-rias inorgánicas fácilmente sedimentables). Estosprocesos extraen el material grueso existenteen las aguas

A continuación el agua suele sufrir un tra-tamiento primario, durante el cual, parte de lasmaterias que lleva se sedimentan o flotan, sepa-rándolas del agua que se está depurando. Estetratamiento está basado en fenómenos físicos.Normalmente, al primario le sigue un trata-miento secundario, generalmente, consiste enun tratamiento biológico, en el que se producela estabilización (oxidación) parcial de la materiaorgánica no eliminada por los procesos anterio-

31

Componentes de los sistemasconvencionales de depuraciónde aguas residuales.

CAPÍTULO2

José de Miguel Muñoz

B

res y favoreciendo su eliminación en procesosposteriores.

La materia orgánica también se puede eli-minar mediante procesos físico-químicos, queproducen su coagulación y floculación, eliminán-dose los flóculos formados por decantación opor flotación.

2. PRETRATAMIENTOS

Las aguas residuales llevan todo tipo de ele-mentos que deben ser retirados previamente.Hay que tener en cuenta que la mayoría de loscolectores de aguas residuales suelen ser unita-rios y normalmente no solo recogen aguas sinotambién basuras de las calles arrastradas por elagua de lluvia o limpieza municipal.

Las siguientes operaciones tienen la cate-goría de pretratamiento: desbaste, eliminaciónde arenas y desengrasado. Se debe llamar laatención sobre la importancia del mismo decara al funcionamiento de la planta. Su dimen-sionamiento y diseños deben ser sencillos,amplios y robustos.

2.1. Desbaste

• Rejas y rejillas.Las aguas residuales que llegan a una depurado-ra pueden contener trozos de madera, raíces,hilos, trapos, plásticos y todo tipo de desperdi-cios.

El desbaste previo es la obra que se reali-za para eliminar del agua los elementos que porsu volumen son arrastrados por el agua residual.Suelen ser voluminosos o densos, dependiendodel tipo de población, industria, etc. La ubicacióndebe estar justo a la llegada de los colectores.

En una depuradora pequeña bastará conensanchar el canal de llegada (prolongación delcolector), al que se le realiza un rebaje en suparte inferior, de forma que los sólidos caigan eneste depósito.

En las plantas pequeñas la recogida deestos sólidos se realiza de forma manual, sesuele aprovechar las horas de caudal mínimo.

En las plantas grandes el pozo es de mayoresdimensiones. Suele llevar una reja realizada enperfiles o de forma similar, muy robusta, paraque aguante el choque de los grandes sólidos.La eliminación de los productos acumulados sesuele realizar mediante cuchara bivalva.

El dimensionamiento es función de laexperiencia sobre lo que arrastre ese colector.

La velocidad de sedimentación es la rela-ción entre el caudal en m3/hora y la superficiedel pozo en m2. Valores normales en plantasgrandes son 250 y 260 m3/hora/m2. Salvo casosde excepción con valores entre 200 y 400m3/hora/m2 es suficiente.

Si se quiere eliminar arenas de hasta 400micras, la velocidad debe reducirse a valores delorden de 100 m3/hora/m2. Esto se realizará si,posteriormente a este desbaste previo, se sitúaun bombeo, ya que de esta forma se reduce eldesgaste de las bombas por la acción de laarena.

• RejasEn la práctica las rejas se dividen en dos grupossegún el tipo de material que separen: de grue-sos y de finos.

Atendiendo a su forma, las rejas puedenser rectas o curvas y por su forma de limpiezapueden ser manuales o automáticas. En estasúltimas, según sea la acción del peine puedenser: de acción frontal y de acción dorsal, segúnel peine actúe por delante o por detrás.

Las rejas de gruesos son las que retienenlos elementos sólidos que sean mayores de 10

32


Reja

Reja rectasobre solera encascada paracompensar lapérdida decarga

cm de diámetro. En algunas ocasiones y en fun-ción del agua bruta a tratar, se pueden reducir a5 cm. Es decir la separación libre entre barrasestá entre 5 y 10 cm. A esta separación se lellama luz.

Las rejas de finos tiene una función com-plementaria a las anteriores, con luces libresentre 2 y 5 cm.

En cuanto a que la reja sea manual o auto-mática dependerá del tamaño de la población.Para poblaciones por debajo de 5.000 habitan-tes, ambas rejas pueden ser manuales. Entre5.000 y 15.000 ó 20.000 habitantes se puedecolocar manual la de gruesos y automática la definos. Para poblaciones mayores de esas cifras, lonormal es que ambas rejas sean automáticas.Las rejas se calculan en función de la velocidaddel agua antes de la reja (velocidad de acerca-miento) y en la propia reja (velocidad de paso).En todo caso los parámetros dados no son res-trictivos, sino una indicación de los valores a losque debemos de aproximarnos.

• Bombas dilaceradorasSon bombas que actúan triturando los materia-les, como trapos, etc. Suelen ir después del pozode gruesos y sustituyen a las rejas de gruesos yde finos.

Se utilizan colocando a continuación untamiz rotativo.

La idea es no tener que realizar la retiradamanual de los elementos de las rejas, en su caso,o eliminar los sistemas de limpieza de las rejasque siempre dan algunos problemas.

•TamicesLos tamices son sistemas de separación de par-tículas que tienen una luz entre los 2 mm y los0,25 mm.

Pueden ser estáticos, si no se mueve nin-gún elemento o dinámicos, entre estos últimos,los hay vibratorios, rotativos, etc.

Los tamices autolimpiantes, disponen deun sistema de limpieza automático con lavado, ylos restos se eliminan mediante cinta transpor-tadora a contenedor, para su posterior trasladoa vertedero.

2.2. Desarenadores

Su misión es la retirada de arenas hasta untamaño de 200 micras, normalmente.Hay muchas técnicas de desarenado que sepueden clasificar en:

- Desarenadores en canal (aireados o no)- Desarenador de flujo tangencial- Desarenadores rectangulares aireados

Las partículas están sometidas a dos velo-cidades, la del agua u horizontal y la de sedi-mentación.

Se trata de retirar las partículas de más de200 micras, para las que la velocidad de sedi-mentación ideal es de unos 80 m/h.

Si se tiene en cuenta que además hayotras partículas de menos densidad (semillas,granos, etc.), se irá a una velocidad inferior. Engeneral se pueden adoptar 40 m/h (supondríaun caudal de 40 m3/h por m2 de desarenador.Seguidamente se darán los criterios de cálculopara los diferentes tipos de desarenador.

Los desarenadores de canal son indicadospara poblaciones de hasta 5.000 habitantes.

La retirada de arenas se realiza manual-mente, por lo que se suelen colocar dos líneas yasí poder trabajar en la línea fuera de servicio.

La sección transversal tiene la parte supe-rior rectangular, rematada inferiormente confondos inclinados y una caja de arenas donde serecogen las mismas.

El cálculo se realiza de la siguiente forma:la velocidad de paso será inferior a 0,40 m/h,

33

Componentes de los sistemas convencionales de depuración de aguas residuales. CAPÍTULO2

Partícula

Gravedad

Velocidad del agua

Trayectoria

Velocidad desedimentación.La partículaestá sometidaa la fuerza dela gravedad y lleva unvelocidad, quees la del agua.La velocidadde sedimenta-ción dependede la gravedad

con lo que calculamos la superficie transversal.En la práctica se usa 0,30 ó 0,20.

A continuación se ajustan las medidas aunidades lógicas y se adopta una anchura y unaaltura.

Para calcular la longitud, se parte de lacarga superficial, que a caudal medio no debe desobrepasar los 40 m/h, valores alrededor de 35son bastante buenos.

A continuación se comprueba la cargasuperficial a caudal máximo, que no debe desobrepasar los 50 m/h, valores cercanos a 47,son aceptables.

Se llaman desarenadores cuadrangulares a

los que basándose en los mismos criterios quelos longitudinales, tienen su longitud y anchuraiguales.

Estos aparatos van provistos de una ras-quetas de fondo movidas por una cabeza cen-tral situada en un puente. Las rasquetas de fondo arrastran la arena hacia un pozo central,de donde se extraen mediante bombas.

Los desarenadores de flujo tangencial sebasan en que se provoca una recirculación de lamezcla agua-arena de forma que aprovechandola fuerza centrífuga se separa la arena del agua.El cálculo se basa en la velocidad de sedimenta-ción. La carga superficial debe ser análoga a loscasos anteriores, es decir menor o igual a 0,40m/h. El volumen se calcula por el tiempo de

34


30 -

25 -

20 -

15 -

10 -

5 -

0 -30

- 1080

- 900

- 720

- 540

- 360

- 180

- 025 20 15 10 5 0

Velocidad de caídade las partículas desustancias orgánicas

Velocidaden cm/s

Velocidaden m/h

Velocidad de caídade las arenas

(peso específico=2,55)

Grueso de los granos

Ábaco de sedimentación.Dependiendodel diámetrode la partícula,para cada pesoespecífico, se puede esta-blecer unábaco con lasvelocidades desedimentación

retención, que estará entre los dos y tres minu-tos. Como consecuencia tendremos la profundi-dad útil.

Los desarenadores rectangulares suelentener la sección que se muestra en la figura 7. Larelación longitud/anchura suele ser entre 3 y 4.La sección se calcula limitando la velocidad desedimentación y teniendo en cuenta la relaciónya expuesta. Este aparato suele utilizarse, ade-más, para extraer grasas al mismo tiempo. Elcalado o altura útil debe superar los 2,5 m y eltiempo de retención estará sobre los 3 minutos.

Como las secciones resultantes suelen salirgrandes, la velocidad horizontal es casi nula, conlo que sedimenta materia orgánica. Por ello esnecesaria la aireación del tanque, para separarlas partículas sólidas de la materia orgánica. La

recogida de arenas se realiza mediante un puen-te que se desplaza en el sentido longitudinal delaparato, succionando, mediante bombas, las are-nas que se depositan en un canal paralelo.

2.3. Desengrasadores

Entre los productos a separar de las aguas resi-duales están aquellos que por su densidad tien-den a flotar en el agua.

Para realizar esta operación se colocan losseparadores de grasas que , como ya se ha indi-cado, se pueden hacer conjuntamente con eldesarenado.

Todos los desengrasadores constan, enprincipio de dos zonas, una de desenmulsionadode la grasa mediante inyección de aire y otra detranquilización, donde las grasa flotan. El cálculose realiza en función de dos parámetros.

3. TRATAMIENTO PRIMARIO

3.1. Sedimentación y flotación

El agua bruta contiene algunas sustancias capa-ces de sedimentarse o de flotar en la superficie,si la velocidad del agua llega a ser lo suficiente-mente baja. Los colectores y alcantarillas se dise-ñan para que el agua fluya rápidamente, impi-diendo así que los procesos anteriores se pro-duzcan.

Los desarenadores están diseñados paraque el agua circule a una velocidad ligeramenteinferior a los anteriores para que los materialesinorgánicos sedimentables pesados (arenas), sedepositen en el fondo, de donde se extraenposteriormente.

Los tanques de sedimentación disminuyenla velocidad de las aguas a parámetros muchomenores. La unidad de tratamiento que va des-pués del desarenador, es la unidad de sedimen-tación y/o flotación, su nombre más normal es elde decantador, dado que sirve para decantar ysedimentar el agua residual. Por ser una unidaddel sistema primario de depuración se le deno-mina decantador primario.

35


Caja de arenasCompuertas

Desarenadorlongitudinal

o de canal.Suele ir

precedido yposteriormentede compuertas.

Las arenas serecogen en la

caja de arenas

Pozo

Rasquetas

Desarenadorcuadrangular

Los sólidos que se decantan en el fondode un decantador son arrastrados hacia unextremo, en los decantadores rectangulares yhacia el centro, en los decantadores circulares eintroducidos en un pozo de recogida. Desdeeste pozo se bombean a los sistemas de trata-miento y evacuación de fangos.

Los flotantes se eliminan mediante barre-deras de superficie y se llevan a vertedero, seincineran, o se llevan a enterrar.

3.2. Decantadores rectangulares

El sistema colector es distinto en los decantado-res rectangulares. Las rasquetas se colocantransversales al tanque y cada extremo de larasqueta se une a una cadena sin fin situada a lolargo del lateral de aquel. Estas cadenas se mue-ven mediante ruedas dentadas y arrastran lasrasquetas que van guiadas por raíles embutidosen el suelo y en los laterales del tanque.

Cada rasqueta lleva unas piezas rozantesmetálicas que se deslizan sobre los raíles.

3.3. Cálculo del rendimiento de undecantador

Para calcular el rendimiento de cualquier proce-so de tratamiento de aguas residuales hay que

tomar una muestra antes y después del mismo,preferiblemente muestras compuestas a lo largode 24 horas.

Se analizan los indicadores de calidad queinteresen en cada caso y se calcula el rendi-miento correspondiente. Naturalmente existeun rendimiento para cada concepto: DBO, S.S.,etc. Los cálculos de rendimiento se realizan paracontrolar el proceso. Sin embargo la principalpreocupación debe ser la calidad final delefluente, independientemente de los rendimien-tos de cada parte de la depuradora.

En general el pH no se verá modificadopor un decantador. Se puede prever que el aguadecantada tendrá un pH comprendido entre 6,5y 8, según la región, el suministro de agua y losresiduos vertidos en el sistema de colectores.

36


Desarenadores Compuertas

Soplantes

Bombasde arena

Desarenadorrectangular

Tabla I

Sólidos sedimentables

Sólidos en suspensión

Sólidos totales

DBO

Bacterias

90 a 95 %

40 60 %

10 a 15 %

25 a 35 %

25 a 75 %

Rendimiento previsto

3.4. Influencia de la temperatura

Por encima y por debajo de 4 ºC el aguaaumenta de volumen. En general cuandoaumenta la temperatura del agua, aumenta lavelocidad de sedimentación de las partículas. Lasmoléculas del agua reaccionan a los cambios detemperatura, aglutinándose cuando la tempera-tura del líquido es más baja, aumentando la den-sidad. Según se hace el agua más densa, dismi-nuye la diferencia de densidad entre el agua y laspartículas sólidas, con lo que éstas sedimentanmás lentamente.

3.5. Tiempo de retención

El agua debe de estar en el decantador el tiem-po suficiente para que decante. La mayoría delos decantadores se calculan para un tiempo deretención comprendido entre las 2 y las 3 horas.De todas formas éste es un valor flexible quedepende de muchas circunstancias. Hay quetener en cuenta que el caudal varía mucho entreel día y la noche, y el tiempo de retención se cal-cula para un caudal específico.

3.6. Caudal unitario sobre el vertedero

Las aguas residuales salen del decantador por unvertedero y caen en unas canaletas de recogidadel efluente. el número de metros lineales enrelación al caudal es un parámetro importante,para evitar los caminos preferenciales y las altasvelocidades cerca del vertedero del canal derecogida, ya que podrían dar lugar al arrastre delos sólidos sedimentables con el efluente.

El caudal unitario sobre el vertedero es elnúmero de metros cúbicos por hora que fluyesobre un metro lineal de vertedero. La mayoríade los proyectistas recomiendan entre 5 y 10m3 /h/ml de vertedero. A veces se han utilizadocifras superiores con aguas que tengan materiascon una alta velocidad de sedimentación o si setrata de un mero tratamiento intermedio.

Generalmente los decantadores secunda-rios requieren una menor carga sobre el verte-dero que los primarios.

3.7. Velocidad ascensional o cargasuperficial

Se expresa en m3 / h por m2 de superficie deltanque. Muchos diseñadores han señalado quela carga superficial está relacionada directamen-te con el rendimiento en la eliminación de sóli-dos sedimentables. Los valores recomendadosvarían de 0,5 a 2 m3/m2/h, dependiendo de lanaturaleza de los sólidos y de las exigencias deltratamiento.

4. TRATAMIENTOS SECUNDARIOS

4.1. Bacterias fijas a un soporte

Los tratamientos biológicos pueden ser de dostipos, en primer lugar están aquellos en que lasbacterias depuradoras se fijan a un soporte, elagua pasa sobre ellas y utilizan la materia orgá-nica soluble. El oxígeno les llega de diferentesformas, como se verá más adelanta, dependien-do del tipo de sistema que se emplee. Los másconocidos son el filtro percolador y el biodisco.

4.2. Bacterias en suspensión

Otra forma es que las bacterias estén en sus-pensión en el agua o caldo de cultivo.

En este caso el alimento lo cogen directa-mente del agua y el oxígeno es suministrado abase de diluirlo en el agua, para ello hay quesuministrar grandes cantidades de aire, median-te turbinas, compresores, etc. Esto produce ungran consumo de energía. El sistema más cono-cido es el de fangos activos, en todas sus varian-tes.

4.3. Decantadores secundarios otanques de sedimentación final

Normalmente siguen al tratamiento biológicoen las estaciones depuradoras de aguas residua-les. También sirven para decantar los precipita-dos producidos por tratamientos químicos queimplican la adición de floculantes.

37


Los tiempos de retención en el decanta-dor secundario deben ser aproximadamente losmismos que en el primario, pero las cargassuperficiales y el caudal unitario sobre vertede-ro o carga sobre vertedero deben ser menores,debido a que los fangos secundarios son menosdensos. Los valores recomendados son lossiguientes:

- Tiempo de retención: 1 a 2 horas- Carga superficial: 0,5 a 2 m3/m2/h- Carga sobre vertedero: 2,5 a 9,5 m3/h/ml

El fango recogido en un decantadorsecundario tiene una apariencia y característicasdiferentes a las del de un decantador primario,Debe ser de color oscuro, pero ni gris ni negro.El efluente de los decantadores secundarios esmucho más limpio que el de los decantadoresprimarios.

4.4. Procesos de flotación

El agua residual siempre contiene algunos sóli-dos en suspensión que ni sedimentan ni flotan yque permanecen en el líquido mientras pasa através del decantador.

Un coloide es una partícula sostenida ensuspensión a causa de su diminuto tamaño y sucarga eléctrica. Mide menos de 200 milimicarasy no sedimenta por sí misma. Si es orgánico pro-voca una alta demanda de oxígeno, por lo quees aconsejable su eliminación.

Una emulsión es una mezcla de dos líqui-dos no solubles entre sí, pero capaces de man-tener una suspensión de uno en el otro. Estasemulsiones también provocan una gran deman-da de oxígeno.

Uno de los métodos para la retirada deemulsiones y coloides es el proceso de flotación.Consiste en pasar una corriente de aire a travésde la mezcla para hacer que las materias en sus-pensión se desplacen hasta la superficie.

En la figura se indican los diferentes pasosdel proceso de flotación.

5. TRATAMIENTOS TERCIARIOS

Son tratamientos de acabado o de afino delagua tratada.

5.1. Eliminación de nutrientesminerales

Los principales nutrientes minerales que hayque eliminar son el nitrógeno y el fósforo.

El primero se puede eliminar por sistemasde nitrificación – desnitrificación, pero es costo-so. Este sistema consta de una parte aerobia, enla que el nitrógeno amoniacal se oxida inicial-mente a nitrógeno nitroso y posteriormente anitrógeno nítrico, y de otra parte anaerobia enla que los nitratos se reducen dando como pro-ducto final nitrógeno gaseoso que se desprendea la atmósfera.

Las reacciones de nitrificación que se pro-ducen con la oxigenación del agua residual sonlas siguientes:

2 NH3 +3 O2 → 2 NO2H +2 H2O

2 NO2H + O2 → 2 NO3H

La eliminación de los nitratos se puederealizar también por medio de macrofitas que loabsorben por via radicular y lo utilizan para for-mar sus proteínas.

38


Partículas pequeñasque sedimentan

Partículas pequeñasen forma de flóculos

Los flóculos se unena burbujas de aire

Se acumulan enla superficie flotantes

y espumas

Pasos queintervienen enla sedimenta-

ción porflotación

El fósforo se elimina normalmente vía quí-mica, mediante la adición de PIX, también sepuede eliminar en parte, aunque en menos pro-porción que el nitrógeno mediante plantasmacrofitas en humedales artificiales.

5.2. Eliminación de microorganismos

Tradicionalmente los microorganismos patóge-nos se han eliminado por cloración. Hoy día estesistema está prácticamente desechado, ya quese pueden producir cloraminas.

Se utilizan sistemas tales como ozoniza-ción, rayos ultravioleta, etc.

Se ha observado que el sistema de plantasmacrofitas en flotación es un gran eliminador demicroorganismos.

5.3. Otros tratamientos terciarios

Otros tratamientos terciarios son el afino departículas, bien mediante micro filtración.Suelen ser complejos y constan de varias partes,como ejemplo:Equipo de micro filtración de USF compuestopor:

- Grupo de bombeo de 20 m3/h a 3 barpara alimentación y recirculación del aguaa tratar con válvulas de aislamiento, colec-tores, manómetro, caudalímetro y válvulade regulación.- Microfiltro de 25 micras, para proteccióndel sistema de membranas, evitando elatascamiento prematuro de las mismas- Una membrana de UF, de fibra hueca,construida con material de polisulfona, conun corte molecular de 100.000, para uncaudal estimado de 550 l/h.- Tuberías y accesorios de interconexiónde PVC, así como válvulas manuales paralos diversos flujos del proceso- Cuadro eléctrico de protección y mandoa colocar en el armario en edificio de con-trol.

También se usa la ultra filtración, e inclusopara un afino casi perfecto la ósmosis inversa,con adición posterior de sales.

5.4. Eliminación y estabilizaciónde fangos

Estabilizar un fango quiere decir mineralizarlo, esdecir pasar de materia orgánica a mineral. Losfangos se estabilizan mediante digestión anaero-bia o digestión aerobia.

La primera se produce en digestores ana-erobios, con producción de biogás, que puede ono ser aprovechado para un ahorro energético.Normalmente, hacen falta poblaciones mayoresde 50.000 habitantes para que sea rentable esteaprovechamiento.

También se puede realizar en los cuerposde digestión de Imhoff y Emscher, pero en el pri-mer caso se aterra y se inutiliza con el tiempo,el segundo aunque antiguo es todavía muy utili-zado.

5.5. Aspectos económicos

La economía es muy importante en cuanto a losdistintos tratamientos, se puede decir que untratamiento secundario vale el doble o el tripleque uno primario, y uno terciario, tanto como elprimario y el secundario juntos.

Normalmente cuanto más se afine, ladepuración, más costoso resulta.

39


Zona dedigestión

Zona dedecantación

Salidade fangos

Emscher dedoble cuerpo.En la partesuperior seproduce ladecantación,en la inferiorla digestiónanaerobia

B

Los sistemas blandos de depuración son siste-mas que tienen un consumo energético relati-vamente bajo, sobre todo si se comparan conlos sistemas tradicionales de fangos activos.Algunos de estos sistemas están en desuso,otros se caracterizan por tener las bacterias fijasa un sustrato y se riega sobre ellas el agua resi-dual otros están basados en una decantación ydigestión simultánea (sistemas mixtos) y otrostienen las bacterias en suspensión en el aguaque se depura.

Un tipo muy interesante entre los sistemasblandos es el de los “fitosistemas”, en los que seutiliza la energía solar a través del proceso foto-sintético de los vegetales, tanto de algas comode vegetales superiores (macrofitas). Entre estossistemas están los lagunajes (algas y bacteriassuspendidas en el agua) filtros verdes en base aespecies herbáceas o leñosas y humedales arti-ficiales. Estos fitosistemas se considerarán en loscapítulos siguientes.

1. SISTEMAS EN DESUSO

1.1. Pozo filtrante (pozo negro)

Consisten en un pozo con una zona muy per-meable en su entorno, mediante un relleno depiedra gruesa o similar, o incluso el propiopozo está relleno de la misma. Por difusión elagua pasa al terreno circundante. Pueden pre-sentar problemas de colmatación. Hoy díaestán prohibidos, ya que contaminan el suelo ylos acuíferos.

1.2. Zanjas filtrantes

Consiste en una pequeña zanja de profundidady anchura inferiores al metro, que se rellena enorden ascendente con arena, grava y tierravegetal, que hace las veces de sellante. La longi-tud de la zanja suele estar comprendida entrelos 25 y los 30 metros. En la capa de grava sesitúa longitudinalmente una tubería de drenaje.El funcionamiento se basa en la infiltración delcaudal a través del fondo y de las paredes de lazanja. Al igual que el anterior, es contaminantede acuíferos.

1.3. Lechos filtrantes

En general, se puede decir que es todo lechotérreo o no (normalmente un árido más omenos fino), por el que atraviesa el agua residualo depurada, con más o menos carga orgánica.En ocasiones se utiliza un filtro de arena al finalde las depuradoras para separar partículas.

2. TRATAMIENTOS MIXTOS:DECANTADORES DIGESTORES.

2.1. Fosa séptica

Una fosa de cemento, de bloques, de ladrillo, demetal poliéster, PVC, etc. en la que sedimentanlos sólidos y asciende la materia flotante. Lamateria flotante y los sólidos depositados pue-den permanecen entre seis meses y varios años,

41

Sistemas blandos no convencionales de depuración.

CAPÍTULO3


B

durante los cuales se descomponen anaeróbica-mente. La fosa está compartimentada, de formaque tiene una parte de digestión y otra dedecantación.

2.2. Tanque Imhoff

Son unos tanques cilíndricos, que hacen la fun-ción de decantador y digestor.

Estos tanques combinan en la misma uni-dad la sedimentación y la digestión de fangos.Están constituidos por dos compartimentos, enel superior se produce la decantación y en elinferior la digestión anaerobia.

Tenían la contrariedad de que eran exce-sivamente altos y se producía una colmataciónde la parte anaeróbica, con lo que no se podíasacar los fangos y a la postre se colmataba y ate-rraba e sistema.

En la actualidad no se construyen estostanques, sino una variante llamada Emscher.

2.3. Tanque Emscher

Su sección es cuadrangular, y tienen la ventaja,respecto al Imhoff de que tienen un sistema deextracción de fangos, con lo que no se colmatael sistema.

Estos tanques combinan en la misma uni-dad la sedimentación y la digestión de fangos.Están constituidos por dos compartimentos, enel superior se produce la decantación y en elinferior la digestión anaerobia.

El compartimiento superior está delimita-do por dos planos inclinados, que hacen la vezde pared inclinada del decantador. Uno de ellossolapa verticalmente al otro, con lo que impidela subida de gases a través del cuerpo de decan-tación.

Los cálculos para el departamento dedecantación se realizan de forma similar a cual-quier decantador.

Parámetros típicos de proyecto y de ope-ración son los siguientes:

3. SISTEMAS CON LAS BACTERIAS FIJAS

3.1. Filtro percolador

El principio de funcionamiento de un filtro per-colador, también llamado lecho bacteriano y fil-tro bacteriano, consiste en hacer caer el aguabruta a través de un material de gran superficieespecífica, que sirve de soporte de los microor-ganismos depuradores. que forman una películamás o menos gruesa.

Dependiendo del material empleadocomo relleno pueden distinguirse dos tipos:

- Lechos de relleno tradicional. Se utilizapiedra de río, puzolana, coque metalúrgico,piedras silíceas trituradas, etc.- Lechos de relleno plástico. Cuando lasuperficie específica es muy alta se llamanlechos de alto rendimiento.

Cualquiera que sea el tipo de relleno,todos los lechos funcionan según el mismo prin-cipio.

La aireación se efectúa por tiro natural, aveces por ventilación forzada. Esta aireacióntiene por objeto aportar oxígeno para mante-ner la microflora en medio aerobio.

El sustrato alimenticio de esta microfloralo componen las materias carbonadas del aguaa depurar.

42


Tiempo de retención

Carga superficial

Carga sobre vertedero

Eliminación de S.S.

Eliminación de DBO

Capacidad de digestión

Tiempo de almacenaje de los fangos

1 a 4 horas

1 a 2 m3/m2/h

5 a 10 m3/h/ml

45 a 65 %

25 a 35 %

30 a 90 l / persona

3 a 12 meses

Zona de sedimentación

Zona de digestión

Las sustancias contaminantes del agua y eloxígeno del aire se difunden a través de la pelí-cula biológica, hasta los microorganismos asimi-ladores, al tiempo que se eliminan en los fluidoslíquidos y gaseosos los subproductos y el gascarbónico de la respiración.

La película biológica o mucílago tambiénrecibe el nombre de zooglea.

Contiene bacterias heterótrofas, general-mente próximas a la superficie y autótrofas(bacterias nitrificantes) cerca del fondo.Normalmente aparecen hongos (Fusarium,Oospoara, Geotricium) en las capas superioresy algas verdes en la superficie.

Puede existir toda una fauna predadora:protozoos y animales más evolucionados, comogusanos, larvas de insectos, arácnidos, caracolesy limacos.

3.1.1. Lechos bacterianos sobre relleno tra-dicional

Con materiales de relleno tradicionales, consi-

derando una altura de filtro de unos 2 m, ladepuración es relativamente baja, el rendimien-to apenas llega al 65%, sobre todo si la cargavolumétrica (Kg de DBO/m3 de relleno x día) esalta.

Se han desarrollado fórmulas empíricasque dan una idea del posible rendimiento.Rankin para una carga hidráulica máxima, enaguas urbanas, con una recirculación de 1,13 m3/m2h, desarrolla las siguientes ecuaciones:

Lf = L0/2r+3Para filtros percoladores en una sola etapa:

Lf1 = 0,5 L0Lf2 = Lf1 / 2r+2

para filtros percoladores en dos etapas.Siendo r = grado de recirculación.

Se habla de lechos de alta carga y de bajacarga en función de la carga volumétrica y de lacarga hidráulica. así con 0,08 a 0,15 Kg/ m3 d ycon cifras inferiores a 0,4 m3 / m2 h , corres-ponderían a baja carga, mientras que cifrasdesde 0,7 a 0,8 Kg / m3 d, y mayores de 0,7 m3

/ m2 h, corresponderían a alta carga.

Por lo general los lechos de alta carganecesitan recirculación y esto hace que sehomogeneice la flora bacteria en los distintosniveles del filtro.

En los lechos de baja carga, no hay lavadopermanente por lo que la capa de zooglea tien-de a acumularse en el seno de la masa dellecho, siendo esencial la acción de los preda-dores y es la que con la respiración endógenade las bacterias limita la proliferación excesivade la película.

En todo caso los fangos de un lecho dealta carga necesitan de un decantador y normal-mente de un sistema de estabilización (minera-lización), normalmente un digestor (suelen sermuy útiles en este caso los decantadores-diges-tores), mientras que los procedentes de otro debaja carga, salen suficientemente mineralizados ypueden verterse al emisario sin clarificación,aunque es mejor hacerla.

Los filtros se pueden colocar en serie o enparalelo. En el primer caso el primer filtro reci-be toda la carga, mientras que el segundo lacarga total, menos lo que ha depurado el pri-

43

Sistemas blandos no convencionales de depuración CAPÍTULO3

Soporte inerte

Parteanaerobia

Parteanaerobia

Entradaagua bruta

AireO2

DBOproceden tedel agua bruta

CO2

Otrossubproductosprocedentes deanaerobiosis, etc.

Zooglea,sobre un sustrato

inerte

mero. En el segundo caso el agua bruta se llevapor partes iguales a los dos filtros, recibiendocada uno la mitad de la carga.

Los lechos de baja carga tienen el proble-ma de que tienden a atascarse, debido a la pro-liferación de la zooglea, por ello a pesar de subuen rendimiento 90%, se usan poco y la ten-dencia es a utilizar filtros en alta carga con recir-culación. En algunos casos se utilizan filtros enalta carga y en baja carga, simultaneando su fun-cionamiento.

La recirculación tiene varias ventajas:Realiza la autolimpieza del filtro bacteriano.Siembra las aguas decantadas.Diluye las aguas con gran concentraciónen DBO.

De los sistemas de la figura, el 1º es el másempleado. Con o sin recirculación de fangos, eldecantador 1º debe calcularse para un caudal

Q+R. En el caso de filtros de alto rendimiento el caso tercero se emplea comúnmente, sinrecirculación de fangos.

En el caso de los filtros percoladores conrelleno tradicional, el material está constituidopor puzolana, coque, piedra de río, etc. Debe deser limpio y no friable. Su granulometría debeser regular y estar comprendido entre 40 y 80mm de diámetro.

Los agregados rocosos tiene una propor-ción de huecos de 0,5, por lo que teniendo encuenta la zooglea que ocupa 0,35 m3/ m3, limitael volumen de huecos a 0,15, libre para la airea-ción, por lo que el crecimiento de la biomasaqueda limitado para poder adoptar cargas altas.

3.1.2. Lechos bacterianos sobre relleno dematerial plástico.

Durante mucho tiempo la depuración deaguas con gran carga en DBO, por ejemplo lasindustrias agroalimentarias, se ha realizado porel sistema de fangos activados. Los filtros perco-ladores con relleno tradicional no se empleabanpor los riesgos de atascamiento debidos a pro-liferaciones excesivas de la película biológica. Sinembargo los filtros percoladores presentan unaserie de ventajas con respecto a los fangos acti-vados a media y fuerte carga, como:

Menor sensibilidad a variaciones bruscasde carga.Mayor facilidad de explotación.Consumo energético mucho menor.

44


Filtrospercoladoresen paralelo,

en una industria

láctea

FiltroPercol.

Dec.1ª

Dec.2ª

A + Fangos

Q Q + A Q

FiltroPercol.

Dec.1ª

Dec.2ª

A

Q Q + A Q

Fangos

FiltroPercol.

Dec.1ª

Dec.2ª

A

Q Q + A Q

Fangos

Ejemplos derecirculación

filtros más utilizados

Distribuidor Vaso

Rellenozooglea

Suelo Base

Partes de un Filtro percolador

Por ello se investigaron nuevos materialesde relleno que redujeran los riesgos de atasco.Así en los años 60 del pasado siglo aparecieronlos primeros rellenos de material plástico.

Estos filtros con material plástico tienenun campo de aplicación muy diferente a los fil-tros de relleno tradicional, sobre todo por dosrazones:

- Al no atascarse, pueden trabajar a gran-des cargas volumétricas, comprendidasentre 1 y 5 Kg día de DBO /m3 de mate-rial y día., e incluso valores más altos.- Dado que el material de relleno plásticoes alto se deberá optimizar la relación:DBO eliminada diariamente/Volumen derelleno.

Por otro lado siempre que se actúe a fuer-te carga, se realizará recirculación, lo que redun-dará en favorecer el que no se atasque el filtro.Los rellenos plásticos de última generación tie-nen una serie de características que los hacentodavía más interesantes.

- Están diseñados para proporcionar unagran uniformidad de huecos. Las superfi-cies interiores de la pieza están adecuadaspara la colonización bacteriana, mante-niendo paso libre de, al menos, 20 mmpara el paso del agua y del aire, conser-vándose este paso incluso con piezas tan-gentes entre sí. Esto hace que el relleno,en su conjunto, sea resistente a la colma-tación.

- Orientación vertical de los orificios: lageometría favorece la colocación espontá-nea de los soportes con una orientaciónvertical preferentemente del eje de losorificios. Esto aumenta el contacto de lapieza con el vertido, favorece el aprove-chamiento de la pieza como soporte bac-teriano, permite un mejor arrastre por elvertido de la biomasa desprendida y ase-gura la buena ventilación del filtro.

- Máxima resistencia de la pieza. La estruc-tura interna está compuesta por hexágo-nos u otras figuras geométricas, contrape-ados sin solución de continuidad, quecanalizan y absorben en sus lados tensio-nes originadas en el interior del filtro. El

perímetro tiene forma alveolar, de formaque la mitad de la fuerza exterior aplicadaes absorbida por el propio perímetro.

- Estas características permiten rellenos de10 m, sin que la altura inicial instaladaresulte mermada debido al derrumbeinterno del relleno o a rotura de piezas enel interior debido a la acumulación de labiomasa.

- Optima redistribución del vertido en elinterior del filtro. La disposición de laspieza hace que se creen infinidad de cami-nos para cada capa de relleno. De estaforma la distribución es muy uniforme yno hay caminos preferenciales.

- Se simplifica la recirculación, a veces noes necesaria. ya que se favorece el des-prendimiento de la zooglea, incluso, conpequeños caudales de riego.

- Optima relación superficie/huecos. Cifrasnormales son de 120 m2/m3 y un 95% dehuecos. Características que unidas a `pasomínimo de 20 mm hacen que estos relle-nos tengan unas características para traba-jar con vertidos de alta DBO.

3.1.3. Equipo distribuidor del agua residual

Los equipos distribuidores no han experimenta-do una gran evolución desde los primeros per

45


Elementos giratorios

Cierre demercurio

Llegada delagua residual

Caja decojinetes

Drenajesde mercurio

Cabezal rotativo de cierre de mercurio

coladores de los años 60. Si bien se han incor-porado una serie de mejoras que los hacen másseguros.

En primer lugar el cabezal, se ha cambiadoel sistema de cierre. antiguamente era un sellolíquido de mercurio. como es evidente existía elpeligro de vertidos de mercurio. En la figuraadjunta se puede ver un cierre típico de mercu-rio, hoy día se utiliza una variante, que no nece-sita cierre, ya que el sistema de giro está colga-do de la tubería de llegada de agua bruta, sien-do la entrada de la misma por arriba de la cajadel distribuidor. Este sistema es útil, solo. para fil-tros de pequeño diámetro, ya que el tubo de lle-gada ha de soportar el peso de todo el equipodel distribuidor, incluso los brazos de reparto yel agua que llena la caja del distribuidor. En laactualidad se están construyendo filtros concarga superior, soportando el peso del equipoen una columna maciza.

Los brazos deben estar totalmente hori-zontales y lo mejor equilibrados posible, paraello llevan una serie de tensores.

La salida del agua para su distribuciónsobre la superficie del filtro, debe ser lo más uni-forme posible. Para ello, se dota a los orificios desalida de unas lengüetas de forma que el agua,en su salida, forme un abanico. La distancia entreorificios debe ser tal que los abanicos se solapenal menos uno o dos cm.

3.1.4. Base de apoyo del relleno

El relleno no debe de estar directamente sobrela solera del filtro, ya que se impediría la salidade los flóculos de zooglea hacia el exterior.

Se han ideado varios sistemas para sujetarel relleno, antiguamente se utilizaban suelosranurados sobre una cuba semejante a la parteinferior de un decantador, pero esto encarecía laconstrucción del filtro, aparte de que la cons-trucción era dificultosa.

La tendencia actual es a realizar solerasplanas, sobre las que se montan todo tipo depequeñas estructuras para sujetar el relleno.

Últimamente se han desarrollado sistemasplásticos que abaratan el sistema y que son fáci-les y rápidos de colocar.

3.2. Biodiscos

En ellos el soporte bacteriano, está formado pordiscos que giran alrededor de un eje

Los contactores biológicos rotativos(CBR) o biodiscos son un sistema válido para eltratamiento de las aguas residuales e industria-les. Sirven para el tratamiento de las aguas resi-duales y, por lo tanto, pueden sustituir a los clá-sicos tratamientos de lodos activados en susdiferentes formas y a los lechos bacterianos,sobre todo en baja carga.

Se pueden utilizar en diferentes fases deltratamiento:

- Oxidación por tratamiento biológico delcarbono (DBO y DQO).- Nitrificación, por tratamiento biológicodel nitrógeno amoniacal.- Desnitrificación por tratamiento biológi-co del nitrógeno nítrico actuando enambiente carente de oxígeno (CBR su-mergido).

En el tratamiento de nitrificación, el carbo-no contenido en las aguas, debe haber sidoreducido previamente a concentraciones bajas(DBO inferior a 15 p.p.m.).

46


Detalle delmontaje de las

lengüetas de salida

y distribución de agua

en los brazos de un filtro percolador

En el tratamiento de desnitrificación esnecesario haber oxidado previamente el nitró-geno amoniacal a nitrógeno nítrico.

Principio de funcionamiento:

El principio de funcionamiento es elsiguiente. Los discos se sumergen en el agua atratar en un 40%. Los discos, al girar a baja velo-cidad, para lo que llevan un moto reductor quehace que el giro sea lento,exponen su superficieal agua y al aire, alternativamente. Las bacteriasse fijan en los discos, de esta forma cuandoestán fuera del agua toman el oxígeno y cuandoestá sumergidas el contenido orgánico que con-tamina el agua, que usan como fuente de ali-mentación y de crecimiento.

El crecimiento biológico va aumentandohasta un momento en que por el propio proce-so biológico, por la rotación del disco y por supropio peso, se desprende una porción de lapelícula biológica, que pasa a la suspensión delagua en forma de fango biológico, que se sepa-ra en la siguiente etapa (decantación).

De esta forma, se separan las sustanciassolubles y se transforman en materia sólidadecantable o separable por medios físicos. Losdiscos se suelen fabricar en partes o “gajos” osectores circulares, formando chapas que seunen entre si formando el disco.

Las características de proceso se pueden resu-mir en:

- Notable elasticidad, siendo capaces deabsorber elevadas punta de cargas orgáni-cas e hidráulicas sin graves inconvenienteso daños al proceso. Así con elevados cau-dales de lluvia, no se produce el lavado delos lodos que están firmemente adheridosa los discos.- No es necesario recircular los fangos.- Los controles son escasos , ele procesoes prácticamente automático.- No es necesario controlar el nivel de oxí-geno disuelto en el depósito de trata-miento.- Bajo nivel de ruidos.- Ausencia de olores y aerosoles.- Posibilidad de eliminar parcialmente elnitrógeno amoniacal.

- Al estar cubierta la superficie de los tan-ques de los biodiscos, la temperatura, delagua, se mantiene más elevada. El rendi-miento es mejor, incluso en épocas frías.- Reducido consumo energético.

Los biodiscos están formados por:

- Un eje cilíndrico (normalmente de aceroal carbono), dispuesto para ser soportadopor los extremos.- Una estructura radial (normalmente deacero inoxidable), ensamblada, capaz desoportar los sectores de los paneles queforman los discos. La estructura debe deestar diseñada de forma que permita lasubdivisión del biodisco en etapas.- Los discos, formados por sectores circu-lares ( lo mejor es que estén realizados enpolietileno).- Un conjunto moto-reductor, calado o nodirectamente sobre el eje, capaz de fun-cionar las 24 horas del día.- Una cúpula o cubierta que tapa el con-junto de cuba, eje y discos.

3.3. Biocilindros

Son semejantes a los biodiscos, estribando ladiferencia en que en vez de tener unos discosperpendiculares al eje, tienen un cilindro rellenode un material plástico, como el de los filtrospercoladores.

Hoy día están en desuso, ya que presentanuna serie de inconvenientes, como la transmi-sión, ya que al ser material plástico dentro de uncilindro, se acopla y se mueve, reteniendomucho más agua que el biodisco y por lo tantoproduciendo un par mucho mayor, que hace

47


Sección longitudinaldel biodisco

que el sistema reductor sufra y se estropee confrecuencia.

Por otro lado este movimiento del plásti-co, hace que al acoplarse, al poco tiempo de sufuncionamiento, el cilindro aparezca medio lleno,con lo que hay que volver a rellenar.

Además el movimiento de las piezas deplástico hace, que al rozar entre ellas, se des-prenda la zooglea, con una importante mermaen rendimiento.

3.4. Lechos de turba

Este sistema ha sido utilizado mucho en Franciay Canadá. En España se usado en el Toboso,Guadalajara, etc.

Permite hacer frente a variaciones de cau-dal y de concentración.

El proceso suele llevar varias fases:

PretratamientoFiltración en lecho de turbaTratamiento de finalización

3.4.1. Pretratamiento

Normalmente consta de un separador degruesos en rejas de limpieza manual. A conti-nuación se coloca un separador de finosmediante tamices autolimpiables con luz de 250micras.

3.4.2. Filtración en lecho de turba

Después del pretratamiento, necesario para evi-tar la rápida colmatación de los lechos de turba,se instalan éstos, colocando una unidad enreserva.

Están constituidos por tres capas, la infe-rior de grava, intermedia de arena y superior deturba.

No es aconsejable la utilización sobreterrenos rocosos, siendo, además, necesario ase-gurar la estanqueidad del terreno, bien por sucomposición , si es arcilloso, bien realizando las

obras necesarias para ello. Debido a esto, seencarece la instalación, ya que la extensiónrequerida es grande (aunque menor que en lasinstalaciones de lagunaje).

La depuración se produce por fenómenosde adsorción y absorción en la turba y por laactividad bacteriana.

La reducción puede alcanzar el 70 %, tantoen DBO5 como en sólidos en suspensión.

3.4.3. Costes diferenciales

Este sistema tiene como ventaja su pequeñocosta de explotación, si bien hay que cambiar laturba periódicamente. Turbas de buena calidad(importadas) pueden durar cinco años o más,las turbas de menor calidad se han de cambiarcada tres o cuatro años.

El resto de los costes de explotación sondebidos a mantenimiento y limpieza de la reja,tamiz y, en su caso, separador de grasas, elimina-ción de residuos retenidos en los anteriores ypor el rastrillado periódico de los lechos deturba.

Aparte del pequeño coste de manteni-miento y la fácil adaptación a diferentes cargas,tiene la ventaja de una fácil adaptación al paisa-je, rapidez de puesta en marcha y muy débil des-prendimiento de olores.

4. FILTROS DE ARENA

Son filtros de arena más o menos fina, para eli-minar partículas sólidas en el agua de salida. Noproducen una depuración propiamente dicha,pero si las partículas que separa, son orgánicas(raicillas, etc.) llegan a rebajar la cantidad demateria orgánica contenida a la salida. Son muyútiles a la salida de lagunajes, etc.

48


5. COSTES COMPARATIVOS

49


Filtro precolador

52.012,19

100.688,16

147.835,75

191.706,75

234.191,58

277.551,48

319.828,47

359.786,56

401.215,79

439.177,58

Mixto filtroprecolador F.M.F.

91.055,80

172.934,72

248.163,09

316.377,07

378.863,37

443.246,90

506.858,53

563.876,14

617.829,14

678.492,38

Nº de habitantes

500,00

1.000,00

1.500,00

2.000,00

2.500,00

3.000,00

3.500,00

4.000,00

4.500,00

5.000,00

Fangos activos

209.516,60

397.912,46

569.959,67

726.623,63

862.507,36

984.568,23

1.114.200,53

1.248.191,55

1.383.141,61

1.533.744,37

Lagunaje

54.965,56

107.798,13

160.056,44

208.967,58

253.033,01

298.815,77

342.646,02

383.107,23

425.925,68

470.844,30

F.M.F.

98.476,10

185.502,89

263.523,17

333.368,55

395.513,46

450.625,41

499.231,07

541.903,09

579.010,28

611.147,16

Tabla comparativade costes

B

1. GENERALIDADES SOBRELOS FITOSISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUASRESIDUALES

Los habitantes del medio rural no están acos-tumbrados a la depuración de sus aguas resi-duales, ya que tradicionalmente se realiza deforma natural en los arroyos o ríos a cuyas ori-llas se establece la población. En contraposicióna ésto, en los grandes núcleos de poblacióntiene que efectuarse necesariamente la depura-ción de sus aguas mediante sistemas convencio-nales en las denominadas EDAR (estaciones dedepuración que aguas residuales). En estasEDAR se consigue tratar una gran cantidad deagua utilizando superficies de suelo relativamen-te pequeñas, a costa de utilizar tratamientos queconsumen energía, cuyo coste se repercute tra-dicionalmente en los vecinos.

Los núcleos rurales además de tener unapoblación relativamente baja, suelen estar encla-vados en parajes rodeados por superficies detierras de carácter agrícola o forestal, de unvalor muy inferior al terreno que bordea losgrandes núcleos de población. Por esta razón sehan desarrollado los “sistemas blandos” de tra-tamiento de aguas residuales para pequeñascomunidades, y dentro de éstos están los “fito-sistemas” cuya característica principal es elempleo de la energía solar a través de los pro-cesos biológicos naturales (fotosíntesis) en sus-titución de la energía convencional que seemplea en los sistemas de depuración de lasEDAR de las grandes poblaciones.

Los fitosistemas son de bajo consumo enenergía convencional y por lo tanto son debajo coste, pero requieren una mayor superfi-cie de terreno por habitante, para poder utili-zar, de forma adecuada, la energía solar a travésde las algas o de los vegetales acuáticos queson los que van a producir el oxígeno necesa-rio para el crecimiento de la población micro-biana que va a degradar una gran parte de lamateria orgánica.

Tanto las algas, como los vegetales supe-riores poseen en el interior de sus células unosorgánulos especializados en captar la energíasolar y transformarla en energía química que esutilizada en sus reacciones metabólicas para for-mar su biomasa y realizar sus funciones vitales.En este proceso se rompen las moléculas deagua para dar oxígeno molecular, que se des-prende, e hidrógeno (o electrones y protones)que reduce el carbono mineral contenido en elCO2 y lo transforma en carbono orgánico.

El oxígeno desprendido en la fotosíntesises utilizado por los seres heterótrofos comoaceptor final de electrones en las reacciones delcatabolismo que degradan la materia orgánica.

Básicamente se pueden establecer los dostipos de reacciones siguientes:

Fotosíntesis:CO2 + H2O + → C(HOH) + O2

Catabolismo:C(HOH) + O2 → CO2 + H2O +

51

Fitosistemas de tratamiento de aguas residuales para pequeñas comunidades.

CAPÍTULO4


B

Radiaciónluminosa

Energíaquímica

azúcar

azúcar

Los sistemas blandos que se utilizan tradi-cionalmente en núcleos rurales de poblaciónson de tres tipos:

• Lagunajes. Consiste en verter el agua residualsobre una serie de lagunas en las que se produ-ce la depuración. Estas lagunas pueden ser devarios tipos:Anaerobias, facultativas y aerobias ode maduración.

• Filtros verdes. Consistentes en superficies deterreno con o sin vegetación , sobre las que sevierte el agua residual, actuando como principalelemento depurador el suelo y la rizosfera delas plantas. Entre los sistemas de este tipo cabecitar los siguientes:

- Riego sobre superficies herbáceas- Escorrentía sobre cubierta vegetal- Filtros verdes de especies leñosas- Infiltración

• Humedales. Son zonas encharcadas, en lasque prolifera una vegetación acuática caracterís-tica perfectamente adaptada a tener todos oparte de sus órganos sumergidos en el medioacuoso. Pueden ser naturales o artificiales y lainundación puede ser temporal o permanente.Los humedales utilizados para la depuración uti-lizan especies con las raíces enraizadas en elfondo o sustrato del humedal (macrofitas emer-gentes) o libres en el agua (macrofitas flotantes).

2. LAGUNAJES

Una laguna de depuración es un sistema hete-rogéneo en el que se realiza un vertido de aguaresidual y en el que se producen varios tipos dereacciones en las que intervienen los siguienteselementos:

- Medio acuoso- Radiación solar (ultravioleta y visible)- Materia orgánica- Bacterias y microorganismos heteró-trofos- Contenido en oxígeno (básicamente en función de la profundidad)- Profundidad (condiciona básicamente el alcance de la radiación luminosa)- Compuestos inorgánicos

52


CO2

Reaccionesoscuras

( e- )* : electrones con elevado potencial reductor

ATP : enlace fosfato rico en energía (7 kcal/mol)

( e- )*2e-

ATP

Reaccionesluminosas

Radiaciónluminosa

H2O

2H+

1/2 O2

BIOMASA

BIOMASA + O2 CO2 + H2O + ENERGÍA QUÍMICA

COMPUESTOS ELEMENTALES

(azúcares, aminoácidos, ácidos orgánicos...)

BIOMASA(moléculas complejas:

hidratos de carbono, lípidos, proteínas)

Hidrólisis

ENERGÍA

BIOSÍNTESIS

Respiración aerobiaDigestión anaerobia

CO2, agua, compuestos minerales

Esquema delos procesos

que ocurren enla producción

de materiaorgánica por

los organismosfotosintéticos

Esquema de la degradación

de la materiaorgánica por

los seres heterótrofos

Los lagunajes pueden ser sistemas natura-les o artificiales en los que la depuración se pro-duce en función de los tamaños y profundidadesde las lagunas. En los primeros se utilizan lagunasexistentes en la naturaleza para efectuar el ver-tido y en los artificiales son lagunas construidasexpresamente para la depuración de aguas resi-duales específicas. En este trabajo nos vamos areferir a los lagunajes artificiales

En función de la profundidad, las lagunaspueden ser :

- lagunas anaerobias (de más de 2,5 m deprofundidad o más)- lagunas facultativas (de una profundidadcomprendida entre 1,2 y 2,5 m ) - lagunas de maduración (entre 0,3 y 0,6 mde profundidad).

2.1. Zonas características de unalaguna en función de la profundidad

En una laguna genérica se pueden distinguir lassiguientes zonas:

• Zona superficial

La capa superficial de una laguna es una zonaaerobia rica en oxígeno y algas. La profundidadde esta capa depende de las condiciones climá-ticas pero varía generalmente de 0,2 a 0,6 m. Eloxígeno se obtiene de la atmósfera por airea-ción de la capa de agua superficial y de las algasque lo producen por un proceso fotosintético,utilizando la energía solar. La disponibilidad deoxígeno en esta capa depende de varios facto-res, tales como: turbulencia causada por vientos,temperatura del agua, transmisión de la radia-ción solar, período diurno y nocturno y tasa deconsumo del oxígeno por los microorganismos.

Los productos finales de la actividad aero-bia que tiene lugar en la capa superficial sonCO2 y agua, por efecto de la descomposición dela materia orgánica.

• Zona intermedia

Debajo de la zona superficial hay una zona en laque el oxígeno atmosférico llega con mucha difi-

cultad siendo la fuente de este elemento la acti-vidad fotosintética de las algas, por lo que laconcentración de este elemento está condicio-nada a los periodos de luz y oscuridad. Esto pro-duce una alternancia de condiciones aerobias yanaerobias y por lo tanto se dan procesos aero-bios y anaerobios de forma secuencial.

• Zona profunda

En la capa del fondo de la laguna se produceuna acumulación de fangos por sedimentaciónde los sólidos que contiene las aguas residualesy por los cuerpos de los microorganismosmuertos. Es una zona anóxica y en consecuen-cia se producen fenómenos de digestión anae-robia.

El proceso de descomposición de la mate-ria orgánica por via anaerobia se produce entres fases fundamentales:

- Fase hidrolítica en la que las moléculascomplejas de la materia orgánica son frac-cionadas en moléculas elementales,mediante reacciones hidrolíticas funda-mentalmente.- Fases fermentativa en la que un grupo debacterias generan diversos ácidos orgáni-cos y alcoholes a partir de las moléculasorgánicas disueltas.- Fase acetogénica en la que se produceacetato a partir de los productos forma-dos en la fase anterior.

53

Fitosistemas de tratamiento de aguas residuales para pequeñas comunidades CAPÍTULO4

Algas

Bacterias

O2CO2, NH3PO4 , H2O

Energía solarFotosíntesis

Nuevas célulasMultiplicación

Materia orgánicaDescomposición

Nuevas célulasMultiplicación

Componentesmicrobianos y procesos queocurren en una laguna

- Fase metanogénica, en la que las bacte-rias generadoras de metano dan comoproducto final metano, dióxido de carbo-no y agua.

2.2. Lagunas anaerobias

Son lagunas profundas, normalmente entre 2,5 y6 m y por lo tanto predomina la fase anaerobia.Se utilizan normalmente como primera fase deun tratamiento de lagunaje con alta carga orgá-nica. El objetivo principal de estas lagunas es lareducción de la carga orgánica mediante diges-tión anaerobia.

El volumen de las lagunas debe ser el ade-cuado para que exista un tiempo de retenciónsuficiente para que la degradación llegue a lafase metanogénica y con abundante carga org-

nica para que se mantengan las condiciones ana-erobias y no se desarrollen algas en la superficie.Para su dimensionamiento existen diversos cri-terios basados en datos experimentales, peroson muy variables de unos autores a otros yvarían también en función de las condiciones cli-máticas. Según recomendaciones de la Orga-nización Mundial de la Salud se pueden tener encuenta los siguientes criterios siempre que setrate de climas con temperaturas medias supe-riores a 22 ºC.

Se tomará como volumen de la laguna elque resulte mayor de aplicar los dos siguientescriterios:

- Teniendo en cuenta la concentración deDBO5 se calcula el volumen en base aasignar 1 m3 por cada 0,30 kg DBO5 / día- Teniendo en cuenta el vertido diario, secalcula el volumen para que el tiempo de

54


-4NH2, PO4 , etc.

-4NH2, PO4 , etc.

H2S + O2 H2SO4

Residuosorgánicos

Ácidos orgánicos,alcoholes

Agua residual

Sólidossedimentables

Algas

Bacterias

CO2O2

CO2 H2SO2

O2(durante las horas de sol)

La acción del vientofavorece la mezclay la reaireación

Si no existe oxígenoen los niveles superiores

del estanque de estabilización,se pueden liberar gases

malolientes

Nuevascélulas

Nuevascélulas

Célulasmuertas

Células muertas

Fango

CO2 + NH3 + H2S + CH4

Zon

a ae

robi

aZ

ona

facu

ltativ

aZ

ona

anae

robi

a

Luzsolar

Componentesmicrobianos

y procesos queocurren en

una lagunafacultativa

Figura adaptada de

G.Tchobanoglous y E.D. Schroeder,

1985 (Waterquality:

characteristics,modeling,

modification)

retención sea al menos de 5 días.- La profundidad debe estar comprendidaentre 2,5 y 5 metros como mínimo.El rendimiento en eliminación de DBO5suele ser del 55 % y el rendimiento en eli-minación de sólidos en suspensión (S.S.)suele ser del orden del 85 %.

El principal inconveniente de este tipo delagunas reside en la producción de malos oloresdebido a la producción de ácido sulfhídrico prin-cipalmente.

2.3. Lagunas facultativas

Son lagunas con una profundidad menor que lasanaerobias, entre 1,2 y 2,5 m, y tienen una zonaaerobia en la parte superior y otra anaerobia enla inferior, con una facultativa en la zona inme-diatamente inferior a la zona aerobia. La profun-didad de la zona aerobia puede variar a lo largodel día y de la noche, y a lo largo del año. Enestas lagunas se pretende lograr una depuraciónimportante del agua, no solo en cuanto a laDBO, sino también en cuanto a nutrientes mine-rales y coliformes

La depuración principal se consigue enestas lagunas por una acción combinada de lasalgas y las bacterias. Las algas producen oxígenopor fotosíntesis y las bacterias oxidan la materiaorgánica dando como productos finales CO2,agua, nitratos, fosfatos y sulfatos principalmente.Los elementos minerales son a su vez utilizadospor las algas para su crecimiento. La DBO5 enestas lagunas puede llegar a niveles aceptablesde vertido (10-30 mg/l) y la eliminación denitrógeno y fósforo puede ser del 40 al 90 %.Los microorganismos facultativos pueden sobre-vivir en condiciones de concentración de oxíge-no disuelto variable, como las que tienen lugaren la zona facultativa de las lagunas a lo largo deldía y del año.

Para el cálculo del dimensionamiento deeste tipo de lagunas existen varios métodos,unos basados en conocimientos empíricos yotros en consideraciones teóricas sobre la ciné-tica de las reacciones implicadas. A nivel prácti-co la OMS recomienda para climas templados ycálidos hacer las lagunas con un dimensiona-miento en superficie tal que la carga de vertido

diario esté comprendida entre 200 y 400 kg deDBO5 /ha.día (carga superficial).

2.4. Lagunas aerobias o de maduración

Las lagunas aerobias o de maduración son lagu-nas poco profundas (entre 0,3 y 0,6 m) que sesitúan después de otras lagunas de tratamientoy en las que se mantienen condiciones aerobiasen todo el perfil de profundidad. Son lagunas enlas que se producen los siguientes procesos dedepuración:

• Eliminación de patógenos

Uno de los agentes que más contribuye a la eli-minación de patógenos en estas lagunas es laradiación solar, principalmente por la acción desu componente ultravioleta sobre la superficiedel agua, pero la acción microbicida global sedebe a la actuación conjunta de varios factoresentre los que cabe citar la temperatura y la sedi-mentación. Esta última incorpora al suelo agre-gados microbianos debido a que el peso espe-cífico de éstos es mayor que el agua. En el fondoson eliminados por bacterias que viven en elfango.También son factores que ayudan a la eli-minación de patógenos la salinidad, la concen-tración de oxígeno disuelto, el pH elevado, ladisminución de nutrientes, los compuestos tóxi-cos segregados en la mayoría de los casos porlas algas y la presencia de depredadores.

• Nitrificación

Cuando la concentración de oxígeno es elevadase produce la nitrificación del nitrógeno amo-niacal procedente de la materia orgánica. Estanitrificación se debe a las bacterias nitrificantes,que son aerobias. Cuando el contenido en oxí-geno desciende hasta anularse, como puedeocurrir por las noches, se produce la desnitrifi-cación, con una pérdida neta de nitrógeno a laatmósfera.

• Reducción de nutrientes

El descenso en la concentración de nutrientesen estas lagunas se realiza por el consumo quede ellos hace el fitoplancton, que está en conti-nuo crecimiento por acción de la radiación solar

55


que recibe.También puede influir la desnitrifica-ción y la precipitación de sales en forma de fos-fatos que se incorporan a los sedimentos delfondo.

• Clarificación

Este efecto se consigue por la sedimentación delas algas, por la presencia de depredadores dealgas, tales como la pulga de agua (Daphniapulex) y por el empobrecimiento del agua ennutrientes, que impide el crecimiento de nuevosmicroorganismos.

• Oxigenación del agua

Ocurre por efecto de las algas durante el día ypor difusión del oxígeno atmosférico de día y denoche. Esto hace al agua más apta para el verti-do final.

3. FILTROS VERDES

Consisten en superficies de suelo, con o sinvegetación, que reciben agua residual para sudepuración. Todos los sistemas de aplicación alterreno, tienen muchas limitaciones, e incluso enalgunos casos son contraproducentes, ya quecontaminan los acuíferos.

Entre las limitaciones que pueden tenerestos sistemas cabe citar :

- Disponibilidad del terreno, que puedeser un factor limitante de diversa índole,como por ejemplo por topografía encuanto a pendientes y erosionabilidad, porincompatibilidad con planes parciales deurbanismo o por las características delsuelo (pH, nutrientes, potencialidad depercolación, salinidad, etc.).- La climatología es un factor importante,debiéndose analizar los microclimas, lastemperaturas, las precipitaciones, los vien-tos, la evaporación, etc.- La hidrología puede ser un factor condi-cionante e incluso excluyente de algún sis-tema. La proximidad de cursos de aguasuperficiales o poco profundos, la existen-cia de acuíferos, mantos de agua, etc.- Las características de las aguas residuales,dependiendo sobre todo de la existencia

de industrias que generen compuestostóxicos o metales pesados.- La retención de bacterias y virus por elsuelo, que es muy efectiva, sobre todo encuanto a bacterias se refiere. En general,no se deben realizar cultivos para consu-mo humano.

3.1. Riego sobre superficies herbáceas

La aplicación se puede realizar mediante losprocedimientos clásicos –aspersión, surco o gra-vedad, e inundación– presentando problemasde obstrucción, en el caso de utilización de losmétodos más modernos de riego, tales comomicroaspersión, gotero o difusores.

La depuración del agua a tratar se consi-gue tanto en el paso del agua a través del suelocomo por la absorción de las plantas. Existiendofenómenos de evapotranspiración, que eliminanparte del agua a la atmósfera.

Los objetivos de este sistema pueden ser :mejora de cosechas, riego de zonas de recreo,parques o bosques, etc.

La carga de agua que este sistema admiteal año es del orden de 0,7 a 6 m3/m2, en funcióndel tipo de terreno.

En todo caso el vertido, se debe efectuarsegún indica la legislación vigente, con lo que elriego se debe realizar con agua depurada. Deesta forma, la probabilidad de contaminación deacuíferos por este sistema es moderada.

56


Zona deabsorciónradicular Percolación

EvapotranspiraciónAspersióno aplicaciónsuperficial

Subsuelo

Sistema de eliminación decontaminantesde las aguasmediante el riego

Entre los factores limitantes de este siste-ma cabe citar las características del suelo, quedebe ser permeable y con facilidad de aireación,las precipitaciones, que reducen la capacidad deinfiltración y la necesidad de adaptarse al ciclode desarrollo del cultivo.

Como valores prácticos para este sistemapueden establecerse los siguientes:

- Superficie necesaria por cada 1000m3/dia de agua de riego : 15-60 ha- Carga hidráulica anual: 0,7 a 6 m3/m2

- Aplicación anual 700 – 2,400 mm deagua- Profundidad mínima de la capa freática:1,5 m- Eliminación de DBO y materias en sus-pensión: > 98 %- Eliminación de compuestos nitrogena-dos: > 85 %- Eliminación de compuestos fosforados:80 – 99 %

3.2. Filtros verdes de especies leñosas

Se utilizan especies de rápido crecimientoque están adaptadas a vivir en suelos húmedoso encharcados. Las dos especies más utilizadaspara esta finalidad son los chopos (géneroPopulus) y las diversas especies de sauces (géne-ro Salix), principalmente mimbreras. La principaldiferencia de ambos tipos de árboles en relación

a su utilización para el establecimiento de filtrosverdes es su capacidad para resistir el encharca-miento. En este sentido, los sauces aguantanmucho más que los chopos, que no lo toleranbien, y a la larga acaban muriendo.

En este tipo de filtros, junto a la actividaddepuradora, se busca el aspecto de rentabilidadde la producción ya sea como madera o comosimple biomasa con fines energéticos.

3. 3. Escorrentía sobre cubiertavegetal

La aplicación se realiza mediante sistemas deaspersión fijos. La depuración del agua se pro-duce mediante sistemas físicos, químicos y bio-lógicos al discurrir la misma a través de la vege-tación, a lo largo de una pendiente. Son necesa-rios terrenos poco permeables, con una capasuperficial de unos 20 cm de suelo de buenacalidad agronómica. No es necesaria una pro-fundidad de suelo determinada.

Los objetivos de este sistema pueden ser :- Mejora de producción de las cosechas,- Producción de cultivos agroenergéticos,- Acuacultura (laguna final).

La depuración se consigue por efecto dela asimilación de los vegetales, y por evapotrans-piración, principalmente. En menor medida sedebe a infiltración en el terreno, debido a su bajapermeabilidad.

Entre las ventajas que presenta este sistemacabe citar el bajo coste de instalación y entre losinconvenientes la necesidad de ocupar abundan-te terreno y los riesgos sanitarios que comporta,tales como el peligro de consumir productosvegetales, o la producción de aerosoles., la conta-

57


Percolación

EvapotranspiraciónAspersióno aplicaciónsuperficial

Subsuelo

Distancia entre 30 y 100 m

Laguna derecogidade aguas

Escorrentia

Tratamientopor escorrentíasobre cubiertavegetal

Filtro verderealizado con

choperas enCarrión de los

Céspedes(Sevilla)

minación de acuíferos y toda una serie de aspec-tos no gratos tales como presencia de moscas ymosquitos y generación de malos olores.


- Superficie necesaria por cada 1000m3/dia de agua de riego : 6 -15 ha- Carga hidráulica anual: 3 - 8 m3/m2 paraaguas pretratadas y 8 - 20 m3/m2 paraefluentes de un tratamiento secundario- Aplicación anual: 2,400 - 7500 mm deagua- Profundidad mínima de la capa freática:indeterminada- Eliminación de DBO y materias en sus-pensión: > 92 %- Eliminación de compuestos nitrogena-dos: > 70 - 90 %- Eliminación de compuestos fosforados:40 - 80 %

3.4. Infiltración

La aplicación se puede realizar por medio dediversos sistemas de riego tales como aspersión,surco o gravedad, o inundación, siendo los másidóneos, en cuanto a nivel de resultados, los dosúltimos y de ambos el de inundación.

La depuración se consigue mediante pro-cesos biológicos, físicos y químicos a los que sesomete el agua en la filtración a través del terre-no. Son necesarios terrenos permeables y pro-fundos, recomendándose espesores superioresa los 5 m.

En todo caso este sistema es muy peligro-so cuando se tienen acuíferos por debajo, yaque la contaminación de los mismos es muyprobable, por lo que en este caso no se debende emplear. Este sistema ha sido tradicional-mente empleado para la recarga de acuíferos,pero está en total desuso.


- Superficie necesaria por cada 1000m3/dia de agua de riego : 0,2 - 7 ha- Carga hidráulica anual: 6 - 120 m3/m2

- Aplicación anual 6.000 - 150.000 mm deagua- Profundidad mínima de la capa freática:> 5 m - Eliminación de DBO y materias en sus-pensión: > 85 - 99 %- Eliminación de compuestos nitrogena-dos: 0 - 5 %- Eliminación de compuestos fosforados:60 - 95 %

4. HUMEDALES

Los humedales son zonas encharcadas, en lasque existe una vegetación acuática (macrofitas)perfectamente adaptada a tener todos o partede sus órganos sumergidos en el medio acuoso.Pueden ser naturales o artificiales y la inunda-ción puede ser temporal o permanente. Enestos humedales se da una actuación simultáneay complementaria de las plantas superiores y losmicroorganismos que favorece la degradaciónde la materia orgánica. Por este motivo se utili-zan los humedales naturales o artificiales para ladepuración de aguas residuales. Dada la impor-tancia de este tema para el objetivo de estemanual, en los capítulos siguientes se trata enprofundidad.

58


Infiltración

Evapotranspiración

Nivel acuífero actual

AporteAporte

Nivel acuífero antiguo

Zona de percolación no saturada

Tratamientopor infiltración en el terreno

Los humedalesnaturales hansido los sistemas tradicionalesde depuraciónde las aguasresiduales© M. D. Curt

59


Estanque denenúfares yCeratophyllumdemersum© M.D. Curt

1. FITODEPURACIÓN Y HUMEDALES

Por fitodepuración (phyto = planta, depurare =limpiar, purificar) se entiende la reducción o eli-minación de contaminantes de las aguas resi-duales, por medio de una serie de complejosprocesos biológicos y fisicoquímicos en los queparticipan las plantas del propio ecosistemaacuático. La fitodepuración ocurre naturalmenteen los ecosistemas que reciben aguas contami-nadas y, junto a la denominada autodepuraciónde las aguas, ha sido el procedimiento clásico derecuperación de la calidad del agua. Este proce-so ocurre tanto en humedales naturales comoen humedales artificiales creados por el hom-bre.

Desde un punto de vista estricto, el con-cepto de fitodepuración puede aplicarse cuandoexiste la intervención de cualquier tipo de orga-nismo fotosintético, ya sean plantas superiores(macrofitas) como algas macroscópicas omicroscópicas. Sin embargo, el concepto másgeneralizado del término fitodepuración llevaactualmente implícito la intervención de macro-fitas. Los procedimientos de tratamiento deaguas por lagunaje –en los que hay intervenciónde microalgas– no serían por tanto objeto de lafitodepuración. La fitodepuración, por tanto, serefiere a la depuración de aguas contaminadaspor medio de plantas superiores (macrofitas) enlos denominados humedales o sistemas acuáti-cos, ya sean naturales o artificiales.

Los humedales naturales pueden definirsecomo aquellos lugares terrestres que permane-

cen inundados o saturados de agua durante, almenos, un tiempo lo suficientemente prolonga-do como para que se desarrolle en ellos un tipode vegetación característica, palustre, que estáadaptada a esas condiciones de inundación osaturación de agua, como por ejemplo, los carri-zales, espadañales, juncales o los masiegales. Sonsistemas de transición entre los ambientesterrestres y los acuáticos, por lo que sus límitessuelen ser difusos y su morfología variable conel tiempo, mostrando ciclos temporales más omenos acusados y un extraordinario dinamismo.Los humedales se reconocen fácilmente por unconjunto de características generales, como sonla presencia de una lámina de agua poco pro-funda o de una capa freática en superficie sobresuelos hidromorfos, y la existencia de una vege-tación especializada, ya sean plantas que vivenen el agua (hidrofitos) o las que se desarrollanen terrenos permanentemente inundados o almenos saturados de agua, con bastante frecuen-cia (higrofitos). Uno de los rasgos más caracte-rísticos de la vegetación de los humedales es suadaptación a vivir con una fuerte limitación de ladisponibilidad del oxígeno en el suelo, es decir,en condiciones de anaerobiosis que normal-mente no soportan las plantas terrestres.

Desde el punto de vista ecológico, loshumedales naturales son lugares de extraordi-nario valor. Su protección está reconocida anivel nacional e internacional, siendo el hito mássignificativo el denominado Convenio deRamsar, surgido a raíz de la ConferenciaInternacional sobre la Conservación de lasZonas Húmedas y de las Aves acuáticas cele-brada en Ramsar (Irán) en 1971. Los humedales

61

Fitodepuración en humedales.Conceptos generales

CAPÍTULO5

María Dolores Curt Fernández de la Mora

B

naturales más importantes de España, son losparques nacionales de Doñana, creado en 1969,y las Tablas de Daimiel, de 1973, ambos incluídosen la Lista Ramsar. Otras áreas húmedas de graninterés ecológico son las lagunas de Ruidera, laslagunas salinas de la Mancha, las Marismas delGuadalquivir y el Delta del Ebro.

Foto 5-1.

La importancia de los humedales naturalesradica tanto en sus peculiaridades biológicas–vegetación y fauna especializada– como en lasfunciones que desempeñan en el ciclo del aguay de la materia orgánica, reciclado de nutrientes,mantenimiento de redes tróficas y estabilizaciónde sedimentos. Tienen un importante papelcomo ‘depuradoras’ naturales, contribuyendo almantenimiento de la calidad de las aguas subte-rráneas y superficiales.A este respecto es impor-tante destacar que del estudio de su dinámica yactuación se derivan los denominados sistemasblandos de depuración de aguas residuales(lagunaje y humedales artificiales), que en defini-tiva son sistemas desarrollados por el hombreen los que se imita la dinámica depuradora delos humedades naturales, pero con una mayorvelocidad que la que se produce en los hume-dales naturales. Es preciso señalar que el apro-vechamiento de humedales naturales para eltratamiento de aguas residuales está totalmentedesaconsejado, ya que supone un grave impactomedioambiental y la posibilidad de contaminarlos acuíferos y ecosistemas circundantes.Solamente si el aporte de agua residual estácontrolado dentro de los límites de depuracióntotal que puede ofrecer el humedal, podría sertolerada esta aplicación.

Los humedales artificiales son los que hansido construidos por el hombre para el trata-miento de aguas residuales. Consisten en estan-ques o canales de poca profundidad (normal-

mente <1m) en los que se implantan especiesvegetales adaptadas a la vida acuática y en losque la depuración se basa en procesos natura-les de tipo microbiológico, biológico, físico y quí-mico. Su diseño es muy variado, pero siempreincluye canalizaciones, aislamiento del suelo paraevitar el paso de la contaminación a los ecosis-temas naturales circundantes y el control delflujo del efluente en cuanto a su dirección, flujo,tiempo de retención, y nivel del agua.

En relación con otros sistemas de depura-ción tecnológicos, los humedales artificiales tie-nen las ventajas de bajo coste, mantenimientosencillo, eficaz capacidad depuradora de aguasresiduales con contaminación principalmenteorgánica, y bajo impacto visual de las instalacio-nes, porque la vegetación proporciona una apa-riencia natural. Entre sus limitaciones se puedenindicar que requieren amplias superficies deterreno y que no son apropiados para determi-nadas aplicaciones, como por ejemplo el trata-miento de aguas industriales con alta contami-nación inorgánica. Los humedales artificiales sonespecialmente apropiados para el tratamientode aguas residuales de pequeñas poblaciones, endonde se suelen dar las circunstancias de bajocoste del terreno y mano de obra no altamen-te tecnificada.

2. PLANTAS PROPIAS DE LOS HUMEDALES

2.1. Concepto de macrofita

El rasgo que mejor define a los vegetales es elhecho de que son seres vivos fotosintéticos–exceptuando plantas parásitas–, por lo que sunutrición es de tipo autótrofo. La fotosíntesis lesconfiere la capacidad de utilizar como fuente decarbono un compuesto inorgánico, el dióxidode carbono, para desarrollarse y así generarmateria orgánica; es lo que conforma la deno-minada producción primaria en el planeta. En elcurso de la evolución, ha sucedido el desarrolloprogresivo de los vegetales desde organismosmuy elementales (algas unicelulares procarió-ticas) a organismos muy evolucionados (plantassuperiores) que incorporan mecanismos sofisti-cados de adaptación al ambiente terrestre. Enfunción del tipo de organización y nivel de desa-

62


ParqueNacional

de las Tablasde Daimiel© M.D. Curt

rrollo alcanzado, se distinguen dos grandes gru-pos de organismos fotosintéticos: algas (unicelu-lares o pluricelulares), que son organismos foto-sintéticos inferiores, y embriofitos, que com-prenden musgos (briofitos), helechos (pteridofi-tos) y plantas con semilla (espermatofitos, tam-bién denominadas plantas superiores). En loshumedales naturales se pueden encontrar todosestos tipos de organismos, dando lugar a comu-nidades de gran biodiversidad.

Desde el punto de vista botánico, el tér-mino ‘macrofita’ se aplica a cualquier vegetal quees visible a simple vista (herbáceas, arbustos,árboles), en oposición al término ‘microfita’, uti-lizado genéricamente para vegetales que no sonvisibles sin la ayuda de lentes ópticas (algasmicroscópicas). Por ello, los vegetales de tallavisible que crecen en los humedales se denomi-nan ‘macrofitas acuáticas’, término que desde unpunto de vista amplio englobaría plantas acuáti-cas vasculares (angiospermas y helechos), mus-gos acuáticos y grandes algas.

En el área de investigación sobre humeda-les, ya sean naturales o artificiales, se utiliza ladenominación ‘macrofita’ de manera no estricta-mente coincidente con el concepto botánico.Así pues, el término ‘macrofita’ ha llegado ya aincluir el concepto de que se trata de plantaacuática entre los miembros de la comunidadcientífica, por lo que así se utilizará este términoen lo sucesivo. También hay que señalar que,debido a que los vegetales que predominan enlos humedales son angiospermas (=plantas consemilla), a menudo se aplica el término ‘macrofi-

ta’ de modo restrictivo, esto es, para referirseúnicamente a las plantas acuáticas con semilla.

2.2. Tipos de plantas en los humedales

En los humedales naturales coexisten áreasinundadas, en las que se mantiene una capa deagua más o menos constante (unos centímetrosa 1 m de profundidad) con áreas permanente-mente saturadas de agua, que suponen unatransición entre el área inundada y las zonasterrestres circundantes al humedal. Las plantasque naturalmente se desarrollan en el humedalse pueden localizar en cualquiera de esas áreas,ya sea la acuática o la de saturación de agua. Laspeculiaridades ambientales determinan que lasplantas que allí viven hayan desarrollado adapta-ciones específicas a las condiciones de humedad.

En función del grado de adaptación quemuestren las macrofitas de los humedales, sedistinguen dos grandes grupos: por una partelos hidrófitos, que son plantas acuáticas en sen-tido estricto, y por otra, los higrófitos terrestres,que son aquellas plantas de suelos más o menospermanentemente saturados en agua.

2.2.1. Plantas acuáticas estrictas: hidrófitos

Se denominan hidrófitos a las plantas que vivenen el agua, que muestran un grado de adapta-ción muy avanzado a las condiciones de vidaacuática. A diferencia de los hidrófitos, las plan-tas terrestres están arraigadas en suelos más omenos aireados en los que circula la denomina-da ‘atmósfera del suelo’, cuya composición espróxima a la del aire. Los gases más importantespara la fisiología de las plantas son el oxígeno yel dióxido de carbono, que están en una pro-porción aproximada de 210 cm3 y 0.3 cm3 porlitro de aire, respectivamente. En los mediosacuáticos la proporción de oxígeno es muy dife-rente, pero la proporción de dióxido de carbo-no suele ser bastante parecida a la de la atmós-fera del suelo. El contenido máximo de oxígenodisuelto en el agua (agua saturada de aire) es delorden de 6.4 cm3 por litro (a 20ºC), pero en lasaguas de los humedales el oxígeno disuelto esmenor, y su proporción es un índice del gradode contaminación del agua (menos oxígenocuanto más contaminada).

63

Fitodepuración en humedales. Conceptos generales CAPÍTULO5

Colonia demacrofitas

(Typha spp.)desarrollada

sobre un caucecontaminadopor efluentesmunicipales

sin tratar© M.D. Curt

Así pues, como consecuencia de las carac-terísticas medioambientales, las plantas acuáticashan tenido que desarrollar mecanismos deadaptación a un medio con amplia disponibili-dad hídrica pero pobre en oxígeno. A diferenciade las plantas terrestres, las plantas acuáticasmuestran epidermis muy delgadas, a fin de redu-cir la resistencia al paso de gases, agua y nutrien-tes, y tejidos con un gran desarrollo de los espa-cios intercelulares que dá lugar a una red deconductos huecos en los que se almacena y cir-cula aire con oxígeno. Esta red de canales facili-ta la difusión de gases entre los distintos órga-nos de la planta, y cuando la planta tiene partede sus órganos por encima de la lámina delagua, permite la transferencia de oxígeno desdeel aire y órganos fotosintéticos, hacia las raíces, yde allí hacia la rizosfera, actuando como meca-nismo oxigenador del agua del humedal.

También se dan otras muchas adaptacio-nes al medio acuático, que conviene señalar.Algunas especies acuáticas prescinden del siste-ma radicular (por ejemplo, Ceratophyllum spp.)por lo que su aspecto recuerda a las algas. Otrasdesarrollan heterofilia, que consiste en la dife-renciación morfológica entre hojas sumergidas yhojas emergidas (por ejemplo, Ranunculus aqua-tilis); en estos casos las hojas sumergidas suelenser delgadas y filiformes.

Las plantas acuáticas muestran una grandiversidad en cuanto a modo de vida. En funciónde dónde se sitúan los órganos asimiladores, sedistinguen tres tipos de plantas acuáticas: sumer-gidas, anfibias y flotantes.

• Plantas acuáticas sumergidas: Son aquellasque se desarrollan en la columna de agua, man-teniendo todos sus órganos vegetativos pordebajo de la lámina de agua. Son plantas muyinteresantes en los humedales naturales a causade su efecto oxigenador en la columna de agua;al estar los órganos asimiladores sumergidos, eloxígeno liberado por fotosíntesis pasa directa-mente al agua. En este grupo se encuadranespecies muy comunes de los humedales natu-rales, como Ranunculus aquatilis (ranúnculo deagua) y Potamogeton spp., y otras que se utilizanfrecuentemente en estanques ornamentales porsu capacidad oxigenadora, como sonCeratophyllum demersum o Myriophyllum vertici-llatum. Algunas especies sumergidas emergensólo para florecer, como por ejemplo Lobeliadortmanna (lobelia de agua).

Algunas de las plantas acuáticas sumergi-das de aplicación en sistemas acuáticos artificia-les de depuración son Potamogeton spp. y Elodeaspp. Se utilizan para oxigenar el agua en profun-didad y para proporcionar soporte para la floramicrobiana.

Foto 5-4.

• Plantas anfibias (emergentes): Son aquellasplantas que tienen parte de su estructura vege-tativa dentro del agua, y otra parte fuera deésta, como por ejemplo, el Polygonum amphi-bium.Típicamente se trata de plantas arraigadasen el suelo sumergido (fango) o suelo enchar-cado, y que asoman parte de su cuerpo vegeta-tivo por encima de la lámina del agua. Las plan-tas anfibias también reciben la denominación dehelófitas, término derivado del griego, helo–, quequiere decir pantano. En este grupo se encuen-

64


Corte de la base de un

tallo de Typhaspp., en el que puede

observarse unaamplia red de canales

aeríferos© M.D. Curt

Estanque de nenúfares. A través del agua se observa unentramado deCeratophyllumdemersum,acuáticasumergida utilizada paraoxigenar elmedio© M.D. Curt

tran importantes especies de interés en loshumedales artificiales, como las eneas Typhadomingensis, T. angustifolia, T. latifolia, la cañacomún Phragmites australis y el esparganio,Sparganium erectum. La función primaria de loshelofitos en los humedales artificiales es la deactuar de filtro para mejorar los procesos de flo-culación y sedimentación. Otras funciones son lade servir de soporte de microorganismos –pordesarrollo de una gran superficie de órganossumergidos–, oxigenar el agua circundante en larizosfera, extraer nutrientes –que redunda en ladisminución de la carga contaminante–, som-brear el agua –que evita el crecimiento de lasalgas–, actuar de barrera cortaviento –que facili-ta la estabilización del agua– y aislar térmica-mente el agua.

Foto 5-5.

• Plantas flotantes: Son plantas en las que susórganos asimiladores están flotando en la super-ficie del agua. Este grupo comprende plantas delibre flotación, que son aquellas que presentanraíces suspendidas en el agua (por ejemplo, lalenteja de agua), como plantas flotantes enraiza-das, que son aquellas en las que sus raíces estánancladas en el fango del humedal, pero sus hojasestán flotando en la lámina de agua (por ejem-plo, los nenúfares).

Entre las plantas flotantes de aplicación alos sistemas acuáticos de tratamiento de aguas,hay que mencionar la lenteja de agua (Lemnaminor), que tiene muy pequeño tamaño, pero esmuy prolífica por multiplicarse vegetativamente,y el jacinto de agua, (Eichhornia crassipes), demuy alta productividad. La función principal deestas plantas es la de proporcionar sombreopara dificultar el crecimiento de las algas, ademásde actuar extrayendo nutrientes. Sin embargo,

en algunas circunstancias estas especies puedenllegar a ser invasivas, perjudicando el funciona-miento del humedal cuando están en grandescolonias, por limitar la difusión de oxígeno desdela atmósfera, y bloquear el paso de la luz para lasplantas sumergidas.

Foto 5-6.

2.2.2. Higrófitos terrestres

Se denominan higrófitos a aquellas plantas queviven en ambientes húmedos. Los higrófitosterrestres, se desarrollan sobre suelos saturadosde agua. Son plantas que, sin ser acuáticas, mues-tran un cierto grado de adaptación morfológicay fisiológica a las condiciones de saturación deagua en el suelo o sustrato en el que se desa-rrolle el sistema radicular. Pueden soportar con-diciones de humedad inferior a saturación porespacios de tiempo no prolongados, pero nosobreviven en ambientes secos.

Foto 5-7.

Algunas de estas especies, además de viviren sustratos permanentemente húmedos, sontolerantes a la contaminación del agua, y por ellopueden emplearse en los humedales artificiales.Algunas especies corrientemente utilizadas enhumedales artificiales son higrófitos, como los

65


Humedalnatural.

En primer término,

colonia dehelofitas.Al fondo,

bosquete detarayes

© M.D. Curt

Acuática flotanteNuphar luteumen un humedalnatural© M.D. Curt

Juncos debolas (Scirpusholoschoenus)en una fresne-da natural,indicando unazona conhumedad permanente© M.D. Curt

juncos (Scirpus holoschoenus y otros Scirpus). Suprincipal función es la de contribuir a los proce-sos físicos de separación del agua, actuando amodo de filtro.

3. LOS HUMEDALES ARTIFICIALES COMO ECOSISTEMAS

Los humedales artificiales reproducen la dinámi-ca de los humedales naturales, y como éstos,constituyen delicados ecosistemas, que combi-nan procesos físicos, químicos y biológicos en unmedio diseñado, construido y manejado por elhombre. La principal diferencia con respecto alos humedales naturales, es el grado de controlque puede ejercerse sobre los procesos intervi-nientes. Algunos de los aspectos diferencialescon respecto a los humedales naturales, son elhecho de que el flujo de agua es más estable–no está sometido necesariamente a fluctuacio-nes estacionales–, el tiempo de retención estácontrolado por el operador, y la carga contami-nante es más elevada. Sin embargo, y a seme-janza de lo que ocurre en los humedales natu-rales la influencia de los parámetros climáticos(precipitación, radiación, temperatura) en elcomportamiento del humedal es importante.Las temperaturas bajas hacen que se retardenlos procesos biológicos, pero en cambio noafectan a procesos físicos como la filtración ysedimentación.

El comportamiento de los humedales arti-ficiales es el resultado de un entramado com-plejo de procesos físicos, químicos y biológicos,siendo de extrema importancia la actuación einteracciones con el agua residual, de los com-ponentes vivos del sistema: microorganismos,hongos, algas, vegetación (plantas superiores) yfauna.

3.1. Microorganismos y organismos inferiores heterótrofos

En este apartado se incluyen pequeños organis-mos heterótrofos que tienen cometidos indis-pensables para la depuración del agua residual,como bacterias, protozoos, actinomicetes, hon-gos. Aunque son grupos de organismos muydiferentes, coinciden en la doble vertiente de

ser organismos que participan en la descompo-sición de materia orgánica y a la vez, producto-res primarios de biomasa. Son organismos hete-rótrofos, es decir, organismos que necesaria-mente requieren carbono orgánico para desa-rrollarse –en oposición a los organismos foto-sintéticos, algas y plantas, cuya fuente de carbo-no es inorgánica–. Se desarrollan naturalmenteen los humedales artificiales, concentrándosealrededor de la superficie de partículas sólidas,sedimentos, y de desechos y partes sumergidasde las plantas.

Las bacterias intervienen en procesosesenciales para el buen comportamiento del sis-tema. Así pues, son responsables de la degrada-ción de la materia orgánica y de la remoción dela contaminación orgánica por intervenir en laliberación de compuestos gaseosos del carbonohacia la atmósfera (anhídrido carbónico, meta-no). También desempeñan una función esencialen el ciclo del nitrógeno, ya que hidrolizan elnitrógeno orgánico y lo transforman hacia for-mas asimilables para las plantas (ion amonio ynitrato); además, la actividad de ciertas bacteriasanaerobias conduce a la desnitrificación, queconsiste en la reducción del ion nitrato a nitró-geno gaseoso, que se libera hacia la atmósfera.La disponibilidad del fósforo para las plantas, quees otro elemento esencial para su nutrición,también depende en cierta medida de la activi-dad microbiana, al transformar formas insolublesde fósforo a formas solubles fácilmente asimila-bles por las plantas. Otros procesos en los queparticipan bacterias son la reducción de com-puestos de azufre a sulfuros y la oxidación desulfuros.

Los protozoos son muy abundantes en lasaguas residuales de tipo orgánico. Su papel en eltratamiento de las aguas residuales domésticases bien conocido, y se aprovecha para el buenfuncionamiento de sistemas de tratamientoconvencionales (fangos activados, filtros de per-colación lenta). Son importantes organismos enla cadena trófica del sistema, ya que al alimen-tarse de bacterias, regulan la población bacteria-na responsable de la descomposición de lamateria orgánica. Otros aspectos a destacar sonsu contribución a flocular sólidos orgánicos ensuspensión del agua residual y la excreción,como productos de su metabolismo, de orto-fosfatos y amonio, compuestos inorgánicos de

66


fósforo y nitrógeno, respectivamente, fácilmenteasimilables por las plantas.

Con carácter general los hongos sonorganismos descomponedores de la materiaorgánica. Los hongos que se encuentran en loshumedales (actinomicetes y otros) son mayori-tariamente organismos saprofíticos que senutren de restos de organismos –restos de ali-mentos, residuos de plantas...–, contribuyendo,por tanto, a reducir la carga orgánica contami-nante del sistema.

3.2. Algas

Las algas son organismos acuáticos fotosintéti-cos cuyo papel es esencial en la biosfera; asípues, se estima que las algas contribuyen conalrededor de un 90% a la fotosíntesis de laTierra. La presencia de algas en los humedaleses inherente a su condición de hábitats húme-dos. Las algas, al realizar la función fotosintética,contribuyen a crear ambiente aerobio liberandooxígeno propicio para procesos oxidativos de lacarga contaminante.

Foto 5-8.

Sin embargo, la proliferación incontroladade algas, que puede ocurrir cuando en el mediohay un exceso de nitratos y fosfatos (eutrofiza-ción), no es deseable, porque puede ocasionarefectos perniciosos en el sistema. Entre otrosefectos, caben señalar el aumento de los sólidosen suspensión, turbidez, bloqueo del paso de laluz a través de la columna de agua, competenciapor nutrientes con plantas superiores acuáticasy afección a las raicillas de la vegetación delhumedal.

3.3. Vegetación

El papel de la vegetación en la eficacia de los sis-temas de tratamiento de aguas residuales conmacrofitas ha sido ampliamente debatido en elámbito científico. Es indudable que la vegetaciónen los humedales artificiales es un componentefundamental del sistema, ya que el sistema detratamiento está estrechamente relacionadocon un tipo determinado de vegetación. Porejemplo, no pueden desarrollarse sistemas acuá-ticos si no se dispone de plantas flotantes.

La vegetación desempeña papeles múlti-ples en el buen funcionamiento del sistema. Setrata tanto de actuaciones activas derivadas dela actividad fisiológica de la vegetación comoactuaciones pasivas, en las que no intervienenéstos, sino procesos físicos por efecto de la pre-sencia de las plantas en el sistema.

3.3.1. Actuación pasiva de la vegetación en ladepuración

En el balance global de las funciones que desem-peña la vegetación en los humedales artificiales,los procesos físicos suponen la función másimportante de las plantas para la eficaciadepuradora del sistema.

En primer lugar las macrofitas puedenejercer funciones de desbaste, reteniendo lossólidos gruesos arrastrados por el agua residual.También, por actuar de barrera física para elflujo del agua residual, reducen la velocidad delinfluente, lo que favorece la floculación la sedi-mentación de partículas en suspensión.

Por otra parte, las partes de las plantasque están en contacto con el influente, actúancomo soporte pasivo de microorganismos ycrean en sus proximidades ambientes propiciospara el desarrollo de estos; es decir, las plantascrean una enorme área superficial para el desa-rrollo de ‘bio-películas’, en las que crecen bacte-rias, protozoos, y algas microscópicas.

También son de reseñar las actuacionespasivas que se refieren a la parte aérea de lasplantas. Cuando la vegetación tiene un determi-nado porte, como ocurre con plantas acuáticas

67


Sistema radicular de

Typha spp.afectado por la

proliferaciónde algas.

Sentido de laafección

mayor dederecha aizquierda

© M.D. Curt

emergentes, la vegetación tiene un cierto efecto

amortiguador de las temperaturas extremas yotros fenómenos atmosféricos, ya que aísla lasuperficie del agua, intercepta lluvia y nieve, yreduce las pérdidas de calor que eventualmentese producen por el viento.

Foto 5-9

3.3.2. Procesos activos de la vegetación en ladepuración

Con respecto a las funciones que desempeñanactivamente las plantas en los humedales artifi-ciales, hay que destacar : el intercambio gaseosohacia desde las hojas hacia la zona radicular encontacto con el agua residual, y la extracción decontaminantes del agua. Las plantas adaptadas avivir en aguas con elevada carga orgánica, utili-zando su propia energía procedente en últimainstancia de la energía solar captada por fotosín-tesis, son capaces de enviar el oxígeno del aire

Foto 5-10.

hasta sus raíces a través de un sistema conduc-tor muy especializado. Esto favorece la degrada-ción de la materia orgánica del entorno de las

raíces por medio de los microorganismos queviven asociados al sistema radicular de la planta.También las macrofitas pueden ejercer unadepuración directa por la absorción de ionescontaminantes, tanto metales pesados comoaniones eutrofizantes (nitratos y fosfatos princi-palmente).

• Oxigenación del medio

Como ya se ha indicado, las plantas acuáticas, yparticularmente, las macrofitas emergentes, handesarrollado mecanismos adaptativos a las con-diciones de saturación del sustrato y de inunda-ción. Entre estas adaptaciones hay que destacarlas que se refieren a necesidad de proporcionarmecanismos de aireación de sus tejidos. La pre-sencia de lenticelas, pequeñas aberturas enhojas y tallos, permite que el aire entre dentrode la planta, pero lo que es más importante esel desarrollo de un tejido especializado congrandes espacios huecos interconectados, elaerénquima, que permite la convección de gasesa través de toda la longitud de la planta, llegan-do a proporcionar aire a las raíces. Finalmente,por intercambio gaseoso en las raíces se liberaoxígeno al medio, redundando en la creación deun microambiente aerobio en el agua próxima alas raíces. Este microambiente estimula el desa-rrollo de microorganismos aerobios responsa-bles de la degradación de la materia orgánica,resultando en la disminución de la carga conta-minante del sistema. La magnitud del efecto oxi-genador de las macrofitas acuáticas ha sido muy

debatido en la comunidad científica, entre otrasrazones por las dificultades experimentales ypor la incertidumbre de la extrapolación. Por

68


Reducción dela velocidaddel influente

y retención de materia

orgánica poruna colonia

de Typha spp. © M.D. Curt

Corte transver-sal de una

hoja de Typhaspp., en el

que puedenobservarse

canales aeríferos que

permiten la circulación

de oxígenohacia el sistema

radicular© M.D. Curt

ejemplo, se indica que Phragmites puede liberarhasta 4.3 g O2/m2/día y las plantas flotantes de0.25 a 9.6 g O2/m2/día.

• Extracción de nutrientes

El papel que desempeña la vegetación en laremoción de nutrientes y otros contaminantesdel agua está estrictamente relacionado confactores intrínsecos de la planta. Obviamente,las extracciones en valores absolutos (g extraí-dos del elemento por unidad de superficievegetada) dependerán del rendimiento de laplanta (g de peso seco de biomasa producidapor unidad de superficie) y del contenido endicho elemento por unidad de peso seco de laplanta. Las plantas acuáticas son muy producti-vas, por lo que la extracción de nutrientes porincorporación al tejido vegetal, puede llegar aser muy significativa.

Como se sabe, hay tres grupos de ele-mentos indispensables para la vida de las plantas:

-Macronutrientes: nitrógeno, fósforo, pota-sio, cuya proporción en la composición dela planta es del orden de 1-2%, 0.1-1% y0.5-1% del peso seco de la biomasa res-pectivamente, aunque en determinadasplantas estos contenidos pueden ser muysuperiores (por ejemplo, el contenido ennitrógeno de las lentejas de agua puedellegar al 7%).-Micronutrientes: azufre, calcio, magnesio,cuya proporción es <0.5%.-Oligoelementos: hierro, manganeso, cinc,cobre, boro, molibdeno, que son impres-cindibles para la vida de las plantas pero seencuentran en proporciones muy peque-ñas, del orden de ppm, en sus tejidos.

Además, hay otros elementos que tienenun cierto papel en la fisiología de algunas espe-cies vegetales –por ejemplo, cloro, silicio, cobal-to–.También hay que mencionar que hay otroselementos que no siendo indispensables sonacumulados por algunas plantas, aspecto que seaprovecha para la biorremediación, que es larecuperación a través de procesos biológicos deáreas (suelos, aguas) puntualmente contamina-dos por actividades industriales (metales pesa-dos, hidrocarburos...).

Los principales elementos contaminantesde las aguas residuales domésticas son el nitró-geno y el fósforo, generalmente en una concen-tración del orden de 20-85 mg/l y 4-15 mg/l,respectivamente. En una estimación conserva-dora –para el contaminante mayoritario, elnitrógeno– se asume que la vegetación contie-ne un 1.5% de N y que el rendimiento es delorden de 2 kg peso seco/m2/año; cosechando labiomasa aérea se elimina del sistema del ordende 30 g de nitrógeno, equivalente a la cantidadtotal de nitrógeno contenido en unos 380 l deagua residual.Algunos autores indican que cose-chando la biomasa se elimina del orden del 20%del nitrógeno que proviene del influente, y quela mayor proporción de remoción de este con-taminante se efectúa por desnitrificación (libera-ción de nitrógeno gaseoso por reducción micro-biológica). Con respecto al fósforo, la cantidadque puede eliminarse del sistema por extrac-ción de las plantas es menor, citándose cantida-des del orden de miligramos por litro del aguaresidual. Otros autores calculan que la capacidadde las macrofitas para extraer nitrógeno y fósfo-ro está en los intervalos de 200 a 2500 kgN/ha/año y 30 a 150 kg P /ha/año.

3.4. Fauna

La fauna que acompaña a los humedales artifi-ciales principalmente está compuesta por dife-rentes especies insectos, y en menor medida,aves, peces, anfibios y reptiles ocasionales.Losinsectos juegan un papel incuestionable en lacadena trófica, y son alimento de otros organis-mos superiores, como aves y peces. Sin embar-go, algunos insectos pueden ser plagas de lavegetación implantada en el humedal, como porejemplo pulgones, ácaros, y pueden llegar a cau-sar daños significativos en las plantas.

Otros insectos, como los mosquitos, pue-den ser dañinos o molestos para el hombre y enalgunos emplazamientos pueden constituir unaplaga importante contra la que hay que actuar.Los mosquitos son un problema más probableen los sistemas que presentan superficie libre deagua que en los que el de flujo del agua es sub-superficial. Para evitarlo, se recurre a diseñosespecíficos de la configuración del humedal y apredadores naturales de mosquitos.

69


El aspecto natural de los humedales artifi-ciales y la disponibilidad de agua y alimentoatraen a aves silvestres, que utilizan la vegetacióncomo refugio, redundando en la integración delsistema en el entorno; sin embargo, ello puedeconllevar que se acerque público general quequede expuesto a riesgos de salud inherentes alas aguas residuales.

4. PROCESOS DE REMOCIÓNDE CONTAMINANTES EN LOSHUMEDALES

Dado que los humedales artificiales son siste-mas biológicos, por precaución no se aconsejasu uso indiscriminado para el tratamiento deaguas residuales brutas. Por tanto, antes deintroducir el agua residual en los humedales arti-ficiales es necesario eliminar o reducir el conte-nido de algunos contaminantes presentes en elagua bruta. En primer lugar, se realiza un pre-tra-tamiento para eliminar sólidos gruesos, arenas,materias flotantes y grasas (desbaste, desarena-dor, desengrasador). Después se realiza un tra-tamiento primario que tiene por objeto reducirel contenido en sólidos totales y en suspensióny materia orgánica, y puede realizarse por técni-cas blandas como el lagunaje, o convencionales(tratamiento fisico-químico). A continuación elagua residual podría introducirse en el sistemade humedal artificial para su tratamiento secun-dario, cuyo objeto es la eliminación de la mate-ria orgánica biodegradable. Otra alternativa esrealizar este tratamiento secundario por laguna-je, y utilizar el humedal para el tratamiento ter-ciario del correspondiente efluente. Con estetratamiento se pretende la remoción de mate-ria orgánica no eliminada en el tratamientosecundario y compuestos inorgánicos que cau-san eutrofización de las aguas –nitrógeno y fós-foro– como mínimo hasta los límites que marcala normativa de vertidos.

Las características del influente que recibeel humedal artificial van a depender del tipo detratamiento que antes se ha realizado. Para elcaso más común, que es el de un tratamientoprimario convencional , la composición típica esla siguiente: DBO 40-200 mg/L, sólidos totales55-230 mg/L, sólidos en suspensión 45-180mg/L, nitrógeno total 20-85 mg/L, nitrógenoamoniacal 15-40 mg/L, fósforo total 4-15 mg/L.

Obviamente los valores que tomen estos pará-metros influyen en el funcionamiento del hume-dal, y en la medida que sean previsibles, condi-cionan su diseño, de modo que se favorezcanmás los procesos que implican la remoción delmayor contaminante. Cuando el humedal esefectivo, se llegan a valores inferiores a 10 mg/Lpara DBO, sólidos totales y en suspensión, ypara el nitrógeno total, inferiores a 15 mg/L.

Como ya se ha indicado, los humedalesartificiales son sistemas de apariencia simplepero muy complejos en cuanto a su funciona-miento. Actúan a modo de filtro, sumidero desedimentos y precipitados, y como motor bio-geoquímico que recicla y transforma nutrientes.Se basan en un cierto equilibrio ecológico en elque interaccionan organismos vivos e intervie-nen procesos de muy diversa índole –físicos,químicos, biológicos, hidrológicos–. Los mecanis-mos principales son de dos tipos: separacioneslíquido/sólido y transformaciones de los compo-nentes del agua residual. En el primer grupo demecanismos se incluyen los procesos de sedi-mentación, filtración, absorción, adsorción, inter-cambio iónico, y lixiviado. En el segundo, reac-ciones de oxidación/reducción, ácido/base, pre-cipitación, floculación, y reaciones bioquímicasen anaerobiosis/aerobiosis.

4.1. Sólidos en suspensión

Se denominan sólidos en suspensión a aquellossólidos que quedan retenidos en un filtro estan-darizado de tamaño de poro 1.2 µm. Los pro-cesos que conducen a su remoción dependendel tipo de humedal y de la categoría de partí-culas que contenga el agua residual: sólidos sedi-mentables (tamaño >100 µm), partículas supra-coloidales (1-100 µm), coloides (10-3-1 µm) ysólidos solubles (<10-3 µm). Los sólidos sedi-mentables caen al fondo del sistema fácilmentepor gravedad, mientras que los coloides no.

En los sistemas de flujo de agua libre (flujosuperficial) los sólidos en suspensión se eliminanpor mecanismos de floculación/sedimentación yfiltración/intercepción. Hay que señalar que ade-más de los sólidos que contenga el influente elsistema puede también generarlos como conse-cuencia de restos de plantas, microorganismos yprecipitados. La sedimentación ocurre por efec-

70


to de la gravedad, y en condiciones ideales serige por la ley de Stokes, que indica que la velo-cidad de sedimentación es proporcional al cua-drado del diámetro de la partícula e inversa-mente proporcional a la viscosidad del fluido. Lafloculación ocurre naturalmente por unión departículas cargadas eléctricamente que colisio-nan entre sí, bien por el discurrir del agua, o bienpor efecto de las partes sumergidas de las plan-tas. Una vez alcanzado un determinado tamañode flóculo, éstos sedimentan. Se calcula que lasedimentación de sólidos sedimentables y partí-culas supracoloidales ocurre, en condicionesestándard, en cerca de 3 días. El proceso de fil-tración del influente no suele ser muy significati-vo salvo que las partes sumergidas de las plan-tas formen un entramado denso. En cambio, elproceso de intercepción, acompañado de agru-pación de partículas o adhesión de éstas a lasuperficie de las partes sumergidas de las plan-tas, sí que lo es.

En los sistemas de flujo sub-superficial laremoción de sólidos en suspensión es muy efi-caz debido a que la velocidad del flujo delinfluente está ralentizada y hay una gran superfi-cie proporcionada por el lecho de arena y grava.Estos sistemas actúan como filtros horizontales,

lo que facilita los procesos de sedimentación,floculación y adsorción.

4.2. Materia orgánica

Los procesos que conducen a la remoción de lamateria orgánica son de dos tipos: físicos y bio-lógicos, ambos estrechamente inter-relacionados.La materia orgánica que llega en el influentepuede encontrarse en forma de partículas, coloi-des, supracoloides o disuelta. En los tres prime-ros casos, los principales procesos que conducena su separación física son similares a los indicadospara los sólidos en suspensión: floculación y sedi-mentación. Además, pueden darse procesos deadsorción y absorción en la materia orgánicadisuelta, procesos que genéricamente se deno-minan procesos de ‘sorción’ y que están relacio-nados con las características superficiales del sóli-do o cuerpo sobre el que se producen.

En los procesos biológicos intervienenorganismos vivos (micro y macroscópicos) einfluyen de manera drástica factores como ladisponibilidad de oxígeno, el pH del medio, y latemperatura. En estos procesos se pueden darreacciones de oxidación/reducción, hidrólisis y

71


Degradaciónde materiaorgánica en un carrizaldesarrolladoen aguas contaminadas© M.D. Curt

fotólisis, que conducen a la biodegradación de lamateria orgánica.

La materia orgánica biodegradable sirvecomo sustrato a múltiples organismos paradesarrollarse. La disponibilidad de oxígeno en elinfluente, determinada a través del parámetroDBO, condiciona el tipo de microrganismos queintervienen en la degradación de la materiaorgánica. Los microrganismos aerobios requie-ren oxígeno como aceptor de electrones disuel-to para desarrollarse y son muy eficientes en latransformación de la materia biodegradable encompuestos minerales, gases, y biomasa micro-biana. Por ello, las condiciones de aerobiosis sonmás adecuadas para reducir la contaminaciónpor materia orgánica, que las de anaerobiosis.Los microorganismos anaerobios utilizan com-puestos diferentes al oxígeno como aceptoresde electrones, por ejemplo, nitratos, carbonatoso sulfatos, dando lugar a compuestos reducidosdel tipo de óxidos de nitrógeno, nitrógeno, azu-fre, tiosulfato. Estas reacciones son menos efi-cientes que las que ocurren en ambientes aero-bios, y para que la reducción de la contamina-ción orgánica sea significativa tiene que liberarsemetano o hidrógeno.

Como ya se ha indicado, la disponibilidadde oxígeno es un factor fundamental para laremoción bioquímica de la materia orgánica.Esta disponibilidad dependerá del balance en elsistema entre el consumo (por respiración, fun-damentalmente) y las aportaciones de oxígeno.Las posibles fuentes de oxígeno en el sistemaprovienen de la aireación superficial (oxígenoprocedente de la atmósfera), fotosíntesis (oxíge-no liberado por organismos fotosintéticos, aconsecuencia de la fotoasimilación del carbono),y transferencia de la planta (liberación de oxíge-no presente en el aerénquima.

La importancia de la disolución de oxígenopor aireación superficial depende de varios fac-tores, como son temperatura, viento, flujo y con-centración de oxígeno en el influente. Se estimaque para un humedal de flujo libre superficial encondiciones medias, la transferencia de oxígenopor aireación es del orden de 0.5-0.9 g/m2/día.

La contribución por oxígeno procedentede la fotosíntesis está en función de la cantidadde organismos fotosintéticos que se desarrollan

en el agua. En los sistemas FWS son microorga-nismos fotosintéticos (fitoplacton y perifiton) yplantas sumergidas. Se estima que en condicio-nes adeduadas se pueden generar del orden de2.5 g O2/m2/d en las horas de luz. Hay que con-siderar el balance global diario, ya que el consu-mo de oxígeno por respiración durante lanoche puede llegar a equipararse con la pro-ducción diurna. Por esta razón, la concentraciónde oxígeno disuelto oscila en el día y no eshomogénea en la columna de agua. En la zonainmediata a plantas sumergidas hay mayor con-centración de oxígeno disuelto.

La transferencia por difusión de oxígeno alagua residual desde las partes sumergidas de lasplantas emergentes se produce como conse-cuencia de la existencia de vías de aireacióninterconectadas en los tejidos de estas plantas(aerénquima). La importancia de esta transfe-rencia de oxígeno para la depuración del aguaresidual ha sido estudiada por diferentes auto-res, pero no se pueden inferir conclusionesdeterminantes porque los humedales artificialesson ecosistemas extremadamente complejos ydinámicos. Algunos autores indican que el oxí-geno transferido se iguala al respirado, y que portanto no habría una ganancia neta. Sin embargo,según otros estudios sí sugieren que habríaganancia neta, citándose un rango de 0 a 28.6 gO2/m2/d.

Las reacciones de hidrólisis son fundamen-tales para transformar la materia orgánica sólida-en forma de partículas-, en compuestos orgáni-cos de más bajo peso molecular, que resultanmás fácilmente atacables por microorganismos.Las tasas de degradación dependen de la degra-dabilidad de estos compuestos, la temperatura ycondiciones de disponibilidad de oxígeno. Encondiciones aerobias, los productos finales soncompuestos oxidados de nitrógeno y azufre,anhídrido carbónico y agua. En condiciones ana-erobias, se producen ácidos orgánicos y alcoho-les, y cuando ocurre metanogénesis los produc-tos finales son metano, anhídrico carbónico ehidrógeno.

4.3. Nitrógeno

El nitrógeno está presente en las aguas residua-les en forma de nitrato (NO3

-), nitrito (NO2-),

72


amonio (NH4+) y nitrógeno orgánico -de

mayor a menor nivel de oxidación-.Todas estasformas, incluído el nitrógeno gaseoso (N2,NOx), forman parte del ciclo del nitrógeno por-que están inter-relacionadas bioquímicamente.La concentración de nitrógeno total en elinfluente del humedal, procedente de un trata-miento primario, suele estar en el rango de 8 a85 mg/L, correspondiendo en general los valo-res más bajos a los efluentes de un pre-trata-miento de lagunaje, y los valores más altos a losde un pretratamiento convencional. El nitrógenoamoniacal (1-40 mg/L) y el nitrógeno orgánicoson las dos formas predominantes en el influen-te. En cambio, el nitrógeno nítrico suele ser muybajo (0-1 mg/L), correspondiendo los valoresmás altos a los efluentes del pre-tratamientopor lagunaje. Los procesos de remoción delnitrógeno en los humedales artificiales son detipo físico-químico y biológicos.

4.3.1. Procesos físico-químicos de remociónde nitrógeno

La remoción por los procesos físicos de filtra-ción, intercepción, floculación y sedimentaciónocurre principalmente para la fracción de nitró-geno orgánico, ya que, como constituyente demateria orgánica, está asociado con sólidos ensuspensión.Además, en las biopelículas que exis-ten asociadas a las plantas emergentes y a res-tos vegetales se dan procesos de sorción denitrógeno. El intercambio catiónico del ión amo-nio en las arcillas del sustrato del humedalpuede también ocurrir, si bien su contribuciónestá limitada a la capacidad de intercambiocatiónico del sustrato. Otro proceso fisico-quí-mico a indicar es el desprendimiento de amoní-aco gaseoso (volatilización), por efecto de lavariación del pH del agua. El pH puede subir enpuntualmente en momentos de alta actividadfotosintética, y en condiciones determinadas detemperatura y alcalinidad el ión amonio pasa aamoníaco gas, que puede desprenderse del sis-tema.

4.3.2. Procesos biológicos de remoción denitrógeno

En relación a los procesos biológicos, o proce-sos en los que media la intervención organismos

vivos, hay que mencionar : amonificación, nitrifi-cación, desnitrificación, fijación de nitrógeno yasimilación por las plantas.

La amonificación, también denominadahidrólisis o mineralización del nitrógeno orgáni-co, consiste en la transformación biológica delnitrógeno que está en la materia orgánica anitrógeno amoniacal, proceso que ocurredurante la degradación de la materia orgánica.Puede ocurrir en condiciones aerobias o anae-robias; hay estudios que indican que en condi-ciones anaerobias la amonificación ocurre máslentamente que en condiciones aerobias. Lavelocidad con que ocurre este proceso depen-de del pH, y aumenta con la temperatura. Comoreferencia, se cita que las aguas residualesdomésticas se hidrolizan totalmente en 19 horasa temperaturas de 11-14ºC. El amonio forma-do puede sufrir procesos subsequentes, comoinmobilización por intercambio catiónico, volati-lización en forma de amoníaco gaseoso, absor-ción por organismos fotosintéticos, asimilaciónpor microorganismos y nitrificación.

La nitrificación es el proceso de conver-sión biológica del amonio a nitrato por partede microorganismos aerobios nitrificantes, sus-pendidos en el agua o situados en las biopelí-culas de las superficies sumergidas. El procesose realiza en dos fases; la primera es la oxida-ción del amonio a nitrito por bacterias delgénero Nitrosomona, y la segunda, la del nitritoa nitrato por bacterias del género Nitrobacter.La velocidad del proceso depende del pH y latemperatura. Se requieren condiciones aerobias-del orden de 4.3 g de O2 son necesarios paraoxidar 1 g de nitrógeno amónico a nitrato- ysuficiente alcalinidad –del orden de 7.14 gCaCO3–. El ión nitrato, al contrario que el amo-nio, no se inmoviliza en el sustrato, sino quepermanece en el agua; de allí puede ser absor-bido por plantas o microorganismos, o serreducido (desnitrificación).

La desnitrificación, o reducción del nitratoa nitrógeno gaseoso, se produce en condicionesanaerobias por microorganismos –bacteriasheterótrofas– que utilizan el nitrato como acep-tor de electrones y el carbono orgánico comodonante electrónico; es decir, son condicionesindispensables la ausencia de oxígeno y la dispo-nibilidad de carbono orgánico. Entre estos dos

73


requerimientos, el que suele ser más limitante esel de la disponibilidad de carbono, ya que en elfondo del humedal se mantienen condicionesanóxicas. Como mínimo es necesario 1 g de car-bono por g de nitrógeno nítrico para su desni-trificación. El carbono puede proceder bien de lacontaminación orgánica del influente o bien delos restos de plantas y otros organismos. Losproductos de la desnitrificación son nitrógenomolecular N2, y óxido de nitrógeno N2O. Ladesnitrificación tiene lugar, principalmente, en lossedimentos del humedal y en biopelículas dezonas con muy bajo oxígeno disuelto y con altadisponibilidad de carbono, como son las zonasdel fondo en las que hay restos vegetales des-componiéndose o exudados de plantas. El pro-ceso origina una cierta alcalinidad, aproximada-mente 3 g de alcalinidad expresada comoCaCO3, por cada g de nitrógeno nítrico reduci-do, y la velocidad a la que se produce dependedel pH y la temperatura. El nitrógeno gaseosopasa a la columna de agua, quedando a disposi-ción de organismos que pueden fijarlo, o se libe-ra a la atmósfera. La pérdida a la atmósfera esmás fácil en las zonas del humedal que tienen lalámina de agua sin vegetar que en aquellas com-pletamente cubiertas.

El proceso de asimilación del nitrógenogas N2 a nitrógeno orgánico se denomina fija-ción del nitrógeno, y se realiza por organismosque contienen enzima nitrogenasa, como algu-nas bacterias y algas verde-azuladas, en condi-ciones anaerobias o aerobias. Los lugares proba-bles en los que puede ocurrir la fijación, en lossistemas FWS, son: la capa superficial del agua enlas zonas abiertas, en los sedimentos, en la rizos-fera oxidada y sobre la superficie de hojas ytallos de las plantas.

El proceso de extracción de N por lasplantas consiste en la asimilación de formas inor-gánicas del nitrógeno para formar compuestosorgánicos nitrogenados estructurales de la plan-ta. Como se sabe, el nitrógeno es un macronu-triente indispensable para las plantas; cuantomayor es la tasa de crecimiento de la plantamayor es la extracción de nitrógeno. Se estimaque la vegetación de los humedales extrae entre0.5 y 3.3 g de N/m2/año; entre las especiesemergentes las menos exigentes son los juncosy juncias, y las más exigentes las eneas o espa-dañas. Las plantas acumulan el nitrógeno princi-

palmente en sus órganos vegetativos verdes(hojas, tallos). Para eliminar ese nitrógeno del sis-tema hay que retirar periódicamente del hume-dal la biomasa producida; de otro modo el nitró-geno se recicla en el sistema debido a la incor-poración de los restos vegetales en el humedal.

4.3.3. Comportamiento del sistema respectoal nitrógeno

El nitrógeno orgánico asociado a sólidos,que llega a un sistema de depuración conmacrofitas, en el que se mantenga capa de agua,sufre un proceso de separación por procesosfísicos, parte se sedimenta, otra parte se inter-cepta por las partes sumergidas de las plantas,otra fracción pasa a formar parte de las biopelí-culas, y otra parte queda en suspensión, flotan-do o siguiendo el flujo del agua. Los compuestosbiodegradables son amonificados poco a pocopor organismos aerobios o anaerobios presen-tes en biopelículas y sedimentos. Parte del amo-nio es extraído por las plantas, especialmentedurante la época de crecimiento. El resto delamonio puede permanecer en el sedimentodurante un tiempo o pasar a la columna deagua. En condiciones de pH elevado y tempera-tura adecuada, en las zonas de aguas libres sinvegetar, la volatilización del amoníaco puede lle-gar a ser significativa. En otras circunstancias, enlas proximidades de la lámina de agua en super-ficies aireadas –es decir, sin cubierta vegetal– yotras zonas en las que exista suficiente oxígenodisuelto, el amonio puede ser nitrificado pororganismos nitrificantes. También puede ocurriralgo de nitrificación en las superficies adyacentesa los rizomas de las plantas emergentes, ya queen esas superficies la planta libera algo de oxí-geno. Sin embargo, allí el proceso es poco inten-so ya que las plantas están enraizadas en lossedimentos donde las condiciones son anaero-bias. Lo normal es que cerca de la entrada delinfluente al humedal no haya nitrificación porquela carga orgánica, y por tanto, la demanda enoxígeno, es alta. Por el contrario, la nitrificaciónocurre en zonas más alejadas, sin vegetación,suficientemente aireadas. El nitrogeno nítrico, yasea el formado por nitrificación o el que proce-de del influente, puede ser utilizado comonutriente por microorganismos y plantas, opasar a los sedimentos. En condiciones anaero-bias y en presencia de materia orgánica puede

74


ser desnitrificado por microorganismos que seencuentren suspendidos en el agua o asociadosa biopelículas, y de esta manera, el nitrógenogaseoso pasar a la atmósfera.

En un humedal de flujo de agua superficial,las transformaciones que sufre el nitrógeno queentra con el influente se desarrollan más omenos secuencialmente aguas abajo: separaciónde nitrógeno orgánico en las proximidades de laentrada, seguida de liberación de amonio, nitrifi-cación y desnitrificación. Si hay una alta deman-da en oxígeno la nitrificación puede ser despre-ciable. Las plantas atenúan la secuencia indicada,debido a que crecimiento y senescencia sonprocesos cíclicos; la extracción de nitrógeno(asimilación por la planta) se acentúa en prima-vera-verano y la incorporación de nitrógeno alsistema (caída y descomposición de restos vege-tales) en otoño-invierno.

En términos cuantitativos, los procesosmás importantes de remoción del nitrógeno enel humedal de flujo de agua superficial son: laextracción por las plantas seguida del cosecha-do de la biomasa, y la nitrificación seguida dedesnitrificación. Estos procesos son más activosen la época estival, ya que entonces las plantasmuestran una alta tasa de crecimiento absolutoy las temperaturas favorecen la nitrificación/des-nitrificación.

En los sistemas de flujo subsuperficial, losprocesos físicos de separación del nitrógenoorgánico asociado a los sólidos en suspensiónson muy eficaces, ya que el lecho de grava/arenaproporciona una gran superficie de intercepta-ción. El sistema además, favorece reaccionesanaeróbicas asociadas con la existencia de bio-películas que recubren los sólidos inertes dellecho. El nitrógeno orgánico sufre amonificación,y el amonio liberado, si está al alcance de las raí-ces, puede ser asimilado por las plantas; en casocontrario, discurre con el flujo del agua hacia lasalida. Dado que la oxigenación en este tipo dehumedales suele ser muy pequeña, el procesode nitrificación es prácticamente despreciable, yaque sólo puede suceder en la capa adyacente ala superficie de los rizomas o en la cercana a lasuperficie del lecho, aguas abajo. Este tipo de sis-tema es eficaz en la desnitrificación de losinfluentes nitrificados, debido a su condiciónpredominantemente anaerobia, siempre y cuan-

do exista un cierto suministro de carbono orgá-nico para la actividad microbiana.

4.4. Fósforo

El fósforo se encuentra en las aguas residualesen forma de fosfatos, ya sea disueltos o en par-tículas. Los fosfatos se clasifican en ortofosfatos,fosfatos condensados (piro- meta- y poli-fosfa-tos) y fosfatos en compuestos orgánicos (fósfo-ro orgánico). Los fosfatos orgánicos se formanpor procesos biológicos, y en el agua residualson componentes de restos de alimentos yotros residuos orgánicos, y organismos. El fósfo-ro inorgánico del agua residual procede gene-ralmente de productos de limpieza; otra fuenteposible son los fertilizantes agrícolas. El rango devalores de fósforo total en el influente delhumedal es de 3-15 mg/L, en su mayoría comoortofosfatos (2-12 mg/L).

El fósforo, junto el nitrógeno, es uno de loselementos más importantes en los ecosistemas.Sin embargo, a diferencia de nitrógeno, no hayun compuesto gaseoso significativo del fósforoque cierre el ciclo, sino que la tendencia, en lanaturaleza, es a que el fósforo se acumule ensedimentos, cuando no es constituyente deorganismos. Así pues, el principal mecanismo deremoción de fósforo de las aguas residualesnecesariamente está basado en la acumulaciónen sedimentos y biomasa.

4.4.1. Procesos fisico-químicos de remociónde fósforo

El fósforo que está en forma de partículas (sóli-dos) puede depositarse por sedimentación enel fondo del humedal, o bien quedar atrapadoentre la maraña que forman las plantas emer-gentes y adherirse en la superficie que formanlas biopelículas, y desde allí quedar susceptible asufrir otros procesos de tipo biológico.

Con respecto al fósforo soluble, hay queindicar que su dinámica es compleja, e incluyeprocesos fisico-químicos de adsorción/absor-ción, intercambio, precipitación, solubilización, yredox. Los procesos de adsorción/absorción sedan sobre biopelículas en plantas y residuos ysobre los sedimentos del humedal. En los sedi-

75


mentos suele ocurrir un intenso intercambio defósforo con la columna de agua. Los fosfatospueden formar precipitados insolubles de hie-rro, calcio y aluminio, o ser adsorbidos por lasarcillas, materia orgánica (turba) y algunos com-puestos inorgánicos (óxidos e hidróxidos dealuminio). Las condiciones básicas favorecen laformación de fosfatos de calcio insolubles; encondiciones ácidas pueden ocurrir precipitadosde hierro y aluminio. Cuando hay cambios depH los precipitados pueden resolubilizarse. Elfosfato adsorbido en las arcillas puede liberarsepor intercambio de aniones, o por un bajopotencial redox. Por ejemplo, en condicionesreductoras, los compuestos con hierro férricose reducen a compuestos de hierro ferroso, queson más solubles y liberar el ión fosfato.Tambiénen condiciones anóxicas los fosfatos férricos yalumínicos pueden hidrolizarse ocasionando lasolubilización de fosfatos.

Al comienzo del funcionamiento delhumedal, los procesos que conducen a la inmo-vilización en el sustrato/sedimento del fósforoque llega en el influente, son intensos, y por ellosuele observarse una eficacia alta en la remo-ción de la contaminación por fósforo. Sinembargo al cabo de un tiempo –algo más de unaño– se alcanza el límite de la capacidad deinmovilización en el sustrato/sedimento, yentonces este mecanismo de remoción pasa aser poco significante.

4.4.2. Procesos biológicos de transformaciónde los fosfatos

El fósforo orgánico disuelto, fósforo orgánico enpartículas y fósforo insoluble no están disponi-bles para las plantas, a menos que sean transfor-mados en fósforo inorgánico soluble. En elhumedal estas transformaciones pueden ocurrirpor la intervención de microorganismos que sehayan suspendidos y en biopelículas sobre super-ficies de plantas emergentes y en los sedimentos.Una vez solubilizado, puede ser asimilado porplantas y otros organismos –bacterias, algas– ypor tanto, ser temporalmente retirado del agua.Se estima que la cantidad neta de fósforo queextraen las plantas emergentes oscila entre 1.8 y18 g P/m2/año; esta extracción sucede durante elperíodo de crecimiento de las plantas. Después,si no se retira la biomasa vegetal (otoño), el fós-

foro volvería al efluente debido a la senescenciay muerte de los tejidos vegetales, que se incor-poran al agua. Sin embargo, también parte delfósforo que devuelven los restos vegetales al sis-tema puede pasar a formar deposiciones en lossedimentos, dando lugar a su inmovilización.

4.4.3. Comportamiento del sistema respectoal fósforo

La remoción significativa del fósforo se debeprincipalmente a la deposición e inmovilizaciónde los fosfatos en los sedimentos; la vegetacióncontribuye con las extracciones de fósforo,siempre y cuando la biomasa se retire del siste-ma. Como ya se ha indicado, una parte impor-tante del fósforo del influente sigue una dinámi-ca compleja de reciclado en el mismo sistema,que puede resumirse en la secuencia solubiliza-ción-extracción-incorporación; ocasionalmentese forman precipitados o deposiciones que con-ducen a su inmovilización.

La remoción de fósforo por las extraccio-nes de vegetales y otros organismos sigue unpatrón estacional en los climas templados, yaque el crecimiento y senescencia de las plantasdepende del clima. Típicamente, en otoño seregistra una subida del fósforo en el efluente,como consecuencia de la incorporación del fós-foro contenido en los restos vegetales.

4.5. Patógenos

Las aguas residuales pueden contener un amplioespectro de organismos patógenos, entre losque se incluyen helmintos, protozoos, hongos,bacterias o virus. Sin embargo, para caracterizarrutinariamente el grado de contaminación delagua únicamente se realiza la determinación deun grupo de micoorganismos que sirva comoíndice de contaminación fecal, ya que la caracte-rización completa sería inabordable económica-mente. El indicador más común utilizado es elrecuento de coliformes fecales, que en losinfluentes de los humedales oscila entre 0.8 y7.0 colonias/100 ml.

Los patógenos pueden encontrarse en lafracción de sólidos del influente, o en suspen-sión en el agua. En el primer caso, los patógenos

76


pueden separarse del agua por los procedi-mientos asociados con la remoción de sólidos,es decir, por sedimentación, intercepción yadsorción/absorción. Una vez separados puedenquedar retenidos en las biopelículas o en el sedi-mento, o bien volver a incorporarse al flujo. Encualquier caso, para sobrevivir tienen que entraren competencia con los otros organismos nopatógenos, y soportar las condiciones ambienta-les del humedal. Estas condiciones no suelen serapropiadas para su supervivencia, ya que comoorganismos intestinales requieren sustratos ricosy altas temperaturas. En consecuencia, la mayorparte de los patógenos no sobrevive por faltade adaptación al medio; otros desaparecen pororganismos depredadores, o si están próximos ala superficie del agua, por efecto de la radiaciónultravioleta. En cambio, otros patógenos comovirus y protozoos que se dispersan por esporas,son más resistentes. Por ello, en función del des-tino del efluente del humedal puede ser nece-sario hacer un tratamiento de desinfecciónantes de su descarga.

4.6. Metales traza

El influente de los humedales artificiales puedecontener metales traza que haya que eliminaren el sistema. Algunos metales son necesariosen una cierta cantidad -que depende del metal-para el crecimiento de plantas y animales, peroen cantidades altas pueden resultar tóxicos,como por ejemplo, el cromo, cobalto o cobre.Otros, en cambio, no tienen papel biológico yson tóxicos en cantidades muy pequeñas, comoel arsénico, mercurio o cadmio. Cuando se sabefehacientemente que el agua residual tiene con-taminación significativa por metales, es necesariollevar a cabo tratamientos específicos de des-contaminación, que exceden a los objetivos delos humedales artificiales de tratamiento deaguas residuales de población. Algunos de esostratamientos involucran métodos biológicos, yse denominan genéricamente ‘biorremediación’.Precisamente uno de los mecanismos que seutiliza en bioremediación es la extracción por lasplantas, aprovechando la capacidad de acumula-ción que algunas especies vegetales tienen conrespecto a algún metal.

Los metales que lleva el influente de loshumedales artificiales se pueden encontrar en

formas solubles o insolubles en los sólidos sus-pendidos. En este último caso su separaciónsucede por procesos parecidos a los que inter-vienen en la remoción de la contaminación porsólidos.También puede ocurrir su solubilización,dependiendo del pH y del potencial redox.

Los procesos de remoción de metales detipo físico-químico son: el intercambio catiónicoy formación de quelatos con el sustrato o conlos sedimentos, la unión con materiales húmicosy la precipitación de sales insolubles como sulfa-tos o carbonatos. Estos procesos conducen auna acumulación en el fondo del humedal, y portanto, a la separación de los metales del flujo deagua. Si los sedimentos o el sustrato del hume-dal se remueven puede ocurrir la resuspensiónde los metales y ocasionalmente su solubiliza-ción.

Los procesos biológicos de remoción demetales se basan en la extracción por plantas,algas y bacterias. En el caso de las macrofitas, laextracción se realiza a través del sistema radicu-lar, y la capacidad de extracción depende deltipo de metal y de la especie vegetal que setrate. Para similar capacidad de extracción, cuan-ta más biomasa pueda formar la planta mayorserá la cantidad absoluta que se habrá eliminadodel sistema

77


B

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


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


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.

88


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

1. RELACIÓN DE MACROFITASUTILIZADAS EN FITODEPURACIÓN

El abanico de especies que se utilizan en fitode-puración es más bien reducido, y en general serestringe a especies típicamente helófitas debidoa que los sistemas más extendidos son los deflujo superficial y flujo sub-superficial. En estossistemas, las principales plantas utilizadas sonemergentes o helófitas, como las eneas (Typhaspp.) y el carrizo (Phragmites australis) e higrófi-tos como los juncos (Scirpus spp.). En sistemasestrictamente acuáticos de tratamiento de aguasse utilizan plantas flotantes de flotación libre,como son el jacinto de agua (Eichcornia crassi-pes) y las lentejas de agua (Lemna spp.).

2. Macrofitas emergentes

2.1. Typha spp. (Familia Typhaceae)

2.2.1. Descripción

La familia de las Typhaceae está formadapor un único género, el género Typha, de carac-terísticas morfológicas bastante homogéneas. Setrata de plantas acuáticas helófitas, esto es, plan-tas acuáticas con sistema radicular arraigado enel fango o fondo del humedal, y estructura vege-tativa que emerge por encima de la lámina deagua; por esa razón también se denominanmacrofitas emergentes. Son plantas herbáceas

perennes, erectas, de gran desarrollo, que pue-den alcanzar más de 3 m de altura.

Las hojas de las eneas se disponen for-mando un denso grupo desde la parte basal de

Fig. 1

la planta, ya que están envainadas unas conotras. La hoja consta de vaina –parte envolven-te– y lámina o limbo –porción plana y extendi-da de la hoja, emergente–. En función de laespecie que se trate, también puede haber aurí-culas, que son como expansiones laterales de laparte superior de la vaina. La forma de la lámi-na de la hoja de las eneas es muy característica.Es acintada, es decir, extremadamente larga,entera y de bordes paralelos; su nerviación esparalela. Las hojas son planas pero gruesas yesponjosas; al seccionarlas transversalmente seobservan numerosos canales aeríferos. Comoocurre en las gramíneas, tienen un meristemobasal, que hace que, si se cortan las hojas duran-te el período vegetativo –práctica recomenda-ble en el manejo de los humedales artificiales–su crecimiento no se interrumpa.

91

Macrofitas de interés en fitodepuración.

CAPÍTULO7

María Dolores Curt Fernández de la Mora

B

Detalle de labase de lashojas de Typhalatifolia.Obsérvese lapresencia deaurículas,expansioneslaterales de aspectomembranoso© M.D. Curt

Todas las eneas son plantas monoicas; esdecir, en un mismo especimen aparecen floresunisexuales femeninas y flores unisexuales mas-culinas. En las eneas las flores se agrupan densa-mente en inflorescencias unisexuales –botánica-mente son del tipo espiga compuesta– diferen-ciadas, que se sitúan muy próximas entre sí en elextremo del escapo floral; la inflorescencia mas-culina en la parte más apical del escapo floral, yla inflorescencia femenina por debajo de la mas-culina, pudiendo estar ambas inflorescenciasprácticamente seguidas una de la otra, o estarseparadas por un espacio axial de varios centí-metros. El conjunto de la inflorescencia femeni-na tiene una apariencia similar a un ‘puro’, por sugrosor y coloración marrón; bruscamente estáseguida por el conjunto diferenciado de la inflo-rescencia masculina, de forma cilíndrica, similar ala forma de la femenina, pero no así su grosor–más fino generalmente– y coloración –amari-llenta por el polen–; todo ello atravesado por unlargo eje erecto (tallo aéreo o escapo floral) degrosor fino, prácticamente constante en toda sulongitud.

Figura 7-2.

Las flores individuales, ya sean masculinas ofemeninas son muy pequeñas, nada vistosas, yestán muy reducidas. La femenina consta de unginóforo más o menos desarrollado, que sostie-ne un gineceo con forma de almendra larga-mente apuntada y está prolongado por un largo

estigma; el gineceo está formado por un únicocarpelo, que contiene un único rudimento semi-nal. Además, la flor femenina lleva en su base unconjunto de pelos sedosos y, dependiendo de laespecie que se trate, entre esos pelos se distin-gue fácilmente una escama estéril alargada, yaque su extremo está más o menos aplanado.Frecuentemente, en la misma inflorescenciafemenina, se desarrollan flores estériles, cuyaapariencia es similar a las flores femeninas –tam-bién hay presencia de pelos sedosos– pero laforma del gineceo estéril es diferente: el extre-mo está truncado, no apuntado, y su interiorestá hueco. La flor masculina, como la femenina,está también muy reducida; en este caso se limi-ta a un grupo de unos tres estambres soldadosirregularmente por los filamentos. Producemucha cantidad de polen. Finalmente, despuésde la fecundación, cada flor femenina dá origena un minúsculo fruto seco que contiene unaúnica semilla. La unidad de dispersión es el frutopropiamente dicho, sostenido por un pié más omenos largo y rodeado por pelos sedosos queayudan a la dispersión por el viento.

2.1.2. Especies de interés

En España el género Typha está representadopor únicamente tres especies: T. latifolia L., T.angustifolia L, y T. domingensis (Pers.) Steudel, queocasionalmente pueden hibridar entre sí. Elaspecto general de las tres especies indicadas, ysu hábitat natural es más o menos similar parael no introducido, pero no así su tolerancia a lacontaminación. Por esta razón conviene señalarsus diferencias morfológicas. Los caracteresmorfológicos más útiles para su identificaciónson: anchura del limbo foliar, presencia de glán-dulas mucilaginosas en la parte interna de lavaina foliar, presencia de escamas estériles (brac-teolas), pigmentación de éstas y color de la inflo-rescencia femenina.

• T. latifolia L. es una planta robusta, que alcan-za más de 2 m de altura. La vaina de la hoja estánormalmente abierta en el extremo superior–más próximo a la lámina–, y se observan aurí-culas. En la cara interna de la vaina foliar no seobservan a simple vista glándulas mucilaginosasoscuras. La lámina de la hoja es de color verde-grisáceo pálido, y tiene unos 8-20 mm de anchu-ra. En el tallo floral las inflorescencias femenina y

92


Inflorescenciasde Typha spp.

La parte gruesa

inferior es la inflorescenciafemenina aún

inmadura; la superior

corresponde ala masculina,

cargada depolen

© M.D. Curt

masculina están muy próximas entre sí (0-2.5cm entre sí). La femenina es de color marrónmuy oscuro, larga (8-15 cm de longitud) y bas-tante gruesa (2-3 cm de diámetro). En estaespecie, los pelos que acompañan a la flor feme-nina salen a partir de una cierta longitud (= 1mm) del pié del gineceo (ginóforo); no tieneescamas estériles.

Figura 7-3

• T. angustifolia L. es una planta esbelta, menosrobusta que la especie anterior, que no suelesobrepasar los 2 m de altura. Los laterales de lavaina de la hoja, aunque no están soldados entresí, son envolventes en toda su longitud, por loque la vaina permanece cerrada en toda su lon-gitud, incluso en la zona más próxima a la lámi-na. En esta especie también se observan, gene-ralmente, aurículas en la parte superior de lavaina. En la cara interna de la vaina foliar seobservan a simple vista glándulas mucilaginosasoscuras, a modo de punteaduras marrones. Lalámina de la hoja es de color verde oscuro, y esestrecha; su anchura es del orden de 3-6 mm. Enel tallo floral las inflorescencias femenina y mas-culina están separadas entre sí por un amplioespacio, de unos 3-8 cm de longitud. La femeni-na es de color marrón oscuro a rojizo, más claro

que la de T. latifolia; es muy alargada (8-20 cm delongitud) y en proporción, estrecha (1.3-2.5 cmde diámetro). En las flores femeninas los pelossedosos se concentran en la parte basal; ade-más, las flores llevan escamas estériles de colormarrón oscuro, opacas, rígidas y de forma espa-tulada.

• T. domingensis (Pers.) Steudel es una plantamucho más robusta, que puede alcanzar más de3 m de altura, aunque en algunos aspectospuede confundirse con T. angustifolia. La vaina dela hoja, como en T. latifolia, está abierta en suextremo superior y en la parte interna se obser-van a simple vista glándulas mucilaginosas oscu-ras. No lleva aurículas marcadas. La lámina es decolor verde pálido a amarillento, y es estrecha,aunque no tanto como T. angustifolia. Su anchu-ra es de 5-12 mm. Como en T. angustifolia, lasflores femeninas llevan escamas estériles, peroen T. domingensis son de color marrón claro,translúcidas, frágiles y de forma obovada-apicu-lada. La inflorescencia femenina es en propor-ción más estrecha que la de T. latifolia, y en con-junto, tiene color canela.

Figura 7-4.

2.1.3. Ciclo de desarrollo

Como ya se ha indicado, las eneas son plantasherbáceas perennes. El carácter perenne sedebe a que poseen un sistema radicular rizoma-toso perenne, pero el ciclo de desarrollo de laplanta es anual. En la época favorable, primaveratardía, la planta brota a partir de yemas situadasen los rizomas, y desarrolla numerosas hojasnuevas. Gracias a la asimilación fotosintética,produce carbohidratos que redundan en el

93

Macrofitas de interés en fitodepuración CAPÍTULO7

Inflorescenciafemenina de

Typha latifolia,con los frutosya maduros.Obsérvese sucolor marrón

oscuro y grosor

© M.D. Curt

Colonia natural deTypha domin-gensis. Pueden observarse las inflorescen-cias femeninasdelgadas yesbeltas© M.D. Curt

desarrollo de un tallo subterráneo rastrero, for-mación de nuevos rizomas y almacenamientode carbohidratos de reserva por engrosamientode los rizomas. En verano (Junio-Julio) la plantaemite un tallo aéreo, generalmente sin hojas,que lleva en su extremo las inflorescencias. Losfrutos maduran aproximadamente un mes mástarde, hacia Agosto-Septiembre. En otoño, laparte emergente de la planta senesce y toda laparte aérea de la planta se seca. La diseminaciónde los frutos se produce más tarde, general-mente a lo largo del invierno; es entonces cuan-do los ‘puros’ adquieren un cierto aspecto cano-so, debido a que los pelos que acompañan a losfrutos quedan a la vista. En la siguiente primave-ra comienza un nuevo ciclo con la brotación,desde los rizomas, de nuevas hojas.

Con la sucesión de ciclos anuales de desa-rrollo, la planta va colonizando poco a poconuevas áreas del humedal, dando lugar en laparte arraigada en el fango, a un denso entra-mado de rizomas y raíces, y en la parte emer-gente, a una agrupación espesa de hojas y tallosen la que no pueden distinguirse plantas indivi-duales. Por esta razón, las eneas siempre apare-cen en los humedales formando colonias den-sas, en cuyo interior difícilmente crecen otraespecie vegetal; finalmente tienen el aspecto demonocultivos rodeados de una orla fronterizaen la que aparecen otras plantas acuáticas ehigrófitas.

2.1.4. Aplicación

Las eneas son helófitas de climas templados otemplado-fríos con estaciones. El rango de tem-peraturas en que se desarrollan es de 10 a unos30ºC, existiendo diferencias entre especies. T.angustifolia prefiere las temperaturas frescas,mientras que T. domingensis y T. latifolia tienenrequerimientos térmicos parecidos. Ademásexisten diferencias en cuanto a tolerancia a lainundación y características del agua en queviven.

Así pues, aunque se ha visto que la pro-fundidad óptima de la capa de agua en la quecrecen las eneas, es del orden de 0.5 m, se hacomprobado en humedales naturales de buenacalidad que existe una zonación de especies enfunción de la profundidad de la capa de agua. En

el caso de co-existir T. latifolia y T. angustifolia, laprimera se sitúa en las zonas menos profundas(0-60 cm) y la segunda, en las más profundas(37-90 cm).

Por otra parte, también se ha observadoque cuando las condiciones son muy favorables,es decir, que el medio no está alterado y no haycontaminación, T. latifolia compite exitosamentecontra las otras especies. T. angustifolia y T.domingensis suelen restringirse a medios másalterados y salinos. En condiciones de aguas debaja calidad, si ocasionalmente hubiera la co-existencia de T. latifolia con T. domingensis, estasegunda iría poco a poco desplazando a T. latifo-lia, ya que desarrolla mayor talla y tiene menorexigencia de calidad de agua.

En España los estudiosos del tema señalanque en los humedales naturales T. domingensisestá desplazando a T. latifolia, como consecuen-cia de la baja calidad de las aguas. Con respectoa T. angustifolia, se indica que el área natural dedistribución es de temperaturas más frescas quelas de los hábitats de las otras dos especies, porlo que en España es bastante menos frecuenteque T. domingensis o T. latifolia.

Figura 7-5.

La aplicabilidad de las eneas en los siste-mas de tratamiento de aguas residuales domés-ticas es muy amplia. Pueden aplicarse en siste-mas de flujo superficial, aprovechando su condi-ción de helófita, en flujo sub-superficial, comoplantas arraigadas en la grava, y en sistemasacuáticos en flotación inducida, optimizando elpapel filtrante de su sistema radicular. Los resul-tados de diferentes experiencias indican que, encomparación con otras plantas utilizadas paratratamiento de aguas (Scirpus validus y Juncuseffusus, entre otras) las eneas son las plantas más

94


Humedal deflujo sub-superficialcon Typhadomingensis.En primer término filmimpermeablepara el aisla-miento delhumedal, ylecho de gravaque soporta lasplantas© M.D. Curt

eficaces para la fitodepuración. Pueden ser utili-zadas para tratamiento secundario (remociónde materia orgánica) y terciario (remoción de Ny P) en climas templados. Su eficacia dependeráde los factores condicionantes del crecimientode las plantas (básicamente, temperatura yradiación). Existen numerosos trabajos sobre laproductividad de las eneas, en medios naturalesy en humedales artificiales, que documentan quees una especie altamente productiva. En expe-riencias de fitodepuración se indica una produc-tividad de 13 kg de biomasa total (aérea +sumergida, materia seca) por m2 y año. Lasextracciones se estiman en función de los con-tenidos de nutrientes en las distintas fraccionesde la planta; pueden llegar a ser del orden de180 g N/m2 y 27 g P/ m2.

2.1.5. Técnicas de manejo en los humedalesartificiales

• Implantación

La implantación de las eneas se puede realizarbien a partir de pequeñas plantas previamentedesarrolladas en vivero, o directamente median-te rizomas, en función de la disponibilidad delmaterial vegetal y de la época en que se desearealizar la implantación. Las plantas puedenimplantarse prácticamente en cualquier épocadel año, mientras que para la implantación derizomas, el momento óptimo es en primavera,justo antes de la brotación. La distancia entrerizomas o plantas aconsejada en la implantaciónes de aproximadamente 1 m; con esta distancia,en unos 3 meses de desarrollo se consigue unabuena cobertura vegetal. Cualquiera de los dossistemas de implantación (rizomas o plantas) esde aplicación a los humedales FS y SF; en cambio,para humedales macrofitas en flotación lo acon-sejable es utilizar planta producida a tal efecto, deun tamaño próximo a los 50 cm de altura.

La producción de plantas en vivero tam-bién tiene dos posibilidades: producción desdesemilla o reproducción vegetativa partiendo deplantas madres. Si la producción se hace desdesemilla se puede elegir exactamente la especiede enea que se desea, factor importante paraasegurar la tolerancia a la contaminación y elmantenimiento de una altura de agua determi-nada. Por el contrario, cuando se sigue la repro-

ducción vegetativa (rizoma, o separación deplantas) es difícil, sino imposible, discernir de quéejemplar y especie procede el material vegetal.

Figura 7-6.

Las eneas producen gran cantidad de fru-tos –se estima que del orden de 20.000 a700.000 frutos por inflorescencia– que germi-nan fácilmente en condiciones adecuadas dehumedad y calidad del agua. En condicionesnaturales, el sistema de reproducción más com-petitivo, y que asegura la propagación y exten-sión de colonias establecidas de eneas, es detipo vegetativo gracias a los rizomas, que sonórganos de almacenamiento de carbohidratosde reserva. Cuando las condiciones ambientalesson adecuadas, los rizomas proporcionan muyeficazmente el sustento necesario para la brota-ción de la planta. La propagación por semillasirve, ante todo, para la dispersión espacial de laespecie.

Las técnicas de tratamiento de los frutospara la producción de plántulas son similares alas plantas hortícolas, y están condicionadas porel pequeñísimo tamaño de éstos (el peso de100 frutos es del orden de 5 mg). Los frutospueden empildorarse y a partir de píldorasmono-germen realizarse la siembra en pots indi-viduales, rellenos de un sustrato a base de turbay arena, sometidos a permanente saturación deagua. La tasa de germinación está relacionadacon la temperatura; el óptimo para T. latifolia esdel orden de 20ºC, y a esa temperatura más del50% de las semillas germinan en 1-3 días. Otroprocedimiento es la realización de semillerosque posteriormente han de ser aclarados ytransplantarse a pots. El tamaño óptimo para laimplantación en el humedal es de plantas de 20-30 cm de altura. Después de la implantación hayque controlar bien la altura de agua; por ejem-

95


Plantel deTypha domin-gensis (centroizquierda) yTypha latifolia(centro dere-cha) en bande-jas de alveolos,producidas envivero parahumedalesartificiales© M.D. Curt

plo, las plántulas de T. latifolia no sobreviven conalturas de agua de unos 45 cm.

La reproducción vegetativa a partir deplantas madre exige el levantamiento del siste-ma sumergido de las plantas, fraccionamiento delos rizomas y/o separación de plantas. Los rizo-mas deben elegirse con buen aspecto y sufi-ciente tamaño, para lo cual hay que tener encuenta que estarán en su óptimo cuando lasplantas están en reposo (invierno) mientras quecuando tienen menor cantidad de reservas esen pleno desarrollo, aproximadamente en Julio.

Figura 7-7.

• Accidentes, plagas y enfermedades

Las plantas adultas de enea son muy rústicas yresistentes, y escasamente registran efectosnegativos por accidentes, plagas o enfermeda-des. En cuanto a accidentes caben indicar lainundación, el fuego y el sombreo, pero estosaccidentes tendrían que suceder por espaciomuy prolongado para que afectaran a la colonia.El mantenimiento continuado de una altura deagua superior a la tolerada por las eneas tieneefectos negativos, pero la colonia podría reanu-dar su propagación por germinación de lassemillas en el agua, o por brotación a partir delos rizomas, cuando las condiciones fueran másfavorables. El efecto del fuego depende de laépoca en que se produjera, ya que afectaríaprincipalmente a la parte emergente de la plan-ta, y no a los rizomas, con lo que una nueva bro-tación permite la perpetuación de la colonia. Enrelación al sombreo, hay que indicar que laseneas son plantas de zonas soleadas, y por tanto,no son tolerantes al sombreo prolongado. Sinembargo, esta situación es totalmente controla-ble en los humedales artificiales. En relación a

plagas y enfermedades, cabe indicar que muyocasionalmente las plantas adultas pueden serhúesped de áfidos, ácaros, larvas minadoras oroya, que por tanto, no suelen ser necesarioscontrolar.

En lo que respecta a las plántulas, el ope-rador del vivero debe realizar un seguimientocuidadoso del estado de los planteles, ya que laincidencia de accidentes, plagas y enfermedadeses mayor. En cuanto a accidentes, hay que men-cionar las heladas, que ocasionarían la muertede las plántulas, y el mantenimiento de una altu-ra de agua no tolerada. En los semilleros puedeser necesario el control de enfermedades depudrición del pié, y en plántulas, de las plagas deácaros y áfidos.

• Cosecha

Es conveniente cosechar periódicamente y reti-rar del humedal, la parte emergente de la colo-nia de eneas, a fin de que el proceso de renova-ción de la colonia y remoción de carga conta-minante (materia orgánica y nutrientes) sea efi-caz. Si el corte se hace en plena época vegetati-va (por ejemplo, en Julio) puede ocurrir que nose haya completado el almacenamiento de car-bohidratos de reserva en los rizomas, y que secomprometa la plantación para la siguiente tem-porada. Por ello es recomendable que el cortese haga una vez que las plantas estén en repo-so, y antes de que comienze la nueva brotación.

2.2. Phragmites australis (Cav.)Trin. ex Steudel (= P. communis Trin.)

2.2.1. Descripción

Phragmites australis es una planta acuática perte-neciente a la familia de las gramíneas (Poaceae),cuyas características morfológicas recuerdan a lacaña común Arundo donax, que es una plantaterrestre muy conocida. La diferencia más nota-ble entre ambas es la de la condición de plantaacuática helófita del carrizo. Como las eneas, elcarrizo crece en zonas inundadas con el sistemaradicular arraigado en fango o fondo del hume-dal, y desarrolla una estructura vegetativa emer-

96


Detalle de undispositivo

convencionalpara la siem-

bra de semillaspildoradas en

bandeja dealveolos utili-

zado paraTypha spp.© M.D. Curt

gente por encima de la lámina de agua. Segúnalgunos autores el carrizo es la especie vegetalde mayor distribución conocida a nivel mundialde entre todas las plantas superiores. Seencuentra en todos los continentes, excepto enla Antártida, siendo muy común en cursos deagua –ya sea como acuática o como marginal–,formando típicamente cinturones continuos a lolargo del cauce; también es muy corriente enhumedales, marismas, y otros espacios inunda-dos, pudiendo vivir en medios muy alterados,tanto alcalinos como ácidos.

Figura 7-8.

Es planta herbácea perenne, erecta, muyrobusta, que puede alcanzar más de 3 m de altu-ra, de hábito es similar al de la caña común y losbambús. En la parte subterránea de la planta sedesarrollan rizomas leñosos, escamosos y nudo-sos, y largos estolones. El tallo aéreo del carrizoes generalmente simple, y como en todas lasgramíneas, está formado por una sucesión denudos y entrenudos perfectamente diferencia-dos que conforman la ‘caña’ de la planta. Sinembargo, estos nudos no son visibles ya queestán cubiertos por las vainas de las hojas. Lashojas son enteras, largas (20-70 cm longitud),estrechas (1-5 cm anchura), agudas y de colorverde grisáceo durante la etapa de crecimientovegetativo. En el extremo del tallo se desarrollauna panícula, más bien laxa, y a menudo, decolor púrpura, en la que se sitúan las flores,inconspicuas, organizadas en espiguillas. La orga-nización en espiguillas sigue un patrón similar alde otras gramíneas. La espiguilla consta de unaspiezas estériles membranáceas, llamadas glumas(2 por espiguilla), lema y pálea; en el carrizo lasglumas son glabras, mientras que en la cañacomún están cubiertas de pelos suaves, visiblesa simple vista.

La especie muestra una gran variabilidadfenotípica, que puede relacionarse con la varia-ción en el número cromosómico y con el desa-rrollo adaptativo de diferentes clones. Así pues,hay clones de pequeña talla y otros clones quetienen gran talla (carrizos gigantes). A este res-pecto, hay autores que reconocen dos diferen-tes variedades botánicas para los tipos morfoló-gicos de talla gigante (P. australis var. gigantea) yde morfología fina (P. australis var. flavescens), quepueden relacionarse con el nivel de ploidía.También se ha observado que diferentes clonestienen diferente tolerancia a la salinidad. Así porejemplo, los clones españoles del área medite-rránea son más tolerantes que los daneses. Aeste respecto hay que indicar que hay dosmecanismos responsables de su tolerancia a lasalinidad, que son el ajuste catiónico y la dismi-nución del contenido en humedad de la planta,que contribuye al ajuste osmótico. En cuanto alnúmero cromosómico hay que indicar que elcarrizo presenta un amplio rango de euploidía(de 3n a 12n), y así por ejemplo, los tetraploidesdominan entre los carrizos que crecen de modonatural en Europa, mientras que los octoploidespredominan en Asia. Algunos estudios indicanque los tetraploides se adaptan mejor a ambien-tes salinos que los octoploides.


El carrizo es una planta herbácea perenne gra-cias al carácter perenne de sus rizomas, pero elciclo de desarrollo de la planta es anual, comoocurre en las eneas. La brotación a partir de losrizomas se produce hacia el mes de Abril, dandolugar al desarrollo de un vástago muy vigoroso,erecto, que crece rápidamente. Aproxima-damente, entre Julio y Septiembre se produce lafloración, seguida de la formación de semillas. Apartir de la formación de la semilla (Agosto-Septiembre) se produce la translocación de asi-milados hacia los rizomas, y la senescencia de laparte aérea de la planta. En invierno (Noviem-bre-Enero) ocurre la diseminación de las semi-llas. En la siguiente primavera comienza unnuevo ciclo con la brotación, desde los rizomas,de nuevos vástagos.

La mayoría de las semillas producidas porla planta del carrizo no son viables, pero en lanaturaleza, la colonización de nuevos ambientes

97


Cinturón dePhragmitesaustralis en

el margen de un cauce

natural de agua

© M.D. Curt

ocurre fundamentalmente por la diseminaciónde las semillas. La germinación se produce cuan-do hay temperatura favorable (alrededor de20º) y fluctuación de temperaturas entre el díay la noche (>10ºC), circunstancias que se pro-ducen en primavera. Las plántulas no toleran lainundación permanente (>4 cm altura de agua),razón a la que se atribuye el que la nueva colo-nia comience por el borde del humedal. Una vezestablecido el carrizo, su propagación quedaasegurada vegetativamente gracias a los rizomas.

Figura 7-9

En su hábital natural, la sucesión de ciclosde desarrollo por propagación vegetativa facilitael avance estable del carrizal a lo largo de losmárgenes del humedal o del cauce del curso deagua, trazando los límites del área húmeda amodo de franja homogénea, uniforme y densa,de vegetación monoespecífica, generalmente sinespacios abiertos en su interior. En los carrizalesmás densos se pueden llegar a contabilizar dehasta 200-300 cañas por m2.

2.3.3. Aplicación

El carrizo se desarrolla bien tanto en aguas nocontaminadas como en aguas alteradas de natu-raleza orgánica, alcalina o salina. En aguas nocontaminadas su crecimiento es mayor, pero enesos medios resulta frecuentemente desplazadopor otras especies más competitivas. Sin embar-go, su gran tolerancia a medios alterados haceque desplace muy eficazmente otras especies, yque se extienda rápidamente. En función dellugar que se trate, el incremento en las pobla-ciones de carrizo puede ser preocupante, por loque llega a ser considerado como especie inva-siva no deseable. Su expansión se relaciona con

el incremento en la contaminación mineral delas aguas (especialmente, nitratos), y el aumentode su salinidad.

Existen numerosos trabajos de investiga-ción sobre el carrizo, que indican que la toleran-cia a distintos parámetros de contaminación esmuy amplia, pudiendo además relacionarse conlas características particulares del ecotipo. Hayestudios que refieren valores para el influentedel orden de 500 mg O2/l de DBO5, 60 mg/l deN total, 20 mg/l de N-NH4 y 14 mg/l de fósfo-ro. Con respecto a la tolerancia a la salinidad, secitan valores de tolerancia máxima del orden de2% de concentración de sales, pero puede cre-cer con la influencia de aguas marinas (3.5% sal)si el medio en que está la parte subterránea(raíces y rizomas) tiene <2.0% sal.

El carrizo se utiliza como helófita en loshumedales artificiales de flujo superficial y sub-superficial de manera prácticamente generaliza-da, porque es una planta muy rústica, polimorfa,con amplia variabilidad entre ecotipos. En los sis-temas de flujo superficial tiene la ventaja sobrelas eneas de que sus rizomas penetran vertical-mente, y más profundamente, en el sustrato ofango del humedal, con lo que el efecto oxige-nador por liberación de oxígeno desde los rizo-mas es potencialmente mayor.

La productividad del carrizo varía amplia-mente entre los diferentes ecotipos; se indicancifras superiores a 50 t de peso seco por ha yaño, en donde aproximadamente el 44% corres-ponde a la biomasa aérea. La capacidad deextracción de nutrientes puede estimarse enfunción de la composición de sus tejidos; la bio-masa aérea contiene aproximadamente 1.1% denitrógeno y 0.12% de fósforo, y la subterránea1.0% N y 0.15% fósforo.


• Implantación

La implantación del carrizo en los humedalesartificiales se efectúa usualmente por propaga-ción vegetativa. Debido a que hay diferencias decomportamiento entre poblaciones de la espe-cie, se recomienda que el material vegetal se

98


Colonia dePhragmites

australis al tér-mino delinvierno,

desarrolladasobre efluentes

municipalessin depurar.En la parte

inferiorizquierda

asoman brotesprimaverales

© M.D. Curt

obtenga a partir de poblaciones naturales de lazona, a fin de asegurar su adaptación al lugar. Losrizomas se fraccionan convenientemente (quetengan varias yemas) y se implantan en el sus-trato o fango del humedal en primavera.

Para la propagación por semilla hay quetener en cuenta que gran parte de las semillasque produce la planta no son viables. Aquellasque sí lo son, germinan en aproximadamente 5días en condiciones de humedad a 20-24ºC. Lasplántulas, para desarrollarse requieren condicio-nes de humedad permanente sin que la láminade agua tenga más de 4 cm de altura.


El éxito alcanzado por el carrizo en cuanto suárea de distribución –tiene el honor de ser laangiosperma de distribución más amplia- indicaque en general es una especie muy rústica, defácil implantación, con pocas exigencias, y pocosusceptible a accidentes, plagas y enfermedades.Hay que indicar que en la actualidad, y en pobla-ciones naturales, se observan dos tendenciasopuestas: por una parte la expansión del carrizocomo planta invasiva como consecuencia de laalteración del medio natural (contaminación,cambios del régimen hidrológico, incremento dela salinidad, eutrofización ...), y por otra, el retro-ceso de poblaciones asentadas o ‘die-back’ delPhragmites, que se atribuye a una conjunción deefectos negativos, como pueden ser destrucciónmecánica, inundación excesiva, fitotoxicidad,metanogénesis, calidad del agua. Sin embargo,estos problemas no son normales en los hume-dales artificiales.

En los carrizos implantados en humedalesartificiales para tratamiento de aguas residuales,no es corriente la ocurrencia de accidentes, pla-gas y enfermedades. Como accidentes, sólo hayque mencionar el encamado de plantas adultas,que son poco resistentes al vuelco o rotura porefecto del viento o de bruscos cambios de lacorriente del agua (oleaje), pero este accidenteno compromete la continuidad del carrizal, quepersiste gracias a los rizomas.Y con respecto alas plagas, caben citar los insectos taladradoresdel tallo o de los rizomas, y áfidos, aunque estasplagas son muy poco frecuentes y sus dañosmuy ocasionales.

• Cosecha

Al igual que la enea, el carrizo es una planta queproduce mucha biomasa que es convenientecosechar periódicamente y retirar del humedalpara que no ocurra reciclado de nutrientes alhumedal ni incremento de materia orgánica enel sistema.Aproximadamente, la época en la quelos rizomas tienen menos reservas es hacia fina-les de Julio, por lo que si se efectúa la siega de labiomasa aérea, el vigor del carrizal se verá afec-tado. En épocas más tardías, (de Agosto en ade-lante, y antes de la brotación) ya no es probableque el corte comprometa el crecimiento de laplanta.

3. JUNCOS: SCIRPUS SPP

3.1. Descripción

El género Scirpus se encuadra dentro de lasCyperaceae, familia muy próxima botánicamentea las de las gramíneas. En general, el aspecto delas Cyperaceae recuerda al de las gramíneas, yaque en su mayoría son plantas herbáceas, cespi-tosas, con flores pequeñas, muy reducidas ypoco aparentes. Sin embargo, tienen caracteresbotánicos marcadamente diferenciales, comoson la organización de la flor (en las Cyperaceaeva acompañada de una sóla bráctea o gluma) yel tipo de fruto (en las Cyperaceae es un aque-nio indehiscente, que contiene una única semi-lla). Además, el hábitat natural de las Cyperaceaecorresponde esencialmente a zonas húmedas, oencharcadas, siendo muy frecuentes en turberasy suelos pantanosos.

El género Scirpus comprende especies her-báceas, perennes o anuales, en donde las peren-nes son rizomatosas. Los tallos pueden ser desección circular o triangular. Las hojas puedenser basales o caulinares (a lo largo del tallo), yestán envainadas. En algunas especies las hojasestán muy reducidas, e incluso llegan a carecerde limbo. Las flores son hermafroditas y estánmuy reducidas; se componen de 0-6 pequeñaspiezas escamosas estériles (corresponderían alas piezas del cáliz y la corola), 1-3 estambres, ygineceo con 2-3 estigmas. Se organizan en ‘espi-guillas’ muy pequeñas (<4 mm diámetro) dis-puestas en espiral, en donde cada flor lleva una

99


única escama (gluma). A su vez, las espiguillas seagrupan en complejas inflorescencias terminaleso axilares sobre 1-3 hojas situadas en el extre-mo del tallo, en donde cada inflorescenciapuede llevar de 50-500 espiguillas. El fruto es unaquenio, generalmente trígono, que contieneuna única semilla.

3.2. Especies de interés

El género Scirpus tiene una distribución práctica-mente cosmopolita. Comprende unas 35 espe-cies, de las que unas 15 se distribuyen natural-mente en España. El género incluye especiesterrestres, semiacuáticas, y acuáticas flotantes osumergidas, algunas de las cuales son de aplica-ción para el tratamiento de aguas residuales enhumedales artificiales. Entre éstas destacan lasespecies S. lacustris y S. holoschoenus, de distribu-ción natural en España. Otras especies conpotencial para humedales artificiales son S. vali-dus, cuya distribución natural es americana y S.maritimus, que en España se encuentra natural-mente en marismas salinas.

• Scirpus lacustris L. (junco de laguna)

Se trata de una especie perenne, rizomatosa,que en su hábitat natural se comporta principal-mente como acuática helófita. Los tallos sonsimples, erectos, pueden alcanzar 3 m de altura,y son del tipo terete, es decir, con morfologíasimilar a la de los verdaderos juncos. Las hojas ono tienen lámina o si la tienen, ésta es muypequeña. La inflorescencia es aparentementelateral, ya que está sobre una bráctea que pare-ce la prolongación del tallo, y que supera al con-junto de las inflorescencias. Estas, a su vez, sesitúan sobre radios de longitud desigual, y no tie-nen el aspecto de glomérulos apretados, a dife-rencia del S. holoschoenus.

• S. holoschoenus L. (junco de bolas o junco delchurrero)

Es una especie perenne, rizomatosa, terrestre,pero cuyo hábitat natural corresponde a zonasencharcadas más o menos permanentemente.Se trata de una planta robusta, que puede alcan-zar 2 m de altura, con tallos semejantes a los delos verdaderos juncos, es decir del tipo terete.

Como el junco de laguna, la mayoría de las hojasno tienen limbo, sino que únicamente estánrepresentadas por las vainas; algunas hojas situa-das en posición superior desarrollan una láminapequeña. Las espiguillas están organizadas encabezuelas compactas, globosas, de hasta unos12 mm de ancho; al menos una de dichas cabe-zuelas está sentada, mientras que las otras estánsobre radios de longitud desigual.

Figura 7-10.

• Scirpus validus Vah. (= Schoenoplectus taber-naemontani (C.C. Gmelin) Palla) (junco giganteo junco de tallos suaves)

Botánicamente, la especie S. validus fue ori-ginalmente descrita como nativa de norteamé-rica, pero en estudios más avanzados se deter-minó que era homóloga a la europeaSchoenoplectus tabernaemontani (sinónimo). Sise considera que ambas conforman una únicaespecie puede asumirse que su distribución esprácticamente cosmopolita. S. validus en su áreanatural crece en suelos saturados, zonas panta-nosas, y cursos de aguas tanto frescas comocontaminadas; puede alcanzar 3 m de altura, yes de interés para humedales artificiales. Es her-bácea perenne, rizomatosa, que, a diferencia delas anteriores especies, tiene tallos trígonos yespiguillas dispuestas principalmente de formaaislada.

3.3. Ciclo de desarrollo

Los juncos mencionados son especies herbá-ceas perennes, en las que la parte aérea (tallos)permanece verde durante varios ciclos vegetati-vos y la parte subterránea forma rizomas dedesarrollo horizontal, que sirven para la propa-

100


Detalle de lascabezuelas deScirpus holoschoenus© M.D. Curt

gación vegetativa de la especie. En primavera laplanta emite renuevos que desarrollan tallosaéreos semejantes a juncos; la floración tienelugar a mediados del verano (Julio-Agosto), y lamaduración de las semillas entre los meses deAgosto y Septiembre.

3.4. Aplicación

Los Scirpus son plantas de climas templados,que prosperan en posiciones soleadas, toleran-do un amplio rango de pHs (4-9). La tempera-tura media óptima para su desarrollo está den-tro del intervalo 16-27ºC. En cuanto a su tole-rancia a la contaminación, se puede indicar queen general soportan bien los niveles normalesde contaminación orgánica de las aguas resi-duales domésticas. En la literatura al respecto,se pueden encontrar estudios comparativos deScirpus validus frente a otras especies de hume-dales artificiales, como Typha latifolia, que indi-can en un determinado contexto experimentalque es más eficiente que la enea en la remo-ción de N y P.

Figura 7-11

Las especies de Scirpus indicadas se utilizanprincipalmente en humedales artificiales de flujosub-superficial (lecho de grava/arena), ya que sutolerancia a la inundación permanente cuando lacapa de agua es profunda, es limitada, aunqueotras especies pueden tolerar profundidadesmayores. Su productividad es baja en relacióncon las eneas o los carrizos; aproximadamentees de 5-12 t ms/ha/año, repartida prácticamen-te a partes iguales entre la biomasa aérea y lasubterránea. Los contenidos en N y P de parteaérea y parte subterránea son, respectivamentedel orden de 1.6% N y 0.12% P, y 1.2% N y

0.18% P. Más que la remoción de nutrientes, elpapel principal de los Scirpus en los humedaleses el de actuar de filtro, potenciando los meca-nismos de sedimentación-separación.

3.5. Técnicas de manejo en loshumedales artificiales

• Implantación

La implantación de los juncos en los humedalesartificiales se efectúa usualmente por división demata. Siguiendo las pautas generales sobre laelección del material vegetal para humedalesartificiales, es recomendable que las plantasmadres procedan de poblaciones naturales de lazona, a fin de asegurar su adaptación al lugar. Lasplantas se desarraigan del sustrato, se fraccionande modo que cada porción lleve en su partesubterránea rizomas, y se implantan individual-mente en el sustrato o fango del humedal enprimavera.

La propagación por semilla es también unaopción viable si se dispone del suministro desemilla. En general se puede indicar que lassemillas de los juncos germinan bien. Hay quetener en cuenta que si se pretende sembrardirectamente un humedal de flujo superficial, elflujo del agua debe controlarse debidamente,para que no arrastre la semilla, ya que ésta esmuy pequeña. En todo caso la implantación serámás rápida, y la cobertura vegetal mejor, cuandose parta de plantas obtenidas por división demata.


Los juncos son plantas muy rústicas de las queno se tienen referencia de plagas y enfermeda-des en su aplicación en humedales artificiales.

• Cosecha

Del mismo modo que se indicó para las espe-cies helófitas, es conveniente cortar la parteaérea de la planta, y eliminarla del humedal, afin de reducir el reciclado de nutrientes en elsistema.

101


Humedal deflujo

sub-superficialcon Scirpus

lacustris. En primer

término, lámina

impermeableque sella elhumedal y

lecho de gravaen su interior

© M.D. Curt

4. PLANTAS FLOTANTES

4.1. Eichhcornia crassipes(Martius) Solms (jacinto de agua)

4.4.1. Descripción

El jacinto de agua es una planta acuática flotan-te no enraizada, herbácea perenne muy comúnen ambientes acuáticos de climas tropicales, endonde llega a considerarse como planta invasi-va; está catalogada como una de las malas hier-bas más dañinas a nivel mundial. Se la consideraoriginaria de la amazonia, y actualmente estáextendida en prácticamente todas las zonas tro-picales acuáticas del planeta. Se distingue muyfacilmente de otras plantas flotantes por poseerhojas relucientes con peciolos hinchados y vis-tosas flores azuladas-lilas.

Figura 7-12.

La parte aérea vegetativa de Eichhcorniacrassipes forma una especie de roseta quesobresale parcialmente sobre la lámina de agua;generalmente alcanza unos 50 cm de altura,aunque en algunas zonas muy adecuadas para laespecie (sureste de Asia) puede llegar a 1 m dealto. La hoja es muy característica: el peciolotiene apariencia de estar hinchado, es de consis-tencia esponjosa a razón de que contiene granespacio aéreo, a fin de contribuir a la flotabilidadde la planta; el limbo es coriáceo, oval-redonde-ado, erecto, de dimensiones aproximadas 8 x 10cm, glabro, y de color verde brillante. La plantadesarrolla un tallo floral erecto, que lleva en suextremo una inflorescencia semejante a unaespiga vistosa, con unas 15 flores efímeras decoloración azulada. Cada flor dura abierta sólo

un día; se abre individualmente al poco de la sali-da del sol, y senesce por la noche. Consta de 6tépalos de color azul claro a azul amarillento, 6estambres de dos longitudes diferentes, gineceode 3 lóculos y estilo con estigma trilobulado otrífido; el estilo puede ser más corto, más largoo similar en longitud que los estambres (hete-rostilia). El fruto es una cápsula alargada, quecontiene un número variable de semillas (unacápsula puede llegar a contener 450 semillas) depequeño tamaño. En la parte sumergida de laplanta se sitúan las raíces, que son de aspectoplumoso, muy densas, y de color negro-púrpurapor los pigmentos que contienen, y que sirvende protección frente a herbívoros. Las raíces sonadventicias, fibrosas, y pueden alcanzar hasta 3 mde longitud.Además, en la parte sumergida de laplanta se desarrollan estolones, de hasta 30 cmde longitud, que sirven para la propagaciónvegetativa de la especie.


En su hábitat natural el jacinto de agua es unaplanta herbácea perenne de rápido desarrollo,que se extiende lateralmente mediante el desa-rrollo de estolones y formación de renuevos,hasta cubrir toda la superficie del agua forman-do una densa cubierta vegetal muy vistosa porsu coloración verde brillante salpicado del azulde las flores. Las características de rápido creci-miento y alta productividad hacen que en cur-sos de agua naturales y en determinadas cir-cunstancias, pueda llegar a ser un grave proble-ma. Sin embargo, estas características son muyventajosas cuando se utiliza en ambientes con-trolados para el tratamiento de aguas residuales.

La planta se reproduce principalmente porpropagación vegetativa, esto es, mediante esto-lones que radian desde base de la planta y desa-rrollan renuevos. También puede reproducirsemediante semilla, y de hecho la semilla constitu-ye una fuente de re-infestación cuando se erra-dica la población. En climas tropicales la produc-ción de estolones y renuevos es constante. Losestolones son de coloración púrpura violeta, yconsisten en una sucesión de nudos y entrenu-dos; cada nudo puede desarrollar una hoja y raí-ces; y a partir de yemas axilares de las hojas sedesarrollan tallos vegetativos aéreos. Normal-mente, en una población densa (tapiz) de plan-

102


Estanque conEichhcornia

crassipesen flor

© M.D. Curt

tas de jacinto de agua sólo desarrollan estoloneslas plantas que están en los límites externos dela agrupación, con lo que el tapiz va extendién-dose progresivamente a modo de mancha deaceite.

Figura 7-13

4.1.3. Aplicación

En los climas tropicales, la especie muestra unagran adaptabilidad ecológica, desarrollándosebien en estanques temporales, zonas húmedas,marismas, aguas contaminadas, lagos, pantanos yríos. Puede tolerar fluctuaciones grandes conrespecto a altura de la capa de agua, velocidaddel flujo, disponibilidad de nutrientes, pH, conta-minación y salinidad. El principal limitante para eldesarrollo del jacinto de agua es la temperatura,que debe mantenerse dentro de los límitesusuales del régimen tropical o subtropical. Elcrecimiento es rápido en el entorno de 20-30ºCde temperaturas medias, pero se estanca en elintervalo de 8-15ºC. También la formación delfruto está estrechamente relacionada con lascondiciones ambientales; es muy reducida cuan-do las temperaturas son muy altas y la humedadrelativa es baja. Las condiciones óptimas para sudesarrollo son 90% de humedad relativa y 22.5-35ºC.

El jacinto de agua se utiliza en sistemasacuáticos de tratamiento de aguas residualesdomésticas de climas cálidos, siendo el principalparámetro de diseño la carga orgánica. En estossistemas, la profundidad recomendada para losestanques de tratamiento es del orden de 1metro, a fin de que todo el agua bañe el sistemaradicular de las plantas. En tratamientos secun-darios no aireados la carga típica de DBO5 estáen el intervalo de 40-80 kg/ha/día. Tambiénpuede aplicarse como tratamiento terciario

para la remoción de nitrógeno y fósforo. Su efi-cacia dependerá del grado de cobertura alcan-zado, es decir, de su rendimiento en biomasa. Esuna planta muy productiva, que en condicionesapropiadas alcanza rendimientos medios cerca-nos a 100 t de materia seca por hectárea y año,pero hay citas de incluso a 154 t/ha/año. El con-tenido medio en nitrógeno y fósforo de la plan-ta se puede estimar en 4% y 0.4%, respectiva-mente, por lo que potencialmente se podríaneliminar del influente del orden de 2000-6000 y300-600 kg de nitrógeno y fósforo, respectiva-mente, por ha y año. También es eficaz para laremoción de sólidos en suspensión, y es utiliza-do para corregir los problemas derivados deldesarrollo incontrolado de algas de las lagunasde oxidación.


• Implantación

La implantación del jacinto de agua en los siste-mas acuáticos de tratamiento de aguas se reali-za a partir de plantas individuales o renuevos,que se dejan dispersos por la superficie del agua.Estas plantas se obtienen por división de unapoblación madre, individualizándose las agrupa-ciones de ‘rosetas’ con raíces.


El hecho de que el jacinto de agua esté catalo-gada a nivel mundial como una de las principa-les malas hierbas se debe no sólo a sus caracte-rísticas de desarrollo (éxito de la progagaciónvegetativa y alta tasa de crecimiento relativo)sino también a su rusticidad en cuanto a acci-dentes, plagas y enfermedades. No tiene plagasni enfermedades importantes, aunque en laszonas en las que el jacinto de agua no es dese-able, se ha intentado su control biológicomediante enemigos naturales importados de suárea de distribución natural, (coleópteros, lepi-dópteros y hongos) y peces predadores.

Cuando se implanta fuera de su área dedistribución natural, el principal accidente quepuede suceder es el de daños por bajas tem-

103


Detalle de lospeciolos

hinchados deEichhcornia

crassipes, queactúan a modode flotador de

la planta© M.D. Curt

peraturas. La planta puede sobrevivir cuando sela expone 24 h a temperaturas del orden de 0.5a –5ºC, pero muere si desciende por debajo de–6ºC.

• Cosecha

La remoción parcial de la población del jacintode agua, con una cierta periodicidad, es necesa-ria no sólo para eliminar del sistema los nutrien-tes captados por las plantas sino también por-que cuando sucede la cobertura total de lalámina de agua desciende mucho el oxígenodisuelto en el agua, se interrumpe el paso de laluz y el input de materia orgánica en el aguaaumenta rápidamente por la pudrición de labiomasa vegetal. A modo de indicación se seña-la que en climas cálidos debe realizarse la cose-cha parcial de las plantas cada 3 o 4 semanas.

4.2. Lemna spp. (lentejas de agua)

4.2.1. Descripción

El nombre común de lenteja de agua se aplica aespecies del género Lemna y otros géneros(Spirodela, Wolffia, Wolffiella) de la familia de lasLemnaceae, debido a que todas ellas son plantasacuáticas herbáceas flotantes no enraizadas demuy pequeño tamaño: son las plantas máspequeñas –hay especies de 1 mm de longitud–y de estructura más reducida de todas lasangiospermas (= plantas con flor). Su distribu-ción es prácticamente cosmopolita en ambien-tes acuáticos, y se consideran ‘eutróficas’ porcuanto que crecen en aguas eutrofizadas.

El aspecto externo de las Lemnaceae es elpequeños cuerpos verdes (de 1 a 15 mm delongitud), que salvo excepción, son más omenos redondeados; reciben una denominaciónespecífica: ‘frondes’, porque no hay distintiva-mente hoja y tallo; en la parte inferior del fron-de pueden existir 1 raíz (Lemna), varias raíces(Spirodela), o ninguna (Wolffia y Wolffiella),dependiendo de la especie que se trae. Las raí-ces, en los géneros que las tienen, son tambiénmuy pequeñas, usualmente de longitud menor a10 mm. El tamaño y la morfología del fronde,junto con la presencia o no de raíces, y otros

caracteres, sirven para identificar el génerobotánico del espécimen que se trate, ya que lafloración muy rara vez se produce. Para su pro-pagación, la planta se reproduce vegetativamen-te desarrollando nuevos frondes (frondes ‘hijo’)en la base del fronde madre. En la naturaleza esusual que en una misma localización crezcan altiempo varias especies de Lemnaceae; estehecho, unido a las similitudes morfológicas entreellas y al pequeño tamaño de los especímenesdificulta mucho la identificación a nivel de espe-cie de la población.

Figura 7-14


En la naturaleza, la llegada de Lemnaceae a undeterminado medio acuático se produce a tra-vés de un agente dispersador accidental, comopueden ser las aves, el hombre o la introducciónde un flujo que agua que contenga algún fronde.La colonización del nuevo medio se producerápidamente, siempre que las condicionesambientales sean favorables para la especie.Como ya se ha indicado, el mecanismo de pro-pagación de las Lemnaceae es vegetativo,mediante la formación de ‘frondes hijo’ a partirde un ‘fronde madre’. Este mecanismo es muyeficaz llegando algunas especies incluso a dupli-carse en número en tan sólo 24 h. Además, unmismo fronde puede producir al menos 10-20frondes más durante su vida. Por esta razón lasLemnaceae tienen una alta productividad poten-cial en biomasa.

4.2.3. Aplicación

En términos generales, aunque hay diferencias

104


Plantas individualiza-das de Lemnaminor, flotan-do en agua © M. D. Curt

entre las distintas especies, puede indicarse quelas Lemnaceae crecen bien en medios acuáticoscon contaminación orgánica o medios eutrofiza-dos. La reproducción se ve muy activada por latemperatura. Por ejemplo, a 27ºC el área colo-nizada por Lemna sp. se duplica cada 4 días.

Las Lemnaceae se pueden utilizar en siste-mas acuáticos de tratamiento de aguas residua-les, de modo semejante a la aplicación de losjacintos de agua. Estos sistemas suelen desarro-llarse para el tratamiento de efluentes de lagu-nas facultativas, ya que permiten reducir eficaz-mente la concentración de algas del efluente, aconsecuencia del efecto de sombreo creadopor la cobertura de la lámina de agua. EnEstados Unidos se han llevado a cabo eficaz-mente instalaciones de tratamiento de influen-tes de alta carga contaminante (420 mg/L deDBO5 y 364 mg/L de sólidos en suspensión)con Lemnaceae. En relación con la remoción denutrientes hay que indicar que el cuerpo vege-tativo de las Lemnaceae tiene un alto contenidoen nitrógeno total (4.6% de media y 7% máxi-mo, sobre peso seco), por lo que si se obtieneuna alta productividad en biomasa y se retira delmedio acuático periódicamente, pueden remo-verse del agua cantidades significativas de nitró-geno. Con respecto al fósforo, hay que indicarque el contenido medio en la biomasa deLemnaceae es del orden del 0.8%; la remociónde este contaminante dependerá igualmente dela productividad del sistema. Aproximadamente,un metro cuadrado de superficie de lámina deagua cubierta con Lemna equivale a 25 g depeso seco de biomasa. Suponiendo que se man-tenga un ritmo de colonización de que cada 4días se duplique la superficie, se podría removerdel sistema mediante la cosecha periódica de labiomasa producida en la mitad de la superficie1.16 g de N y 0.2 g de P cada cuatro días.


• Implantación

La implantación de las lentejas de agua en lossistemas acuáticos de tratamiento de aguas resi-duales se realiza mediante la dispersión de unamuestra de agua que contenga plantas de

Lemnaceae. En condiciones favorables, las plan-tas colonizarán el nuevo medio rápidamentepor propagación vegetativa. Por ejemplo, unúnico ejemplar de L. minor, que ocupa un áreasuperficial aproximada de 0.12 cm2, en menosde un año puede formar una colonia que cubrauna superficie de más de 1 m2 de la lámina deagua.


Las heladas pronunciadas afectan negativamentela población de lentejas de agua. Uno de los pri-meros efectos de las bajas temperaturas es lapigmentación rojiza de la población. Para Lemnaminor se indica que tolera bien temperaturasmedias invernales de 1 a 3ºC, pero las plantasúnicamente vegetan; es decir, el crecimiento dela población está interrumpido y la eficacia delsistema de tratamiento de las aguas puede versecomprometida, excepto en lo que se refiere alefecto del sombreo. Por otra parte, tambiéncabe reseñar el efecto del viento sobre estos sis-temas acuáticos de tratamiento. Las lentejas deagua son sensibles al viento por el pequeñotamaño de las plantas, con lo que puede ocurrirel desplazamiento de la población hacia unaposición de la balsa, dejando parte de la láminade agua al descubierto, y por tanto, reduciendola eficacia del sistema.

Figura 7-15.

• Cosecha

Como ya se ha indicado, es necesaria la remo-ción parcial de la población de las lentejas deagua con una cierta periodicidad, para eliminardel sistema los nutrientes extraídos por lasplantas.

105


Estanque deagua de riegoafectado porLemna minor.Obsérvese laposición late-ral de la masade Lemna,como conse-cuencia delviento dominante. © M.D. Curt

1. DATOS NECESARIOS PARALA REALIZACIÓN DEL PROYECTO

1.1. Levantamientos topográficos

Deberá realizarse un plano topográfico con alti-metría de la zona de actuación ésta deberáincluir el punto de vertido actual la zona por laque iría la conducción hasta la depuradora ytodo el área que se fuera a ocupar con loscanales.

La precisión de la altimetría debe ser laadecuada para poder realizar los cálculos de losvolúmenes de desmonte y explanaciones, asícomo los restantes movimientos de tierra.

1.2. Naturaleza del terreno

Otro aspecto de importancia es la naturalezadel terreno. Suelos muy arenosos o muy limo-sos, dificultan la formación de los canales, ya quese derrumban con facilidad, e implican realizartaludes muy poco inclinados, incluso 3:1.

Suelos pedregosos, implican realizar unabase para evitar que se dañe la lámina imper-meabilizante, dependiendo de la pedregosidad ysu tipo (con o sin aristas), implicará un mejorgeotextil, e incluso una sobre-excavación conrelleno de arena, para cama.

Los suelos arcillosos y los francos no pre-sentarán problemas.

Si los niveles freáticos están muy altos seplantearán problemas a la hora de realizar loscanales, debiendo incluso hacer la excavacióncon achique en continuo y anclado de fondo degeotextil y lámina.

1.3. Clasificación ambiental

La presencia de acuíferos hace que se debanextremar las precauciones para evitar su contami-nación por posibles vertidos, que se pueden pro-ducir por rotura de la lámina impermeable, etc.

La clasificación ambiental de la zona esimportante, ya que no debemos introducir ele-mentos que la varíen.

1.4.- Volumen y características del agua a tratar

Se obtendrán datos sobre los caudales de con-sumo de agua y la variación de la población a lolargo del año. También se tendrá en cuenta laevolución esperada de la población en el futuro.En concreto se deberá contar con el volumendel vertido diario y anual, teniendo en cuenta laestacionalidad, así como las características delagua a tratar.

El conocimiento de la composición delvertido es imprescindible para determinar eltipo de pretratamiento a dar al agua antes de suvertido a los canales de macrofitas.

107

Proyecto de filtros de macrofitas en flotación.

CAPÍTULO8


B

En general se determinarán los siguientesparámetros:

DBO5DQOSólidos en suspensiónGrasaspHConductividad eléctricaNitrógeno totalNitrógeno amoniacalNitrógeno nitricoFósforo total

En caso de sospecha se analizarán aquelloselementos extraños que se puedan presentar(metales pesados, compuestos orgánicos fitotó-xicos etc…)

1.5. Condiciones del vertido final

Otro de los aspectos de importancia es elconocimiento del cauce receptor del agua trata-da, que indicará los límites tolerados de los pará-metros de vertido a dicho cauce. El cauce devertido puede ser :

- Red de saneamiento público- Dominio público hidráulico- Dominio público marítimo terrestre- Reutilización del agua depurada:

Riego de jardinesOtros usos de agua depurada

- Otros

En el primer caso tendremos que solicitarel permiso de la Confederación correspondien-te y presentar el respectivo proyecto, donde sehabrá calculado el límite de los parámetros quese van a verter y que está dentro de los esta-blecidos. En el segundo, será mucho menos res-trictivo en cuanto a los límites de vertido, perohabrá, asimismo, que cumplir con los mismos.

La ley de aguas contempla los límites endiferentes situaciones, estableciendo tres tablaspara vertido a ríos.

En caso de utilización de sistemas dedepuración mediante sistema de macrofitas enflotación se recabará información de si se utilizacomo sistema de depuración único, secundario

o como sistema terciario de eliminación de fós-foro y nitrógeno.

2.. PARTES DEL PROYECTO

2.1. Memoria y anejos a la memoria

La memoria es una descripción del proyecto, desu funcionamiento y de las obras a realizar.

Asimismo refleja los resultados de los cál-culos, que se realizarán en los anejos, de losestudios previos realizados, como geológico,etc., de los datos analíticos y de las medicionesde caudales, etc. Es decir reflejará un resumende todos los daros recopilados, de los que sepresentará una mejor definición en el anejocorrespondiente.

Por otro lado refleja la legislación corres-pondiente que aplica al proyecto y los antece-dentes, así como otros hechos de relevancia.

En primer lugar refleja la información dis-ponible, que de ser muy extensa, se presentaráun resumen y el resto se recopilará en el anejocorrespondiente.

También se reflejarán los distintos tipos dedepuradora que se pueden utilizar para ese pro-yecto, y se valorarán de forma que se escoja lamás apropiada en cada caso. Primero se esta-blecen las distintas alternativas posibles de apli-cación, que sean viables en el caso de que setrate. A continuación se describe cada una demanera sucinta, destacando factores a favor y encontra. Posteriormente se realiza una elecciónmulticriterio, para ello se establece una tabladonde se formulan y comparan los valores decada una de las alternativas, ponderándolas yvalorándolas según la ponderación.

La o las alternativas que tengan más pun-tuación serán las elegidas. No siempre, la mejor,es la de mayor puntuación, sino que puedenexistir otros factores no tenidos en cuenta, oque no se pueden comparar entre dos alterna-tivas, que hacen que una alternativa con menorpuntuación sea la finalmente elegida.

108


Con la alternativa elegida se puede definirel pretratamiento más conveniente para ese sis-tema, bien sea porque el efluente del pretrata-miento sea más apto para el mismo, o bien por-que resulte más económico, etc.

Una vez decidida la alternativa elegidapasamos a dimensionar el sistema para el caudalque tengamos, con las características del agua devertido. Dependiendo del sistema elegido, serealizarán los cálculos para obtener los volúme-nes y dimensiones de los diferentes equipos olagunas o canales.

La memoria debe de recoger el presu-puesto total por contrata del proyecto, el plazode ejecución e incluso un cronograma de losplazos de cada trabajo a realizar. Los anejos,amén de los ya comentados reflejarán los cálcu-los justificativos funcionales, es decir el dimen-sionado de los canales y de los demás equiposa instalar.

Asimismo se debe de realizar un perfilhidráulico que refleje las distintas cotas de lalámina del agua en los distintos equipos y cana-les, de forma que se puedan colocar espacial-mente (en alturas) los mismos.

El resto de los anejos serán los constructi-vos, en su caso, (hormigones, etc.), eléctricos, ydemás cálculos que sean necesarios para la eje-cución del proyecto.

2.2. Planos

Serán los necesarios y suficientes para quequede definida toda la obra que hay que realzar,tanto generales, como de detalle.

Comprenderán la situación de la obra, pla-nos de flujos, planos constructivos, planos dedetalle, etc.

2.3. Pliego de prescripciones técnicas

El pliego de prescripciones técnicas detalla lascondiciones que deben reunir los materiales aemplear, condiciones de ejecución de los traba-jos, forma de valoración de las obras, etc.

En general tendrá los siguientes capítulos:

- Condiciones generales- Características que deben de reunir losmateriales (Incluye los ensayos a realizarpara comprobar estas características)- Características de los equipos a instalar- Forma de ejecución y abono de las uni-dades de obra- Medidas de seguridad

En algunos casos se incluye un capítulopara describir las obras.

2.4.- Presupuesto

El presupuesto contendrá:

- Cuadro de precios nº 1 o precios en letra- Cuadro de precios nº 2 o precios des-compuestos- Precios auxiliares- Mediciones

Presupuestos- Resumen de presupuestos

Presupuesto de ejecución materialPresupuesto de ejecución por contrata

Además cada precio contendrá una des-cripción del mismo y si lleva incorporado su ins-talación, pruebas, ensayos de materiales, etc.

Los precios descompuestos contendráncada parte del precio, de forma que se puedaestablecer todo lo que incluye.

3. ASPECTOS LIMITANTESPARA LOS FILTROS DE MACROFITAS EN FLOTACIÓN

El principal aspecto limitante de este tipo deproyectos es la disponibilidad de superficie deterreno para la instalación de los canales demacrofitas y las zonas auxiliares. En general serequieren alrededor de 5 m2 por habitanteequivalente, entre la superficie ocupada por loscanales y los pasillos y áreas complementarias.Otro aspecto limitante sería el tipo de vertido,con contaminantes especiales tales como pro-ductos fitotóxicos.

109

Proyecto de filtros de macrofitas en flotación CAPÍTULO8

1. MOVIMIENTO DE TIERRAS

Se debe de realizar un replanteo previo a losmovimientos de tierras.

1.1.Nivelaciones

En primer lugar hay que nivelar el terreno conel fin de no tener canales con pendiente, lo quellevaría a realizar saltos de agua a lo largo de losmismos.

En caso de que el terreno sea abrupto, oque la nivelación total sea difícil y/o costosa, serecurrirá al sistema de terrazas o bancales,debiendo pasar el agua de una terraza a otrapor conducciones a favor de la gravedad.

En el caso de que los canales sean muy lar-gos y con ligera pendiente, se deberán hacerrepresas para lograr que las macrofitas esténsiempre flotando sobre una lámina de agua. Parala nivelación se utilizan bulldozer, rastras, moto-niveladoras, palas, etc. Se debe de exigir que lasmotoniveladoras tengan sistema de pantalla,para las maniobras. Desgraciadamente sonmuchos los casos de atropellos por maniobrashacia atrás con estas máquinas.

Cuando se utilicen rastras, no se debe depermitir la presencia de personal en la zona deactuación de las mismas. Estas máquinas muevenmucha cantidad de tierra y la colocan en pocotiempo, pero precisamente por ello, desarrollanvelocidades superiores a las de otras máquinasen el trabajo de movimiento de tierras.

1.2. Excavaciones

La excavación se hace con retroexcavadora. Lainclinación de los taludes de los canales varíadesde 2:1.

Foto 9-5

En la excavación se promedian las tierrasde forma que lo que sale de la zanja se colocaen los pasillos y en las coronas de los taludespara así igualar, lo más posible, la excavación alterraplén, sin que sobren ni falten tierras.

Los cabeceros de los canales se puedenhacer verticales o también taluzados, pero eneste último caso la intersección de la tuberíacon la lámina será una elipse mucho más difícilde sellar que en el caso de que fuera vertical yaque esta sería una circunferencia.

A veces se hormigonan los caminos entrezanjas con el fin de que las labores de siega futu-ras se puedan realizar con máquina sin mayorinconveniente. Este hormigonado normalmente

111

Construcción de filtros depuradores con macrofitasen flotación.

CAPÍTULO9


B

Retroexcava-dora. Máquinapara excava-ciones de zanjas y agujeros verticales

se hace con hormigón procedente de plantaproductora de hormigón

1.3. Rellenos y compactaciones

Como se ha dicho en el punto anterior el finalde los taludes se hace con la tierra extraída conel fondo de la zanja por lo cual habrá quehacerlo por tongadas de entre 20 y 30 centí-metros para poder compactar entre las mismas,para lo cual habrá que realizar un riego. Dada lainestabilidad de los taludes nunca se compacta-rá mediante apisonadora, sino que se utilizarábailarina y normalmente rulo o rodillo compac-tador.

1.4. Transporte a vertedero

Foto 9-10

Hay veces que no es posible igualar el volumende excavación al volumen del terraplén o qupor la mala calidad de las tierras estas no sirvenpara compactar y se debe realizar o excavacióntotal o aporte de tierras de préstamo, pero elcaso es que las tierras extraídas deben ser eli-minadas y llevadas a un vertedero.

El transporte se hace mediante camiónbañera o si se deben atravesar zonas abrutashasta salir de la obra, al menos este primer tra-yecto debe ser realizado con dumper.

1.5. Formación de taludes y refino

Consiste en un alisado y homogeneizado dependientes, suprimiendo las imperfecciones delos mismos. Tal y como se ha indicado se deberefinar los taludes para un buen asentamiento

de los taludes y de la lámina. La mayoría de lasveces se debe recurrir a un refinado manual, porlo que muchas veces y teniendo en cuenta quese va a colocar un geotextil, se suprime el refi-nado, debido al encarecimiento que supone lamano de obra.

Foto 9-11

2. IMPERMEABILIZACIÓN POR GEOMEMBRANAS

Para la impermeabilización se utilizan geotextilescomo base y encima una membrana o láminaimpermeable.

2.1. Geotextiles

Son muy permeables y tienen altas caracterís-ticas de elongación. Son fabricados con resinaspoliméricas biológica y químicamente inertes,resistentes a las diversas condiciones de los sue-los. En combinación con otros geosintéticos for-man los Geocompuestos. Además son materia-les de gran simplicidad de aplicación y de gran-des ventajas económicas. El uso de cada uno deellos depende de la función que debe desem-peñar el Geotextil, en contacto con el suelo y eltipo de obra a ejecutarse. Las principales aplica-ciones son: muros de contención, subdrenes,control de erosión superficial, estabilización detaludes y laderas, vías y carreteras y como basede láminas impermeabilizantes que es el casoque nos ocupa.

2.2. Láminas impermeables

Lo normal es utilizar polietileno de 1’5 milíme-tros de espesor pero en el mercado existen

112


CamiónBañera.Camión

utilizado paratransporte de

tierras, etc.Necesita buenfirme para su

circulación

Dumper.Camión utilizado paratransporte detierras, etc. No necesitabuen firmepara su circu-lación, por ellose utilizacuando no sepuede utilizarel camiónbañera

multitud de plásticos y geomembranas que pue-den servir al efecto. Evidentemente la eleccióndependerá de multitud de factores como degra-dación por el sol, envejecimiento de la lámina,resistencia a las heladas, etc.

Otro factor de gran importancia es laresistencia para ser mordida por las ratas. Porello la lámina deberá ser lo suficiente rígida paraque una rata en un ataque perpendicular a lamisma no pueda producir un pellizco y llevarseel bocado, como ocurre con las láminas de cau-cho butilo. También sería aconsejable que elmaterial de las láminas llevase incorporadoalgún producto antirroedores.

• Montaje de geomembranas. Soldaduras ypegamentos

Las geomembranas o láminas impermeables secolocan encima de los geotextiles con un sola-pe suficiente para poder realizar la soldadura.Esta se realiza mediante aire caliente por ter-mofusión. Normalmente se realizan dos cordo-nes de soldadura para evitar las posibles fugas.Posteriormente se debe comprobar la calidadde la soldadura y su estanqueidad mediantemedios apropiados.

3. CONSTRUCCIÓN IN SITUDE CANALES

Uno de los más corrientes consiste en realizaruna incisión en la lámina superior de las dos ter-moselladas, entre los dos cordones de selladura,esta incisión se realizará a ambos extremos de lalámina. En uno de ellos colocaremos una morda-za u otro sistema para mantener la incisión abier-ta y en el otro acoplaremos una bomba con unmanómetro que indicará la resistencia, depen-diendo de la misma sabremos si existen fugas deaire y por lo tanto si la selladura ha sido correcta.

4. ACCESORIOS

4.1. Arquetas

Se pueden realizar en hormigón, ladrillo enfos-cado con impermeabilizante o prefabricadas,entre estas últimas las hay de diversos materia-

les como poliéster, PVC, etc. (18 Arqueta deentrada de agua a un canal, Cabeza de laE.D.A.R. por filtros de macrofitas)

Deberán tener las medidas lógicas para loselementos que vayan a albergar, no es válido elaplicar siempre, por costumbre el 0,40 x 0,40 x0,40. Podrían ser incluso redondas.

Por lo tanto se debe de dimensionar conel catálogo delante y las medidas de la válvula,etc. que se vaya a colocar.

4.2. Pozos

Los pozos se suelen realizar mediante prefabri-cados o si son pequeños se pueden realizar controzos de tubo de hormigón prefabricado o defibrocemento, cortados con radial. Al igual queen el caso de las arquetas existen pozos prefa-bricados en poliéster y en PVC.

Los pozos se deben de situar de formaque las tuberías no formen ángulos, de formaque en caso de atasco se puedan limpiar confacilidad. Por lo tanto las tuberías deberían ir rec-tas de pozo a pozo.

4.3. Conducciones

Como ya se ha comentado las tuberías, en laplanta depuradora deberían ir rectas de pozo apozo. Estas pueden ser de hormigón prefabrica-do, fibrocemento, PVC, etc. Las más cómodas yrápidas para este tipo de obra son las de PVC,con junta tipo enchufe – campana, pegadas. Lasconducciones deben de calcularse para que lavelocidad del agua residual en su interior seacercana a l m/s, lo que a veces es difícil debido alos bajos caudales con que nos encontramos.Para el cálculo, baste recordar que la velocidades igual al caudal partido por la sección.

4.4. Vallado

La depuradora debe de estar vallada, como pro-tección, sobre todo para los niños de la zona. Laaltura debe de ser superior a los 1,5 m, ya quede lo contrario se podrá saltar con facilidad. Lomejor son vallas de 2 m.

113

Construcción de filtros depuradores con macrofitas en flotación CAPÍTULO9

La valla debe de tener una puerta de almenos 3 m. para la entrada de camiones (lomejor es una puerta doble de 4m). Ademásestará provista de una entrada para personas,independiente, de forma que no sea necesarioel abrir toda la puerta para la entrada de unapersona.

5. PRETRATAMIENTOS

Se debe de colocar un pretratamiento antes delos canales, para la separación de papeles, plasti-cos, etc. que posteriormente pueden presentarobstrucciones en tuberías y dar una mala pre-sentación de la planta depuradora.

En depuradoras de poblaciones, se suelecolocar un sistema tipo fosa séptica, que disgre-gue los papeles y los retenga. No será necesarioque ésta esté dimensionada para depurar elagua, sino solo como receptáculo para la elimi-nación de sólidos, que será sacados periódica-mente.

Asimismo se puede colocar un sistema deseparación, como una reja, recta o curva, manualo automática, etc. dependiente del volumen dela población y el grado de sofisticación que sequiera dar a la planta. En algunos casos se pue-den colocar tamices autolimpiantes, que nohacen demasiado complejo el sistema, pero querequieren un mantenimiento. En otros casosbastará con colocar un sistema separador depapeles y otros elementos sólidos, de tipomanual, que no complique el sistema. Inclusoeste sistema puede incorporar una fase anaero-bia, sin mayores complicaciones.

Si la depuradora es para una industria ali-mentaría puede ser necesario instalar un sepa-rador de grasas.

6. INSTALACIÓN DE LASMACROFITAS

Se han probado múltiples sistemas para la colo-cación de las plantas en flotación, pero la mayo-ría terminan en que la planta vuelca y se ahoga,siendo los hijos de la misma los que colonizan elsistema, apoyados en el soporte que proporcio-na la planta ahogada.

También sería posible realizar la plantaciónen el suelo del canal, con una capa fina de tierravegetal y una malla para facilitar el desenterradoy puesta en flotación de las plantas una vez esta-blecido el tapiz. De esta forma se evita el vuelcoy se logra una mayor velocidad de implantación.

En todo caso las plantas deben de sercolocadas por personal conocedor de las técni-cas para su plantación o colocación en flotación.

7. SEGURIDAD Y SALUD EN EL TRABAJO

Dado que este tipo de obra es multidisciplinar,es más que improbable que una sola empresarealice la totalidad de los trabajos, por lo queserá necesario que el promotor nombre un téc-nico en seguridad o un ingeniero, como coordi-nador de Seguridad y Salud en fase de obra.Una vez que la empresa contratista o el contra-tista principal haya realizado el Plan deSeguridad de la Obra, éste deberá ser aprobadopor el Coordinador, que emitirá el Acta deAprobación del Plan y lo llevará a su colegioprofesional para la obtención del Libro deIncidencias.

Todas las subcontratas deberán conocer elplan y adherirse al mismo, por escrito. Los movi-mientos de tierras, son delicados y se debe detener gran cuidado en cuanto a medidas pre-ventivas de seguridad y salud se refiere.

Las grandes máquinas son las que provo-can mayores accidentes laborales. En esta fasede la obra se debe de tener especial cuidadopara prevenir los accidentes.

Aunque los canales no son profundos, ytienen inclinación en los taludes laterales, debe-rá cumplir, durante su ejecución con las normasexistentes en cuanto a zanjas, entibándose encaso necesario (no es normal).

Con carácter general se deberá considerarpeligrosa toda excavación que, en terrenoscorrientes, alcance una profundidad de 0,80 m y1,30 m en terrenos consistentes. En todos loscasos se deberá llevar a cabo un estudio previodel terreno con objeto de conocer la estabilidaddel mismo. La experiencia en el lugar de ubica-

114


ción de las obras podrán avalar las caracterís-ticas de cortes del terreno.

En general se adoptarán las precaucionesnecesarias para evitar derrumbamientos, segúnla naturaleza y condiciones del terreno. Lasexcavaciones de zanjas se ejecutarán con unainclinación de talud provisional adecuadas a lascaracterísticas del terreno, debiéndose conside-rar peligrosa toda excavación cuya pendientesea superior a su talud natural.

Dado que las profundidades en los canalesson de unos 0,70 m, no serán necesarias estasprecauciones, pero en algunos casos se puedellegar al metro de profundidad, por lo que encuanto sobrepasemos los 0,80 m se deben detomar medidas. En todo caso las conduccionessi pueden tener más de 0,8 m de profundidad ypor ello se deberán tomar las medidas necesa-rias para evitar accidentes por enterramiento.

Deberá existir, por lo general, un coordi-nador de obra. Este es obligatorio siempre queexista más de una contrata o subcontrata, inclu-so si solo hay una contrata y un profesional libre.

El coordinador debe ser nombrado por elpromotor, por lo que le supondrá un coste adi-cional. Este coste puede estar entre los 200 y los

400 euros por visita y en este tipo de obrashabrá que realizar una o dos visitas por semanao incluso menos, cada 15 días.

8. MANTENIMIENTO

Tan solo requiere el mantenimiento del pretra-tamiento, en caso de existir y la siega de las plantas, una o dos veces al año, dependiendo de la

zona donde se ubique la planta y del crecimien-to de las macrofitas.

En algunos casos puede ser necesario eltratar las plantas contra alguna plaga, comopuede ser pulgón, ácaros o moscas. Se realizaránen todo caso tratamientos preventivos.

Si la dimensión de la planta depuradorafuera suficientemente grande tanto las opera-ciones de siega como los tratamientos fitosani-tarios se podrían efectuar por medio de unpequeño tractor, con los aperos adecuados.

115

Construcción de filtros depuradores con macrofitas en flotación CAPÍTULO9

B

1 m

Peligroso

h 1>

h

> α

1 m

Peligro pequeño

h 1<

h

< α

1 m

Normal

h

α

Talud natural de una

excavación en zanja

Ejemplo deuna plantaciónreciente enLorca (Murcia)© Eduardo de Miguel

129

Fotografías seleccionadas.

Capítulo 1,pág. 13

El agua potable es un recursocada vez másescaso. La reutilizaciónde las aguasresiduales esuna necesidad acuciante© Living Lakes

130


Capítulo 1,pág. 18

Balsa de almacena-miento de

purines procedentes

de una instalación

porcina© Eduardo de

Miguel

Capítulo, 1pág. 19

EstaciónDepuradora de Aguas residuales deLa Hoya,Lorca (Murcia)© Eduardo de Miguel


Las Daphnias,o pulgas de

agua, sonbioindicadores

de aguas nocontaminadas© Living Lakes

131

Fotografías seleccionadas


Estacióndepuradora

convencionalde aguas

residualesurbanas

© Eduardo deMiguel


Fase de tratamientobiológico enuna estacióndepuradora© Eduardo de Miguel

132



Filtrospercoladoresen paralelo,

en una industria

láctea


Filtro verderealizado conchoperas enCarrión de losCéspedes(Sevilla)


Los humedalesnaturales han

sido los sistemas

tradicionalesde depuración

de las aguasresiduales

© M. D. Curt

133



Colonia demacrofitas

(Typha spp.)desarrollada

sobre un caucecontaminadopor efluentesmunicipales

sin tratar© M.D. Curt


Corte de la base de untallo de Typhaspp., en el que puedeobservarse unaamplia red de canalesaeríferos© M.D. Curt

135



Sistema radicular de

Typha spp.afectado por la

proliferaciónde algas.

Sentido de laafección

mayor dederecha aizquierda

© M.D. Curt


Reducción dela velocidaddel influente y retención de materiaorgánica poruna colonia de Typha spp. © M.D. Curt

136

Capítulo, 6pág. 86 y 88

Cuatro fases de

construcción ycrecimiento de

un filtro conmacrofitas en

flotación



Detalle de labase de lashojas de Typha latifolia.Obsérvese lapresencia deaurículas,expansioneslaterales de aspectomembranoso© M.D. Curt

137



Inflorescenciasde Typha spp.

La parte gruesa

inferior es la inflorescenciafemenina aún

inmadura; la superior

corresponde ala masculina,

cargada depolen

© M.D. Curt


Inflorescenciafemenina deTypha latifolia,con los frutosya maduros.Obsérvese sucolor marrónoscuro y grosor © M.D. Curt

138



Humedal deflujo

sub-superficialcon Typha

domingensis.En primer

término filmimpermeable

para el aislamiento

del humedal, y lecho degrava que

soporta lasplantas

© M.D. Curt


Plantel deTypha domin-gensis (centroizquierda) yTypha latifolia(centro dere-cha) en bande-jas de alveolos,producidas envivero parahumedalesartificiales© M.D. Curt

139



Detalle de lascabezuelas de

Scirpus holoschoenus

© M.D. Curt


Humedal deflujo sub-superficialcon Scirpuslacustris. En primer término, lámina impermeableque sella elhumedal y lecho de grava

en su interior© M.D. Curt

140



Estanque conEichhcornia

crassipesen flor

© M.D. Curt


Detalle de lospeciolos hinchados deEichhcorniacrassipes, queactúan a modode flotador dela planta© M.D. Curt

141



Plantas individualiza-das de Lemnaminor, flotan-

do en agua © M. D. Curt


Estanque deagua de riegoafectado porLemna minor.Obsérvese laposición late-ral de la masade Lemna,como conse-cuencia delviento dominante. © M.D. Curt

142

Explotación© Eduardo

de Miguel

Plantas en crecimiento

© Eduardo de Miguel

Impermeabili-zación© Eduardo de Miguel

Filtros construidos en el marcodel Proyecto LIFE Macrophytes(Lorca, Murcia)

PEDANÍA DE AVILÉS (LORCA)

143

Impermeabili-zación

© Eduardo de Miguel

Canal en plenavegetación© Eduardo

de Miguel

Plantas en crecimiento© Eduardo de Miguel

Filtro envivienda unifamiliar© Eduardo de Miguel

Canales imper-meabilizados© Eduardo de Miguel


PEDANÍA DE DOÑA INÉS (LORCA)

EXPLOTACIÓN PORCINA EN LA TORRECILLA (LORCA)

PEDANÍA DE LA ESCUCHA (LORCA)PEDANÍA DE COY (LORCA)

1. DETERMINACIÓN DE pH

1.1. Principio del proceso

Se basa en la capacidad de respuesta del elec-trodo de vidrio ante soluciones de diferenteactividad de iones H+. La fuerza electromotrizproducida en el electrodo de vidrio varía lineal-mente con el pH del medio.

Se debe tener en cuenta la temperaturade la muestra ya que esta fuerza electromotrizafecta al valor del pH.

1.2. Reactivos

Disoluciones estándar de pH (tampones 7, 4 y9) para la calibración del equipo (pH-metro).

1.3. Procedimiento

- Se calibra el electrodo con disoluciones patrón(tampones) de pH conocido.

- Se coloca la muestra, en la que se ha introdu-cido una varilla agitadora teflonada (imán), en unagitador magnético, y se agita.

- Se procede a leer el valor del pH cuando lalectura se estabilice en pH-metro con compen-sación de temperatura.

2. DETERMINACIÓN DE LACONDUCTIVIDAD


La medida se basa en el principio del puente deWheatstone, utilizándose un aparato diseñado atal efecto, el conductímetro. Se debe tener encuenta la temperatura de la muestra ya que laconductividad está estrechamente relacionadacon la temperatura.

2.2. Procedimiento

- En el caso de que la conductividad de la mues-tra sea muy elevada, habrá que diluirla hasta quela medida entre en la escala del equipo.

- Se introduce la célula de conductividad en lamuestra y se espera hasta que la lectura se esta-bilice (pocos segundos). Si se utiliza un conduc-tímetro de lectura digital, la medida directa de laconductividad de la muestra aparece en la pan-talla. Es recomendable utilizar equipos que ten-gan compensación de temperatura, en el casocontrario habría que efectuar dicha compensa-ción manualmente.

117

Métodos Analíticos para aguas residuales.

ANEXO

BJesús Fernández y María Dolores Curt

Lectura de laconductividadeléctrica en unhumedal con Sparganiumspp.© M.D. Curt

3. SÓLIDOS TOTALES EN SUSPENSIÓN


Se filtra una muestra previamente homogenei-zada, mediante un filtro estándar de fibra devidrio (Whatman 934-AH; tamaño de retenciónde partículas de 1.5 µm), previamente tarado enseco. El residuo retenido en el mismo se seca apeso constante a 103 - 105º C.

El aumento de peso de filtro representalos sólidos totales en suspensión.

3.2. Procedimiento

Se taran individualmente en placas de vidrio losfiltros estándar necesarios y se anota el peso ini-cial seco, determinado a 103-105ºC.

Se filtra un volumen determinado demuestra homogeneizada a través de un filtrotarado, con una bomba de vacío.

Se seca en estufa a 103- 105º C hastapeso constante.

• Cálculos:

Sólidos totales (mg/litro) = [(A-B)*1000]/Volumen de muestra (ml)

A: peso de residuo seco + filtro (mg)

B: tara del filtro (mg)

4. SÓLIDOS SEDIMENTABLES

4.1. Procedimiento

- Se llena un cono de Imhoff con la muestra bienhomogeneizada, hasta la marca de 1 litro.

- Se deja sedimentar durante 45 minutos, remo-viendo a continuación suavemente las paredesdel cono con una varilla o mediante rotación.

- Se mantiene en reposo durante 15 minutosmás.

- Se registra el volumen de sólidos sedimenta-dos en la parte inferior del cono. La determina-ción se expresa en mililitros de partículas sedi-mentadas por litro de muestra.

118


Filtros estan-dar para la

determinaciónde sólidostotales en

suspensiónantes (placaizquierda) y

después (placaderecha)

del filtrado© M.D. Curt

Ionómetropara el registrode las lecturasde electrodosselectivos© M.D. Curt

5. DEMANDA QUÍMICA DEOXÍGENO EN AGUASRESIDUALES (DQO)

5.1. Fundamento

La demanda química de oxígeno (DQO) es lacantidad de oxígeno consumido por las materiasexistentes en el agua, que son oxidables en con-diciones operatorias definidas. La medidacorresponde a una estimación de las materiasoxidables presentes en el agua, ya sea su origenorgánico o inorgánico.

La determinación de DQO debe realizar-se rápidamente después de la toma de mues-tras, para evitar la oxidación natural. En casocontrario, la muestra podría conservarse uncierto tiempo si se acidifica con ácido sulfúricohasta pH = 2- 3. Sin embargo, esta opción dejade ser fiable en presencia de cloruros.

5.2. Principio del método deldicromato potásico

En condiciones definidas, ciertas materias conte-nidas en el agua se oxidan con un exceso dedicromato potásico, en medio ácido y en pre-sencia de sulfato de plata y de sulfato de mer-curio. El exceso de dicromato potásico se valo-ra con sulfato de hierro y amonio.

5.3. Reactivos

- Sulfato de mercurio (Hg2SO4), para evitarinterferencias de los haluros.- Dicromato potásico (K2Cr2O7) 0,25 N:Disolver 12,2588 g de K2Cr2O7 previamentesecado 24h en estufa a 105º C, en 1 litro deagua destilada.

- Solución de sulfato de plata en ácido sulfúrico:Disolver 5 g de Ag2SO4 en 540 ml de ácido sul-fúrico (H2SO4) concentrado (densidad 1.84).

- Solución de sulfato de hierro y amonio 0,25 N(NH4)2Fe(SO4)2 x 6H2O o SAL DE MOHR:Disolver 98,04 g de (NH4)2Fe(SO4)2 x 6H2Oen agua destilada. Añadir 20 ml de H2SO4 con-centrado, enfriar y enrasar a 1 litro con agua

destilada. La solución debe estandarizarse diaria-mente, para determinar exactamente su norma-lidad, frente a la solución de K2Cr2O7 0.25N.

- Indicador de DQO o solución de ferroína:Disolver 1,485 g de 1,10 fenantrolina (C12H8N2x H2O) y 0,695 g de sulfato de hierro heptahi-drato en agua destilada, y llevar a volumen de100 ml.

- Valoración de la sal de MOHR:

Diluir en un matraz erlenmeyer de 100 mlde capacidad, 10 ml de K2Cr2O7 0,25 Ncon agua destilada, hasta aproximadamen-te 100 ml. Añadir 30 ml de ácido sulfúricoconcentrado y enfriar. Añadir unas 5 gotasdel indicador ferroína y valorar hasta vira-je a rojo violáceo con sal de MOHR.

• Cálculos:

f = [Volumen de Cr2O7K2 0,25 N utiliza-do x 0,25 ] / Volumen de sal de MOHRconsumido en la valoración.

5.4. Procedimiento

- Se enciende la placa calefactora.

- Se pesan 0,44 g de HgSO4 en matraz parareflujo de 100 ml. La cantidad propuesta deHgSO4 es suficiente en la mayoría de los casos,para eliminar las posibles interferencias por Cl-en la muestra.

- Se colocan unas bolitas de vidrio en el matrazpara favorecer la ebullición.- Se añaden 20 ml de muestra.

- Se añaden lentamente 30 ml de la solución desulfato de plata en ácido sulfúrico, con una pipe-ta de vertido, mezclando bien para disolver elHgSO4, y enfríar.

- Se añaden 12,5 ml de solución de dicromatopotásico 0,25 N y se mezclan bien todos losproductos añadidos.

- Sobre el matraz se dispone el elemento refri-gerante (condensador del reflujo), y se sometea reflujo durante 2 horas.

119

Métodos Analíticos para aguas residuales ANEXO

- El conjunto se deja enfriar ; el condensador delreflujo se lava con agua destilada, y después sesepara el matraz del refrigerante.

- La muestra oxidada se diluye hasta 75 ml conagua destilada y se deja enfriar hasta temperatu-ra ambiente.

- Se añaden unas 5 gotas del indicador ferroína.

- Se procede a valorar el exceso de dicromatocon la sal de Mohr.

El punto final de análisis se toma cuando elcolor varía bruscamente de azul verdoso apardo rojizo.

Este método resulta eficaz para muestrasque tengan una DQO entre 50 y 800 mg/l. Paraniveles superiores diluir el agua problema y paracontenidos menores aplicar otro método.

• Cálculos:

DQO (mg de oxígeno/litro) = [(A-B) x Nx 8000 ]/ Volumen (ml) de muestra.A= Volumen (ml) de sal de Mohr gastadoen el blanco.B= Volumen (ml) de sal de Mohr gastadoen la muestra.N= Normalidad de la sal de Mohr.

6. DEMANDA BIOLÓGICA DEOXÍGENO EN AGUAS RESIDUALES (DBO5)

6.1. Fundamento

Esta prueba determina los requerimientos rela-tivos de oxígeno de aguas residuales, efluentes yaguas contaminadas, para su degradación bioló-gica. Expresa el grado de contaminación de unagua residual por materia orgánica degradablepor oxidación biológica.

6.2. Principios del proceso

El agua residual contiene una cierta flora bacte-riana, que tras un tiempo de incubación, actúadegradando la materia orgánica contenida en elagua residual. Si cierta cantidad del agua a anali-zar se introduce en un recipiente, y éste se cie-rra herméticamente, se crea un sistema quecontiene el agua a analizar, con su flora bacteria-na y aire, el cual contiene un 21% de oxígeno. Enun tiempo determinado, los microorganismosconsumen todo o parte del oxígeno contenidoen el sistema al degradar la materia orgánica,liberando una cierta cantidad de anhídrido car-bónico gaseoso. Suponiendo que se inhibe lanitrificación y que se retira del sistema el CO2gaseoso producido, la depresión que se registraen el sistema se deberá exclusivamente al des-censo de la presión parcial del oxígeno, comoconsecuencia del consumo de oxígeno en laoxidación biológica de la materia orgánica. Acontinuación se describe la determinación deDBO con un periodo de incubación de cincodías (DBO5) en biómetros diseñados a tal efec-to (WTW- Oxitop). Estos biómetros estándotados de tapones con dispositivos de lecturade la presión parcial de los frascos. La captacióndel CO2 gaseoso producido se efectúa porreacción con OHNa, que ha de disponerse alcomienzo del ensayo en una cápsula diseñada atal efecto, en el sistema.

6.3. Reactivos

- Disolución de alliltiourea: Disolver 5 g de allil-tiourea reactivo en un litro de agua destilada.

120


Biómetros para la

determinaciónde DBO

dispuestos encámara deincubación© M.D. Curt

Esta disolución se utilizará como inhibidor de lanitrificación.

- Sosa cáustica (OHNa) en perlas.

6.4. Procedimiento

- Se introduce una varilla agitadora (imán) en elinterior del biómetro.

- Se añade el inhibidor de la nitrificación en unaproporción equivalente a 20 gotas de la disolu-ción de alliltiourea por litro de muestra.

- Se ponen dos perlitas de OHNa en la cápsuladiseñada a tal efecto.

- Se añade un volumen de muestra determina-do en el biómetro. El volumen a utilizar depen-de del rango de DBO esperado, y está especifi-cado en las instrucciones de uso del biómetro.

- Se coloca la cápsula conteniendo OHNa sobrela parte superior del biómetro, una vez que lamuestra esté estable y no se observen burbujasde aire.

- Se cierra el biómetro con el correspondientetapón-registrador, y se pone la lectura a cero.

- Se introduce el biómetro en cámara a 25ºC yse enciende el agitador magnético. Se mantieneagitación suave constante durante todo el ensa-yo.

- Se realiza la lectura a los cinco días, siguiendoel procedimiento de lectura de la casa fabrican-te del biómetro. La DBO5 final del agua analiza-da, expresada en mg de O2 por litro de mues-tra, será la lectura obtenida en el biómetro mul-tiplicada por el factor de dilución del ensayo. Lacorrespondencia: factor de dilución a volumende muestra introducido en el biómetro se indi-ca en las instrucciones de uso del biómetro.

7. NITRÓGENO TOTAL


El principio del procedimiento que se describe acontinuación (análisis elemental), se basa en unacombustión inmediata de la muestra, que final-mente resulta en la liberación de todo el nitró-geno contenido en la muestra (N orgánico einorgánico) en forma de nitrógeno gaseoso. Elnitrógeno gaseoso se separa de otros compues-tos gaseosos por cromatografía de gases, paraprocederse a su cuantificación.

7.2. Procedimiento

- La muestra se acidula previamente a pH 3. Ladeterminación se debe efectúar con varias repe-ticiones por muestra (se aconsejan cuatro repe-ticiones).

- Se introduce una alícuota de 0,7 ml en unacápsula de estaño apropiada para análisis ele-mental.

- Las cápsulas se llevan al dispositivo automáticode muestreo del analizador elemental.

- Se procede al ensayo de análisis elemental ydeterminación automática del contenido ennitrógeno de la muestra, vía electrónica en unordenador preparado a tal efecto.

121


Analizadorelemental para la determinaciónde nitrógenototal© M.D. Curt

8. NITRÓGENO NÍTRICO


El procedimiento propuesto es mediante elec-trodos selectivos acoplados a un potencióme-tro. El principio del proceso se basa en la gene-ración de un potencial eléctrico cuando el elec-trodo de medida se pone en contacto con lamuestra conteniendo nitratos. El rango de tra-bajo se sitúa entre 0,14 mg/l y 1400 mg/l. Loscloruros y los bicarbonatos pueden interferir enel análisis, así como otros aniones más infre-cuentes en aguas. Se requiere electrodo dereferencia de doble unión y electrodo selectivode nitratos. El electrodo selectivo debe ajustar-se a las condiciones de temperatura, pH y fuer-za iónica de la muestra y de los patrones usadosen la calibración para conseguir que las lecturassean fiables.

8.2. Reactivos

- Electrodo de referencia:

- Electrolito interno: KCl 3 M. Se prepara con22,365 g de KCl desecado en 100 ml de aguadestilada.

- Electrolito intermedio y solución de reposo:(NH4)2SO4 1 M. Se prepara con 33,04 g de(NH4)2SO4 en 250 ml de agua destilada.

- Electrodo de medida.

- Solución para reposo: KNO3 0,01 M (140 ppmN). Se prepara 0,5005 g de KNO3 desecado en500 ml de agua destilada.

- Patrón de 100 ppm de N- NO3. Se preparacon 0,3611 g de KNO3 desecado, en 500 ml deagua destilada. A partir de este patrón de 100ppm, preparar de 10 ppm y 1 ppm de N- NO3.

- Ajustador de fuerza ionica ISA/TISAB:(NH4)2SO4 0,1 m. Se prepara con 1,32 g en100 ml de agua destilada. La concentración y cantidad de ISA está en función del rango deN- NO3 que se espera encontrar.

8.3. Procedimiento

Para el caso de que no haya interferencias porcloro, las proporciones de alícuota y ajustadorde fuerza iónica (ISA) son las siguientes:

- Para concentraciones de nitratos superiores a1,4 g N- NO3/l se coge una alícuota de 50 mlde la solución a medir y se añade 5 ml de un ISAde (NH4)2SO4 1 M.

- Para concentraciones de nitratos entre 1,4 x10-3 y 1,4 g N- NO3/l se coge una alícuota de50 ml de la solución a medir y se añade 1 ml delISA 0,1 M.

- Para concentraciones menores de 1,4 x 10-3,se coge una alícuota de 50 ml de la solución amedir y se añade 0,5 ml de un ISA 0,1 M dilui-do previamente a 1:4.

Se introducen los electrodos de referenciay lectura, y la sonda de temperatura en la mues-tra con el ISA, que debe mantenerse en agita-ción constante moderada. Cuando esté estable,se toma la lectura.

Si se prevén interferencias por cloro, paraconcentraciones esperadas de nitratos entre 1,4x10-3 y 1,4 g N- NO3/l, se coge una alícuota de50 ml de la solución a medir y se añade 1 ml deun ISA 0,1 M al que se le hubiera añadido ante-riormente 0,0343 g de Ag2SO4 por ml.

Si hay otro tipo de interferencias debeprepararse un ISA con eliminador de interferen-cias; el sulfato de aluminio elimina las de anionesorgánicos, el ácido bórico reduce la actividadbacteriana, al bajar el pH hasta 3- 4 elimina loscarbonatos y bicarbonatos, el ácido sulfámicoenmascara los nitratos. Un ISA con eliminadorde interferencias podría ser el siguiente: 17,32 gde Al2(SO4)3 , 1,28 g de ácido bórico, 3,43 g deAg2SO4 y 2,52 g de ácido sulfámico, disueltos enagua destilada; la disolución se lleva a pH 3 conH2SO4 o NaOH y se enrasa a 1 litro. Para ladeterminación de nitratos, se toma una alícuotade 50 ml de la muestra, a la que se añaden 10ml de la disolución anterior ; a continuación seprocede a la lectura potenciométrica.

122


9. NITRÓGENO AMONIACAL


El procedimiento propuesto es mediante elec-trodos selectivos acoplados a un potencióme-tro, cuyo principio ha quedado explicado en elepígrafe anterior (determinación de nitratos); eneste caso se utiliza un electrodo selectivo deamonio.

9.2. Reactivos

- Patrón 100 ppm de N- NH4 (7,14 x 10-3 M).Se prepara mediante 0,1909 g de NH4Cl dese-cado, en 500 ml agua destilada. A partir de éste,se preparan los patrones de 10 y 1 ppm.

- NaOH 10 M: 200 g de NaOH en 500 ml deagua destilada.

- Solución para reposo largo (1 noche a sema-nas): NH4Cl 0,05 M. Preparación: 0,6681 gNH4Cl desecado, en 250 ml de agua destilada.

- Para reposo corto: 50 ml de patrón de 10 ppmde N- NH4 + 0,5 ml NaOH 10 M.

9.3. Procedimiento

- Se lleva una alícuota de 50 ml del agua a ana-lizar a un vaso de precipitados de 100 ml.

- Se añade una varilla agitadora (imán) y sesomete la muestra a agitación moderada conti-nua.

- Se introduce el electrodo de amonio.

- Se añade 0,5 ml de NaOH 10M y se procedea la lectura.

10. FÓSFORO TOTAL


El fósforo puede encontrarse en las aguas resi-duales disuelto o en partículas, ya sea en com-puestos orgánicos o inorgánicos. Para liberar elfósforo que está combinado en la materia orgá-nica, es preciso someter la muestra de agua a unproceso de digestión ácida. Tras la digestión, elfósforo está en forma de ortofosfatos, que sedeterminan por métodos colorimétricos.

10.2. Reactivos

- Solución de ácido sulfúrico: Añadir cuidadosa-mente 30 ml de ácido sulfúrico concentrado a60 ml de agua destilada y diluir a 100 ml.

- Persulfato amónico, (NH4)2S2O8

- Hidróxido sódico OHNa 1N.

- Indicador de fenolftaleína.

- Solución de vanadato-molibdato amónico: seprepara en tres etapas; por un lado, se disuelven25 g de (NH4)6Mo7O24 x 4H2O en 400 ml deagua destilada; por otro lado, se disuelven 1.25 gde vanadato molibdato en 300 ml de agua des-tilada caliente, se deja enfriar la disolución y seañaden 250 ml de HNO3 concentrado.Finalmente, las dos disoluciones se mezclan y sellevan a 1 litro.

- Patrón de 200 ppm de P. Se disuelven 0,8780g de KH2PO4 desecado en 1 litro de agua des-tilada. A partir de este patrón se prepara unpatrón de 20 ppm, que servirá para la calibra-ción colorimétrica.

10.2. Procedimiento

- Se introduce 50 ml de muestra homogeneiza-da en un matraz erlenmeyer de 125 ml.

- Se añade 1 ml de la solución de ácido sulfúri-co.

123


- Se añade 0,4 g de persulfato amónico.

- Se lleva a ebullición, y se mantiene regular-mente durante unos 45 minutos hasta tener unvolumen final aproximado de 10 ml.

- Se deja enfriar, y se añaden unos 10 ml de aguadestilada y unas gotas del indicador fenolftaleína.

- Se añade OHNa 1N hasta el viraje a colora-ción rosa de la fenolftaleína; la mezcla se deco-lora después añadiendo una gota de una disolu-ción diluída de ácido sulfúrico.

- Se lleva a 50 ml con agua destilada.

- Se procede a la determinación de fósforo(ortofosfatos) siguiendo el método colorimétri-co del vanadato-molibdato amónico. Las mues-tras digeridas deben diluirse convenientementepara que la concentración de fósforo final estédentro del rango del método analítico.

- Se lleva una alícuota de 5 ml de la muestra amatraz de 25 ml.

- Se añaden 5 ml del reactivo vanadato-molib-dato amónico.

- Se enrasa a 25 ml con agua destilada.

- Se agita bien la mezcla y se deja desarrollar elcolor durante 30 mn.

- Se lee la absorbancia a 440 nm de longitud deonda.

- Se procede de idéntica manera con alícuotasdel patrón de 20 ppm de P, a fin de hallar unarecta de calibración que comprenda el rango de2 a 10 ppm de P.

• Cálculos:

P (ppm) = [Absorbancia x K x 25 x F] /5K: pendiente de la recta de calibración

F: factor de dilución de la muestra

11. ANÁLISISMICROBIOLÓGICO

El análisis microbiológico de las aguas residualescomprende, como determinaciones básicas, losmicroorganismos totales, coliformes totales ycoliformes fecales. Existen en el mercadomedios de cultivo específicos para cada una deestas determinaciones, como los suministradospor la casa Millipore.A continuación se describeun método rutinario basado en estos medios decultivo comerciales.

11.1. Principios de proceso

Se trata de separar los microorganismos delagua por filtración a través de membranas fil-trantes específicas y depositar las membranascon el residuo en cajas de petri, que contienenun medio de cultivo específico para el creci-miento de los microorganismos que se deseadeterminar, en un soporte de papel de filtro.

Todo el material que se utiliza debe estaresterilizado con el objeto de que no exista con-taminación externa. La esterilización del materialse realiza en autoclave a 121ºC durante 20minutos.

Los medios de cultivo propuestos sonlíquidos ya que estos medios tienen más facili-dad para penetrar en los poros de las membra-nas y bañar la superficie de las mismas.

11.2. Medios de cultivo

Se indican los nombres comerciales de losmedios de cultivo comercializados por Millipore:

- Medio de cultivo para el recuento de micro-organismos totales: TGE (Tryptone GlucoseExtract Broth).

- Medio de cultivo para el recuento de colifor-mes totales: m-Endo Total Coliform Broth.

- Medio de cultivo para el recuento de colifor-mes fecales: m-FC Broth.

124


11.3. Procedimiento

Se sigue la metodología de filtración sobremembranas, utilizando el medio de cultivo apro-piado para el recuento de los distintos tipos demicroorganismos. Para ello se toman inicialmen-te 10 ml de agua residual, se introducen en unmatraz de 100 ml, y se enrasa con agua estéril.La dilución a realizar de la muestra depende delgrado de contaminación esperado. Las etapasnecesarias para los análisis microbiológicos sonlas siguientes:

11.3.1. Preparación de las placas Petri

- Se abre la placa Petri, que contiene un sopor-te absorbente estéril.

- Se abre una ampolla de 2 ml del medio ade-cuado y se vierte sobre el soporte absorbente,distribuyéndolo por toda la superficie.

11.3.2. Filtración de la muestra

Se realiza en matraz kitasatos de vidrio sobre elque se sitúa un portafiltros de plástico dotadode disco filtrante de ésteres de celulosa con0,45 µm de diámetro de poro.

- Se coloca la membrana en el filtro con la ayudade unas pinzas esterilizadas.

- Se toman 10 ml de la muestra conveniente-mente diluída y se lleva al portafiltro.

- Se conecta la bomba de vacío, para filtrar lamuestra. Los posibles microorganismos queda-rán retenidos en el filtro.

- Se desconecta la bomba de vacio. Con las pin-zas flameadas se toma el filtro y se coloca en laplaca Petri preparada para la determinaciónmicrobiológica.

11.3.3. Incubación y recuento de colonias

- La placa Petri conteniendo el disco filtrantecon el residuo se lleva a estufa termostatizada a37 ºC para la determinación de microorganis-mos totales y coliformes totales, o a 44,5 ºCpara la de coliformes fecales, durante un perío-do de 24 horas.

- Tras la incubación, se procede al recuento delas colonias formadas en cada disco filtrante,expresando los resultados en millones demicroorganismos por litro de agua. El color delas colonias desarrolladas en los medios indica-dos varía según el microorganismo que se trate:

- Microorganismos totales: colonias de coloramarillento.

- Coliformes totales: colonias rojizas con brilloverde metálico.

- Coliformes fecales: colonias de color azulado.

125


B

Material para análisis

microbiológicode aguas

residuales encámara de

flujo laminar© M.D. Curt

127

CAPÍTULO 1

ENVIRONMENTAL PROTECTION

AGENCY. EPA. (1992). Guidelines for

Water Reuse. Manual EPA/625/

R-92/004. Washington, DC. Estados

Unidos.

EUROPEAN ENVIRONMENTAL

AGENCY. (2002). Environmental

signals. Copenhagen. Díaz-Lázaro

Carrasco, José Antonio.

FUNDACIÓN EMPRESA DE LA UNI-

VERSIDAD DE GRANADA Y JUNTA

DE ANDALUCÍA. (1994). Reutiliza-

ción de aguas residuales. Granada.

HERNÁNDEZ MUÑOZ, A., GALÁN

MARTÍNEZ, P., EDITORIAL PARANIN-

FO (1995) Manual de Depuración

Uralita. Sistemas de depuración de

aguas residuales en núcleos de hasta

20.000 habitantes.

MOPU (1988). Depuración de aguas

residuales. Madrid, España.

MORENO GRAU, M. D. MOPT (1991).

Depuración por lagunaje de aguas

residuales. Manual de Operadores.

Madrid.

ORÚS, M.A., CAPAFONS, C., TUSELL,

E. & MANTECÓN, R. (2003). Estudio

comparativo de los límites de verti-

do en las ordenanzas y reglamentos

de aguas residuales industriales.

Tecnología del Agua. 243: 26-31.

UNESCO,WHO, UNEP (1992). Water

quality assessents. Londres, Reino

Unido.

CAPÍTULOS 2 Y 3

CRITES, R., TCHOBANOGLOUS, G.

(2000). Sistemas de manejo de aguas

residuales para núcleos pequeños y

descentralizados. McGraw-Hill. 1.082

pp.

DEGREMONT (1979) . Manual

Técnico del Agua. 4ª edición españo-

la, Artes Gráficas Grijelmo, Bilbao. 1.216

pp.

HERNÁNDEZ MUÑOZ, A., GALÁN

MARTÍNEZ, P., EDITORIAL PARANIN-

FO (1995) Manual de Depuración

Uralita. Sistemas de depuración de

aguas residuales en núcleos de hasta

20.000 habitantes

METCALF & EDDY, INC. (1995).

Ingeniería de Aguas residuales.

Tratamiento, vertido y reutiliza-

ción. McGraw-Hill. Tercera edición.

1.485 pp.

CAPÍTULO 4

COLLADO R. (1992). Depuración de

aguas residuales en pequeñas

comunidades. Colegio de Ingenieros

de Caminos, Canales y Puer tos.

Colección Señor vol nº 12. 128 pp.

MORENO M.D., LUQUE J.(1991).

Depuración por lagunaje de aguas

residuales. Manual de operadores.

MOPU, monografía de la Secretaría de

Estado para Políticas del Agua y del

Medio Ambiente. 169 pp.

REED S.C., CRITES R.W., MIDDLEBRO-

OKS E.J (1995). Natural systems for

waste management and treatment.

Mc Graw –Hill, Inc. 434 pp.

ROMERO J.A. (1999). Tratamiento de

aguas residuales por lagunas de

estabilización. Escuela colombiana de

ingeniería. Editorial Alfaomega. 281 pp.

SEOANEZ M. (1995). Aguas residua-

les urbanas. Tratamientos de bajo

costo y aprovechamiento. Mundi

Prensa. Colección Ingeniería Medio-

ambiental. 1995. 368 pp.

TRAGSATEC. (1993). Tratamiento de

aguas residuales, basuras y escom-

bros en el ámbito rural. Editorial

Agrícola Española. Serie técnica. 405 pp.

CAPÍTULOS 5, 6 Y 7

ANSOLA G. (2001). Utilización de

humedales artificiales en la depura-

ciónde aguas residuales. Publicado

en “El Agua un bien para todos.

Conservación, recuperación y usos” (P.

Ramos ed). Ed. Universidad de

Salamanca. ISBN 84-7800-855-1. pp.145

– 170.

BRIX, H. (1997). Do macrophytes

play a role in constructed treatment

wetlands? Water Science Technology

35(5), pp. 11-17.

CLEVERING, O.A., LISSNER, J. (1999).

Taxonomy, chromosome numbers,

clonal diversity and population

dynamics of Phragmites australis.

Aquatic Botany 64, pp. 185-208.

EPA (United States Environmental

Protection Agency) (1988). Construc-

ted wetlands and aquatic plant sys-

tems for municipal wastewater tre-

atment. Design manual EPA/625/1-

88/022. 83 pp.


Protection Agency) (1999). Construc-

ted wetlands. Treatment of munici-

pal wastewaters. Manual EPA/625/R-

99/010. 165 pp.


Protection Agency) (2000 a). Wet-

lands: Subsurface flow. Wastewater

Bibliografía.

Technology. Fact Sheet EPA 832-F-00-

023. Disponible en Internet.


Protection Agency) (2000 b). Free

Water Surface Wetlands. Waste

Water Technology. Fact Sheet 832-F-00-

024. Disponible en Internet.

FERNÁNDEZ, J. (2001). Filtro auto-

flotante de macrofitas para la

depuración de aguas residuales.

Publicado en “El Agua un bien para

todos. Conservación, recuperación y

usos” (P. Ramos ed). Ed. Universidad de

Salamanca. ISBN 84-7800-855-1. pp.

171-179.

GERSBERG, R.M., ELKINS, B.V., LYON,

S.R., GOLDMAN, C.R. (1986). Role of

aquatic plants in wastewater treat-

ment by artificial wetlands. Water

Research 20 (3), pp. 363-368.

GRACE, J.B., WETZEL, R.G. (1998).

Long-term dynamics of Typha

populations. Aquatic Botany 61, pp.

137-146.

HAMMER D.A. –editor– (1989).

Constructed wetlands for wastewa-

ter treatment: Municipal, Industrial

and Agricultural. Actas de “First

International Conference on

Constructed Wetlands Treatment” cele-

brada en Chattanooga.Tennessee junio

13-17 1988. Lewis publishers, INC.

ISBN 0-87371-184-X. 831 pp.

HERNÁNDEZ M. A., HERNÁNDEZ L.

A., GALÁN P. (2004). Manual de

depuración Uralita. Edit. Paraninfo.

429 pp.

MARTIN, I., FERNANDEZ, J. (1992).

Nutrient dynamics and growth of a

cattail crop (Typha latifolia L.)

developed in an effluent with high

eutrophic potential-application to

wastewater purification systems.

Bioresource Technology 42, pp. 7-12.

HASLAM, S.M. (1972). Phragmites

communis Trin. The Journal of

Ecology 60(2), pp. 585-610.

KADLEC R.H., KNIGHT R.L. (1996).

Treatment wetlands. Lewis Publishers

en CRC press. ISBN 0-87371-930-I. 893

pp.

MOSHIRI G.A. (1993). Constructed

wetlands for water quality impro-

vement. Lewis Publishers en CRC

press. ISBN 0-87371-550-O. 632 pp.

SMITH, S.G. (1967). Experimental

and natural hybrids in North

American Typha (Typhaceae). The

American Midland Naturalist, 78, pp.

257-287.

REED S.C., CRITES R.W., MIDDLEBRO-

OKS E.J. (1995). Natural systems for

waste management and treatment.

Mc Graw –Hill, Inc . 434 pp.

TUTIN, T.G., HEYWOOD, V.H., BUR-

GES, N.A., MOORE, D.M.,VALENTINE,

D.H., WALTERS, S.M., WEBB, D.A. (Ed.)

(1980). Flora Europaea, volume 5

(Monocotyledones). Cambridge Uni-

versity Press, Cambridge. 452 pp.

CAPÍTULOS 8 Y 9

GALÁN R. (coordinador) (1996).

Jornadas sobre utilización de geo-

sintéticos en ingeniería rural.

Ministerio de Agricultura, pesca y ali-

mentación ISBN 84-491-0180-8. 196

pp.

TRUEBA J.I., LEVENFIELD G., MARCO

J.L. (1997). Teoría de proyectos.

Monografía del Departamento de

Publicaciones de la E.T.S de Ingenieros

Agrónomos de Madrid. 186 pp.

MÉTODOS ANALÍ-TICOS

APHA (American Public Health

Association) (1999). Standard

Methods for the Examination of

Water and Wastewater. 20th Edition.

1.134 pp

MARIN, R. (1995) Análisis de aguas y

ensayos de tratamiento. GPE (Gestió

i Promoció Editorial) S.A. 719 pp.

RODIER, J. (1990). Análisis de las

aguas. Ediciones Omega, Barcelona.

1.059 pp.

RUMP, H.H., KRIST, H. (1992).

Laboratory manual for the exami-

nation of water, waste water and

soil. VCH.Weinheim. 190 pp.

128


B

Manual+Depuracion+Macrofitas

Documents

Transcript of Manual+Depuracion+Macrofitas