Depuración biológica de aguas

Propuesta de depuración biológica de aguas, ya experimentada e instalada en diversas obras de diversa capacidad

La realización de esta instalación requiere de un estudio y un proyecto completo en cuanto a volúmen, capacidad y fórmulas para garantizar un reciclado eficaz y rentable.

Depuración de aguas

El agua es el recurso natural más utilizado por el hombre a lo largo de su historia, al hacer uso de ella la degradamos en mayor o menor medida, en función de la concentración residual que aportemos al efluente a evacuar. El Agua debe tener la consideración de Patrimonio de la Humanidad, al tratarse de un bien relativamente escaso e residuales imprescindible para la vida.

Debemos optar medidas para su Recuperación-Reciclaje-Reutilización, devolviéndola a su medio natural lo menos deteriorada posible, de manera que se sigan produciendo a través de ella los procesos biológicos generadores de vida en el reino vegetal, animal y del hombre.

Presentamos una serie de medidas a adoptar para el proceso de depuración de aguas residuales de origen doméstico, las proporciones equivalentes de volúmenes y medidas que se citan son sólo a modo orientativo, ya que se debe realizar un estudio minucioso para adaptar este sistema a los recursos del lugar donde se va a aplicar.

Todo contenido residual, vertido en un curso de agua, provoca una perturbación general en el ecosistema, bajo el aspecto físico y el biológico.

Tras observar diferentes tipos de depuración desde 1979, hemos constatado que ningún método por sí solo es capaz de garantizar un efluente lo suficientemente aséptico como para no propagar algún tipo de virus, hongo o bacteria que afecte a los seres vivos.

Aunque el método de depuración más eficiente es el aerobio, se hace necesario complementarlo mediante la aplicación previa de un método anaerobio.

Tratamiento individualizado con 

  • Aguas pluviales: no deben mezclarse con las fecales, se conducen a una arqueta de registro y control, desde la que se conduce al lagunaje o depósito.
  • Aguas residuales domésticas: conducidas a través de una arqueta decantadora y separadora de grasas. Dimensiones de la arqueta: altura igual a la anchura y ambas la mitad de la longitud; de un volumen mínimo de 10 litros por persona, dotada de una malla intermedia inclinada a 60¼ para favorecer el ascenso de los aceites.

Seguidamente las aguas residuales grises se unen con las aguas negras en un arqueta sinfónica registrable, con fondo de decantación, para ser evacuadas al colector general y de éste a la estación depuradora. Su volumen puede ser perfectamente un cubo en la proporción de 4 litros por persona, siempre que tenga como mínimo 0,5 metros cúbicos.

Al conducto situado a la entrada del contenedor de desbaste se le provoca una pendiente para que el afluente adquiera una velocidad no inferior a 1 m/seg, estará dotado de una rejilla de desbaste de 6 cm de cuadrícula y otra de filtración de 4 cm de cuadrícula, inclinadas al 40% sobre el plano vertical.

Este conducto partirá en sentido ascendente desde la mitad de la altura del agua retenida en el contenedor de desbaste, llegará a encontrarse con una “T” justo al nivel de los vasos comunicantes, dicha “T” saldrá en sentido horizontal hacia el interior del digestor anaerobio. Dimensión interior: la altura 1/3 de la anchura y ésta la mitad de la longitud (para uso doméstico y pequeñas poblaciones) y el volumen total no inferior a 10 litros por persona.

El conducto proveniente del contenedor de desbaste se introduce en el digestor anaerobio, mediante una curva, hasta la mitad de la altura del agua retenida en sentido descendente. Las tapas de registro serán estancas por medio de junta de caucho, en la entrada y salida del digestor y éste tendrá el volumen adecuado para garantizar una estancia mínima en el digestor de 17 días, se suele adoptar 2.500 litros por persona.
El digestor aerobio requiere un sistema de tabiquería que provoque una circulación en zig-zag, del agua y del aire.

Colocando una chimenea sobre el conducto de entrada

El aire de entrada al digestor anaerobio viene desde el conducto de evacuación del filtro biológico que saca el efluente en cascada al lagunaje. La salida del efluente en el digestor anaerobio es por gravedad directa. Sus dimensiones estarán determinadas por las proporciones de: la altura una cuarta parte de la anchura, y ésta, a su vez, una cuarta parte de la longitud, la altura máxima del agua residual retenida no debe superar los 90 cm. A partir de esta altura el volumen sólo crecerá por el aumento de superficie.

El tiempo que debe transcurrir entre la entrada y la salida del efluente no debe ser inferior a 11 días. Como término medio se suele adoptar 1.500 litros por persona.

El agua residual llega al filtro biológico, que cuenta con una bandeja de distribución, desde allí se reparte uniformemente a otras bandejas irrigantes, desde donde el agua desciende lentamente a través del lecho percolador. Dicho lecho se puede realizar de arlita, puzolana, piedra pómez, biofilm, o cualquier elemento poroso que no altere la película biológica.

En la parte inferior se coloca un conducto de evacuación para drenaje, con una pendiente del 2%, evacuará el agua depurada en forma de cascada al lagunaje.

El lagunaje es todo un sistema depurativo, la materia orgánica es asimilada o metabolizada por las bacterias aerobias o anaerobias, que liberan anhídrido carbónico, amoniaco y sales minerales, permitiendo el desarrollo de las algas, que fijan el anhídrido carbónico y liberan el oxígeno, que serán utilizados para el crecimiento bacteriano. Y es precisamente esta triple asociación lo que proporciona la depuración de las lagunas. Se encuentran también rotíferos, crustáceos, moluscos, peces, que participan en la depuración.

Principio de autodepuración con cepuración biológica

Toda agua residual vertida provoca una perturbación en el ecosistema, bajo el aspecto físico y biológico. En el proceso depurativo natural, en primer lugar se decantan los sólidos por diferencia de densidad, luego los depósitos progresivos de materia en suspensión, por disolución y transformación de los elementos oxidables.

La mayor parte de este proceso es encargado a las bacterias saprofitas, que descomponen la materia orgánica muerta, o la desdoblan en sustancias inorgánicas simples. Dichas sustancias alimentan a los vegetales, éstos a los animales, continuándose el ciclo de la vida, sin pérdida alguna de materia.

En un ecosistema se dan elementos autótrofos y heterótrofos. Los autótrofos, plantas verdes y algunas bacterias llamadas productoras, sintetizan la materia orgánica a partir de constituyentes inorgánicos. Los heterótrofos, consumidores, requieren alimentos orgánicos elaborados. Las plantas heterótrofas, desintegradoras, descomponen la materia orgánica, de plantas, animales y excrementos.

La radiación solar es la única fuente de energía externa, permite la síntesis de carbohidratos y otros productos orgánicos que se transfieren a la fase heterótrofa del ciclo, junto con el oxígeno resultante de la fotosíntesis. A cambio el bióxido de carbono, el agua y las sales inorgánicas que resultan de las actividades de los animales y las bacterias regresan a los autótrofos.

A los microorganismos acuáticos a la deriva se les llama colectivamente fitoplacton (de origen vegetal) y zooplacton (de origen animal)

Fitoplacton

Mohos, plantas multicelulares aerobias, que se implantan en la materia orgánica en descomposición, atacan a los hidratos de carbono y productos nitronegados: mucor, oidium, aspergillus, penicillium, etc. Las algas, plantas fotosintéticas, utilizan los productos finales de la descomposición bacteriana de la materia orgánica para producir oxígeno y mantener un sistema aerobio: cladófora, navícula, asterionela, diatoma., etc.

Las bacterias son organismos unicelulares básicos para la vida de las plantas, pueden vivir como autótrofas y como heterótrofas. Pueden ser parásitas, tienen al hombre y a los animales como huéspedes y saprofitas, que se nutren de sólidos orgánicos residuales; provocan las descomposiciones fundamentales en los procesos de depuración.
Hay cuatro tipos de bacterias según el medio:

Aerobias, requieren el oxígeno en forma gaseosa

Anaerobias, crecen en ausencia del oxígeno gaseoso, obteniéndolo mediante la descomposición de sustancias complejas

Facultativas, tienen la capacidad de adaptarse tanto al medio aerobio, como al anaerobio, normalmente metabolizan mejor la materia orgánica en presencia del oxígeno (son las más abundantes en la fase de lagunaje).

Autótrofas, pueden sustentar su protoplasma a partir de sustancias minerales como anhídrido carbónico, sulfatos, fosfatos, carbonatos, etc., tomando la energía necesaria a partir de la luz y a partir de ciertas reacciones químicas

Zooplacton

Protozoarios, animales unicelulares, su fuente principal de alimento son las células bacterianas: paramecium, colpidium, vorticela, etc. Los metazoarios, animales pluricelulares, se encuentran en las aguas de buena calidad: rotíferos, crustáceos, anélidos, etc.

El Lagunaje

El lagunaje en sí mismo es todo un sistema depurativo, en él la naturaleza crea las condiciones más idóneas de autodepuración.

Tras el estudio realizado en diferentes afluentes, se concluye que la mayor parte de éstos son biodegradados en tan solo 13 días, (estudio realizado por P. Pesson, profesor del Institut National Agronomique).

Es el último elemento del proceso depurativo propuesto y el más importante pues tiene una diversidad tan completa y de tales condiciones que nos garantiza un muy buen amortiguamiento y estabilidad frente a cualquier problema derivado de un mal funcionamiento de las fases anteriores al lagunaje (el sistema desarrollado en el anterior número de ReHabitar).

Como ya se ha indicado el lagunaje en sí mismo es todo un sistema depurativo, en él la naturaleza crea las condiciones idóneas de autodepuración.

En superficie la materia orgánica disuelta es asimilada o metabolizada por bacterias aerobias o anaerobias facultativas. Esta masa pasa a constituir la alimentación de protozoos, depredadores. Las bacterias, al degradar la materia orgánica, liberan anhídrido carbónico, amoníaco y sales minerales, permitiendo el desarrollo de algas. Éstas fijan el anhídrido carbónico y liberan el oxígeno, que será utilizado para el crecimiento bacteriano. Precisamente esta triple asociación proporciona la depuración de las lagunas.

Lagunaje del sistema de depuración biológica en Mas de Noguera (Castellón).

Distribución

Una buena distribución de los diferentes elementos que componen el lagunaje es fundamental para que pueda actuar como filtro verde.

La zona inicial, donde se encuentra el afluente del filtro biológico (precolador), debe estar bien soleada; mientras que la zona final es mejor que se encuentre sombreada, con grandes árboles en su entorno. En la primera zona los desniveles deben ser muy suaves, creciendo paulatinamente, a medida que nos acerquemos al centro y al final.

En el centro es conveniente ubicar un islote con mucha masa vegetal, para cobijo de animales.

El sistema de lagunaje debe estar dotado de un sobrante, por seguridad, canalizado adecuadamente en función de su posible uso.

Las diferentes plantas a utilizar en el lagunaje dependen del lugar y la climatología. Debe prestarse especial atención a las plantas invasoras.

Las plantas más utilizadas

Las marginales: cálamo aromático, junco, espadaña, junco enano, lacustre, becabunga, salicaria, ranúnculo acuático, platamaria, cárex.

De fondo: ceratófilo, lelodea, lenteja acuática, platamaria, mirófilo espigado, nenúfares, ninfeas, ranúnculo lengua, sagitaria.

Dimensiones del lagunaje

Las dimensiones del lagunaje, siempre depende de la zona, el sustrato, las plantas a utilizar, el clima, etc. A modo orientativo podemos determinar que el volumen total del agua debe ser de 4 metros cúbicos por persona, el tiempo del tratamiento será, como mínimo de un ciclo lunar (28 días).

En la zona inicial del lagunaje se debe prever una superficie no inferior a 1 metro cuadrado por persona para plantas marginales (con una profundidad inferior a 25 cm.).

En la zona media, una superficie no inferior a 1 metro cuadrado por persona para plantas de fondo, fundamentalmente oxigenadoras, y con una profundidad variable entre 30 y 120 cm. El resto del volumen se ubicará en la zona final.
Para re la realización de la laguna, se deben tener en cuenta el tipo de suelo, los materiales naturales, la orografía, etc. y sobre todo estabilizar la zona.

Materiales

Los materiales para su construcción se corresponderán con los propuestos para el digestor.

Para realizar una balsa para el lagunaje con lámina de caucho u otro material:

Una vez realizado el hueco, retirar unos 15 cm. de profundidad de tierra en los bordes del hoyo, hasta unos 0,20-0,40 cm. de la superficie, para que las piedras que vayamos a colocar para sujetar la lámina en el borde queden bien ancladas, la mitad deberá quedar sobre la solapa y la otra mitad sobre la tierra.

El fondo del vaso se cubre con un lecho de arena fina, limpia de gravas, ramas y se limpian las paredes laterales de piedras con cantos, raíces, etc.; se coloca la lámina de bentonita armada, caucho butilo o polietileno, de forma que cubra la superficie total, dejando de 40 a 50 cm. de solapa sobre el borde del vaso y se aseguran los bordes de la lámina sujetándola con piedras u otro material pesado. A continuación se realiza el islote en centro para dar cobijo a los animales naturales; seguidamente se preparan los recipientes para las plantas acuáticas y se colocan.

En lugares donde se producen heladas es conveniente dejar un pozo interno en lo más profundo, para que los peces, en los momentos más rigurosos, puedan cobijarse; alguna pelota flotando para dejar un espacio de aireación.
Cubrir la solapa del material elegido, con tierra, gravas y losas y plantar entre ellas plantas de ribera, tapizantes de raíces extendidas y poco profundas: mentas, poleos.

Cálculo de la superficie de la lámina

Debe medir la longitud máxima que hayamos determinado por el ancho máximo más dos veces la profundidad, añadiremos 50 cm. para crear la solapa, conviene revisar bien las medidas; el hoyo del pozo para protegerse los peces de las heladas, también debe contarse.

Una vez colocada la lámina, la sujetaremos con piedras en los bordes y probaremos llenando el estanque con agua. El llenado se debe realizar lentamente; ajustar los bordes tirando de ellos para evitar arrugas en la base; recortar dejando los 0,50 cm. mínimos para la solapa.

Formamos un collar con piedras alrededor del vaso, a unos 20 cm. del borde y hacia el interior, si lo permite la pendiente y la superficie, de esta forma los restos de tierras que vayan deslizándose desde la orilla se irán quedando en este collar. Antes de utilizar definitivamente el estanque debemos realizar una prueba de agua. Protegeremos especialmente las zonas de la lámina, en el fondo, donde se colocarán los tiestos para plantas o elementos para el islote central.

Aspectos constructivos de los diferentes elementos por los que circula el agua residual

Para realizar una obra de plena garantía, durabilidad y respeto con el Medio Ambiente, además de cumplir con las exigencias municipales, tenemos que aplicar los criterios de Geobiología y Bioconstrucción.
• Todos los elementos y conducciones deben ser estancos, de forma que no se puedan producir filtraciones.

• Las tuberías no deben ser de PVC, es mejor utilizar polipropileno o polietileno. Aunque las conducciones de cerámica vitrificada con uniones de caucho han demostrados ser las más eficaces.

• Las arquetas y digestores deben ser accesibles y registrables en todas sus partes para poder realizar adecuadamente las operaciones de mantenimiento.
• En las conducciones no pueden haber codos pronunciados (como máximo 45¼) y las pendientes entre 1,5 y 4% de desnivel.
• Cuando el terreno tenga una pendiente pronunciada, colocaremos arquetas escalonadas de cambio de nivel, para poder garantizar una velocidad del fluido no superior a 0,3 m/sg. Sólo provocaremos un desnivel pronunciado a la entrada del desbastador.
Las esquinas interiores de las arquetas y digestores serán redondeadas (como mínimo con un radio de 5 cm) para que el agua residual circule con fluidez en toda su sección.
Es recomendable que sean inoxidables todos los metales en contacto con el agua o con su ambiente.
Es conveniente que los morteros, concretos y argamasas sean realizados con una mezcla apropiada de cal y cemento natural (exento de amoniaco y escorias siderúrgicas) e, incluso, un pequeño aporte de silicato potásico (no más del 10% del volumen total). Si es necesario reforzarlos, lo ideal es utilizar perlón de polipropileno y/o mallas o varillas de acero inoxidable.
No es recomendable el uso de productos bituminosos, asfálticos, clorocauchos, ni PVCs.
Los asientos sobre los que descansen los digestores y el lagunaje deben ser compactados adecuadamente y con un lecho de arena, como mínimo de 12 cm. Sobre este lecho y en las paredes enterradas, podemos colocar una lámina de bentonita armada, caucho butilo o polietileno.

© Ismael Caballero y EcoHabitar. Ilustración Toni Marín

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