Fitodepuradoras. Sistemas constructivos.

La fitodepuración es un sistema de depuración totalmente natural que aprovecha la contribución de la capacidad depurativa de diferentes tipos de plantas, así como su elevada capacidad para transferir oxígeno al agua.

La arquitectura y la ingeniería en los últimos años ha desarrollado procesos y diseños muy originales en los que interviene la depuración de agua. Ya hicimos un resumen en un artículo anterior: 10 ideas originales para el tratamiento de agua. En Urbanarbolismo diseñamos y construimos sistemas de depuración natural integrando lo máximo posible el proyecto y la arquitectura. Puede solicitar más información en mail@urbanarbolismo.es

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Los sistemas de depuración mediante macrófitas se dividen en dos grandes grupos: aquellos en los que el agua discurre bajo la superficie del terreno (sistemas de flujo subsuperficial horizontal), o en contacto con la superficie del terreno (sistemas de flujo superficial) y con la ayudas de plantas acuáticas. El primer grupo se divide en sistemas de fitodepuración que generan un flujo de agua depurada reutilizable y sistemas de evapotranspiración que no generan vertidos. El segundo grupo se divide en dos: aquellos donde las plantas están enrraizadas en el medio filtrante (grava o arena) y los que sitúan vegetación flotante en la misma agua residual.

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En este artículo vamos a hacer un resumen de los sistemas constructivos y el funcionamiento de los distintos sistemas de fitodepuración, procesos constructivos y especies vegetales utilizadas.

Ventajas de la fitodepuración:

• No consume energía eléctrica.
• Acepta fuertes variaciones de caudal y carga contaminante, lo que lo convierte en un sistema ideal para hoteles o casas de vacaciones.
• Es totalmente natural y se adapta perfectamente al entorno.
• El óptimo rendimiento depurativo de este sistema en las zonas más calidas.
• El bajo coste del mantenimiento .
• La ausencia de olores e insectos en los sistemas de flujo subsuperficial

Sistemas de fitodepuración:

• 1.Sistemas de flujo subsuperficial
• 1.1. Extensivos
• 1.2.Compactos
• 1.3.De evapotranspiración
• 2.Sistemas de flujo superficial
• 2.1.Flujo vertical.
• 2.2.En el agua.
• 3.Construcción de un sistema de fitodepuración de flujo subsuperficial

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1. Flujo subsuperficial.

La principal caraterística de los sistemas de depuraciónde flujo subsuperficial es la ausencia de contacto del agua con el aire lo que evita la presencia de malos olores e insectos. De esta forma es posible su ubicación muy cerca de viviendas y núcleos urbanos, creando así una zona verde particularmente apreciada desde el punto de vista estético y medioambiental.

Todos los sistemas de flujo subsuperficial funcionan en esencia siguiendo el mismo proceso:

Tratamiento primario: el agua primero discurre por un tanque de tamizado específico para retener los sólidos gruesos y no biodegradables. La particular forma de este tanque permitirá además de retener las grasas, las espumas y las sustancias sólidas flotantes.

Posteriormente al tratamiento primario, antes del proceso de fitodepuración, se instalará una fosa séptica específica de dos compartimientos; sedimentación y clarificación. La fosa séptica, oportunamente dimensionada, tendrá la función de sedimentar la mayor parte de los sólidos suspendidos presentes en el agua (aproximadamente el 80%), clarificando así el flujo de salida. Además la particular forma de esta fosa séptica permitirá atrapar las grasas, espumas y sólidos flotantes que no hayan sido retenidos por el tanque de tamizado.

A continuación se instalará una balsa de fitodepuración con capacidad suficiente para permitir la depuración del caudal de aguas residuales generadas. La balsa contendrá un lecho filtrante de relleno de un medio filtratnte que varia en función de las necesidades, la ubicación y el presupuesto desde grava hasta cuerpos de polipropileno. En la superficie de la balsa se plantarán plantas específicas y posiblemente autóctonas para favorecer su aclimatación. A la salida de la balsa se instalará un tanque de regulación del nivel del agua del interior de la balsa y de toma de muestras.

Elementos:

• Fosa séptica o tanque Imhoff para tratamiento primario: vitroresina.
• Balsas fitodepuración: geomembranas impermeabilizantes en polietileno, PVC, polipropileno o EPDM.
• Aislamiento y separación del material filtrante: geotextil.
• Tuberías y bridas: PVC.
• Tanque de nivel, toma de muestras y vertido: vitroresina.

En principio en la balsa se pueden plantar cualquier tipo de especies vegetales que resistan las aguas residuales, aunque hay un listado de especies que se comportan especialmente bien y contribuyen a mejorar el preceso de depuración: PHRAGMITES AUSTRALIS, TYPHA LATIFOLIA, IRIS PSEUDACORUS, CYPERUS ALTERNIFOLIUS, EQUISETUM, PISTACIA LENTISCUS, MYRTUS COMMUNIS, TAMARIX SP

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1.1 Extensivos.

Los sistemas extensivos se diferencia de los sistemas de evapotranspiración en que generan un flujo de agua depurada que puede reutilizarse para el riego de jardines. La principal ventaja de este sistema es que sus elementos pueden adoptar diversas formas y configuraciones para adaptarse paisajísticamente al entorno conformando una zona verde incluso en vertical.

1.2 Compactos.

Las fitodepuradoras compactas son iguales en su funcionamiento a cualquiera de los sistemas de flujo subsuperficial con la diferencia que la balsa de fitodepuración es un elemento prefabricado espcialmente diseñado para la fitodepuración y con un medio filtrante específico: cuerpos esféricos de polipropileno isotáctico antiácido. Esto permite reducir la superficie necesaria para implantar el sistema de fitodepuración lo que convierte al sistema compacto en ideal para viviendas unifamiliares y pequeños hoteles.

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1.3 Evapotranspiración.

La evapotranspiración es un proceso depurativo natural de aguas residuales prácticamente idéntico a los anteriores. La única diferencia es que, mientras en la fitodepuración tenemos un vertido del agua depurada, en los tratamientos de evapotranspiración, el agua es recirculada al comienzo del sistema.

De esta forma se puede conseguir una completa evaporación del agua tratada, gracias al poder de evaporación de las plantas y del sol.
Este sistema es muy efectivo en zonas calidas, de poca pluviosidad y durante la estación de verano.
Su aplicación es particularmente interesante en aquellas zonas donde no es posible el vertido del agua tratada por diferentes motivos (falta de cuerpos hídricos receptores, terreno impermeable, etc.).

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2. Flujo superficial.

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Los sistemas de flujo superficial se distinguen de los anteriores en que el agua entra en contacto con el aire además de con el medio filtrante. Esto tiene la ventaja de que el sistema es más efectivo pero la contrapartida de que produce malos olores y se debe evitar el contacto con la zona verde por motivos sanitarios.

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2.1 Flujo vertical

En los sistemas de flujo vertical el agua se deja caer a través de una red de tuberías en la parte superior del medio filtrante, el flujo discurre de arriba abajo por el lecho, se recoge en la parte interior y discurre por gravedad hasta la zona de salida.

Flujo vertical vs. flujo horizontal. Imagenes vía www.biohabitat.com.mx

Por lo demás los componentes son muy simialres a los de un sistema de depuración de flujo subsuperficial.

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2.2 Plantas flotantes.

Imagen vía tici9jrodriguez.blogspot.com

Estos sistemas de de puración sitúan plantas flotantes en el agua a depurar y recirculan el agua a través de la balsa de depuración. La efectividad de este sistema es muy superior a los anteiores sin embargo crea malos olores e insectos por lo que solo se utiliza en zonas muy alejadas de poblaciones o viviendas como plantas de depuración específicas o aeropuertos.

Imagen vía renewable.es

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3. Construcción de un sistema de fitodepuración

Profundidad del lecho.
La profundidad del lecho está comprendida entre 0,6 y 0,8 m. Normalmente es de 0,6 m en la sección de entrada y aumenta en relación a la pendiente adoptada para el fondo del lecho (entre 0,1 y 1 %). La profundidad puede variar en función de las plantas que vamos a utilizar, en el caso más común de utilizar phragmites australis estas desarrollan sus raíces hasta aproximadamente 60 cm de profundidad.

Impermeabilización de la balsa.
La impermeabilización de la balsa se realiza con geomembrana impermeable de polietileno, PVC, polipropileno o EPDM. El espesor aconsejado es de 1 mm como mínimo.
Entre la geomembrana y el material de relleno resulta siempre oportuna la colocación de un geotextil de protección para evitar posibles rupturas de la geomembrana debido a la presión del material de relleno.
Si el terreno del fondo de la balsa resultara muy pedregoso y con aristas cortantes, resultaría necesaria la distribución de una capa de arena o la instalación de otro geotextil, para evitar rupturas de la geomembrana.

Los espesores, pesos y características de la geomembranas y los geotextiles, se decidirán conjuntamente con el fabricante en base al peso y las características del material de relleno. A titulo indicativo, las normas Alemanas requieren un geotextil con densidad superficial no inferior a 500 g/m2 y resistencia a la presión >3500 N/m2.

Material de relleno.
La elección del material de relleno resulta particularmente importante para la duración del sistema y sus resultados depurativos. El material aconsejado para el lecho filtrante es grava de río lavada y de forma redondeada. Aunque en la actualidad se están desarrollando otros mateirales más efectivos como las esferas de polipropileno. La granulometría será de 16-32 mm, para evitar atascos en el tiempo y garantizar así una duración del lecho filtrante de aproximadamente 15 años como mínimo. Al principio de la balsa se colocarán piedras de río redondeadas de diámetro entre 6 y 10 cm, en una longitud de 3 m, para favorecer la distribución del agua residual sobre todo el ancho de la balsa. Para sujetar este material e aislarlo del resto de la grava filtrante, se utilizará una red metálica de acero galvanizado o mejor aún inoxidable. En la parte final de la balsa, donde se recoge el agua depurada, se colocaran piedras de las mismas características de las de la zona inicial de distribución (diámetro entre 6 y 10 cm ), en una longitud de 2 m. De igual forma que en la zona inicial de la balsa, las piedras se sujetarán con una malla metálica. En la parte extrema final, se dejará una zona libre de piedras, para la instalación de la tubería de recogida del agua depurada y evitar así la posibilidad de atasco de la tubería y facilitar su limpieza y mantenimiento. De esta forma se podrá también visualizar el agua de salida y comprobar su estado y nivel.

Zona de entrada.
El objetivo de la zona de entrada y sus complementos, es la distribución uniforme del agua para depurar a través del área transversal de entrada del lecho filtrante. Su función es también la de acumular buena parte de los sólidos suspendidos no biodegradables, ralentizando así el atascamiento y alargando la duración del lecho filtrante. Esto se consigue, como hemos mencionado anteriormente, rellenando la zona inicial con piedras de diámetro elevado (entre 6 y 10 cm), separadas del resto del material filtrante, por mediación de una jaula o red metálica. Para el reparto del agua residual sobre las piedras de la entrada, se utilizará una tubería de instalación superficial y transversal, de diámetro 160 mm, con orificios o toberas de diámetros diferenciados (a partir de 10 mm y aumentando hasta 50 mm), distribuidos sobre toda su longitud. La tubería tendrá que poder desmontarse con facilidad para su limpieza en caso de atasco.

Zona de salida.
La zona de salida es muy similar a la de entrada. Las únicas diferencias consisten en su longitud, que en el caso de la de salida es de 2 m y en que la zona final de salida tendrá la parte terminal sin piedras, para permitir que la tubería de recogida sea fácilmente accesible en caso de atasco de los orificios. Su instalación será en el fondo de la parte final de la balsa. La tubería transversal de drenaje-salida tendrá un diámetro de 160 mm y estará provista de orificios sobre toda su longitud, para facilitar la recogida del agua depurada sobre todo el ancho de la balsa.

Sistema de regulación del nivel.
La regulación del nivel del agua en la balsa, puede ser realizada por mediación de una tubería telescópica formada por varias uniones de manguitos desmontables entre si. Esta simple y económica solución, permite poder regular el nivel en el interior de la balsa desde 5 cm por arriba de la superficie del lecho (para la fase de puesta en marcha y evitar la muerte de las plantas por falta de agua, así como para eliminar periódicamente la vegetación no deseada que puede formarse sobre la superficie del lecho), hasta su completo vaciado.

Plantas utilizadas.
Las plantas más utilizadas son: PHRAGMITES AUSTRALIS, TYPHA LATIFOLIA, IRIS PSEUDACORUS, CYPERUS ALTERNIFOLIO, EQUISETUM, PISTACIA LENCITSCUS, MIRTUS COMMUNIS, TAMARIX SP…
Hemos elegido estas plantas principalmente para su fácil disponibilidad, su optima resistencia a distintas condiciones ambiéntales y de variaciones de cargas hidráulicas y orgánicas y sus buenos resultados depurativos en sistemas similares.
Es aconsejable conseguir las plantas en ambientes cercanos a la balsa, para favorecer su rápida aclimatación. Los rizomas tienen que ser partidos en segmentos con por lo menos tres nudos y una yema y plantado lo más rápidamente posible a una profundidad de 20-30 cm de la superficie del lecho (4-5 rizomas por m2).
Otro método que puede utilizarse es el de recoger los rizomas con terrones de tierra y plantarlos directamente en el lecho con una densidad de 1 terrón por metro cuadrado.