Aquest article ha estat escrit originalment en castellà. L'hem traduït automàticament per a la vostra comoditat. Tot i que hem fet esforços raonables per a aconseguir una traducció precisa, cap traducció automática és perfecta ni tampoc pretén substituir-ne una d'humana. El text original de l'article en castellà podeu veure'l a Humedales construidos para el tratamiento de aguas residuales

Criteris de disseny, construcció i explotació

Aiguamolls construïts per al tractament d'aigües residuals

Joan García (1) i Jordi Morató (2), i Josep M. Baiona (3)
Universitat Politècnica de Catalunya (1 i 2), Centre d'Investigació i Desenvolupament de Barcelona, CSIC (3)01/04/2005

Les investigacions realitzades a la planta pilot de Can Suquet han demostrat l'eficiència dels aiguamolls per eliminar una àmplia gamma de contaminants, incloent contaminants convencionals com la DQO, DBO o nutrients. També s'han estudiat aspectes més bàsics com les característiques hidrodinàmiques dels aiguamolls, les reaccions bioquímiques responsables de la degradació de la matèria orgànica, i la dinàmica i composició de la biopelícula.

Els aiguamolls construïts són sistemes de depuració senzills que no requereixen d'energia externa per a funcionar. Es distingeixen dues tipologies, de flux subsuperficial o de flux superficial. Els de flux superficial se solen utilitzar en programes de restauració ambiental on la depuració és un valor afegit. En aquest cas solen rebre efluents que ja han estat tractats intensament en estacions depuradores i, per tant, el sistema d'aiguamolls té com a objectiu realitzar un afinament de la qualitat de l'aigua (García i Mujeriego, 1997).

Els de flux subsuperficial, en canvi, se solen construir per tractar aigües simplement pretractades i constitueixen, per tant, la unitat de procés clau en la instal·lació de depuración. Aquest tipus d'instal • lacions se solen utilitzar per depurar les aigües residuals de petits municipis, encara que hi ha nombroses aplicacions documentades (aigües de papereres, farmacèutiques, indústria del petroli, lixiviats abocadors, etc.). En aquest article es descriuen els projectes i avenços que els autors han aconseguit amb sistemes de flux subsuperficial.

Figura 1. Esquema d'un aiguamoll construït de flux subsuperficial horitzontal

(Cedit per H. brioxos)

Flux subsuperficial

Els aiguamolls de flux subsuperficial estan constituïts per basses generalment construïdes per excavació, farcides d'un medi granular amb suficient conductivitat hidràulica (grava) i plantades amb vegetals característics de les zones humides, com el canyís o l'espadanya. L'aigua circula a nivell subterrani en contacte amb el medi granular i les arrels i rizomes dels vegetals (figura 1). L'eliminació dels contaminants succeeix gràcies a una sinergia de processos físics, químics i bioquímics, encara que els principals són els bioquímics associats a la biopelícula que creix adherida al medi granular ia les parts subterrànies de les plantes.

El principal paper dels vegetals en aquests sistemes és el de crear al voltant de les seves parts subterrànies un ambient adequat perquè creixin i es desenvolupin comunitats microbianes que després van a degradar o transformar els contaminants. Els sistemes de flux subsuperficial es poden classificar en horitzontals si l'aigua flueix horitzontalment d'un extrem a un altre (seria el cas de la figura 1) o verticals si l'aigua flueix de dalt a baix (García et al., 2004a).

Figura 2.

Esquema de la planta pilot.

Planta Pilot de Can Suquet

Gràcies al finançament obtingut mitjançant un projecte FEDER es va construir a inicis dels anys 2000 una planta pilot que tracta parcialment les aigües de la urbanització Can Suquet, a les Franqueses del Vallès (Barcelona). Aquesta planta es va construir en col·laboració amb el Consorci del Besòs i l'Ajuntament de les Franqueses. La planta va entrar en servei a la primavera de 2001 i es té previst que segueixi en marxa almenys fins al 2008.

La planta està constituïda per un tractament primari en un tanc Imhoff, seguit de 8 aiguamolls en paral lel amb la mateixa superfície (56 m ² cada un), que reben el mateix cabal d'aigua residual i que tenen diferents característiques de disseny (relació llarg- ample, mida del medi granular i profunditat) (figures 2-6). El disseny de la planta pilot ha permès estudiar la influència d'aquestes variables de disseny sobre l'eficiència del sistema, a més de la càrrega orgànica aplicada (que es regula a través del cabal d'aigua bombejat als aiguamolls).

Figura 3. Excavació de les zones humides (Finals 2000).

Figura 4. Farciment i plantació dels aiguamolls (Març 2001).

Els aiguamolls són sistemes de depuració senzills que no requereixen d'energia externa per funcionar

Des de la posada en marxa fins l'actualitat s'ha avaluat l'eficiència de les zones humides per eliminar una àmplia gamma de contaminants, incloent contaminants convencionals com laDQO, DBO i nutrients, tensioactius aniònics, àcids grassos de cadena curta, sulfurs, productes farmacèutics d'ús comú i microorganismes indicadors de la contaminació fecal com E. coli, espores de Clostridium perfringens i enterococs fecals entre d'altres. També s'han estudiat aspectes més bàsics com les característiques hidrodinàmiques dels aiguamolls, les reaccions bioquímiques responsables de la degradació de la matèria orgànica, i la dinàmica i composició de la biopelícula.

A la taula 1 es resumeixen els resultats obtinguts per alguns dels contaminants analitzats. A la taula s'han agrupat les dades dels efluents dels aiguamolls per tipus. Com pot observar-se els millors resultats s'obtenen amb els aiguamolls de tipus D per a tots els contaminants. Aquests aiguamolls tenen una profunditat menor (0,3 m en mitjana) que la resta (0,6 m en mitjana). Aquest resultat és sorprenent ja que en tenir menor profunditat i rebre el mateix cabal que els altres, el seu temps de permanència és menor. No obstant això, diversos estudis realitzats pels nostres equips han demostrat que les condicions regnants en el seu interior són més oxidants, la qual cosa redunda en una major eficiència (García et al., 2003).

Figura 5. Aiguamolls amb cobertura incipient (Abril 2001). S'observa la coberta del tanc Imhoff i la caseta on es troba el cabalímetre.

La planta està constituïda per un tractament primari en un tanc Imhoff, seguit de vuit aiguamolls en paral·lel

En l'actualitat amb aiguamolls de laboratori experimentals la profunditat és de forma constant 0,3 m (en els de Can Suquet de tipus D la profunditat de 0,3 m és una mitjana, hi ha zones amb més profunditat i altres amb menys) s'estan obtenint resultats espectaculars amb DBO5 i amoni efluents menors de 5 mg / L.

Els aiguamolls de tipus D també han demostrat un millor comportament pel que fa a eliminació d'enterococs fecals, espores de Clostridium perfringens i recompte de bacteris aerobis (HPC, 22 º C), amb reduccions en alguns casos de fins a 3 log o superiors. En canvi, la reducció dels coliformes totals i Escherichia coli ha estat lleugerament superior en els aiguamolls de tipus C.

Figura 6. Aiguamolls amb cobertura completa (juliol 2001).

Conclusions

Les investigacions realitzades a Can Suquet han demostrat tot un seguit de característiques a tenir en compte per al disseny i construcció quan la tecnologia de flux subsuperficial horitzontal es pretengui aplicar al nostre país:

La forma no és crítica, encara que no han de ser més curts que amples i com més llargs en principi millor.
El medi granular ha de ser resistent a l'atac àcid (per exemple material granític) i es poden utilitzar diàmetres de 3 a 10 mm, com més petit sigui el diàmetre millor es desenvolupa la coberta vegetal (amb diàmetres de 3 a 5 mm el desenvolupament és excel lent) .
Per a la seva dimensionament no s'han de superar càrregues orgàniques superficials de 6 g DBO / m ² dia (això al final ve a representar uns 5 m ² per habitant equivalent).
Amb una profunditat mitjana de 0,3 m és suficient. L'explotació és molt senzilla i queda limitada a treballs de neteja i jardineria (els nostres propis equips realitzen l'explotació de la planta pilot). Aquests sistemes són susceptibles a colmatar, per tant, no són indicats per tractar abocaments amb concentracions elevades de greixos i olis.

Concentracions de contaminants químics
Tipus de contaminació	Unitat	Orig dades	Afluent			Aiguamolls
Tipus de contaminació	Unitat	Orig dades	Afluent			A			B			C			D

Dades de García et al. (2004b, 2004c)
Dades de Huang et al. (2004)
Dades de Huang et al. (2005).

Taula 1. Mitjanes i desviacions estàndard d'alguns dels contaminants químics mesurats en l'afluent i els efluents dels aiguamolls de la planta pilot de Can Suquet (agrupats per tipus d'aiguamolls segons la seva forma). Els aiguamolls de tipus D, a més de ser els més llargs són els menys profunds.