ES2363363A1 - Humedal artificial y uso del mismo para la fitopurificación de efluentes líquidos. - Google Patents
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Abstract
Humedal artificial (6) del tipo de flujo horizontal subsuperficial no continuo y trabajo por lotes que se caracteriza porque consiste en un cuerpo de sección trapezoidal invertida, con los laterales en pendiente orientada en profundidad hacia un interior y que aloja una pluralidad de plantas macrófitas sustentadas sobre una superficie de arena que descansa sobre una capa de grava en la parte inferior, todo ello de tal forma que cada lote de efluente líquido inunda subsuperficialmente el lecho de grava del cuerpo del humedal sin inundar la superficie de arena pasando inicialmente sobre un gavión de desbaste (7), y produciéndose la salida del efluente depurado hacia una arqueta de recogida (9) por gravedad mediante un tubo de drenaje colocado en el extremo final de salida bajo la superficie del humedal.
Description
Humedal artificial y uso del mismo para la
fitopurificación de efluentes líquidos.
La presente invención se encuadra en general en
el campo de la biorremediación, y en particular se refiere a un
procedimiento para la gestión y depuración de de aguas de alto
contenido en sólidos, materia orgánica, nitrógeno y fósforo
procedente de la agricultura y ganadería.
La población mundial de cerdos en el año 2008
fue de 942 millones de cabezas (FAOSTAT 2008). La distribución del
censo es bastante heterogénea, concentrándose la mayor parte en Asia
(60%), especialmente en China (47% del censo mundial), seguido del
continente europeo (17%), EEUU (7%) y Brasil (4%). Por último se
encuentran África (3%) y Oceanía (1%) con una importancia
minoritaria dentro del sector.
Por tanto, se observa que la producción porcina
es uno de los principales motores de la ganadería a nivel mundial.
Los valores de producción de purines, según el Anexo I del RD
324/2000 de 3 de marzo, por el que se establecen normas básicas de
ordenación de las explotaciones porcinas, oscila entre los 17,75
m^{3}/año en el caso de cerdas en ciclo cerrado hasta los 0,41
m^{3}/año en el caso de los lechones de entre 6 y 20 kg.
El purín bruto, al igual que otras excretas de
origen animal, puede ser considerado como subproducto utilizable en
abonado, previo tratamiento contra patogenias, o como residuo no
aprovechable debido a las condiciones de la explotación ganadera,
por ejemplo, por falta de terreno, residuo que debe ser debidamente
tratado para eliminar el riesgo de contaminaciones.
Actualmente, la gestión de los purines es muy
problemática en instalaciones intensivas de ganado porcino, ya que
su elevada generación no puede ser absorbida in situ para su
aprovechamiento como abono, dada la inexistencia de tierra
cultivable, en la extensión adecuada, para absorber, de forma
sostenible, la cantidad de amoníaco presente en los purines, según
los ratios estándares existentes.
Como consecuencia de ello, se producen graves
problemas de contaminación por nitratos de los acuíferos presentes
en el subsuelo, o de los ríos y corrientes superficiales, por la
lixiviación de estos compuestos, no fijados como nutrientes debido
al exceso presente, y las condiciones en que se encuentran.
Además, se debe añadir el aumento de olores
desagradables característicos de la acumulación de estos
residuos.
Por lo tanto, el abonado mediante purines, que
constituya una forma tradicional de eliminación controlada en
tierras de cultivo, y que fomentaba el desarrollo sostenible de las
dos actividades (ganadera y agrícola), ha pasado a transformarse,
tras el gran desarrollo de una de ellas, en una acumulación
incontrolada del exceso de residuos ganaderos en tierras, que pasan
a ser vertederos, más que parcelas de cultivo, lo que ha hecho
necesario el planteamiento de otros sistemas de gestión de purines,
que se adecuen al grado de desarrollo actual de ambas actividades de
forma ambientalmente correcta.
Los distintos tipos de tratamientos de purines
pueden agruparse en tratamientos físico químicos que incluyen, por
ejemplo, la floculación y separación de sólidos y líquidos,
tratamientos biológicos, que incluyen la digestión anaerobia o
aerobia de los residuos, y tratamientos térmicos, que incluyen, por
ejemplo, la evaporación de los residuos.
Los tratamientos
físico-químicos, al igual que los biológicos, tienen
las ventajas de que requieren unos relativamente bajos consumos
energéticos y el coste de la instalación es medio, y los
inconvenientes de los elevados costes de tratamiento debidos al
consumo de reactivos y al manejo de los sólidos separados. Ejemplos
de ellos los encontramos en patentes como ES2242472, ES2219161,
ES2108658, ES2308875 y WO9922581.
Los residuos líquidos, entre los que se
encuentran los residuos industriales y los agroganaderos, se
someten, habitualmente, a un primer tratamiento físico con el fin de
eliminar las materias y cuerpos gruesos y arenosos mediante, por
ejemplo, tamizado y/o desbaste y/o centrifugación y/o desarenado y/o
desengrasado. A continuación, el efluente resultante de dicho primer
tratamiento se somete a un segundo tratamiento consistente en un
tratamiento físico-químico, en el que se separan por
centrifugación y con la ayuda de floculantes y/o coagulantes las
partículas sólidas que no se han separado en el primer tratamiento.
Tras el segundo tratamiento se obtienen dos productos, por una
parte, un fango que reúne las características de un abono y, por
otra parte, una fase líquida que se trata biológicamente en un
reactor.
Por otro lado, el secado del líquido realizado
por evaporación mediante calor también presenta inconvenientes. El
sólido obtenido es un abono de calidad desigual. La parte gaseosa
generada durante el proceso de ebullición produce emanaciones
difícilmente controlables, de olor molesto y con alto contenido en
amoníaco. Es así mismo un proceso de precio elevado puesto que hay
que aplicar energía y los filtros destinados a tratar las
emanaciones gaseosas son de coste elevado. Además, existen serios
problemas inherentes al transporte cuando se trata de plantas de
tratamiento a nivel comarcal. Por su parte, los tratamientos
térmicos requieren unos costes de tratamiento elevados, dadas las
correspondientes necesidades energéticas, con el inconveniente
adicional de costes de instalación
elevados.
elevados.
Un primer procedimiento de tratamiento biológico
conocido consiste en dejar reposar los purines en una balsa de
recepción, a la espera de que la población bacteriana generada haga
disminuir la polución, que en el caso del purín procedente de
animales estabulados es fundamentalmente en forma de sustancias
contaminantes que contienen nitrógeno y fósforo. Sin embargo, este
método no es efectivo, puesto que los purines tienen una tendencia
natural a "desactivarse", es decir, la población bacteriana no
aumente en él. Como consecuencia, la balsa de recepción actúa,
simplemente, como un decantador que separa, sólo parcialmente, las
fases sólida y líquida del purín. La fase líquida permanece de todos
modos en un estado altamente contaminado, contiene partículas
sólidas en suspensión, no puede ser utilizada para riego, y no es
apta para ser vertida.
En las patentes P9800763 y WO 97147561 se
describe un procedimiento compuesto por distintos tratamientos, un
primer tratamiento físico-químico convencional
inicial, un tratamiento biológico mixto
anóxico-aerobio, con distintos procesos, y un
tratamiento físico-químico convencional para
finalizar.
Algunos de ellos, consisten en disminuir la
carga contaminante de los purines mediante tratamientos
físico-químicos combinados con procesos de
fermentación aerobia o anaerobia. De todos modos, este tipo de
procedimientos resultan caros y no siempre son rentables.
Otros procedimientos consisten en concentrar los
purines secándolos hasta obtener un sólido, fácilmente transportable
y que se emplea como fertilizante. Dichos procedimientos pueden
resultar también caros porque implican el tratamiento de grandes
cantidades de gases y vapores. Un ejemplo de procedimiento de
concentración por secado de los purines y que además comprende
etapas de fermentación anaerobia, es el descrito en la patente
española ES 2157779.
La patente española ES permite reducir
notablemente la emisión de amoníaco en las etapas de evaporación y
secado, pero debido a la complejidad de los compuestos que
constituyen los purines, puede resultar costoso el mantenimiento de
las instalaciones.
Los sistemas artificiales de fitopurificación,
también conocidos por el término inglés "constructed wetlands"
(humedales construidos), son sistemas artificiales que se usan para
el tratamiento de agua contaminada. El agua tiene una capacidad
intrínseca de auto-purificación, es decir, de
eliminar o al menos reducir la concentración de contaminantes
mediante mecanismos químicos/físicos y biológicos. Entre los
macrófitos emergidos, el más eficaz, particularmente para bacterias
reductoras, es Phragmites australis que, en virtud de la
estructura particular de su aerénquima, crea una zona oxidante
alrededor de las raíces, mejorando así los procesos oxidativos. En
particular, con respecto a Phragmites, el proceso de
transferencia de oxígeno es particularmente eficaz y, además, dado
que sus rizomas penetran hasta una mayor profundidad que los de
otras especies, reducen las regiones en las que pueden tener lugar
procesos anaerobios, que conducirían al desarrollo de gases
malolientes tales como amoniaco, sulfuro de hidrógeno,
mercaptanos,
etc.
etc.
La patente española ES2283587 es un ejemplo de
aplicado a aguas residuales de origen industrial y humano.
Los procesos basados en microalgas constituyen
una tecnología rentable para la degradación de aguas residuales de
origen ganadero, (de Godos et al., 2009; Mulbry et
al., 2008). Estudios recientes han mostrado que la actividad de
las microalgas es a menudo el factor limitante de este microcosmos
simbiótico debido a su alta sensibilidad a contaminantes tóxicos
(como el NH_{3} tan elevado en las aguas residuales) y a las
limitaciones inherentes al suministro de luz (Muñoz et al.,
2004; González et al., 2008). Sin embargo, a pesar del hecho
de que la microalgas juegan papel clave en los procesos de
degradación, pequeños esfuerzos han sido realizados hasta ahora;
algunos estudios se basan en la selección de las de las microalgas
con un buen funcionamiento y la evaluación de la influencia de
especies de microalgas en las funciones del proceso, (Muñoz et
al., 2003).
Una situación diferente se manifiesta en el
estado actual de la técnica en el tratamiento de residuales de alta
carga orgánica y nitrogenada. El agudo y progresivo deterioro del
medioambiente impone el desarrollo emergente de procedimientos para
atenuar el impacto que ejercen estos vertidos.
Así pues la presente invención en un primer
aspecto se refiere a un humedal artificial (6) del tipo de flujo
horizontal subsuperficial no continuo y trabajo por lotes que se
caracteriza porque consiste en un cuerpo de sección trapezoidal
invertida, con los laterales en pendiente orientada en profundidad
hacia un interior y que aloja una pluralidad de plantas macrófitas
sustentadas sobre una superficie de arena que descansa sobre una
capa de grava en la parte inferior, todo ello de tal forma que cada
lote de efluente líquido inunda subsuperficialmente el lecho de
grava del cuerpo del humedal sin inundar la superficie de arena
pasando inicialmente sobre un gavión de desbaste (7) para su
desbaste, y produciéndose la salida del efluente depurado hacia una
arqueta por gravedad mediante un tubo de drenaje colocado en el
extremo final de salida bajo la superficie del humedal.
En una realización más en particular, el lecho
del humedal comprende una capa inferior de grava de
23-40 mm de diámetro y una capa superficial de
arena. Más en particular, la grava es de material calizo.
En una realización más en particular, las
plantas macrófitas son del género Phragmites.
En una realización más en particular, la
densidad de plantación del humedal es de 10 plantas macrófitas por
m^{2}.
En un segundo aspecto, la presente invención se
refiere al uso de un humedal artificial (6) según se describe en la
presente invención para la fitopurificacion de efluentes
líquidos.
En un tercer aspecto, la presente invención se
refiere a un procedimiento para la depuración de efluentes líquidos
caracterizado porque comprende las siguientes etapas:
- a)
- Almacenamiento, homogeneización y oxidación del purín bruto en una fosa subterránea (1) con agitador de hélice con turbina,
- b)
- Separación de fases sólida y líquida en compacter (2) mediante dos etapas:
- b.1)
- filtración en filtro o malla,
- b.2)
- paso del filtrado de la etapa b.1) por tornillo sinfín y filtrado con filtro cilíndrico,
- c)
- Aireación, floculación y coagulación de la fase líquida procedente de la etapa b.2) en un depósito (3) en condiciones aerobias,
- d)
- Espesado de fangos procedente de la etapa c) en el espesador de fangos (4),
- e)
- decantación de la fase líquida procedente de d) en ausencia de agitación en depósito (5), y eliminación de sólidos existentes en el purín bruto,
- f)
- fitopurificación del efluente procedente de la etapa e) en humedal artificial de flujo horizontal subsuperficial (6) según se describe en la presente invención,
- g)
- biorremediación mediante microalgas del efluente procedente de la etapa f) en balsa de almacenaje (10).
En una realización más en particular, el humedal
artificial de flujo horizontal subsuperficial (6) tiene un tiempo de
retención hidráulico comprendido entre 1-2
meses.
En una realización más en particular de la
presente invención, las microalgas de la etapa g) son clorofíceas,
más en particular son del género Scenedesmus.
En una realización más en particular de la
presente invención, el tiempo de biorremediación de la etapa g) es
de 3 meses.
En una realización más en particular de la
presente invención, los efluentes líquidos son purines.
En un cuarto aspecto, la presente invención se
refiere a un sistema de depuración de efluentes líquidos que
comprende:
- -
- una fosa subterránea (1)
- -
- un compactador (2)
- -
- un primer depósito (3)
- -
- un espesador de fangos (4)
- -
- un segundo depósito (5)
caracterizado porque además comprende un humedal
artificial de flujo horizontal subsuperficial (6) según se describe
en la presente invención y una balsa de almacenaje (10).
La figura 1 muestra un esquema del procedimiento
y del sistema de la presente invención:
- -
- fosa subterránea (1)
- -
- compactador (2)
- -
- primer depósito (3)
- -
- espesador de fangos (4)
- -
- segundo depósito (5)
- -
- humedal artificial de flujo horizontal subsuperficial (6)
- -
- gavión de desbaste (7)
- -
- tubo hueco de hormigón-testigo control de volumen (8)
- -
- arqueta de recogida (9)
- -
- balsa de almacenaje (10).
La figura 2 muestra la sección vertical del
humedal artificial (6), en el que se aprecia las dos capas del
gavión de desbaste (7), la inferior de grava y la capa superficial
de arena.
El purín bruto de la explotación se almacenó en
una fosa subterránea (1) con agitador para su homogeneización. A
continuación se puso en marcha el agitador de purines situado en el
depósito receptor, durante aproximadamente media hora, de tal forma
que los purines depositados fueron homogeneizados, facilitando y
optimizando el trabajo posterior del compactador (2).
Se utilizó un sistema de alimentación de tipo
continuo mediante una bomba sumergible, cuyo caudal era regulado
mediante una llave de accionamiento manual que lleva incorporado el
equipo a la entrada al compactador (2), y además, una toma de agua
supletoria regulada por una llave (manual) por si el producto
entrante en el compactador (2) es demasiado espeso.
De esta manera, los purines brutos entran a
presión al cuerpo cilíndrico del compactador (2), y después de una
primera separación en un filtro o malla especial, el concentrado de
sólidos pasa por un tornillo sinfín a un filtro cilíndrico,
mientras, el resto del volumen de purín que no pueda ser procesado
en ese momento es retornado al depósito de recepción de purines por
medio de una manguera de igual calibre que la que alimenta el
compactador (2). El filtro cilíndrico consiste en una serie de
varillas de acero inoxidable agrupadas con una distancia entre ellas
de 0,5 mm, expulsando a través de estos orificios los líquidos (fase
líquida). La fase sólida, que permanece en el interior del cilindro
es comprimida contra el "regulador de expulsión", pudiéndose
modificar su contenido en agua mediante la colocación de pesas en un
brazo de palanca exterior de dicho regulador, variando así la
humedad con que se obtiene esta fase sólida. Mediante la acción del
compacter sobre el purín en bruto, se obtuvieron dos
fases:
fases:
Fase líquida: que con este tipo de compacter y
el purín empleado, que contenía menos del 10% de materia seca,
obteniéndose por término medio, entre 5000 y 6000 litros por hora de
trabajo.
Fase sólida: con este tipo de de compacter y el
purín empleado en este ensayo, que contenía menos del 10% de materia
seca, obteniéndose por término medio, entre 375 y 450 kg/h de
trabajo.
La fase líquida es conducida, mediante una
tubería de PVC, a primer depósito (3) En este depósito se inyecta el
aire de forma intermitente a esta fase, mediante la acción de un
compresor de aire, creando unas condiciones aerobias que permiten el
desarrollo de una flora bacteriana (Nitrosomas y Nitrobacter) que
degrade el nitrógeno amoniacal y la urea presente en los purines de
cerdo y convirtiéndolos en nitritos, luego en nitratos, con lo cual
se reduce la carga de urea y amoníaco del purín que tanto frena la
utilización de esta fase líquida en agricultura como agua de riego.
En esta etapa, las partículas en suspensión floculan y coagulan.
Después de 3 días esta fase líquida se hace
pasar por un espesador de fangos (4). Los fangos se desplazan al
interior del tambor y salen con una concentración muy superior a la
inicial. El proceso está automatizado y monitorizado. Los sólidos
más finos retornan acumulándose junto con los otros obtenidos
anteriormente y la fase líquida se almacena en un segundo depósito
(5) donde se deja decantar 10 días eliminándose de esta manera la
mayor parte de los sólidos existentes en el purín bruto.
Otra característica propia e innovadora del
procedimiento es que el proceso de fitodepuración se ha llevado a
cabo mediante el uso de un humedal artificial de flujo horizontal
subsuperficial (6) que trabaja por lotes de efluente líquido, no de
flujo continuo como en el resto de humedales artificiales
conocidos.
\newpage
Por ello su diseño difiere de los demás por la
incorporación a estos humedales de llaves de paso de entrada y
salida así como sus dimensiones y modo de empleo respetando unos
tiempos de retención hidráulicos, (TRH).
Una vez decantado el efluente líquido se utiliza
para el llenado del humedal artificial (6) mediante la acción de una
bomba y apertura de llave de entrada hasta su capacidad máxima. El
efluente líquido porcino permanece en el humedal artificial (6) un
tiempo de retención hidráulico comprendido entre 1 y 2 meses de tal
forma que con este TRH se obtiene un mayor rendimiento de
eliminación de contaminantes.
El efluente se suministra mediante tuberías y
apertura de llaves de paso de una manera tal que el nivel de agua
siempre se mantiene por debajo de la superficie del lecho. El
efluente no cae sobre la arena sino sobre un gavión de desbaste (7)
para evitar que ésta sea arrastrada hacia el interior y permitiendo
un desbaste. La pendiente hacia el otro extremo facilita el drenaje
del agua. La superficie superior es generalmente horizontal. La
salida del efluente depurado del humedal hacia una arqueta se
realiza por gravedad mediante un tubo de drenaje colocado bajo la
superficie, evitándose los problemas de mal olor. Por lo tanto, se
soluciona uno de los problemas comentados anterior-
mente.
mente.
A continuación se describe el diseño empleado
para el proceso de fitodepuración, el cual no debe entenderse como
limitante del alcance de la presente invención. El diseño del
humedal artificial (6) de flujo horizontal por lotes es el
siguiente:
- -
- Longitud de la zanja: 27 m y delimitado por bordillos de hormigón.
- -
- Impermeabilización con láminas de polietileno de alta densidad (HDPE).
- -
- Profundidad: 100 cm.
- -
- Ancho en profundidad: 200 cm.
- -
- Ancho en superficie: 250 cm.
- -
- Gavión para desbaste: corresponde al primer metro de los 27 m de longitud, en el extremo del inicio de la zanja y relleno de grava 23 y 40 mm de diámetro de tamaño y 100 cm en profundidad.
- -
- Longitud de plantación: 26 m.
- -
- Material de relleno en la zona de plantación: 80 cm de profundidad de grava de entre 23 y 40 mm de diámetro de tamaño y una capa superficial de arena de 20 cm.
- -
- Planta seleccionada: Phragmites australis.
- -
- Densidad de plantación: 10 plantas por metro cuadrado.
- -
- Pendiente en profundidad: 1%.
- -
- Arqueta de recogida (9) de efluentes: 150 cm de ancho, 100 cm de largo, 100 cm de profundidad y delimitado por bordillos de hormigón.
- -
- Llaves de paso: entrada y salida del efluente en humedal artificial (6).
Las gravas empleadas fueron de origen calizo,
roca sedimentaria compuesta mayoritariamente por carbonato cálcico.
Se caracterizó por la presencia de grandes cavidades comunicadas
entre sí y con el exterior por medio de canales que permitió un
mayor crecimiento y multiplicación de los microorganismos
responsables de los procesos de degradación del material
orgánico.
En este procedimiento se ha constatado como
substrato diversas capas de grava de distintos tamaños encontrando
que una capa de 80 cm de profundidad de grava de entre 23 y 40 mm de
diámetro de tamaño es el que permite una mayor eliminación de
fósforo.
Este substrato absorbió cationes de diversos
tipos a partir de los efluentes contaminantes y reteniéndolos dentro
de su propia estructura, permitiendo que fluya el agua así
purificada. Los cationes absorbidos se vuelven a ceder entonces muy
lentamente al exterior, de nuevo mediante intercambio catiónico, y
por tanto se hacen disponibles para la acción oxidante de los
microorganismos que están presentes en la rizosfera.
El ión amonio (que, entre los diversos cationes
contaminantes, es el que generalmente está presente en la mayor
concentración) fue capturado por la grava mediante intercambio
catiónico que se cede de nuevo a niveles de concentración inferiores
de modo que los microorganismos presentes en la rizosfera, tales
como Nitrosomonas y Nitrobacter, lo oxidaron a iones nitrato, estos
iones nitrato por un lado fueron usados por algunas plantas y otra
parte se redujo a nitrógeno gaseoso (N_{2}) mediante bacterias
desnitrificantes y liberándose después a la atmósfera.
Los metales pesados presentes en el efluente,
fueron capturados por la grava y fueron absorbidos por las raíces de
las plantas y transferidos a la parte aérea (el tallo y las hojas),
donde se acumularon.
De acuerdo con este procedimiento se ha
constatado que la Phragmites australis es un macrófito capaz
de sobrevivir bajo las altas cargas contaminantes características
del efluente porcino.
Además, también se ha constatado entre varias
densidades de plantación que una densidad de 10 plantas
Phragmites por metro cuadrado garantiza una buena cobertura del lecho y propagación de las plantas en el plazo de cortos periodos de tiempo atendiendo a la naturaleza del efluente que estamos tratando y a las condiciones de operación.
Phragmites por metro cuadrado garantiza una buena cobertura del lecho y propagación de las plantas en el plazo de cortos periodos de tiempo atendiendo a la naturaleza del efluente que estamos tratando y a las condiciones de operación.
Para la detección del volumen alcanzado se
dispuso de un tubo hueco de hormigón (8) incrustado en los 20 cm de
capa de arena que fue usado como testigo para visualizar que el
llenado se realizara correctamente. Por otro lado, también se
dispuso de medidores de volumen para el registro del volumen
procesado en cada momen-
to.
to.
El volumen procesado por el humedal depende de
sus dimensiones y el grado de desarrollo de la planta. Teniendo en
cuenta las dimensiones que anteriormente se han detallado, el
volumen en ausencia de gravas y arena
sería:
sería:
27\ m\
(largo)\ x\ 0.80\ m\ (profundidad)\ x\ (2+ 2.5)/2\ m\ (ancho) =
48.6\
m^{3}
En este procedimiento se ha constatado que, en
los dos primeros años el volumen que es capaz de procesar el humedal
es aproximadamente un tercio del volumen total en ausencia de
material de relleno y una sexta parte cuando las raíces de la planta
están más desarrolladas, es decir entre 16,2 y 8,1 m^{3}.
Finalmente, después del TRH el humedal se vació
por gravedad mediante la apertura de una llave a través de un tubo
situado casi a la altura del fondo. El efluente líquido pasó a una
arqueta y después por acción de una bomba se condujo a una balsa de
almacenaje (10) impermeabilizada con láminas de polietileno de alta
densidad (HDPE), delimitada con bordillos de hormigón de 10 m de
ancho, 5 m de largo y 2 m de profundidad.
Los procesos previos permitieron que las
características del efluente fueran las óptimas para que tuviera
lugar el crecimiento espontáneo de microalgas. El efluente estuvo
almacenado aproximadamente 3 meses.
Se ha constatado que de entre todas las
microalgas crecidas en la balsa de almacenamiento se aisló una cepa
de una clorofícea, del género Scenedesmus la cual fue la de
mayor proporción y la responsable del proceso de
biorremediación.
A continuación se muestran los resultados
obtenidos de un ejemplo práctico llevado a cabo en una explotación
porcina tras la aplicación del procedimiento descrito
anteriormente.
Los procesos de almacenamiento, homogeneización,
separación de fases, aireación, espesado de fangos y decantación en
su conjunto permitieron eliminar: 4% de conductividad eléctrica, 53%
de sólidos totales en suspensión, 85% de sólidos sedimentables, 47%
de demanda química de oxígeno, 44% de fósforo total, 16% de
nitrógeno total kjeldahl, 11% de nitrógeno amoniacal, 20% de
nitrógeno orgánico, 9% de cloruro, 26% de bromuro, 28% de sulfato,
9% de ión sodio, 16% de ión potasio, 4% de ión calcio y 6% de ión
magnesio. La concentración de nitratos se mantuvo constante sin
grandes variaciones.
El proceso de fitopurificación permitió
eliminar: 9% de conductividad eléctrica, 91% de sólidos totales en
suspensión, 100% de sólidos sedimentables, 75% de demanda química de
oxígeno, 64% de fósforo total, 80% de cobre, 88% de cinc, 43% de
nitrógeno total kjeldahl, 40% de nitrógeno amoniacal, 69% de
nitrógeno orgánico, 61% de bromuro, 3% de ión potasio y el 38% del
ión calcio. Se produjo un aumento de concentración nitratos en torno
al
72%.
72%.
El proceso de biorremediación permitió eliminar:
19% de conductividad eléctrica, 12% de demanda química de oxígeno,
28% de fósforo total, 61% de cobre, 54% de cinc, 62% de nitrógeno
total kjeldahl, 64% de nitrógeno amoniacal, 49% de nitrógeno
orgánico, 73% de nitrato y 27% de bromuro.
El procedimiento logró importantes eliminaciones
como 29% de conductividad eléctrica, 93% sólidos totales en
suspensión, 100% de sólidos sedimentables, 88% de demanda bioquímica
de oxígeno en 5 días, 88% de demanda química de oxígeno, 86% de
fósforo total, 93% de cobre, 94% cinc, 82% de nitrógeno total
kjeldahl, 80% de nitrógeno amoniacal, 87% de nitrógeno orgánico, 14%
de aerobios mesófilos, 77% de coliformes totales 60% de coliformes
fecales y 65% de estreptococos fecales y ausencia de Escherichia
Coli, Salmonella y Shigella.
\newpage
De forma general, aplicando el procedimiento
según la secuencia de los procesos mencionados anteriormente
permitió obtener finalmente los resultados mostrados en la tabla
1:
Estos resultados correspondieron a los valores
medios obtenidos de 891 muestras en parámetros
físico-químicos y en parámetros microbiológicos en
una experiencia llevada a cabo mediante el procedimiento descrito
anteriormente.
Estos resultados suponen una eficiencia de
depuración de estos efluentes porcinos de tal forma que permite
utilizarlos como agua de riego con un contenido en nitrógeno 5,5
veces más bajos que el purín inicial. Suponiendo un avance en la
gestión y tratamiento de efluentes porcinos para la obtención de
agua de riego con un bajo contenido en nitrógeno así como de otros
parámetros.
Claims (13)
1. Humedal artificial (6) del tipo de flujo
horizontal subsuperficial no continuo y trabajo por lotes que se
caracteriza porque consiste en un cuerpo de sección
trapezoidal invertida, con los laterales en pendiente orientada en
profundidad hacia un interior y que aloja una pluralidad de plantas
macrófitas sustentadas sobre una superficie de arena que descansa
sobre una capa de grava en la parte inferior, todo ello de tal forma
que cada lote de efluente líquido inunda subsuperficialmente el
lecho de grava del cuerpo del humedal sin inundar la superficie de
arena pasando inicialmente sobre un gavión de desbaste (7), y
produciéndose la salida del efluente depurado hacia una arqueta de
recogida (9) por gravedad mediante un tubo de drenaje colocado en el
extremo final de salida bajo la superficie del humedal.
2. Humedal artificial (6) según la
reivindicación 1 caracterizado porque el lecho comprende una
capa inferior de grava de 23-40 mm de diámetro y una
capa superficial de arena.
3. Humedal artificial (6) según cualquiera de
las reivindicaciones 1-2, caracterizado
porque la grava es de material calizo.
4. Humedal artificial (6) según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las
plantas macrófitas son del género Phragmites.
5. Humedal artificial (6) según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores caracterizado porque
comprende una densidad de plantación de 10 plantas macrófitas por
m^{2}.
6. Uso de un humedal artificial (6) según las
reivindicaciones 1-5 para la fitopurificación de
efluentes líquidos.
7. Procedimiento para la depuración de efluentes
líquidos caracterizado porque comprende las siguientes
etapas:
- h)
- Almacenamiento, homogeneización y oxidación del purín bruto en una fosa subterránea (1) con agitador de hélice con turbina,
- i)
- Separación de fases sólida y líquida en compactador (2) mediante dos etapas:
- b.1)
- filtración en filtro o malla,
- b.2)
- paso del filtrado de la etapa b.1) por tornillo sinfín y filtrado con filtro cilíndrico,
- j)
- Aireación, floculación y coagulación de la fase líquida procedente de la etapa b.2) en un depósito (3) en condiciones aerobias,
- k)
- Espesado de fangos procedente de la etapa c) en el espesador de fangos (4),
- l)
- decantación de la fase líquida procedente de d) en ausencia de agitación en depósito (5), y eliminación de sólidos existentes en el purín bruto,
- m)
- fitopurificación del efluente procedente de la etapa e) en humedal artificial de flujo horizontal subsuperficial (6) según cualquiera de las reivindicaciones 1-5,
- n)
- biorremediación mediante microalgas del efluente procedente de la etapa f) en balsa de almacenaje (10).
8. procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque el humedal artificial de flujo
horizontal subsuperficial (6) tiene un tiempo de retención
hidráulico comprendido entre 1-2 meses.
9. Procedimiento según la reivindicación 8,
donde las microalgas de la etapa g) son clorofíceas.
10. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 9, donde las microalgas de la etapa g) son del
género Scenedesmus.
11. Procedimiento según la reivindicación 7,
donde el tiempo de biorremediación de la etapa g) es de 3 meses.
12. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 7-11, donde los efluentes líquidos
son purines.
13. Sistema de depuración de efluentes líquidos
que comprende:
- -
- una fosa subterránea (1)
- -
- un compactador (2)
- -
- un primer depósito (3)
- -
- un espesador de fangos (4)
- -
- un segundo depósito (5)
- -
- caracterizado porque además comprende un humedal artificial de flujo horizontal subsuperficial (6) según cualquiera de las reivindicaciones 1-5 y una balsa de almacenaje (10).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201131027A ES2363363B2 (es) | 2011-06-17 | 2011-06-17 | Humedal artificial y uso del mismo para la fitopurificación de efluentes líquidos |
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|---|---|---|---|
| ES201131027A ES2363363B2 (es) | 2011-06-17 | 2011-06-17 | Humedal artificial y uso del mismo para la fitopurificación de efluentes líquidos |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| ES2363363A1 true ES2363363A1 (es) | 2011-08-01 |
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ID=44263139
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|---|---|---|---|
| ES201131027A Active ES2363363B2 (es) | 2011-06-17 | 2011-06-17 | Humedal artificial y uso del mismo para la fitopurificación de efluentes líquidos |
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| ES (1) | ES2363363B2 (es) |
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