depuración de aguas residuales urbanas mediante

DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES URBANAS MEDIANTE INFILTRACIÓN
DIRECTA SOBRE EL TERRENO. EL MODELO EXPERIMENTAL DE
DEHESAS DE GUADIX, (GRANADA)1.
LUIS MORENO MERINO2; JOSÉ ANTONIO GOMEZ LOPEZ3; JOSÉ MANUEL
MURILLO DÍAZ4; JUAN CARLOS RUBIO CAMPOS5.
RESUMEN La infiltración directa sobre el terreno de aguas residuales es una alternativa
viable a los métodos convencionales de depuración, especialmente eficaz en el caso de
pequeños núcleos de población cuyos vertidos no presentan componente industrial y por tanto
son biodegradables. El principal factor limitante en este tipo de instalaciones de tratamiento y
depuración son las características físico-químicas del suelo que ha de actuar como lecho
filtrante, pues este debe cumplir unas condiciones mínimas de permeabilidad y capacidad de
depuración. En este artículo se presenta las características de diseño, construcción y puesta en
funcionamiento de una instalación experimental de depuración de ARU mediante infiltración
directa sobre el terreno; así como un sistema de muestreo de las aguas subterráneas, el suelo y
la solución del suelo, con el fin de monitorizar el impacto del vertido sobre el medio
subterráneo (agua y matriz sólida). Las instalaciones se han construido sobre materiales
considerados como “limite” debido a su reducida permeabilidad y especial composición
mineralógica. Los resultados obtenidos tras casi un año de experiencia permiten afirmar que
el sistema es viable, alcanzándose tasas de eliminación de la DQO del 90%, de la DBO del
95,7%, del COT del 80%, y de los sólidos en suspensión de hasta el 94%.
ABSTRACT Wastewater direct infiltration on the soil is a viable alternative to the
conventional purification methods, and is especially efficient for small villages that have
spills with no industrial component and so are completely biodegradable.The main restricting
factor for these treatment and purification plants are the physical and chemical soil
characteristics. This soil has to be the filter bed and must observe some minimal permeability
and purification capacity conditions. In this paper, the design, construction and taking into
operation characteristics of an experimental plant for urban wastewater purification through
soil direct infiltration are shown, and so it is the groundwater, soil and soil solution
monitoring system, with the objective of characterize the spill impact on the underground
medium (water and solid matrix). The plant has been constructed on materials considered as
“limit” due to their low permeability and mineralogical composition. The obtained results,
after almost one year of experience, permit to state that the system is viable, reaching DQO
removal ratios of 90%, DBO of 95,7%, TOC of 80% and suspended soils up to 94%.
1
Este trabajo ha contado con la financiación de la CICYT dentro del proyecto HID96-1326, titulado: "Recarga
artificial de acuíferos: evaluación, análisis y seguimiento de condicionantes técnicos y económicos”.
2
Doctor en Recursos Naturales (UCM). Especialista en hidrología aplicada (UPM). Instituto Tecnológico
Geominero de España.
3
Ingeniero Técnico de Minas. Instituo Tecnológico Geominero de España.
4
Ingeniero de Minas (UPM). Jefe de Servicio de Técnicas Hidrogeológicas. Instituto Tecnológico Geominero
de España.
5
Doctor en Ciencias Geológicas (UCM). Jefe de Oficina de Proyectos Técnicos de Granada. Instituto
Tecnológico Geominero de España.
Palabras clave: Aguas residuales urbanas; Infiltración rápida; Depuración; Recarga de
acuíferos.
Key Words: Urban waste water; Rapid infiltration; Reclamed water; Artificial recharge of
ground water.
1.- INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS.
El agua de calidad es un recurso estratégico, escaso y desigualmente repartido y como señala
Gómez Orea (Gómez Orea, 1998), “el agua, además de recurso, es receptor de efluentes
líquidos, -vertidos-, es un medio particular en el que se desarrollan ecosistemas específicos y
es uno de los elementos más importantes en la configuración del paisaje”, por ello su
conservación y protección frente agresiones externas (contaminación, sobreexplotación) debe
ser un objetivo prioritario de las administraciones.
La concentración de la población en núcleos urbanos acarrea la dificultad de gestionar los
residuos producidos, que en otras circunstancias podrían ser eliminados mediante procesos
naturales, pero que en las condiciones impuestas por la actividad antrópica, (elevada
producción de contaminantes y naturaleza agresiva de los mismos), sobrepasan ampliamente
la capacidad de depuración de suelos y aguas (Moreno, 2000). La consecuencia inmediata de
esta situación es la alteración del medio ambiente y los ecosistemas, introduciendo en ellos,
de forma puntual, grandes cantidades de nutrientes y en ocasiones de productos
contaminantes que pueden modificar la composición y calidad de las aguas superficiales y
subterráneas, comprometiendo seriamente su uso.
El tratamiento sistemático de las aguas residuales tiene su primer precedente en épocas muy
recientes, entre finales del siglo pasado y principios del presente (Metcalf-Eddy, 1994),
momento en el que el desarrollo de la microbiología era aún incipiente y la relación entre
aguas residuales y enfermedad aún no estaba claramente establecida. Los avances
conseguidos en el último siglo han sido espectaculares, y en la actualidad, en el ámbito
europeo, el porcentaje de población abastecida cuyas aguas residuales sufren algún tipo de
tratamiento de depuración varia desde un máximo del 98 % en Dinamarca, hasta el 11,4 %
en Grecia, España se encuentra en el 59,1 % (MIMAM, 1998).
No obstante los avances conseguidos, la gestión y tratamiento de las ARU constituyen aun un
problema sanitario y medioambiental importante, pues aunque existen técnicas avanzadas de
tratamiento de aguas y lodos, capaces de producir un efluente de calidad muy elevada, la
inversión económica y de recursos humanos necesaria para su puesta en práctica y
mantenimiento, puede llegar a ser prohibitiva, especialmente en el caso de pequeñas
poblaciones aisladas. No obstante, el desarrollo a escala mundial, en las últimas décadas, de
técnicas “blandas” de tratamiento de ARU, compatibles con el medio ambiente y con
reducidos requerimientos de inversión económica y mantenimiento, permite abordar el
problema de la eliminación de residuos líquidos urbanos desde una nueva perspectiva. Se
trata de técnicas novedosas y eficaces que no hacen sino aprovechar los procesos y sistemas
naturales de depuración que durante milenios han posibilitado la eliminación de la
contaminación orgánica de la biosfera.
A escala nacional, especialmente en zonas deprimidas y escasamente pobladas, existe un
especial interés por la implementación de estas técnicas de depuración, siempre que sean,
técnica y económicamente, abordables por pequeños municipios, pues proporcionan
soluciones al problema de eliminación de las ARU con suficientes garantías y con una
inversión y mantenimiento reducidos, además permiten abordar los objetivos de depuración
impuestos por la normativa europea (Directiva 91-271-CEE) sin necesidad de hacer
modificaciones relevantes en las previsiones presupuestarias de los ayuntamientos.
El ITGE, como organismo investigador de la dinámica del agua y de los contaminantes en el
subsuelo, viene desarrollando desde 1990 (Nieto, 1994) una línea de trabajo, encaminada a
evaluar las posibilidades de aplicar la tecnología de tratamiento suelo-acuífero como
elemento depurador de las aguas residuales, así como de almacenamiento del efluente tratado.
Por ello se planteó, a través de un proyecto CICYT, la necesidad de diseñar una planta
piloto, plenamente operativa, de infiltración directa sobre el terreno de aguas residuales
urbanas, de forma controlada, para analizar su impacto real sobre el sistema agua/suelo y su
viabilidad a largo plazo. La atención se ha centrado en formaciones que a priori serian
descartadas por situarse sobre materiales inadecuados por su baja permeabilidad, según el
criterio de la EPA (EPA, 1984).
En el presente artículo se exponen los trabajos de diseño, construcción y equipamiento, así
como un resumen de los resultado obtenidos en la planta experimental de tratamiento de
ARU mediante infiltración directa sobre el terreno, instalada en la población de Dehesas de
Guadix.
2.- MATERIALES Y MÉTODOS.
2.1.- Selección de la ubicación del sistema experimental de balsas de infiltración.
La elección de la ubicación del sistema de balsas se ha realizado en base a cuatro criterios: a)
la población debía ser inferior a 2.000 habitantes equivalentes en época punta lo que permite
unas instalaciones de tamaño manejable y coste abordable; b) el material del lecho filtrante
debía encontrarse en el rango de baja a media permeabilidad, (en el entorno de 25 mm/hora),
c) los vertidos han de carecer de componente industrial o de existir, su naturaleza debe ser
asimilable a un vertido típico urbano y d) las instalaciones de recarga no deben afectar al uso
tradicional del agua. De entre las múltiples opciones analizadas se seleccionó la población de
Dehesas de Guadix pues cumple con todos los criterios expuestos. Se trata de un municipio
con 699 habitantes (INE, 1995) que dispone de una red de saneamiento unitario construida en
PVC en la que se consideran prácticamente despreciables la pérdidas ya que es bastante
reciente, la producción aproximada de ARU es de 82,8 m3 /día, no existen industrias en la
población excepto dos chacineras cuyo vertido es asimilable a urbano, las aguas residuales
son sometidas a un pretratamiento (desarenado, desengrasado y desbaste) y posteriormente se
vierte en un filtro verde (chopera) que tiene una extensión de 2000 m2 pero que, debido a su
reducida superficie e inadecuado mantenimiento (está en su mayor parte colmatado en
superficie), no es capaz de admitir toda la carga de agua residual que le llega.
Desde el punto de vista hidrogeológico, las instalaciones se encuentran situadas sobre el
acuífero aluvial del río Guadahortuna que está constituido fundamentalmente por
formaciones detríticas holocenas que tienen como base impermeable las margas del
Tortoniense (ITGE 1997).
2.2.- Diseño del dispositivo de infiltración.
El diseño del dispositivo de infiltración (figura 1) se ha realizadose en base a las
recomendaciones del “Process design manual for land treatment of municipal wastewater.
Supplement on rapid infiltration and overland flow” (EPA, 1984). Los parámetros básicos de
diseño son: la tasa de infiltración (K), y la carga hidráulica de agua residual CHAR. A la tasa
de infiltración se le aplica un coeficiente de corrección que oscila entre el 2% y el 4% (EPA,
1984) para el cálculo de la carga hidráulica de agua residual aplicable. Los ensayos previos
de infiltrometría (ITGE, 1999) han dado como resultado una permeabilidad superficial media
de 0,046 cm/min con un rango de oscilación entre 0,02 y 0,09 cm/min.
Los datos empleados para el cálculo del tamaño de las balsas han sido:
Tasa de infiltración:
K= 0,152 cm/min = 820 m/año.
Caudal de agua residual disponible
considerando el 100% de consumo:
QAR = 30248,6 m3/año.
Carga hidráulica aplicable:
CHAR x 2% = 16,4 m/año
Caudal medio diario:
QARm = QAR/365 = 82,87 m3/dia
Superficie necesaria:
SNECESARIA=QAR/CHAR = 1844,43 m2
El número de ciclos de humectación desecado y su periodicidad se ha calculado considerando
que el sistema funciona a flujo continuo y teniendo en cuenta que el agua residual ha sido
sometida a un tratamiento primario y a una decantación previa de los sólidos en suspensión .
La carga hidráulica de agua residual a aplicar en cada ciclo (CHciclo) se obtiene de repartir la
carga hidráulica anual entre el número de ciclos anuales. La superficie final necesaria será la
mayor de la calculada para los períodos de verano e invierno, según la siguiente fórmula S =
(QARm x N días / ciclo) / CH CICLO. Esta superficie se distribuye en un número de balsas para
cada ciclo de carga considerado.
A la superficie del sistema que se ha calculado debe añadirse la necesaria para construir
instalación del pretratamiento que estará compuesta de desbaste, desarenado y desengrasado
además de una balsa almacén y una balsa de decantación. La superficie adicional supone
aproximadamente 400 m2. Se han calculado 17 variantes de diseño de sobre la base de las
consideraciones teóricas anteriormente propuestas habiéndose elegido finalmente una
superficie total de 2.450 m2 repartidos en dos balsas gemelas de 1.225 m2 (divididas a su vez
en dos semibalsas).
Los ciclos de humectación / secado, dada la baja tasa de vertido que se espera tener, serán en
una primera etapa de 10 días / 10 días, basándose en los resultados que se vayan obteniendo
se ajustarán con el fin de conseguir la máxima eliminación de nitrógeno. El tiempo de
residencia en las balsas de decantación y almacén es de 18 horas en cada una de ellas.
El dispositivo de infiltración consta, de forma resumida, de los siguientes elementos:
a) Toma de agua. El ARU procedente de la planta de pretatamiento llega a una arqueta de
hormigón armado que forma parte de la estación de pretratamiento, donde se ha construido
una acometida para la toma de agua. La acometida se ha realizado mediante la perforación
del muro de hormigón armado y la colocación de una brida estanca roscada de 50 mm de
diámetro. La brida se conecta a una tubería de polietileno de baja densidad de 50 mm de
diámetro mediante racores de bronce rosca-polietileno. En la tubería de polietileno se ha
insertado una válvula de esfera de latón, cuya misión es el corte y regulación del caudal de
entrada a la balsa almacén.
b) Balsa almacén. Esta balsa se ha construido mediante excavación en el terreno por medio
de una pala-retro. Tiene unas dimensiones de 11 m de largo por 11 m de ancho, una
profundidad de 1,2 m, con un talud 1:1 de inclinación, y una capacidad efectiva de 80.000
litros. En el fondo de la balsa se ha construido un desagüe con válvula de compuerta de
fundición, y un rebosadero que desemboca en el filtro verde, a 15 m de las instalaciones de
pretratamiento. Las paredes y el fondo de la balsa se han impermeabilizado mediante láminas
de PVC maleable, para evitar filtraciones.
c) Balsa decantadora. Está construida de la misma forma que la balsa almacén, con unas
dimensiones de 12 m de ancho por 12 m de largo, una profundidad de 2 m, con un talud de
1:2 para evitar derrumbamientos, su capacidad efectiva, es, al igual que la balsa almacén, de
80.000 litros. De igual manera se ha instalado un desagüe con una válvula de compuerta de
fundición y un rebosadero a 2 m de distancia, estos conectan con las conducciones de
desagüe y aliviadero de la balsa almacén.
d) Arqueta de control y vaciado de balsa decantadora. En ella se ubican las válvulas de
esfera de 90 mm de diámetro que envían el ARU procedente de la balsa de decantación, a las
balsas de infiltración. El volumen de ARU descargada se controla mediante un caudalímetro
de paletas de 100 mm de pudiendo hacerse además medidas de turbidez en continuo mediante
un Water Logger series 200. En la arqueta se ha instalado un turbidímetro de medida en
continuo. La arqueta tiene unas dimensiones de 1,5 m x 1,5 m x 2 m de profundidad. Las
paredes están entibadas con ladrillo hueco, el techo se ha construido mediante dos vigas de
hormigón y bovedillas. El acceso al interior de la arqueta se realiza por medio de una escalera
y una compuerta de chapa de 3 mm de espesor y 0,5 m de ancho por 0,5 m de largo.
e) Balsas de infiltración. Las balsas de infiltración se han construido mediante excavación
en el terreno. Esta construcción es atípica pues normalmente se vierte directamente sobre el
suelo, pero con el fin de ganar cota y evitar la necesidad de emplear bombas para la
impulsión del agua residual, ha sido necesario la excavación. Las balsas son iguales, tienen
unas dimensiones de 40 m por 40 m en la parte superior y 35 m por 35 m en la base, con una
inclinación del 66 % en las paredes, y una profundidad de 2,5 m. Mediante triangulaciones,
se procedió a la nivelación del fondo de cada una de las balsas, para posteriormente distribuir
de forma ramificada aproximadamente 160 m de tubería de PVC ranurada de 90 mm de
diámetro, por la cual se vierte el ARU a infiltrar. Las balsas están divididas a su vez en dos
semibalsas.
2.2.- Funcionamiento del sistema.
El ARU se conduce por medio de un colector a la estación de tratamiento primario, donde se
somete a un desbaste, desarenado y desengrasado. De esta estación se hace llegar a una balsa
almacén en la que permanece 18 horas, de esta se hace pasar a la balsa de decantación, y tras
18 horas de reposo se vierte directamente en la balsa de infiltración. El tiempo de vaciado de
la balsa es de unas 3 horas. Se vierten aproximadamente 50 m3 por descarga. Los periodos de
humectación/desecado han sido de 10 días.
El mantenimiento de las instalaciones consiste en la retirada periódica del material
sedimentado en las balsas de decantación, aproximadamente cada tres meses, además es
necesario evitar el crecimiento de vegetación en las balsas de infiltración por lo que en los
periodos de desecación se procede a eliminar las plantulas que van creciendo. Una vez al año
se debe limpiar con agua a presión el sistema de conducciones y válvulas.
2.3.- Diseño del dispositivo de vigilancia y control.
Para el control del impacto del sistema de depuración sobre el sistema suelo-agua se han
diferenciado tres subsistemas cuyo muestreo y control presentan características muy
diferente: el lecho filtrante, el agua subterránea y la solución del suelo.
a) Agua subterránea. El seguimiento de las aguas subterráneas se ha realizado a través cinco
sondeos piezométricos, construidos para la experiencia, y dos pozos de gran diámetro
situados en el aluvial del río Guadahortuna que se emplean, uno para el abastecimiento a la
población de Dehesas y el otro para riego. La perforación de los sondeos piezométricos se
han realizado a circulación directa con obtención de testigo continuo hasta un nivel de gravas
cuyo tamaño hace imposible la recuperación, momento en el que se ha sustituido la
herramienta de corte, corona de vidia, por un tricono de cuatro pulgadas y media con
circulación directa de polímeros para evitar derrumbamientos y colapsos. La perforación se
ha detenido al alcanzar el impermeable de base, tras lo cual se ha procedido a la limpieza del
sondeo con agua clara. Las profundidades de perforación oscilan entre 52 y 55 metros. Los
sondeos están entubados en PVC de 90 mm de diámetro ranurado a partir de los 10 metros
de profundidad. Se han cementado los 10 metros superiores y dotado a cada uno de los
sondeos de una protección metálica en el emboquille con tapa.
b) Solución del suelo. A la hora de seleccionar un método de muestreo de la solución del
suelo se ha impuesto como premisa fundamental el que las muestras deben ser
representativas, tanto del proceso que se está estudiando como del medio receptor de los
vertidos. Por ello se han establecido una serie de criterios cuyo cumplimiento se considera
esencial para garantizar la representatividad de las muestras:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
Ha de ser un sistema selectivo en profundidad.
Debe permitir el muestreo de microorganismos.
No debe alterar el material que se encuentra sobre el de forma que se modifiquen las
condiciones naturales del terreno.
Debe obtener muestra de la mayor extensión posible de balsa.
Debe captar un volumen suficiente de muestra para realizar en ella todas las
determinaciones físicas, químicas y biológicas que están previstas.
No debe alterar la composición de la muestra por someterla a condiciones anormales
o por ponerla en contacto con materiales no inertes.
El equipo necesario para su instalación ha de ser de uso común.
La extracción de la muestra no debe someter a esta a un estrés innecesario y debe
poder ser realizada por cualquier operario.
Tras un análisis exhaustivo de las posibilidades existentes se ha concluido que el sistema que
mejor se adapta a las necesidades y condicionantes del proyecto es el de lisímetros equipados
con drenes horizontales, estos consisten en dos pozos de gran diámetro con drenes
horizontales.
Los pozos están situados en el centro de las balsas de infiltración. La perforación se ha
realizado con una maquina rotativa modelo MAIT HR 110 de vástago telescópico, el detritos
es evacuado con la cuchara de la propia máquina. Se ha construido dos pozos de 1,5 metros
de diámetro y 3 metros de profundidad con seis taladros horizontales, uno cada 50 cm, y
dispuestos en estrella, con un ángulo de 60º. Los tubos para el revestimiento son de
hormigón, de 80 mm de espesor, 1,500 mm de diámetro, en tramos de 1.000 mm.
Los drenes horizontales se han realizado mediante una máquina de rotación modelo
COCHOBA, con inyección de agua a alta presión en circuito cerrado, el consumo de agua es
de aproximadamente 50 litros por metro lineal. Cada dren se ha entubado con PVC de 90 mm
de diámetro ranurado únicamente en su parte superior, excepto el primer metro, para evitar
infiltraciones del agua que percola en el perímetro del pozo. Los drenes tienen una pendiente
positiva del 2% para favorecer la toma de muestras, excepto los que están a menor
profundidad cuya pendiente es del 1% evitando de esta manera que el tubo pueda aflorar en la
balsa de infiltración. En el extremo de cada tubo se ha puesto un tapón provisto de un grifo.
La figura 2 muestra el esquema constructivo de los pozos con drenes horizontales.
c) Lecho filtrante. El lecho filtrante se ha muestreado cada tres meses mediante la apertura
manual de catas, se han tomado muestras del primer centímetro, de 1 a 5 cm, 5 a 10 cm, y a
partir de este nivel cada 10 cm hasta 60 cm.
d) Control del agua residual urbana. Se toman muestras cada 15 días del agua bruta y del
agua en cada una de las balsas
2.4.- Parámetros controlados.
El muestreo de las aguas subterráneas y de la solución del suelo ha sido aproximadamente
quincenal, el lecho filtrante se ha muestreado cada tres meses, se dispone además de muestras
de los testigos de los sondeos piezométricos, del agua del río Guadahortuna y del agua
residual.
Las determinaciones realizadas en el agua han sido: parámetros físico-químicos (pH, T, C.E.,
sólidos en suspensión, DBO, DQO y turbidez) cationes y aniones mayoritarios (Ca, Mg, Na,
K, Cl, HCO3, SO4, CO3, NO3, NH4, NO2, SiO2, P2O5) y metales pesados (Fe, Mn, Cr, Al, Hg,
Pb, Zn, Cu), en los análisis microbiológicos se han determinado: Coliformes totales,
coliformes fecales, clostridios sulfito reductores, aerobios totales y estreptococos fecales.
En el material del lecho filtrante se ha determinado: C.E, materia orgánica, nitrogeno total,
pH en agua y en KCl, carbonatos equivalentes, capacidad de cambio y cationes de cambio,
sales solubles, densidad aparente, granulometría y caracterización de la fracción arcilla por
rayos X.
3.- RENDIMIENTO DEL SISTEMA.
Se presenta de forma esquemática un análisis del rendimiento del sistema a través de la
cuantificación de los volúmenes de agua aportados, del aporte neto de carga contaminante y
del rendimiento en la eliminación de contaminantes.
A lo largo de la experiencia, se han vertido un total de 13.138 m3 de agua residual, 6313,43
m3 en la balsa A y 6525,16 m3en la balsa B, con un promedio de 53,49 m3/día en la balsa A y
53,74 m3/día en la balsa B.
La tabla 1 se presenta, de forma resumida, el aporte neto de carga, orgánica e inorgánica, a
las balsas de infiltración a lo largo de todo el periodo de control. En la primera fila se
presenta el valor medio de cada uno de los parámetros considerados, en las filas 2 y 3 los
valores correspondientes a las balsas, en la fila 4 la suma total y por último, en la fila 5 el
vertido por m2 de superficie de balsa suponiendo inundada toda ella (612,5 m2 ).
Tabla 1.- Carga vertida sobre el sistema de infiltración a lo largo de la experiencia (kg).
Media
Balsa A
Balsa B
A+B
Carga/m2
DQO
522,9
3568,8
3300,7
6869,6
11,22
DBO5
216,3
1476,7
1365,7
2842,5
4,64
S.S.
92,9
634,1
586,4
1220,6
1,99
COT
53,9
367,9
340,3
708,2
1,1
Cl
432,7
2953,4
2731,5
5684,9
9,2
SO4
662,0
4518,2
4178,8
8697
14,2
HCO3 Na
798
408,1
5446,4 2785,9
5037,3 2576,6
10483,8 5362,5
17,1
8,7
Media
Balsa A
Balsa B
A+B
Carga/m2
Mg
110,6
755,1
698,3
1453,5
2,37
Ca
212,2
1448,8
1339,9
2788,7
4,55
K
36,9
251,9
232,9
484,9
0,79
NH4
60,2
410,8
380,0
790,8
1,29
P2O5
31,1
212,2
196,3
408,5
0,67
SiO2
28,0
191,1
176,7
367,8
0,60
Zn
0,05
0,36
0,33
0,69
0,0011
En la figura 3 se presenta un gráfico de barras con los datos correspondientes al total de
sustancias vertidas en ambas balsas.
Entre los compuestos inorgánicos, el aporte más importante es el de bicarbonatos, habiéndose
vertido un total de 10.483,8 kg, no obstante, este valor, como todos los correspondientes a
carga inorgánica, excepto el fósforo y en menor medida el sodio y el cloruro, se debe, en su
mayoría, a la composición propia del agua de abastecimiento en origen, además, no sufre una
variación significativa en su paso por la red de alcantarillado.
En cuanto al aporte de
fósforo, el vertido total se
ha calculado en 408,5 kg,
la práctica totalidad de
esta cifra tiene su origen
en el vertido doméstico,
pues
el
agua
de
abastecimiento contiene
una cantidad puramente
testimonial
de
esta
especie.
Figura 3.- Vertido total sobre las balsas.
Balsa A + B
kg
12.000
10.000
8.000
6.000
4.000
2.000
0
DQO
Na
DBO5
Mg
S.S.
Ca
COT
K
Cl
NH4
SO4
P2O5
HCO3
SiO2
Figura 4.- Rendimiento del sistema de depuración en los
drenes profundos.
Variación en el contenido de las principales especies.
Dren B1
%
100
80
60
40
20
0
-20
-40
-60
DQO
Na
DBO5
Mg
S.S.
Ca
COT
K
Cl
NH4
SO4
P2O5
HCO3
SiO2
Destaca entre los cationes
el aporte de sodio, que en
total ha supuesto 5362,5
kg, de los cuales proceden
de las aguas en origen
3.351 kg por lo que el
aporte de sodio al sistema
es de 2.011 kg netos.
En
cuanto
a
los
indicadores
de
contaminación orgánica,
en total han sido vertidos
6.869,6 kg de DQO y
2.842,5 de DBO5 y de
nitrógeno, casi en su
totalidad como amonio,
790,4 kg (expresado como
NH4).
Entre los metales pesados,
el único significativo es el
zinc, con un aporte de
0,69 kg pero en la practica
esta cantidad no es mayor
que si se hubiese estado regando con el agua del propio acuífero.
Rendimiento del sistema de depuración.
En las figuras 4 y 5 se muestran los rendimientos del sistema respecto a las sustancias
disueltas en el agua y la carga bacteriana respectivamente. Se ha representado el porcentaje
de eliminación (cuando el valor es negativo significa que se produce un incremento de la
variable). El sistema se muestra especialmente eficaz en la eliminación de la contaminación
orgánica. En los drenes profundos, situados a 3 metros de profundidad, se llega a reducciones
de la DQO entre el 77,2 % y el 90 %, de la DBO entre el 87,5 y el 96,7 % y del COT entre el
77,4 y el 80 %. La reducción en sólidos en suspensión oscila entre el 70,6 y 94 %.
La eliminación de fósforo, que se observa en las gráficas, hasta de un 76,1 %, con ser
importante, a nivel del acuífero es prácticamente del 100%.
Las especies más solubles, que no se ven sometidas a procesos redox ni son retenidas por el
complejo de cambio o sometidas a degradación bacteriana ven incrementada su
concentración (magnesio, calcio, cloruros y sulfatos), el sodio y el potasio, sin embargo,
interactuan con el complejo de cambio produciéndose una ligera disminución en
concentración.
4.- CONCLUSIONES Y PERSPECTIVAS DE FUTURO.
Las elevadas tasas de depuración obtenidas, el hecho de que después de casi un año de
funcionamiento no se observe impacto sobre la calidad del agua subterránea y el que los
efectos de colmatación del lecho filtrante no hayan modificado notablemente la capacidad del
sistema, permiten, por un lado considerar el procedimiento es viable en las condiciones
estudiadas, abriéndose la posibilidad de prolongar la experiencia con el fin de desarrollar un
modelo de comportamiento de estos dispositivos en condiciones de explotación intensiva y de
abandono tras un uso prolongado. Por ello se ha abierto una nueva línea de trabajo, a través
de la realización de una tesis doctoral, que consiste en el desarrollo de un modelo matemático
de flujo y transporte mediante el cual se pretende simular el comportamiento del sistema en
diferentes condiciones de explotación y tras su abandono cuando sea preciso.
Dado que las fases de diseño y construcción de las instalaciones han supuesto una importante
inversión en tiempo y dinero se pretende obtener el mayor provecho posible de las mismas,
como modelo experimental para el desarrollo de proyectos de investigación del
comportamiento de suelo y de la zona no saturada ante contaminantes urbanos, poniéndolas a
disposición de otros grupos de investigación que tengan interés en colaborar con el ITGE en
esta línea de trabajo.
5.- BIBLIOGRAFÍA.
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treatment of wastewater. Supplement on rapid infiltration and overland flow”. Center for
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la Sociedad Europea de Conservación de Suelos. Valencia 2000.
PIES DE FOTO
Foto 1.- Ensayos previos. Los ensayos previos a la construcción del sistema de balsas de
infiltración incluyeron numerosas medidas de la capacidad de infiltración del terreno
mediante la técnica del infiltrómetro de doble anillo y de balsas inundadas.
Foto 2.- Vista de la balsa de infiltración. A. Se aprecia la situación del pozo de control con
drenes horizontales y la disposición de las tuberías de reparto del agua residual. La
excavación de las balsas ha sido necesaria para ganar cota y evitar la necesidad de un sistema
de bombeo.
Foto 3.- Piezómetro de control. Se muestra el sondeo de control situado más próximo a las
balsas de almacén y decantación. Se ha prestando un especial cuidado en proteger el
emboquillado de la acción de desaprensivos dotando a todos los sondeo de un doble entubado
con tapa metálica.
Foto 4.- Vista interior de los pozos con drenes horizontales. Los drenes horizontales están
dotados de tapas y grifos para la toma de muestras que además permiten su purga entre
muestreos.
Foto 5.- Río Guadahortuna a su paso por la población de Dehesas de Guadix. Esta imagen
fue tomada en junio de 1998, un año excepcional por sus abundantes lluvias que permitieron
que el río llevase agua durante todo el año.
Foto 6.- Toma de muestras del lecho filtrante. Se ha muestreado el lecho filtrante mediante la
apertura manual de catas.
Foto 7.- Vista de la balsa almacén. De la correcta eliminación del material decantable
contenido en el agua residual depende la vida útil de las balsas y la frecuencia de retirada de
estos sedimentos.