Conocer los humedales artificiales y su interés en la descontaminación

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En diferentes ocasiones durante estos últimos años, Aïgos incluyo en sus estudios técnicos y/u ofertas, propuestas de sistemas de tratamiento de aguas residuales de tipo humedales artificiales. Aunque este sistema es funcional desde hace más de 25 años, no se desarrolló de manera representativa en el territorio colombiano, cuando el material vegetal necesario para su funcionamiento está presente de forma natural en los diferentes pisos térmico ecológicos del país.
Consideramos útil dar a conocer esta técnica de tratamiento, con el fin que, tanto los técnicos como las instituciones responsables, lo implementen y que aprovechen sus ventajas en materia de operación, mantenimiento y protección ambiental.
Aquí dejamos a su consideración el primer de esta serie de artículos.

¿Los humedales artificiales son realmente una solución viable del tratamiento de las aguas residuales y descontaminación de los ecosistemas?

Los humedales artificiales designa un grupo de técnicas utilizadas en varios países para favorecer, no solamente la restauración de un equilibrio ecológico, sino también sacar provecho de las características y particularidades del metabolismo de las plantas acuáticas para mejorar su entorno, de acuerdo a las necesidades de una comunidad o usuarios de este mismo ecosistema o territorio asociado.

¿CUÁL ES EL HUMEDAL ARTIFICIALES MÁS USADO?

El sistema de humedal artificial más utilizado es el filtro sembrado a flujo vertical. Estos sistemas son reconocidos por su capacidad a remover la contaminación orgánica de origen doméstico, dado su funcionamiento aerobio. Sin embargo, de manera más reciente se puede observar mejoras en los procesos de nitrificación – desnitrificación cuya realización necesita tanto una etapa aeróbica como anóxica. Así se encuentra diseños en los cuales el substrato es no saturado y posteriormente saturado en aguas residuales. Muchos diseños son aún objeto de debate.

Esta familia de técnicas de depuración se enfoca en remover contaminación doméstica. En Francia, por ejemplo, la investigación empezó a finales de los años 70, en base a una primera experiencia realizada en Alemania. Hoy en día, existe en Francia más de 18.830 Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) de todo tipo sumando una capacidad de tratamiento de más de 94 millones de habitantes (Ministerio de ambiente energía y del mar, 2008).

La gran mayoría de las PTAR utilizan sistema de aireación de varios tipos para facilitar la remoción de la materia orgánica de los grandes centros urbanos, de acuerdo a lo requerido. Aunque la capacidad de tratamiento de las aguas residuales sea enorme, sigue siendo necesario ampliar la cobertura en los sectores rurales.
Dada su adaptación a pequeña escala, la construcción de los humedales artificiales en Francia, se generalizó en los asentamientos rurales a partir de los años 1990. Hoy en día, más de 2.500 humedales artificiales están en funcionamiento en Francia (IRSTEA, 2012), lo que representa un mínimo de 15% del parque de PTAR distribuidas sobre el territorio nacional.

Los humedales artificiales pueden dividirse en dos grandes grupos: los de escurrimiento superficial y los de infiltración en substrato sólido.

Existe un número importante de diseño de humedales artificiales agrupado en dos principales ramas:

  1. los de escurrimiento superficial imitando los ecosistemas acuáticos lenticos, considerados útiles para mejorar las características de un agua tratada, antes del vertimiento
  2. los substratos filtrantes sobre substrato fino que utilizan, por lo menos, la flora bacteriana y el sistema radicular de las plantas durante la percolación de las aguas residuales por tratar

En este último caso, el manejo de la alternancia “aire / agua” es fundamental para asegurar la buena oxigenación del substrato y procesar la materia orgánica y una parte del nitrógeno.
El tipo de humedal artificial más construido es el filtro sembrado a flujo vertical, cuyo principio fue adaptado en varios tipos de diseño según las empresas y por supuesto los objetivos de calidad definidos por las instituciones.
Generalmente, la vida útil de este tipo de humedal artificial se establece entre 10 y 15 años. Después de este plazo se observa fenómenos de colmatación que podrán justificar el retiro de los lodos acumulados a nivel superficial o el cambio del sustrato para prolongar significativamente el uso del mismo. Esta periodicidad para la extracción de los lodos, representa una ventaja enorme frente a otros tipos de planta de tratamiento de aguas residuales tal como los reactores anaeróbicos y por supuesto los lodos activados, en los cuales el retiro de los lodos debe ser diario, lo que se vuelve rápidamente demasiado costoso para los pequeños centros poblacionales rurales.
Con el filtro sembrado a flujo vertical, estamos lejos del funcionamiento ecológico de un lago, pero nos acercamos bastante del funcionamiento de los humedales naturales tipo someros temporales, ubicados en margen del lecho menor de un río.
Es interesante anotar, dado la existencia de numerosas lagunas de oxidación en muchos departamentos colombianos, que varios proyectos han permitido una asociación exitosa entre los humedales artificiales y las mismas lagunas de oxidación.
Los desafíos actuales de este tipo de PTAR son doble: mantener las condiciones aeróbicas para favorecer la mineralización de la materia orgánica, y favorecer las condiciones necesarias para un tratamiento óptimo de los nutrientes (Nitrógeno y Fósforo).
En futuros artículos cortos, Aïgos tratará de entrar en detalle sobre unas de las técnicas de humedales artificiales.

Stéphane ROUX

Bibliografía

Évaluation des procédés nouveaux d’assainissement Conception et exploitation des stations de traitement des eaux usées des petites et moyennes collectivités (EPNAC): Ecophyltre, ONEMA, IRSTEA, 2014.
Filtre à écoulement vertical, non saturé – saturé, ONEMA, IRSTEA, 2015

Les Filtres plantés de roseaux : évolution de la recherche y tendances actuelles, Science Eaux & Territoires Nº9, 2012.
Traitement des eaux usées domestiques para marais artificiels : état de l’art et performances des filtres plantés de roseaux en France, Pascal Molle, Alain Lienard, Catherine Boutin, Gerard Merlin, Arthur Iwema, 2004

Indicateurs de colmatage de filtres plantés de roseaux à écoulement vertical, P.Bois, J.Laurent, M. Nuel, A. Wanko, 2015, 13 paginas.
Épuration des eaux usées domestiques par filtre plantés de macrophytes. Agence de l’eau Rhône Mediterranée Corse, 2005, 45 paginas.

Guide pour l’étude des technologies conventionnelles du traitement des eaux usées d’origine domestique, Chapitre 5. B. Bernier, Ministère de l’environnement, Gouvernement du Québec, 2001

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