¿Qué es un filtro verde para el tratamiento de aguas?

Un filtro verde consiste en una superficie de terreno donde se establece una plantación forestal o agrícola, a la que se suministra, de forma recurrente y programada, aguas residuales urbanas. Una parte de estas aguas se evapora a la atmosfera y el resto es absorbido por las raíces de las plantas o es filtrada a través del suelo.

Un filtro verde provoca procesos físicos, químicos y biológicos naturales en el ecosistema suelo-agua. Estos procesos naturales reducen de forma considerable gran parte de los contaminantes del agua residual como: demanda biológica de oxigeno (DBO5), demanda química de oxigeno (DQO), sólidos suspendidos, nitrógeno, fósforo, y microorganismos patógenos.

 

Ventajas de un filtro verde

Los filtros verdes cuentan con escasas referencias en España. Sin embargo, presentan interesantes ventajas que debemos tener en cuenta a la hora de decidir el tipo de tratamiento que queremos dar a nuestras aguas residuales. Algunos de los aspectos favorables son:

  • La construcción y operación es fácil.
  • El mantenimiento es muy sencillo y requiere poco personal.
  • La fase de pretratamiento es reducida.
  • Tiene un número de averías muy bajo por la escasez de equipos mecánicos.
  • Presenta una elevada eficiencia de tratamiento para la mayoría de contaminantes urbanos presentes en el agua residual.
  • Las especies de plantas adecuadas admiten el aporte de residuos sin tener efectos negativos sobre ellas.
  • Es recomendable para pequeñas poblaciones turísticas con afluencia puntual de personas que producen una gran variación en la carga contaminante y caudal.
  • Es idónea en parques naturales y zonas protegidas medioambientalmente.

 

Inconvenientes de un filtro verde

A pesar de ser grandes defensores de este tipo de tratamiento de agua residual, debido a las ventajas señaladas anteriormente, también debemos reconocer que existen ciertos inconvenientes a considerar:

  • Requieren grandes áreas de terreno.
  • No es aplicable a todos los suelos (depende de su capacidad de infiltración y de la profundidad del nivel freático).
  • En climas de invierno frio se produce una parada vegetativa en el crecimiento de los cultivos instalados en el filtro disminuyendo considerablemente el rendimiento de eliminación de los contaminantes de las aguas residuales.
  • Las áreas forestales se establecen sobre terrenos con mayores pendientes, esto puede provocar un crecimiento diferente de los arboles.
  • Mayor riesgo de contaminación de las aguas subterráneas frente a sistemas de depuración tradicionales.

 

Curso de Depuración de aguas residuales

 

Proyecto de un filtro verde para el tratamiento de aguas residuales

Para diseñar un filtro verde destinado a la depuración de aguas es preciso tener conocimientos de tratamientos de aguas generales y específicos que se pueden adquirir mediante cursos de formación técnicos.

Los cinco aspectos fundamentales a considerar en el diseño de filtros verdes son:

 

Selección y evaluación del emplazamiento.

La selección y evaluación del emplazamiento constituyen una de las características más importantes a considerar en este tipo de proyectos. Para esta tarea debemos analizar la permeabilidad del suelo y la profundidad de las aguas subterráneas.

Se puede decir que el suelo presenta condiciones óptimas cuando: la conductividad eléctrica es inferior a 4 mmhos/cm, la permeabilidad del suelo está entre 5 y 50 mm/h, el pH está entre 5,5 y 8,5. Las pendientes del terreno se encuentran entre el 2 y el 15 %, y las aguas subterráneas se encuentran a profundidades entre 0,5 y 1,5 m

 

Selección de las especies vegetales

La selección de las especies vegetales es otro aspecto fundamental en el proceso de diseño. Muchas decisiones asociadas al proyecto estarán en función del tipo de plantación o cultivo de especies vegetales.

Las plantas más adecuadas son las que presentan un alto consumo de agua, una elevada capacidad de asimilación de nutrientes, elevada tolerancia a la humedad del suelo, mínimas necesidades de control y baja sensibilidad a los contaminantes disueltos en el agua residual.

Entre estos cultivos se encuentran especies forrajeras perennes, turbas, algunas especies de árboles, árboles y arbustos frutales y ciertos cultivos agrícolas. 

Las plantaciones forestales y forrajeras presentan una elevada capacidad de asimilación de nutrientes, mientras que los volúmenes de agua requeridos son significativamente menores que los que demandan los cultivos agrícolas.

 

Necesidades de pretratamiento

Las necesidades de pretratamiento se basan en la calidad del influente, es decir, la composición del agua residual a tratar. En este sentido, se deben considerar como varios procesos unitarios que se combinan con otros procesos para alcanzar un sistema de tratamiento complejo.

El nivel de pretratamiento puede variar desde un tratamiento primario básico hasta uno avanzado. Esto dependerá de la calidad exigida en el efluente y del objetivo final del tratamiento, que puede ser verter al cauce del río o reutilización agrícola, reutilización para limpieza de calles, reutilización para riego de jardines públicos u otros.

Cuando se emplean especies forestales los niveles de pretratamiento se pueden reducir al mínimo viable para el tratamiento debido que el fruto de la plantación no está destinado a consumo humano.

 

Método de distribución

El método de distribución del agua residual se decide al inicio del diseño. Las plantas seleccionadas y el uso final de las aguas depuradas marcarán este aspecto relevante en el proyecto de construcción de un filtro verde.

La eficiencia del sistema de distribución establece un parámetro importante en las necesidades totales de agua de riego. Los métodos de aplicación pueden ser: por inundación, por riego superficial, por aspersión, y por goteo.

 

Condicionantes

Los condicionantes para la selección de este tipo de tratamiento de agua residual son varios. No obstante, podemos señalar alguno de ellos: la integración paisajística con el entorno, el control de las condiciones desagradables, la protección de la salud pública, las limitaciones climáticas de los sistemas de distribución, y la adaptación al terreno de los cultivos.

 

Ejemplo de proyecto de filtro verde

El proyecto FILVER+ tiene una duración de cuatro años la regeneración de aguas mediante un nuevo concepto de filtro verde. El objetivo propuesto consiste en desarrollar un filtro verde enmendado que actúe como tratamiento secundario y terciario. Se busca maximizar la eliminación de nutrientes, microorganismos patógenos y contaminantes emergentes. Se emplean enmiendas de bajo coste y fácil adquisición, como las astillas de chopo y  biochar. El material empleado trata de reducir sus requisitos de superficie y aumentar la calidad del agua infiltrada, y con ello, disminuir las afecciones al acuífero subyacente.

Requisitos en filtros verdes de aguas residuales

En su operación, deben alimentarse las parcelas de manera intermitente (cada 4 a 10 días), dependiendo de la cantidad de lluvias en cada época del año. El caudal de alimentación oscila entre 20 y 60 m3 de aguas residuales por hectárea y por día (m3/ha*d). El filtro verde tiene uno de los mayores potenciales de tratamiento de todos los sistemas de depuración debido a la aplicación de cargas relativamente bajas sobre el suelo vegetado y a la existencia de un ecosistema muy activo en el suelo, a escasa distancia de la superficie.

Para la instalación de un filtro verde se requieren una serie de condiciones relacionadas con el terreno y el agua residual:

     ✔ Terrenos con características de permeabilidad y granulometría determinadas. Los más idóneos son los terrenos franco-arcillosos y franco-arenosos.

      ✔ Nivel piezométrico a más de 1,5 m de la superficie (aunque generalmente este valor debe ser aumentado al doble o triple).

     ✔ Superficie del orden de 1 ha por cada 250 habitantes. En otras palabras, equivale a un ordemn de magnitud entre 10 y 90 m2/hab. Esto depende de la climatología y de las características hidrogeológicas de la zona.

     ✔ El efluente no debe contener sustancias nocivas para los cultivos.

Cumpliendo estos requisitos hay experiencias que han alcanzado rendimientos de eliminación: DQO entre 80-90%, DBO entre 90-95%, sólidos en suspensión entre 90-95%, nitrógeno entre 80-90% y fósforo entre 80-90%.

Mantenimiento de filtros verdes

El mantenimiento de un sistema de filtros verdes consiste en la limpieza del pretratamiento, eliminación de la costra que se forma en la capa superficial del terreno (gradeo), la poda de los árboles, rotación de las parcelas de riego, limpieza de los depósitos encargados de recoger la muestra, inspección de los troncos, hojas y ramas de los árboles para detectar posibles plagas, eliminación de las hierbas que crecen alrededor de los troncos de los árboles empleándose hoces, guadañas, etc.

Estos sistemas de tratamiento se usan principalmente para la depuración de aguas residuales de pequeños municipios que posean de una superficie suficiente para su instalación.

Tipos de procesos con filtros verdes

Los filtros verdes se clasifican en tipo I y tipo II.

     ✔ Sistemas tipo I: su principal objetivo es el tratamiento de las aguas. Este tipo se carcateriza porque la carga hidráulica no está controlada por la demanda de agua de la especie vegetal implantada. El parámetro clave en este sentido es la permeabilidad del terreno.

     ✔ Sistemas tipo II: su objetivo principal se orienta a la reutilización de las aguas residuales mediante la producción de cosechas. En este caso la carga hidráulica viene condicionada por los requisitos concretos de la especie vegetal implantada.

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