COUNTRY OF ORIGINBiofiltros Domiciliares - Filtros biológicos para la remoción de nutrientes de aguas grises
Los Biofiltros Domiciliares, en la práctica
Un biofiltro es construido para tratar las aguas grises por la biofiltración, que convina la acción de retención mecánica de un material filtrante y de transformación biológica de los contaminantes retenidos en el agua que se pretende tratar, eliminando una cantidad significativa de contaminantes antes de llegar al agua subterránea, río o humedal natural. El sistema puede ser construido para una sola casa o un grupo de casas. Las dimensiones de los sistemas varían según los volúmenes de agua a tratar.
Las aguas grises contienen nitratos, fosfatos, jabones, sal, bacterias, espumas, partículas de alimentos, materia orgánica, sólidos suspendidos, perfumes y colorantes. Las aguas grises se originan de los hogares, de las escuelas y de todo lugar donde se use el agua con fines de limpieza, excluyendo las excretas. Son producto de lavanderos, baños, lavamanos y otros usos domésticos. Los biofiltros domiciliares son una manera sostenible para la remoción de los contaminantes contenidos en las aguas grises. Dentro de las operaciones y procesos de depuración de las aguas en un biofiltro se destacan las siguientes.
Tratamiento primario o pretratamiento
El tratamiento primario es una operación previa al biofiltro, que consiste en separar el material flotante grueso y el material sedimentable. Los recipientes utilizados usualmente son tanques plásticos, que trabajan como separadores de grasa, cuyo volumen esta en dependencia del caudal de aguas grises a tratar. Se pueden utilizar uno o más recipientes para asegurar una mayor remoción. Los materiales sedimentables son decantados situándose en la parte inferior del tanque, por diferencia de pesos específicos. De esta manera se producirá una separación de grasas y detergentes que obligara al material flotante a situarse en la parte superior del tanque.
En los sistemas promovidos usualmente se utilizan dos tanques separadores de grasa con el fin de asegurar una mayor remoción. Esta etapa es primordial para el buen funcionamiento del sistema, ya que evita que partículas mayores lleguen al biofiltro. El mantenimiento rutinario para este proceso consiste en el retiro de los solidos y grasas atrapados en los tanques. La frecuencia del mantenimiento depende de los volumenes de agua descargados y de la cantidad de soldidos presentes, por lo general se recomieda hacerlo de una a dos veces por semana.
Tratamiento biológico (biofiltros)
El biofiltro consiste en una zanja, excavada a mano e impermeabilizada en las paredes, conteniendo un lecho filtrante que puede ser de grava, piedra volcánica o cualquier otro material que tenga características similares. Dentro del sustrato se da un proceso biológico realizado por bacterias que se encuentran naturalmente dentro del mismo, así como en las raíces de las plantas, las cuales fijan y degradan nutrientes contenidos tanto en el agua como en el mismo suelo.
Durante el recorrido que realizan las partículas de agua, que dura normalmente varios días, el agua residual está en contacto con zonas aerobias y anaerobias, lo que permite la degradación de microbiológica y procesos fisicoquímicos. Las zonas aerobias son provistas por las raíces de las plantas al inyectar oxigeno por procesos naturales; las zonas anaerobias con las zonas alejadas a las raíces de las plantas y que generan lugares propicios para el desarrollo de la película bacteriana. El mantenimiento del biofiltro se realiza de forma esporádica, está en dependencia de la frecuencia del mantenimiento de los tanques separadores de grasas o tratamiento primario y consiste en lavar el material filtrante que se encuentra en los primeros 2 metros de la longitud del biofiltro.
El lecho filtrante proporciona una base para la reproducción de plantas de pantano o micrófitos. Para los biofiltros domiciliares, por tratarse de sistemas cercanos a los hogares, se propone el siembro de plantas ornamentales. Entre las plantas recomendadas para este tipo de sistema se encuentra:
Disposición final de las aguas (vertido o aprovechamiento)
En el sistema de biofiltro se encuentra la disposición final del agua tratada. Esta agua, por presentar ausencia de gran parte del material orgánico y por tener características clara y sin turbidez, permite a la familia su reutilización como agua de riego, lavado o limpieza. Esta agua también puede ser infiltrada para recarga de acuífero. Los biofiltros implementados han demostrado tener remociones las siguientes remociones:
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Parámetro analizado
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Porcentaje de remoción del contaminante (%)
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Grasas y aceites
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92-96
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DBO (mg/L)
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85-95
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DQO5 (Mg/L)
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95-95
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NO3 (mg/L)
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90
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Fosfor Total
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85
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Solidos S. Totales (mg/L)
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90
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Solidos sedimentables (mg/L)
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95
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SAAM (mg/L)
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80
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Grasas y Aceites
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93
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Fuente: S. Chávez y O. Guevara, Evaluación del sistema de tratamiento de aguas residuales domiciliares por biofiltros de flujo horizontal, del programa ISSUE 2 en barrios del distrito V de Managua, 2010
Las etapas de implementación de un Biofiltro
Diseño de un biofiltro domiciliar
Para calcular el tamaño de un biofiltro domiciliar, se necesita tomar en cuenta:
• La cantidad de personas que viven en las viviendas
• La cantidad estimada de agua que gastan esas personas.
Por tanto el tamaño estará basado en el caudal medio de aguas residuales que se producen en el hogar que es el producto de la cantidad de personas para la cual se diseña por la dotación de agua de cada persona. Para definir las dotaciones de agua por habitantes, normalmente en los países se pueden consultar los datos de la Empresa nacional de acueductos y alcantarillados.
Dimensionamiento del pre-tratamiento
Para un buen funcionamiento del tratamiento primario, ciertas condiciones deben ser tomadas en cuenta en el momento de su diseño, tales como:
• Tiempo de retención hidráulica demandado para la apropiada sedimentación o decantación de las partículas.
• Tiempo de retención para una biodigestión.
• Espacio necesario para la acumulación de materia (definido por tres volúmenes: volumen de liquidos, volumen de lodos y volumen para grasas).
Dimensionamiento del Biofiltro
Para el dimensionamiento del biofiltro se debe calcular el Ancho mínimo del biofiltro (B min) y el Largo mínimo del biofiltro (L min). El ancho está en función de la profundidad del biofiltro, su pendiente y la conductividad hidráulica que posee el material filtrante. El largo está definido por la carga hidráulica y el Caudal de aguas grises. El cálculo del largo mínimo también sirve de base para proponer una distancia ideal para la construcción.
Validación de los resultados
Una vez identificadas las dimensiones de ancho y largo de forma preliminar, se procede a su validación, para lo cual se calcula una serie de parámetros que tienen que cumplir algunos criterios técnicos:
• Si el sistema se construye de dimensiones menores a las realmente necesitadas, su eficiencia será menor. La experiencia ha demostrado que el tiempo de retención hidráulica para el cual se debe de dimensionar el sistema debe estar entre 3 y 5 días.
• Se debe de estimar de forma empírica el parámetro de Demanda Biológica de Oxigeno 5 (DBO 5), para tener un aproximado de la calidad de las aguas en el efluente. De la misma manera se estima la Carga Orgánica y concentración de coliformes fecales en el efluente. Debido a que generalmente las aguas domesticas presentan características constantes, se pueden utilizar datos de estudios y análisis efectuados en las diferentes regiones.
Las etapas de construcción
Las etapas de construcción de un biofiltro son las siguientes: Colocación de estacas y niveles de referencias; Excavación y nivelación; Conformación y verificación de medidas; Colocación de plásticos y de los sacos; Preparación de los tubos de PVC; Colocación de materiales
Luego de la etapa de construcción de un biofiltro-piloto, comienza una etapa de seguimiento, control y monitoreo que consiste en verificar los niveles de eficiencia del sistema, tomando pruebas de aguas en el afluente y el efluente del sistema para verificar los parámetros de contaminación, como DBO (Demanda Biológica de Oxigeno), nitratos y fosfatos.
La mayor parte de la eficiencia de estos sistemas recae en el mantenimiento efectuado en las diferentes etapas del mismo. El proceso de monitoreo o de tomas de muestra puede ser realizado por laboratorios certificados en la materia o universidades y se recomienda principalmente en proyectos pilotos o de primeros estudios de los sistemas.
