Llevando los humedales construidos un paso más allá: carbón activado y aireación dirigida puestos a prueba
Más de un 10 % menos de superficie con menos de un 5 % de consumo energético adicional: una publicación científica muestra cómo los humedales construidos pueden alcanzar un mayor rendimiento mediante aireación dirigida y carbón activado.
Nuevo artículo: «Diseño y rendimiento mejorados de biofiltros con carbón activado granular y aireación intermitente para el tratamiento de aguas residuales domésticas en condiciones reales».
Investigación con aplicación práctica directa
Una publicación en Bioresource Technology Reports compara tres configuraciones diferentes bajo condiciones operativas realistas utilizando aguas residuales domésticas: un humedal construido convencional (HC) sin aireación, un HC convencional con aireación intermitente y un HC con carbón activado granular combinado con aireación intermitente.
El estudio científico se llevó a cabo en estrecha colaboración entre la Dra. Yamini Mittal y miembros del equipo de ingeniería de Janisch & Schulz mbH. Janisch & Schulz no solo participó como socio industrial, sino que contribuyó activamente al proceso de investigación, desde la provisión del entorno experimental y la recopilación y el análisis de datos hasta la interpretación de los resultados desde una perspectiva de ingeniería.
Muchos estudios sobre tratamiento de aguas residuales se realizan en condiciones controladas de laboratorio. Sin embargo, para el diseño de sistemas de tratamiento descentralizados, es fundamental comprender cómo funcionan estos sistemas en condiciones operativas reales. Por este motivo, los humedales construidos fueron alimentados con aguas residuales domésticas reales procedentes de una etapa de tratamiento primario y evaluados en condiciones muy similares a las de una operación práctica.
El estudio combina metodología científica con muchos años de experiencia en el diseño, la construcción y la operación de humedales construidos descentralizados. El objetivo fue generar resultados confiables para el desarrollo de sistemas de tratamiento robustos, eficientes en el uso del espacio y confiables desde el punto de vista operativo.
La aireación no se aplicó de forma continua, sino específicamente después de cada evento de alimentación. De este modo, se aportó oxígeno precisamente durante las fases de mayor actividad microbiana. Así, es posible mejorar el rendimiento del tratamiento sin aumentar innecesariamente el consumo energético del sistema.
En el sistema de mejor rendimiento, parte de la arena fue reemplazada por carbón activado granular. El carbón activado puede adsorber contaminantes, mientras que su estructura porosa proporciona una gran superficie para la colonización de microorganismos. Estas biopelículas degradan la materia orgánica, favorecen la transformación de los compuestos nitrogenados y contribuyen a estabilizar la calidad del agua.
Alto rendimiento de tratamiento con un aporte adicional mínimo
El humedal construido con carbón activado y aireación intermitente alcanzó la mayor eliminación de contaminación orgánica. La remoción promedio de la demanda química de oxígeno (DQO) fue de aproximadamente el 98 %. La eliminación de fosfatos también fue mayor en este sistema.
En el caso del amonio, el efecto positivo de la aireación fue especialmente evidente. Los sistemas aireados mostraron un rendimiento significativamente superior al sistema de referencia sin aireación. No fue necesaria una aireación intensiva y continua. En cambio, el aporte de oxígeno durante períodos limitados permitió mejorar el rendimiento del tratamiento con solo un pequeño consumo adicional de energía.
resumen gráfico de los resultados
Importancia para los humedales construidos
Los humedales construidos y los filtros de suelo con vegetación son reconocidos como soluciones robustas y de bajo consumo energético para el tratamiento descentralizado de aguas residuales. Al mismo tiempo, las exigencias relacionadas con el uso del suelo, la calidad del efluente y la eliminación de nutrientes continúan aumentando.
La publicación destaca una línea de desarrollo en la que Janisch & Schulz ha participado activamente: los sistemas de tratamiento basados en procesos naturales no necesitan ser reemplazados por tecnologías cada vez más complejas. En cambio, su rendimiento puede mejorarse de forma selectiva apoyando los procesos biológicos mediante medidas técnicas simples y materiales filtrantes cuidadosamente seleccionados.
La aireación intermitente y los materiales filtrantes favorables para el desarrollo de biopelículas, como el carbón activado granular, pueden contribuir al diseño de sistemas de tratamiento más compactos y de mayor rendimiento. Esto resulta especialmente relevante en lugares donde el espacio es limitado o donde deben cumplirse requisitos más estrictos de calidad del efluente.
Aún se necesitan estudios adicionales a largo plazo y ensayos a mayor escala. No obstante, los resultados son prometedores: un humedal construido que combine carbón activado granular con una aireación energéticamente eficiente puede integrar de manera efectiva un alto rendimiento de tratamiento, un mejor aprovechamiento del espacio y una operación confiable.
Para Janisch & Schulz, el estudio confirma nuestro propio enfoque: el futuro del tratamiento descentralizado de aguas residuales no consiste necesariamente en incorporar cada vez más tecnología, sino en diseñar sistemas inteligentes y robustos que aprovechen de manera específica los procesos biológicos.
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Enlace directo a la publicación:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2589014X2600321X
