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La biotecnología del vermicompostaje para depuración de aguas residuales urbanas

Galiambiental

Sergio H. Quiroga, gerente de Ecocelta

Ecocelta Galicia S.L., ganadora de Premios Aproema 2016 y empresa gallega de valorización biológica de residuos y producción de abonos y sustratos Ecológico, que luego de 10 años de investigación ha desarrollado la biotecnolgía del vermifiltrado con lombrices para la depuración de aguas residuales. En su primera etapa, centró sus esfuerzos de investigación en la depuración y aprovechamiento del purín del sector porcino, a través de un sistema biológico y modular de depuración de purín de cerdo llamado “Vermifiltro”. Este sistema fue patentado en el año 2014 bajo el número “P201400345”.

A partir de este año 2017, junto con una empresa Vasca, Bidatek , la cual trabaja para la depuración de aguas residuales urbanas y agro-industriales, se han unido para instalar en Galicia las primeras depuradoras biológicas para depurar aguas residuales de pequeños núcleos urbanos. Este sistema, pionero en Galicia, se presenta como la solución para la implantación de redes de saneamiento en pequeños núcleos urbanos con un bajo coste de montaje y de mantenimiento en comparación a las tecnologías actuales. La importancia de la implantación de esta tecnología en el rural de Galicia recae en la necesidad de que los ayuntamientos alcancen los objetivos de saneamiento establecidos en la normativa de la Unión Europea sobre el tratamiento de aguas residuales.

SISTEMA MODULAR DE FILTRADO BIOLÓGICO PARA LA DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES GANADERAS “PATENTE P201400345”

Esta innovadora tecnología ha sido desarrollada durante 10 años por Ecocelta. La eficiencia depuradora del vermifiltro ha sido demostrada bajo la ejecución de un proyecto FEADER (FEADER 2015/ 31) que se realizó en colaboración con el Centro Tecnológico de la Carne (CTC) y que obtuvo como resultado un rendimiento del 98% de depuración del fracción líquida del purín de cerdo a la salida del Vermifiltro. Este sistema patentado por Ecocelta se basa en la combinación de un biofiltro con capas biológicas y una balsa de lagunaje con macrófitas. El éxito del mismo ha atraído el interés de importantes empresas del sector ganadero-porcino como COREN.En el año 2014 recibió la patente, y en el año 2015, con la concesión de un proyecto FEADER, demostró su eficiencia depurativa con valores de 98% de depuración del efluente líquido.

El Sistema modular de fioltrado biológico para la depuración de aguas residuales (Figura 1) . El sistema comprende una canalización , con un prefiltro de inertes , hacia un biofiltro (12), mediante un sistema de distribución de líquido. El biofiltro (12) es un compartimiento , ampliable modularmente, fijo o móvil, que aloja cuatro capas filtrantes: Una superior de material biológico, compuesta de lombrices rojas mixtas, microorganismos específicos de suelo y algas. Una capa de material natural, compuesta por corteza y aserrín vegetal. Una capa de material oxidativo, compuesto por arcilla expandida y minerales oxidantes. Y una inferior compuesta por rocas de tamaño >3 cm. Tras pasar por el vermifiltro, el efluente semidepurado es trasvasado por fuerza gravimétrica a una balsa de decantación (14) y posteriormente bombeado a una balsa de lagunaje (13) en la que se se encuentran plantas macrófitas adaptadas a la depuración de efluentes porcinos (16). A la salida de la balsa (17) se obtiene un efluente líquido depurado al 98% y apto para su aplicación como agua de riego de cultivos o como agua de limpieza.

Figura 1: Esquema VERMIFILTRO-VERMIFITAS, P201400345

VERMIFITAS supone un paso adelante en el diseño de un nuevo sistema natural de tratamiento de purines, combinando diferentes sistemas de procesado, uniendo las experiencias previas de biogestión sostenible, aplicando al proceso soluciones de tratamiento con macrofitas autóctonas e incorporando propuestas de vermicomposteje para la obtención de un abono final adaptado a las exigencias de los suelos de Galicia.

El vermifiltro de Ecocelta se propone como un Sistema eficiente de depuración de efluentes líquidos ganaderos y una solución para gestionar parte de las 51 millones de toneladas de purines que cada año se producen en Galicia (MARM, 2010) y que precisan de soluciones de gestión para evitar la contaminación de aguas generada debido a su aplicación directa y, en ocasiones ilegal, a los campos de cultivo

SISTEMA MODULAR DE FILTRADO BIOLÓGICO PARA LA DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES URBANAS.

El Vermifiltro Ecocelta-Bidatek se trata de una tecnología de depuración biológica con lombrices, que se encargan de la degradación de la materia orgánica y que no genera lodos.

La Tecnología de vermifiltro Ecocelta-Bidatek pertenece al grupo de tecnologías de cultivo fijo o biopelícula y resulta muy interesante para pequeños núcleos urbanos y para industrias como las agroalimentarias.

Consiste en un lecho formado por un medio permeable al que se adhieren los microorganismos a través del cual se filtra el agua residual. El medio filtrante consiste en un relleno plástico, turba, grava, tierra vegetal, aserrín y fibra de madera.

El funcionamiento del sistema consiste en distribuir el agua residual por la superficie del filtro por medio de unos aspersores especialmente adaptados para ello. El agua atraviesa las capas filtrantes, quedándose retenida la contaminación en el sustrato.

Figura 2: Esquema de funcionamiento del Vermifiltro


La materia orgánica presente en el agua residual es degradada por una población de lombrices y microorganismos adheridos al medio filtrante. Se trata de un proceso aerobio ya que la Tecnología ECOCELTA-BIDATEK dispone de un sistema de ventilación natural que permite una oxigenación por la parte inferior del sistema.

Por último, el residuo líquido es recuperado tras pasar por el biofiltro, la materia orgánica es retenida y transformada en humus de lombriz.

Figura 3: Estructura del Vermifiltro para depuración de aguas residuales urbanas

Como se ha comentado, las lombrices presentes en las capas superiores degradan la materia orgánica, pasando una pequeña parte a constituir masa corporal y la mayor de ella la convierte en humus. Además, permiten que se generen los microorganismos que participan en el proceso. Las lombrices utilizadas son del tipo de lombriz roja californiana Eiseniafoétida.

Figura 4: Lombriz roja californiana

La comunidad biológica presente en este sistema se compone principalmente de protistas, incluyendo bacterias facultativas, aeróbicas y anaeróbicas, hongos, y protozoos. Las bacterias facultativas son microorganismos predominantes en la Tecnología ECOCELTA-BIDATEK y, junto con las bacterias aeróbicas y anaeróbicas, descomponen la materia orgánica del agua residual

Figura 5: VermifiltroBidatek

Las ventajas que presenta el sistema vermifiltro ECOCELTA-BIDATEK con respecto a las tecnologías de depuración actuales son:

  • No produce lodos inestables: Este sistema degrada la totalidad de sólidos orgánicos del agua, sin producir lodos inestables. Solo es necesario instalar una cámara de rejas para retener sólidos inorgánicos y sólidos gruesos.
  • El lecho filtrante no se impermeabiliza: A diferencia de otros sistemas de filtros, esta tecnología nunca se colmata o impermeabiliza. Esta característica se debe principalmente a la acción de las lombrices, que con su movimiento crean túneles y canales que aseguran una alta permeabilidad del filtro. Los sólidos orgánicos que colmatan otros sistemas son digeridos por las lombrices.
  • Bajos costos operacionales: Tiene bajos requerimientos de energía ya que solo consumen las bombas y el equipo de desinfección.
  • Produce un subproducto que puede ser utilizado como abono natural: La materia orgánica es transformada en humus de lombriz. Cada cierto tiempo, se extrae el exceso de humus, que puede ser utilizado como abono agrícola. Además, las lombrices pueden ser utilizadas como alimento de aves o como fuente de materia rica en proteínas.

Control y explotación del proceso

Al tratarse de un proceso biológico, el control se debe centrar en mantener condiciones adecuadas para los dos tipos de población biológica presente (la microscópica y la macroscópica), por lo que se debe prestar atención a

  • Mantenimiento de condiciones aerobias para la vida microscópica: es muy importante mantener condiciones aerobias en todo el filtro, ya que la población bacteriana es predominantemente aerobia. El principal problema a controlar en este aspecto, es la retención de agua en alguna zona del lecho, ya sea por alguna obstrucción o por mal funcionamiento de los aspersores (distribución desigual). Este hecho no permite que el aire circule uniformemente en todas las partes de la altura de relleno, por lo que resulta de gran importancia el mantenimiento de los regadores y de la permeabilidad del lecho.
  • Mantenimiento de condiciones de hábitat de la lombriz: estas condiciones corresponden a una temperatura que oscila entre los 5º y 40º C, pH cercano al neutro, disponibilidad de oxígeno libre, materia orgánica y humedad suficiente. En caso de que las condiciones ambientales no sean las mejores, las lombrices tienen cierta capacidad de acomodarse para optimizar el aprovechamiento del medio. De todas formas, y a pesar de su resistencia ante condiciones adversas, debe tenerse cuidado con aquellos factores que puedan afectar su funcionamiento, como el frío excesivo (<0ºC) o el calor elevado (>42ºC), ante lo cual disminuye su actividad sexual y producción de humus.

También se debe realizar una inspección periódica del sistema de evacuación del agua tratada. De este modo, se puede apreciar si ha habido alguna obstrucción en el sistema, y se haya inundado una zona del lecho con ARU, por lo que se deberá desatascar la zona afectada. Esta parte del sistema se debe limpiar periódicamente, recogiendo de forma manual el humus y las lombrices que hayan podido desprenderse.

Otro problema de explotación es la producción de humus y su eliminación del lecho. Se considera que una capa de 10 cm al cabo de un año sobre la superficie de 125 m2 producirá un volumen en exceso de 14 m3 de humus.

Por último, puede darse un crecimiento de vegetación en la superficie de la instalación. Esto es posible, ya que al formarse un sustrato de alto valor nutritivo y estando la instalación a la intemperie sin ninguna cobertura, se depositen semillas en su superficie y se dé un crecimiento de vegetación. La eliminación de la vegetación, se debe realizar con la periodicidad que sea necesaria para impedir su crecimiento.


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