Dispositivo y procedimiento para la depuración de aguas residuales mediante plantas acuáticas.

Dispositivo y procedimiento para la depuración de aguas residuales mediante plantas acuáticas.

Dispositivo para la depuración de aguas residuales mediante plantas acuáticas formado por una malla

(9) en la que se fijan las plantas acuáticas y una sede de boyas flotantes (4) a las cuales va unida a la malla (9), estando dichas boyas hinchadas con un fluido menos denso que el agua y configuradas para permitir que la malla (9) soporte un peso de al menos 5 Kg/m2 sin hundirse. El procedimiento de depuración se basa en el uso de este dispositivo al cual se fijan plantas helofitas manteniendo su sistema de tallos y hojas emergente sobre la superficie del agua con objeto de aumentar la transferencia de oxígeno desde el sistema rizomático de las plantas al agua.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201400197.

Solicitante: TORRES JUNCO, Vicente.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: TORRES JUNCO,Vicente.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > C02F1/00 (Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla (C02F 3/00 - C02F 9/00 tienen prioridad))
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Dispositivo y procedimiento para la depuración de aguas residuales mediante plantas acuáticas.

Fragmento de la descripción:

DISPOSITIVO Y PROCEDIMIENTO PARA LA DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES MEDIANTE PLANTAS ACUÁTICAS

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo y procedimiento para la depuración de aguas residuales o contaminadas mediante el uso de plantas acuáticas, tales como plantas helofitas en flotación.

Antecedentes de la invención

El procedimiento de plantación y cultivo de plantas en la superficie del agua sin necesidad de tierra está siendo muy utilizado en la depuración de aguas residuales y vertidos contaminantes. Entre las plantas utilizadas con esta finalidad se encuentran las plantas helofitas.

Bajo el término de helofitas, también llamadas macrofitas emergentes, se incluye a una serie de plantas perennes anfibias cuyos órganos persistentes están arraigados en el fondo de un humedal y cuyos tallos emergen y desarrollan hojas y flores en el medio aéreo. Este tipo de plantas posee la facultad de transportar el oxígeno del aire desde las partes emergidas hasta las raíces a través de un tejido específico llamado aerénquima. El exceso de oxígeno que no utilizan las raíces es aprovechado por los microorganismos que viven en la rizosfera de estas plantas para respirar y degradar así la materia orgánica circundante, siendo ésta una forma natural de depuración de las aguas de los humedales naturales y de las acequias, arroyos y ríos que reciben aguas residuales

Las plantas helofitas han demostrado una gran capacidad de purificación de aguas residuales, regeneran el agua sin consumir energía ni producir fangos, aportando de esta forma soluciones robustas y sostenibles a la depuración industrial y urbana. Ofrecen, por tanto, importantes ventajas respecto a otros tratamientos tradicionales, especialmente por su eficiencia energética, siendo además su mantenimiento escaso y sencillo.

Se conocen algunos procedimientos que emplean plantas macrofitas en flotación para la depuración de aguas, por ejemplo, el descrito en la patente ES2120388 B1 que hace uso de plantas macrofitas emergentes que forman un tapiz o manto flotante sobre la superficie del agua.

Por otra parte, el documento ES2324277 divulga un tapiz continuo de plantas helofitas con lastre para su uso semisumergido en la depuración de aguas residuales.

El inconveniente de los sistemas descritos hasta ahora en la depuración de aguas utilizando plantas macrofitas o helofitas es que dichas plantas se van hundiendo según van creciendo, debido al incremento del peso de su blomasa aérea. El hundimiento de las mismas provoca que su capacidad de depuración disminuya o se paralice, incluso puede provocar la muerte de la planta. Lo mismo ocurre mediante el procedimiento de las plantas semisumergidas.

Así, por ejemplo, las plantas helofitas del género Typhas completamente desarrolladas y dejándolas flotantes en posición erecta vertical estable en la superficie del agua, hunden la base de sus hojas en el agua entorno a 25 cm, lo que hace minimizar la transferencia de oxigeno al agua en más del 61%.

Por esta razón, la presente invención divulga un nuevo dispositivo que permite mantener las plantas en hiperflotación, es decir, con su sistema de hojas y tallos en flotación fuera del agua y solamente manteniendo sumergidos los rizomas y raíces de las mismas lo más próximo a la superficie del agua. El procedimiento basado en el uso de este dispositivo permite aumentar la aportación de oxígeno al agua por parte de las plantas, favoreciendo así su capacidad de degradación de la materia orgánica presente en el agua, además de evitarse la muerte de las mismas por hundimiento a zonas anóxicas donde no pueden transferir oxigeno.

Descripción de la invención

El dispositivo para la depuración de aguas residuales mediante plantas acuáticas del tipo helofitas comprende una malla que se mantiene en flotación gracias a una serie de boyas flotantes a las que dicha malla va unida. Las boyas flotantes se encuentran hinchadas con un fluido menos denso que el agua (aire, hidrógeno, etc) y están configuradas para permitir que la malla soporte un peso de al menos 5 Kg/m2 de superficie. El material que constituye la malla puede ser de más o menos densidad que el agua, dado que su peso lo soportan las boyas. Las plantas helofitas se encuentran fijadas a la malla con bridas, alambres o cualquier otro elemento similar. Entre las plantas helofitas utilizadas se encuentran las aneas (género Typha), castañuela (género Cyperus), esparganio (género Sparganius), juncos (género Juncus), papiros (género Cyperus).

El procedimiento de la presente invención se basa en el uso del dispositivo descrito anteriormente, al cual se fijan las plantas helofitas que se mantienen en hiperflotación, es decir, manteniendo siempre emergente, fuera del agua, su sistema de hojas y tallos y solamente estando su sistema rizomático sumergido en el agua.

En general, para llevar a cabo el procedimiento de depuración, en primer lugar se sitúa primero el dispositivo descrito sobre la superficie del agua y en él se colocan o fijan las plantas.

Las boyas soportan el peso del material constituyente de la propia malla y de la parte aérea (hojas, tallos) de las plantas que crecen asociadas o unidas a ésta. El sistema rizomático de las plantas se mantiene siempre sumergido y lo mas próximo a la superficie del agua a depurar, provocando un incremento en la transferencia de oxígeno al agua de más del 67%, al ser máxima la diferencia isostática de oxigeno entre el sistema aéreo y el rizomático. La malla sostenida por las boyas permite soportar el peso de las hojas y tallos de las plantas helofitas incluso en su máximo grado de desarrollo, sin que éstas hundan por debajo del nivel de la superficie del agua el entronque de las hojas con el sistema rizomático. Únicamente es manteniendo su sistema rizomático bajo el agua y lo más próximo a la superficie. El sistema rizomático no transfiere peso a la malla dado que su densidad tiende a ser la del agua. El incremento de oxígeno transferido al agua para la degradación de la materia orgánica, se consigue mediante la capacidad inherente de la estructura vegetal de las plantas helofitas, debido a la diferencia de presión isostática existente entre la presión de oxígeno disuelto en el aire y en el medio en el que se encuentra el sistema de rizomas y raíces (la rizosfera). En la rizosfera tiene lugar la interacción con microorganismos aerobios, que captan el oxígeno suministrado por las plantas.

La transferencia de oxígeno al agua por parte de las plantas helofitas es función de la diferencia de concentración de oxígeno en contacto con las hojas (el aire siempre tiende al 21% a nivel del mar) y a la profundidad a que se encuentran los rizomas bañados por el agua, que puede llegar a ser del 0%, y de la resistencia interna que ofrece la planta al paso del oxigeno por su parénquima esponjoso o aerénquima (que produce una perdida de presión 0,35-0,4 atmósferas). En la presente invención, el sistema rizomático es obligado a permanecer siempre lo más próximo a la superficie del agua, sin descender a una profundidad superior a 0,65 metros de la superficie del agua para mantenerse en ambiente óxico creado por la transferencia de oxigeno del rizoma o raíz hacia el agua que baña su exterior. Entorno de los 0,65 m. de profundidad, la planta no puede emitir oxigeno por su sistema rizomático al no tenerlo en sus vasos internos por lo que las bacterias de la podredumbre, que viven siempre en ambiente anóxico, llegarán a ponerse en contacto con la superficie de las plantas pasando a su interior y pudriéndolas Descripción de las figuras

Para completar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de la invención, se acompaña...

 


Reivindicaciones:

1.- Dispositivo para la depuración de aguas residuales mediante plantas acuáticas caracterizado por comprender:

- una malla (9) en la que se fijan las plantas acuáticas y

- una serie de boyas flotantes (4) a las cuales va unida a la malla (9), estando dichas boyas hinchadas con un fluido menos denso que el agua y configuradas para permitir que la malla (9) soporte un peso de al menos 3 Kg/m2 sin hundirse.

2- Dispositivo para la depuración de aguas residuales mediante plantas acuáticas, según reivindicación 1, caracterizado por comprender un depósito acumulador de fluido (6) y unos tubos conductores (5) que comunican dicho depósito con las boyas flotantes (4).

3.- Dispositivo para la depuración de aguas residuales mediante plantas acuáticas según reivindicación 1, caracterizado porque la malla (9) está formada por nervios (7) que se cruzan entre sí formando unos nudos (10) e incluye unos elementos tensores rígidos (8) que conectan nudos (10) no contiguos de la malla (9).

4.- Dispositivo para la depuración de aguas residuales mediante plantas acuáticas según reivindicación 1, caracterizado porque el fluido menos denso que el agua con el que se hinchan las boyas (4) es aire, hidrógeno o helio.

5.- Dispositivo para ia depuración de aguas residuales mediante plantas acuáticas según reivindicación 1, caracterizado las boyas (4) hinchadas con un fluido menos denso que el agua están configuradas para permitir que la malla (9) soporte un peso de al menos 14 Kg/m2 sin hundirse.

6.- Procedimiento para la depuración de aguas residuales y contaminadas caracterizado por emplear plantas helofitas colocadas en un dispositivo como el descrito en cualquiera de las reivindicaciones anteriores e hinchando las boyas hasta mantener el sistema de tallos y hojas (1) emergente sobre la superficie del agua (3).

7.- Procedimiento para la depuración de aguas residuales y contaminadas, según reivindicación 6, caracterizado porque las plantas empleadas son aneas (género Typha), castañuela (género Cyperus), sparganius (género Sparganius), juncos (género Juncus), papiros (género Cyperus).