La eliminación de los contaminantes por las técnicas de drenaje sostenible resulta de una compleja combinación entre agentes biológicos, químicos y físicos.
Los principales procesos de eliminación de contaminantes en aguas de escorrentía urbana mediante SUDS son:
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Procesos |
Medidas relevantes y unidades |
| Sedimentación | Velocidad de sedimentación (m/s) |
| Adsorción | Kd (L/g);asociado a la fracción química |
| Degradación microbiana | Ratio de biodegradación (vida media en días) |
| Precipitación | Solubilidad (mg/l) |
| Filtración | Función de Kd (L/g) y precipitación (mg/l) |
| Volatilización | Kh (atm-m3/mol) |
| Fotólisis | Ratio de fotodegradación (vida media en días) |
| Retención vegetal | Bioacumulación (Kow (ratio)) |
Fuente: Middlesex University (2003).
Kd: Coeficiente de adsorción, partición de una sustancia en equilibrio entre la fase sólida y la disuelta.
Kh = Constante de la ley de Henry (relación que a una temperatura constante de la masa de gas disuelto en un líquido en equilibrio es proporcional a la presión parcial del gas).
Kow = Coeficiente de partición agua/octanol, medida del potencial de los compuestos orgánicos que se acumulan en los lípidos = relación de la concentración de un contaminante en octanol y en el agua en el equilibrio.
Breve resumen de los procesos de eliminación de contaminantes
A continuación se describen algunos de los mecanismos causantes de la eliminación de los contaminantes que tienen lugar en los SDUS:
Adsorción:
En este proceso, átomos, iones o moléculas son atrapados o retenidos en la superficie de un material. La sustancia que se concentra en la superficie o se adsorbe se llama «adsorbato» y el material en cuya superficie se acopla la sustancia se llama «adsorbente».
El adsorbato, en las aguas de escorrentía urbana, son algunos de los contaminantes contenidos la misma y el adsorbente será, entre otros, la superficie de los sólidos en suspensión, los microorganismos presentes, la vegetación, un medio poroso por el que circula el agua, etc…. Puede un proceso físico, uno químico o, como es el caso más común, una combinación de ambos.
Ejemplo de sistemas de drenaje urbano sostenible en los que tiene lugar este proceso serían los pavimentos porosos y cunetas verdes.
Sedimentación:
Proceso por el cual el material sólido transportado por una corriente de agua, se deposita en el fondo del río, embalse, canal artificial, o dispositivo construido especialmente para tal fin.
Los materiales sólidos en suspensión transportados en la escorrentía sedimentan al disminuir la velocidad del agua cuando entra en los sistemas de drenaje sostenible.
En los sistemas de drenaje convencionales existen altas velocidades de circulación del agua, por lo que los contaminantes en suspensión son arrastrados hasta los cauces o costas donde vierten. También puede ocurrir que las aguas de escorrentía urbanas sean dirigidas hacia una estación de tratamiento, en ese caso los sólidos arrastrados aumentan la carga a tratar, acrecentando los costes del proceso.
La sedimentación es uno de los mecanismos de descontaminación fundamentales de los SDUS. Ya que una elevada fracción de los contaminantes están ligados a fracciones de sedimento, su eliminación repercute en una reducción importante de los contaminantes que lleva asociados.
Ejemplos de técnicas donde se produce este proceso son las cunetas verdes y los depósitos de detención.
Filtración/Biofiltración:
La filtración puede referirse tanto a la física de tamizado de aguas pluviales al pasar a través de un medio poroso, como el pavimento permeable, como a la biológica o biofiltración del agua a su paso por la vegetación. El primer proceso atrapa directamente a las partículas contaminantes, aumentando las posibilidades de sedimentación mediante la reducción de la tasa de flujo.
La eficacia de la filtración depende del tamaño de los poros del material seleccionado o sustrato. Cuanto menor sea el tamaño de los poros, mayor será el grado de retención de partículas, pero también mayor la probabilidad de obstrucción del medio.
La eficiencia de la biofiltración dependerá de la densidad de la vegetación. La reducción de la velocidad del flujo se incrementa con el aumento en la densidad de la vegetación. Sin embargo, a velocidades de flujo superior a 2 m/s, el potencial de filtración disminuye sustancialmente.
Este proceso se da, entre otras técnicas, en los pavimentos permeables y en las franjas de filtración.
Biodegradación:
Los microorganismos (bacterias aeróbicas, anaeróbicas y hongos), participan en muchos procesos de eliminación de contaminantes importantes, como son:
- La descomposición de materia orgánica
- La nitrificación,
- La desnitrificación
- La precipitación
- La sustracción de metales
La presencia de condiciones aeróbicas y anaeróbicas en los SDUS aumenta el potencial para el establecimiento de diversas clases de asociaciones microbianas. Esto incrementa la eficacia de la eliminación de los contaminantes.
La degradación microbiana puede ser cuantificada mediante las tasas de biodegradación (expresada como vida media) o más general, se considera a través de señalar la presencia o ausencia de zonas aerobias y anaerobias en un SDUS.
Uno de los sistemas de drenaje sostenible donde aparece este proceso es en los humedales artificiales.
Volatilización:
Todos los sólidos y líquidos producen vapores a través de un proceso conocido como la volatilización. La cantidad de una sustancia que puede ser volatilizada depende de su presión de vapor (a presiones de vapor altas, mayor potencial para ser volatilizada). Esto también se ve influenciado por las condiciones locales de temperatura y viento.
La volatilización tiende a ser un proceso más importante en la eliminación de sustancias orgánicas que de inorgánicas. La volatilidad de una sustancia puede ser cuantificada mediante el uso de la ley de Henry. Y para que se produzca se necesita de un contacto entre la partícula y aire. Por tanto sólo se producirá en aquellos sistemas en los que la lámina de agua se mantenga en contacto con la atmósfera, tal que ocurre en humedales o en estanques superficiales.
Precipitación:
La formación de precipitados insolubles seguido de su deposición es un importante mecanismo de remoción de contaminantes. Tanto directamente a través del proceso de precipitación en sí, como indirectamente a través de una previa adsorción de los componentes solubles y posterior deposición fuera ya de la columna de agua.
La precipitación varía con factores tales como el pH, la dureza del agua y la presencia de iones de la competencia. En ocasiones da lugar a la formación de complejos orgánicos y quelatos con metales pesados.
Este proceso se da, por ejemplo, en los depósitos de detención.
Fotólisis:
La fotólisis implica una reacción química iniciada por la exposición de una sustancia a la luz y por lo tanto es un proceso más importante en la degradación de los contaminantes atmosféricos que los que se encuentran en el agua.
Sin embargo, la fotólisis puede ser significativa en la eliminación de contaminantes localizados en las capas superficiales de una masa de agua, como ocurre en humedales y estanques.
Retención vegetal/Bioacumulación:
La cantidad de una sustancia química que está potencialmente disponible para la interacción biológica es la fracción biodisponible. El proceso de la incorporación de esta fracción biodisponible a los seres vivos es el denominado como bioacumulación.
Las plantas son capaces de bioacumular una serie de compuestos tales como metales pesados y otros contaminantes, además de los nutrientes necesarios para su crecimiento, nitrógeno y fósforo que también son responsables de problemas de eutrofización.
El tiempo de contacto entre la vegetación y el contaminante es un factor importante, cuanto mayor es, más son las sustancias bioacumuladas.
Las raíces y los rizomas son las principales áreas de almacenamiento en plantas y en menor cantidad, las hojas. Para que la captación de contaminantes ocurra, las plantas deben estar en crecimiento activo.
La bioacumulación se produce en todas aquellas técnicas que implican una presencia de plantas, como las áreas de biorretención, las cunetas verdes o los humedales artificiales.
La presencia de estos procesos químico-físicos-biológicos dentro de los SUDS es lo que le confiere a estos sistemas una gran ventaja respecto a los de drenaje convencional. Ya que además del control de escorrentía permiten controlar y mejorar la calidad de las aguas de escorrentía urbana.
Autora: Ana Abellán
El tema de eliminación de contaminantes creo que es el más complejo de lo relacionado con los SUDS, a la hora de dimensionar y preveer esta descontaminación, ¿Me recomienedas alguna publicación en concreto?.
Sigue con este buen trabajo.
Pues sí, es bastante complicado debido a varios factores, la carga contaminante que arrastra la escorrentía, que no siempre es la misma, las condiciones bioclimáticas, las características edafolófgicas,….por eso no se puede saber con total certeza cuál será la eficacia en la eliminación real. Lo ideal es monitorizar técnicas con unas determinadas características (localización geográfica, biota presente, condiciones climáticas,..) y analizar la calidad de las aguas a la salida y a la entrada para conocer cómo de eficiente sería en la eliminación de contaminantes en casos similares.
Ten envío algunos estudios al respecto a tu correo un saludo y gracias por el comentario.