Acumulació de sòlids a aiguamolls construïts. Relació amb el procés de clogging

Abstract

La construcció d’aiguamolls per al tractament d’aigües residuals urbanes en poblacions petites es posà en auge cap a la dècada dels anys 70. Aquests sistemes de tractament permeten obtenir una bona qualitat d’aigua depurada mitjançant un baix cost econòmic i una bona integració amb l’entorn natural. Tot i així, el principal problema en l’explotació dels aiguamolls construïts de flux subsuperficial (on l’aigua residual circula en un medi granular plantat amb macròfits) és la colmatació de la grava. Aquest fenomen consisteix en la obturació dels porus del material filtrant degut a l’acumulació de sòlids de diverses procedències que condueix a una pèrdua de porositat i conductivitat hidràulica de la grava de què es composen aquests aiguamolls. Si la colmatació és molt severa fa que l’aigua circuli en superfície, fet que desemboca en una pèrdua de l’eficiència de l’aiguamoll com a sistema de tractament de l’aigua. Aquest estudi es centra en la mesura de la colmatació a partir de l’acumulació de sòlids com a indicador en dos aiguamolls construïts de flux subsuperficial horitzontal a Catalunya (Gualba i Arnes). Per a l’estudi del fenomen de la colmatació s’han extret mostres de diferents punts dels aiguamolls i s’han quantificat els sòlids i analitzat llurs propietats de decantabilitat i volatilitat. Els resultats obtinguts mostren que l’aiguamoll de Gualba presenta entre 2 i 3 vegades més acumulació de sòlids totals tant a l’entrada (118 g ST/kg grava) com a la sortida (318 g ST/kg grava) que l’aiguamoll d’Arnes (84 g ST/kg grava a l’entrada i 128 g ST/kg grava a la sortida) i que la decantabilitat dels sòlids és menor a Gualba (266 mL/L a l’entrada i 113 mL/L a la sortida) que no pas a Arnes (233 mL/L a l’entrada i 64 mL/L a la sortida). Gualba presenta menor quantitat de sòlids volàtils que Arnes, i per tant, el contingut en matèria inorgànica és major (100 g M.Inorg/kg grava a l’entrada i 306 g M.Inorg/kg grava a la sortida de Gualba i 48 g M.Inorg/kg grava a l’entrada i 110 g M.Inorg/kg grava a la sortida d’Arnes). Aquesta major quantitat de matèria inorgànica a Gualba en comparació amb Arnes, ens porta a la necessitat d’estudiar si la seva procedència té alguna relació amb la degradació del material filtrant de l’aiguamoll. Per això, s’ha realitzat la difracció de rajos X de les graves així com les seves resistències mecànica i química. La difracció de rajos X indica que la grava d’Arnes es composa bàsicament de minerals carbonatats (dolomita i calcita) i que la grava de Gualba és granítica (quars, albita i biotita). Els assajos de resistència mecànica mostren que la grava de Gualba és menys resistent a esforços mecànics i que la grava d’Arnes presenta menys resistència a l’atac químic, fets que concorden amb la mineralogia trobada mitjançant la difracció de rajos X. Tot i així, els valors de pèrdua de material obtinguts amb els assajos aplicats de resistència química són molt baixos, mentre que la resistència mecànica sembla tenir un paper més important en el manteniment de les propietats de la grava com a material filtrant en aiguamolls construïts. Amb els resultats obtenim que una grava com la d’Arnes, d'origen fluvial i calcària és una bona opció, tan per la seva resistència com pel seu arrodoniment, que facilita la circulació de l'aigua. Aplicar graves, doncs, com la de Gualba, promou la disgregació del material i, per tant, l'acumulació ràpida de matèria sòlida al llit de l’aiguamoll i la disminució de la porositat del medi filtrant, exacerbant la colmatació. A part de la influència del tipus de grava en quant a l’acumulació de sòlids, és de rellevant importància el disseny i configuració de cada aiguamoll. S’ha vist que, relacions longitud - amplada menors a 1 provoquen trajectòries no uniformes de l’aigua a través del material filtrant, creant així camins preferencials en els quals es concentra major quantitat de sòlids. A més, una mala distribució de l’aigua d’entrada també esdevé en major cabal afluent en uns punts que en d’altres i, per tant, major acumulació de sòlids en els mateixos. Així doncs, cal incidir en tots aquests aspectes de disseny per tal d’optimitzar el comportament hidràulic de l’aiguamoll i allargar la seva vida útil.