Propuesta de implementación de humedales artificiales en las EDARs de Vall de Flors y Marines (Valencia) para la mejora de la calidad de las aguas, fijación de carbono y mejora de la conectividad ecológica del barranco del Carraixet

Abstract

[ES] Debido al deterioro ambiental que presenta el barranco Carraixet, ubicado en la comunidad Valenciana, por las distintas actividades antropogénicas que se desarrollan en su entorno, se participó en una campaña de muestreo y análisis de la calidad de agua de 17 puntos que vierten al barranco, desarrollada por el IIAMA. Los resultados obtenidos sirven como un foco orientativo para conocer la contaminación producida, y realizar un diagnóstico que permita identificar los puntos de mayor contaminación. Esto con el fin de proponer actuaciones mediante sistemas extensivos de depuración de aguas residuales, concretamente, humedales artificiales. Del análisis se determinó que los puntos más prioritarios son el vertido de la EDAR de Vall de Flors y la EDAR de Marines; al detectar concentraciones de DQO, DBO5, NT y PT, por encima de los límites de vertido establecido por la normativa española vigente. Es así que, en el presente Trabajo Fin de Máster se desarrolla propuestas de diseño para la sustitución de la EDAR de Vall de Flors y un sistema de afino del efluente de la EDAR de Marines. Para el efecto, se realizó el dimensionamiento e implantación de los elementos que conforman cada propuesta. Además, mediante los lineamientos del IPCC, se evaluó la capacidad de los humedales artificiales para funcionar como sumideros de carbono. De este modo, en Vall de Flors se realizó el diseño del sistema de pretratamiento (aliviadero de exceso de caudal y canal de desbaste), tratamiento primario (tanque Imhoff), tratamiento secundario (humedales artificiales) y deshidratación de lodos (humedales artificiales). Para el tratamiento secundario se propuso dos alternativas de diseño. La primera con la implantación de humedales artificiales de flujo subsuperficial horizontal (HAFSsH), y la segunda mediante humedales artificiales de flujo subsuperficial vertical (HAFSsV). Para la selección de la propuesta de diseño definitiva, a la luz de los resultados, se realizó una valoración de las dos alternativas, sujeta a las variables asociadas a la operación, rendimientos de depuración e implementación; así como las relacionadas con la fijación de carbono. De la cual, se seleccionó como idónea a la segunda alternativa (incluye un sistema de HAFSsV). Esto se debe a que a pesar de que la complejidad en la operación de estos sistemas es mayor frente a los HAFSsH, los HAFSsV permiten alcanzar los niveles de descontaminación necesarios para cumplir con las condiciones de vertido, con una menor área de implantación. Lo que supone menos costos de construcción y mantenimiento. Adicionalmente, según el balance de CO2e, en términos relativos, los HAFSsV son capaces de fijar más carbono frente a los HAFSsH, 7.97 kgCO2e/m2 y 5.58 kgCO2e/m2, respectivamente. Es así que, en el diseño definitivo propuesto para la sustitución de la EDAR de Vall de Flors, los HAFSsV demandaría un área de implantación de 1762.25 m2, distribuida en 5 celdas de 350.00 m2 dispuestas en paralelo. Del balance de CO2e realizado en el funcionamiento de todo el conjunto de tratamiento (tratamiento primario, secundario y deshidratación de lodos) se obtuvo que las emisiones causadas por la depuración de las aguas residuales representarían el 2.05% de las emisiones anuales de CO2e per cápita en Vall de Flors. Estas emisiones se deben principalmente a los GEI generados en el tratamiento primario (Tanque Imhoff). Por otro lado, se propuso un sistema de humedales artificiales para el afino del efluente de la EDAR de Marines. Para el efecto, se desarrolló una propuesta de diseño tomando como calidad de agua influente, las concentraciones medias reportadas por la EPSAR en el año 2018. Es así que, se diseñó un sistema de humedales artificiales de flujo superficial (HAFS) mediante el método P, k, C*, con el fin de lograr una reducción del contenido, principalmente, de N y patógenos. En efecto, se propuso la implementación de 7603.84 m2 de hume

[EN] Due to the environmental deterioration of the Carraixet ravine, located in the Valencian Community, caused by the different anthropogenic activities carried out in its surroundings, a sampling and analysis campaign was tested to check the water quality of 17 points that discharge into the ravine, developed by the IIAMA. The results obtained served as an orientative basis to determine the contamination produced, and to make a diagnosis that allows to identify the points with greater contamination. This, in order to propose actions through extensive wastewater treatment systems, specifically, artificial wetlands. From the analysis it was determined that the highest priority points are the discharge of the WWTP of Vall de Flors and the WWTP of Marines; by detecting concentrations of COD, BOD5, TN and PT, above the discharge limits established by the current Spanish regulations. Thus, this Master's Thesis develops design proposals for the replacement of the Vall de Flors WWTP and an effluent refining system for the Marines WWTP. For this purpose, the sizing and implementation of the elements that make up each proposal were carried out. In addition, using the IPCC, 2007 guidelines, the capacity of artificial wetlands to function as carbon sinks was assessed. Thus, in Vall de Flors the design of the pretreatment system (overflow spillway and roughing channel), primary treatment (Imhoff tank), secondary treatment (artificial wetlands) and sludge dewatering (artificial wetlands) was carried out. Two design alternatives were proposed for secondary treatment. First, the implementation of horizontal subsurface flow artificial wetlands (HAFSsH), and secondly vertical subsurface flow artificial wetlands (HAFSsV). For the selection of the final design proposal, after the results were analyzed, an evaluation of the two alternatives was carried out, considering variables associated with operation, purification and implementation yields, as well as those related to carbon catching capacity. The second alternative (including a HAFSsV system) was selected as the best, even when the complexity in the operation of these systems is greater compared to HAFSsH. HAFSsVs allows to achieve the necessary decontamination levels to comply with the discharge conditions, with a smaller implementation area. This means lower construction and maintenance costs. Additionally, according to the CO2e balance, in relative terms, HAFSsVs are capable of fixing more carbon compared to HAFSsH, 7.97 kgCO2e/m2 and 5.58 kgCO2e/m2, respectively. Thus, in the final design proposed for the replacement of the Vall de Flors WWTP, the HAFSsV would require an implementation area of 1762.25 m2, distributed in 5 cells of 350.00 m2 arranged in parallel. From the CO2e balance carried out in the operation of the entire treatment plant (primary treatment, secondary treatment and sludge dewatering) it was obtained that the emissions caused by the wastewater treatment would represent 2.05% of the annual CO2e emissions per capita in Vall de Flors. These emissions are mainly due to GHG generated in the primary treatment (Imhoff tank). On the other hand, an artificial wetlands system was proposed for the refining of the effluent from the Marines WWTP. For this purpose, a design proposal was developed taking as influent water quality, the average concentrations reported by EPSAR in 2018. Thus, a system of artificial wetlands of surface flow (HAFS) was designed using the P, k, C* method, in order to achieve a reduction of the content manly of N; and additionally, to achieve a reduction of pathogens; in order to open the possibility of effluent reutilization. In fact, it was proposed the implementation of 7603.84 m2 of surface wetland fed continuously in 2 cells of 3801.92 m2 each, arranged in series, in order to avoid eutrophication problems. Based on the CO2e balance, the operation of this system allows a fixation of 9.23 kg CO2e/m2 and 18.99 kg CO2e/person, which means a reduction