WO2009141463A1 - Celda e isla flotante con filtro de macrofitas en flotación - Google Patents

Celda e isla flotante con filtro de macrofitas en flotación Download PDF

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WO2009141463A1
WO2009141463A1 PCT/ES2008/000370 ES2008000370W WO2009141463A1 WO 2009141463 A1 WO2009141463 A1 WO 2009141463A1 ES 2008000370 W ES2008000370 W ES 2008000370W WO 2009141463 A1 WO2009141463 A1 WO 2009141463A1
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floating
perimeter
beams
cell
island
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PCT/ES2008/000370
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Vicente Juan Torres Junco
Javier Riesco Prieto
Pablo Riesco Prieto
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Macrofitas, S.L.
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    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Definitions

  • the invention relates to a floating cell with floating macrophyte filter. It also refers to an island formed by the combination of several cells.
  • the invention contemplates making a floating island that works as a natural ecosystem on the surface of the water.
  • the applicant does not know background related to the invention.
  • the floating island takes advantage of one of the great advantages of the Flotation Macrophyte Filter (FMF) over other macrophyte-based debugging techniques, since the buoyancy of the macrophytes allows floating surfaces and if its warp is resistant (interior reinforcement) and durable ( not degradable by time), these are stable for many years.
  • FMF Flotation Macrophyte Filter
  • this plot (roots and rhizomes) is constantly replenishing and renewing itself, it allows the plant mass that forms the island to remain floating and alive, as if they were growing in natural terrain.
  • the invention also relates to the process for purification of extensions of water contaminated by ammonia, nitrates, organic materials, heavy metals and other pollutants by means of the formation of floating islands / rafts of macrophytes waterproofed from outside water. You can drink cold bottom water (hypolimnion) rich in ammonia and anoxia
  • Water can also be taken from the surface layer (epilimnion) to send the nitrified water to the bottom for denitrification.
  • the island / raft can have, above the water line, specially prepared surfaces that allow crops of protected plant species and Ornamental among macrophytes, shelters, restrests / bedrooms, both for aquatic animals and birds, which are attractive for nesting and breeding.
  • One aspect of the invention relates to a floating cell with floating macrophyte filter configured to be installed in an enclosure containing a volume of fluid to be filtered.
  • the cell comprises: a layer with floating macrophyte filter between a perimeter and a center of the island configured to filter a filtration flow; support means comprising: perimeter structural means comprising a plurality of perimeter beams configured to form a perimeter; internal structural means comprising a plurality of radial beams and internal beams configured to form a framework; a central node for defining a central cavity comprising a plurality of central joining means configured to connect the central node with a first end of radial beams; perimeter joining means configured to connect perimeter beams to each other at their ends and perimeter beams at one end with a second end of radial beams; internal joining means configured to connect internal beams to each other at their ends, internal beams at one end with perimeter beams at an intermediate point and internal beams at one end with radial beams at an intermediate point; flotation means comprising:
  • the floating cell can also comprise: confinement means for limiting a volume of fluid underlying the cell comprising: an impermeable sheet connected to the perimeter beams; input means configured to receive an influent, fluid flow rate to be filtered; outlet means configured to evacuate an effluent, filtered fluid flow rate; input conduction means connected to the input means to drive the influent into the impermeable sheet; outlet conduit means connected to the outlet means to drive the effluent out of the impermeable sheet; drive means for boosting the influent, filtration flow and effluent;
  • the outlet conduit means may be configured to drive the effluent to a deep level of the enclosure.
  • the input conduction means may be configured to drive the influent to a level selected between a deep level of the enclosure and a surface level of the enclosure.
  • the driving means may be located in the perimeter joining means.
  • Perimeter floats can be sealed polyethylene pipes at both ends.
  • the central floats can be sealed drums at both ends.
  • the floating cell can also comprise anchoring means for anchoring the cell to a fixed point.
  • the floating cell can also comprise access means that form a gateway to connect the perimeter with the center.
  • Another aspect of the invention relates to an island that can comprise a plurality of floating cells with floating macrophyte filter.
  • the island may comprise connection means configured to connect a cell with another contiguous cell through the means of the perimeter joining means.
  • Figure 1 is a plan view of a cell of the invention.
  • Figure 2 is a section of a cell of the invention.
  • a first layer or superficial level (Epilimnion) warmer with oxygen by atmospheric exchange and photosynthetic activity of phytoplankton
  • thermocline An intermediate transition layer (thermocline), 3. A cold and anoxic lower layer or deep level (hypolimnion) where reduced species predominate, such as ammonia, NH 4 + . These layers do not mix and remain independent.
  • the retention time in the raft can vary depending on this, the flow of the pump and this type of pollutant and the percentage to be removed from it. It will only depend on the drive capacity of the pump.
  • PE Polyethelene
  • the waterproof sheet if interested can be inflatable by air or product, which allows it to behave like an inflatable mattress.
  • the geotextile is necessary to use it to reinforce the impermeable sheet, it will be fixed to tensioners and these to the outer perimeter support of the island, and / or to the structures of the cells of the reticles of the island, so that the sheet is reinforced within the reticles of the cells if necessary, to transmit to the resistant structure the dynamic requirements of the set.
  • the impermeable sheet is placed or extended under the resistant support structure of the island / raft, so that it forms the closure of the vessel of the raft, subjecting it to supports prepared for this purpose, so that the union does not transmit to the sheet important structural forces, due to the difference in height, between the water contained in the FMF vessel and the external water level.
  • the sheet works under compression, when the water in the FMF vessel is higher than the swamp water or less than this, due to the effect produced by the pump inside the raft, when the water is being poured into the island / raft or by removing it from it or by not having the impermeable sheet the sufficient clearance and the submerged part of the macrophytes affects it.
  • Three situations occur depending on the height of the water inside the island / raft with respect to the water level of the free surface where the island / raft floats.
  • the impermeable sheet can be inflatable, or be supported by another that forms a floating surface that supports it, when the waterproof sheet requires stress due to the weight it has to support due to the difference in heights between the water of the raft and the swamp . That the sheet is inflatable or the clearance of the sheet with respect to the surface of the island / raft allows that the distance between the sheet and the rhizomatic system can be varied to achieve water purification of the interior of the island / raft so that water receives the benefits of the rhizomatic and root system of macrophytes.
  • V Sxh
  • the waterproofing sheet of the island / raft is forced by the swamp water pressure to rise towards the surface, until it reaches the submerged part of the macrophytes; these settle in the impermeable sheet and prevent the ascent due to the weight that they are transmitted, thus forming the scrubber filter.
  • bracing stops are placed on the structure of the raft that reach desired depth or is thrown on top of the impermeable sheet, a material denser than water, which prevents the impermeable sheet from ascending and It will be limited by the volume that allows the clearance or difference between the surface of the island / raft and that of the impermeable sheet.
  • the volume or depth of the island / raft is achieved by controlling sheets placed at the bottom of floating structures, varying the density of the sheet or by its clearance with respect to the surface of the island / raft, so that allow the submerged macrophyte system to place it in the design position with respect to the sheet, so that the water that passes through the scrubber filter receives the benefits of the rhizomatic and root system of the macrophytes.
  • the resistant structure of the raft and the one of the impermeable sheet allows the construction of assembly and assembly on the shore of the lake, in the water or in a deep area.
  • the water level inside the island / raft is the same as that outside:
  • the island / raft lacks perimeter closure, the water is directly in contact with the macrophyte purifying filter. Under the filter can be placed hanging areas of the structure of the Island, which have their surface prepared for the strawberry of fish.
  • the anchoring system of the island allows it to be displaced by the surface of the water, sweeping a predetermined area and purifying the surface layers of the water.
  • the components of the structure of the cell / island are described below.
  • - Floating base structure The initial float structure is made by closed or sealed PVC or PE pipes, or by other material that is floating, such as wood, polyethylene, forming a harness structure in triangular or quadrangular or hexagonal, or polygonal shape that is floating and distributes or absorbs the stresses, allowing the installation beneath it, of the impermeable sheet, reinforced or not by geo-mesh.
  • the floating structure is achieved by joining beams, planks and tubes by elbows, crosses, tees or special pieces.
  • the enclosure perimeter can protrude from the water with sufficient height so that it prevents in normal conditions, that the external water passes inside the island-raft if this interests.
  • the enclosure perimeter has to compensate for the forces caused by the differences in height between the interior and exterior waters.
  • the perimeter of the enclosure houses special areas, such as pipes, that allow the introduction of external water from the bottom of the swamp to its interior or from the interior towards the outside of the island-raft.
  • the impermeable sheet is fixed to the perimeter floating structure of the
  • the Island / raft completed its closure, water can be poured and the waterproof base sheet of the island will sink as the height difference between the levels of the interior and exterior water increases, as a result of the increase of the hydraulic height within the perimeter of the island / raft. Sinking the sheet to the design depth, the macrophytes will be planted on the island / raft.
  • the clearance of the perimeter surface of the sheet with respect to that of the island will be 1, 25 m long along the entire perimeter of the enclosure, so as to allow the development of the rhizomatic and root system of the macrophytes installed in Ia Island, without these being able to transmit to the sheet excessive loads of weight by leaning or sitting on the sheet.
  • the areas with surface for strawberry of fish are united to the floating structure or to the reinforcements in Cross of San Andres by means of flanges, tensors, or other means of connection, so that stable surfaces are created, acts for the spawning.
  • Waterproof sheet will preferably be of highly material waterproofing, such as PE with the appropriate thickness that does not tear or pierce by dynamic actions transmitted by macrophytes, water or human or animal activities, both from inside the island and from outside it.
  • the union of the impermeable sheet, with the raft edge is carried out, by welding or attached to the perimeter tube or enclosure, the union being carried out in places that protrude from the water, for example in the upper part of the PE 0 250 tubes and leaving a clearance of sheet surface of 1.25 m. in length along the entire perimeter of the enclosure.
  • the perimeter enclosure will be assembled, with a corrugated PE tube of 0 250 mm.
  • the PE sheet is welded to the enclosure tube 0 250 by the upper part emerging, the weld covering a half-diameter arc.
  • the assembly will proceed to tie the resistant structure to the perimeter closure tube, using six-strand PE ropes, passing them through the hollow or gutters of the PE tube at distances not exceeding 60 cm.
  • the anchor has the technical characteristics of a marine anchor, which guarantees the bottom anchor and the bottom disengagement, when it is raised.
  • the anchor is attached to a cable, maroma or chain and this to the floating structure, by means of parts removes turns, to avoid twisting "twists" with the raft structure or with the anchor.
  • the anchor is formed by materials that do not contaminate water, by oxidation or dilution.
  • the type of plants will be of the variety of macrophytes present in the area, or in the nearby basins, so that their biological diversity forms a natural riverbank habitat.
  • Macrophytes are among the plant species that increased biomass productivity reached per m 2: wheat 2 kg I, maize 3 kg; the macrophytes Enea or typhas produce 6 kg / m 2 and can absorb nitrates from the water 3.7-5.8 g / m 2 / day to cover their biological needs.
  • the macrophytes have the property of injecting or transferring to the water the oxygen of the air that is in contact with their leaves and expelling it by the submerged parts, especially by its rhizomatic system to the water, to avoid the eutrification of the same.
  • the amount of oxygen emitted to water is proportional to the degree of eutrification that water presents.
  • the inflow (influent) and outflow (effluent) of the FMF system water will be different, depending on the form of the nitrogen dissolved in the water:
  • Deep waters with nitrates the influent is taken from deep areas and is channeled directly to the floating raft: using a pump, it passes through the FMF that oxidizes the ammoniums (nitrification) and the effluent water is channeled back to the bottom , using the difference in hydrostatic heights produced by the inlet form of the influent, between the water of the swamp and that of the level of the raft, the effluent is channeled to a deep area for denitrification. It is necessary that the FMF system be on Island / raft.
  • the island does not have to be a raft, not being necessary bombs and pipes of its influencers and effluents.
  • the pump is protected by a cage, to prevent it from being easily stolen.
  • the pump and its protection are submerged and supported, by means of an appropriate float that is installed in solidarity on the edge of the Island / raft or inside it.
  • the channeling of the electric power cable is carried out with a flexible and waterproof flexible tube.
  • Electric cables are armed, "against rodents.”
  • the electrical panels are prepared for flood conditions, with differential, thermal protections, motor protection, over voltages and the type of protections required by the site.
  • One embodiment of the invention relates to a floating cell with floating macrophyte filter configured to be installed in an enclosure containing a volume of fluid at be filtered
  • the cell comprises: a layer with floating macrophyte filter (1) between a perimeter and a center of
  • the island configured to filter a filtration flow rate (Qf); support means comprising: perimeter structural means comprising a plurality of perimeter beams (10P) configured to form a perimeter; internal structural means comprising a plurality of radial beams
  • a central node (10C) for defining a central cavity comprising a plurality of central joining means (30C) configured to connect the central node (10C) with a first end of radial beams (10R); perimeter joining means (30P) configured to connect perimeter beams (10P) to each other at their ends and perimeter beams (10P) at one of their ends with a second end of radial beams (10R); internal joining means (30I) configured to connect internal beams (101) to each other at their ends, internal beams (101) at one end with perimeter beams (10P) at an intermediate point and internal beams (101) by one of its ends with radial beams (10R) at an intermediate point; flotation means comprising: central flotation means comprising a plurality of central floats (20C) enclosed in the central cavity; perimeter flotation means comprising a plurality of perimeter floats (20P) connected to the perimeter beams (10P).
  • the floating cell further comprises: confinement means for limiting a volume of fluid underlying the cell comprising: an impermeable sheet (40) connected to the perimeter beams (10P); input means (40E) configured to receive an influent, fluid flow rate to be filtered (Qe); outlet means (40S) configured to evacuate an effluent, filtered fluid flow rate (Qs); input conduction means (41E) connected to the input means (40E) to conduct the influent (Qe) inside the impermeable sheet (40); outlet conduit means (41S) connected to the outlet means (40S) to drive the effluent (Qs) out of the impermeable sheet (40); drive means (42) to drive the influent (Qe), the filtration flow rate (Qf) and the effluent (Qs);
  • confinement means for limiting a volume of fluid underlying the cell comprising: an impermeable sheet (40) connected to the perimeter beams (10P); input means (40E) configured to receive an influent, fluid flow rate to be filtered (Qe);
  • the outlet conduit means (41S) are configured to drive the effluent (Qs) to a deep level of the enclosure.
  • the input conduction means (41E) are configured to drive the influent (Qe) to a level selected between a deep level of the enclosure and a surface level of the enclosure.
  • the driving means (42) are located in the perimeter joining means (30P).
  • Perimeter floats (20P) are polyethylene pipes sealed at both ends.
  • the central floats (20C) are sealed drums at both ends.
  • the floating cell also comprises anchoring means (110) for anchoring the cell to a fixed point.
  • the floating cell further comprises access means (110) that form a gateway to connect the perimeter with the center.
  • Another embodiment of the invention relates to an island comprising a plurality of floating cells with floating macrophyte filter.
  • the island comprises connection means (30X) configured to connect a cell with another contiguous cell through the means of the perimeter joining means (30P).

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Abstract

Celda flotante con filtro de macrofitas en flotación configurada para ser instalada en un recinto que contiene un volumen de fluido a ser filtrado. La celda tiene: una capa con filtro de macrofitas en flotación (1 ) entre un perímetro y un centro de Ia isla; medios de soporte que tienen: medios estructurales perimetrales para conformar un perímetro; medios estructurales internos para conformar un entramado; un nudo central (10C); medios de unión perimetrales (30P); medios de unión internos (30I); medios de flotación centrales y medios de flotación perimetrales.

Description

CELDA E ISLA FLOTANTE CON FILTRO DE MACROFITAS EN FLOTACIÓN
Campo de Ia invención
La invención se refiere a una celda flotante con filtro de macrofitas en flotación. También se refiera a una isla formada por Ia combinación de varias celdas.
Antecedentes de Ia invención
La invención contempla realizar una isla flotante que trabaje como ecosistema natural en Ia superficie del agua. El solicitante no conoce antecedentes relacionados con Ia invención.
Descripción de Ia invención
La isla flotante aprovecha una de las grandes ventajas del Filtro de Macrofitas en Flotación (FMF) sobre otras técnicas de depuración basadas en macrofitas, dado que Ia flotabilidad de los macrofitos permite superficies flotantes y si su urdimbre es resistente (armado interior) y duradera (no degradable por tiempo), estas resultan estables por muchos años.
Teniendo en cuenta que dicha trama (raíces y rizomas) está reponiéndose y renovándose continuamente, permite mantener flotantes y vivas Ia masa vegetal que forma Ia isla, como si crecieran en terrenos naturales.
La invención también se refiere al procedimiento para depuración de extensiones de aguas contaminadas por amonios, nitratos, materias orgánicas, metales pesados y otros contaminantes mediante Ia formación de islas/balsas flotantes de macrofitas impermeabilizadas del agua exterior. Se puede tomar agua del fondo frío (hypolimnion) rico en amonios y con anoxia
(bajo contenido en oxígeno O2) para pasar el agua a Ia balsa para ser distribuida por el sistema radicular de los macrofitos flotantes, que aportan el oxígeno necesario para producir Ia nitrificación y después conducir el agua nuevamente a Ia zona anóxica donde se produce Ia desnitrificación, Ia reducción de Ia DBO (Demanda Biológica de Oxigeno); Ia reducción de Ia DQO (Demanda Química de Oxigeno); Ia reducción de metales pesados y de otras sustancias contaminantes.
También se puede tomar agua de Ia capa superficial (epilimnion) para enviar el agua nitrificada al fondo para su desnitrificación.
La isla/balsa puede contar, por encima de Ia línea de agua, con superficies especialmente preparadas, que permitan cultivos de especies vegetales protegidas y ornamentales entre las macrofitas, refugios, descansaderos/dormitorios, tanto para animales acuáticos como para aves, que sean atrayentes para Ia nidificacion y cría.
Un aspecto de Ia invención se refiere a una celda flotante con filtro de macrofitas en flotación configurada para ser instalada en un recinto que contiene un volumen de fluido a ser filtrado. La celda comprende: una capa con filtro de macrofitas en flotación entre un perímetro y un centro de Ia isla configurada para filtrar un caudal en filtración; medios de soporte que comprenden: medios estructurales perimetrales que comprenden una pluralidad de vigas perimetrales configuradas para conformar un perímetro; medios estructurales internos que comprenden una pluralidad de vigas radiales y vigas internas configuradas para conformar un entramado; un nudo central para definir una cavidad central que comprende una pluralidad de medios de unión centrales configurados para conectar el nudo central con un primer extremo de vigas radiales; medios de unión perimetrales configurados para conectar vigas perimetrales entre sí por sus extremos y vigas perimetrales por uno de sus extremos con un segundo extremo de vigas radiales; medios de unión internos configurados para conectar vigas internas entre sí por sus extremos, vigas internas por uno de sus extremos con vigas perimetrales en un punto intermedio y vigas internas por uno de sus extremos con vigas radiales en un punto intermedio; medios de flotación que comprenden: medios de flotación centrales que comprenden una pluralidad de flotadores centrales encerrados en Ia cavidad central; medios de flotación perimetrales que comprenden una pluralidad de flotadores perimetrales conectados a las vigas perimetrales. La celda flotante además puede comprender: medios de confinamiento para limitar un volumen de fluido subyacente a Ia celda que comprenden: una lámina impermeable conectada a las vigas perimetrales; medios de entrada configurados para recibir un influente, caudal de fluido a ser filtrado; medios de salida configurados para evacuar un efluente, caudal de fluido filtrado; medios de conducción de entrada conectados a los medios de entrada para conducir el influente dentro de Ia lámina impermeable; medios de conducción de salida conectados a los medios de salida para conducir el efluente fuera de Ia lámina impermeable; medios de impulsión para impulsar el influente, el caudal en filtración y el efluente;
Los medios de conducción de salida pueden estar configurados para conducir el efluente a un nivel profundo del recinto.
Los medios de conducción de entrada pueden estar configurados para conducir el influente a un nivel seleccionado entre un nivel profundo del recinto y un nivel superficial del recinto.
Los medios de impulsión pueden estar situados en los medios de unión perimetrales.
Los flotadores perimetrales pueden ser tubos de polietileno sellados en ambos extremos. Los flotadores centrales pueden ser bidones sellados en ambos extremos.
La celda flotante además puede comprender medios de anclaje para anclar Ia celda a un punto fijo.
La celda flotante además puede comprender medios de acceso que conforman una pasarela para conectar el perímetro con el centro. Otro aspecto de Ia invención se refiere a una isla que puede comprender una pluralidad de celdas flotantes con filtro de macrofitas en flotación. La isla puede comprender medios de conexión configurados para conectar una celda con otra celda contigua a través de los medios de los medios de unión perimetrales.
Breve descripción de los dibujos
A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor Ia invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta. La Figura 1 es una vista en planta de una celda de Ia invención.
La Figura 2 es una sección de una celda de Ia invención.
Descripción de una realización preferida de Ia invención El comportamiento de aguas embalsadas se encuentra estratificado en tres capas o zonas de aguas muy estables y diferenciadas y se puede resumir del siguiente modo:
1. Una primera capa o nivel superficial (Epilimnion) más caliente con oxígeno (por el intercambio atmosférico y Ia actividad fotosintética del fitoplacton),
2. Una capa intermedia de transición (termoclina), 3. Una capa inferior o nivel profundo (hypolimnion) fría y anóxica en donde predominan las especies reducidas como es el caso del amonio, NH4 +. Estas capas no se mezclan y permanecen independientes.
Una situación normal permite tomar como dato de partida 15 mg/l de amonio, NH4 + en el fondo del embalse donde se coloca Ia toma de agua. • Concentración en el hypolimnion de 15 mg/l NH4 + (fondo del embalse).
• Caudal: 10 l/s.
• Volumen de agua introducida en Ia isla al día 86.4m3/día
• Capacidad de nitrificación de las macrofitas 120 g/m2/día.
• Profundidad alcanzada por el sistema radicular, dentro de Ia isla 0.7m. • Para esta concentración y caudal se precisaría 108 m2.
• Volumen de agua contenido dentro de Ia isla 108*0.7= 75.6 m3.
• Tiempo de residencia: 75.6/86.4= 0.875 días; el tiempo de retención en Ia balsa, puede ser variable al depender este, del caudal de Ia bomba y esta del tipo de contaminante y del porcentaje que se quiera eliminar del mismo. Solo dependerá de Ia capacidad de impulsión de Ia bomba.
• Temperatura del agua: 15 0C.
Se indican a continuación unas condiciones de diseño.
Para realizar Ia premisa de Ia remoción de nitrógeno amoniacal, se emplea una lámina de PoliEtileno (PE) de espesor esp.= 1 mm., flexible y de fácil manipulación, para aislar el sistema rizomático del agua del pantano y que sólo el agua de fondo pase al FMF.
La lámina impermeable si interesa puede ser hinchable por aire o producto, que Ia permita comportarse como un colchón hinchable.
El geotextíl si es necesario utilizarlo para reforzar Ia lámina impermeable, estará fijado a tensores y estos al soporte perimetral exterior de Ia isla, y/o a las estructuras de las celdas de las retículas de Ia isla, de forma que quede reforzada Ia lámina dentro de las retículas de las celdas si es necesario, para transmitir a Ia estructura resistente los requerimientos dinámicos del conjunto.
La lámina impermeable se coloca o se extiende debajo de Ia estructura soporte resistente de Ia isla/balsa, de modo que forme el cierre del vaso de Ia balsa, sujetándola a soportes preparados para tal fin, para que Ia unión, no transmita a Ia lámina fuerzas estructurales importantes, a causa de Ia diferencia de altura, entre el agua contenida en el vaso del FMF y el nivel de agua exterior.
La lámina trabaja a compresión, cuando el agua del vaso del FMF tiene más altura que el agua del pantano o menos que este, por el efecto que produce Ia bomba dentro de Ia balsa, al estar esta echando el agua dentro de Ia isla/balsa o sacándola de ella o por no tener Ia lámina impermeable Ia holgura suficiente y Ia parte sumergida de los macrofitos incida sobre esta. Se producen tres situaciones dependiendo de Ia altura del agua en el interior de Ia isla/balsa respecto del nivel de agua de Ia superficie libre donde flota Ia isla/balsa.
A) La altura del agua dentro del interior de Ia isla/balsa está más alta que Ia del pantano:
La lámina impermeable puede ser hinchable, o apoyarse en otra que forme superficie flotante que Ia soporte, cuando a Ia lámina impermeable Ia soliciten esfuerzos a causa del peso que tiene que soportar por Ia diferencia de alturas entre el agua de Ia balsa y Ia del pantano. Que Ia lámina sea hinchable o Ia holgura de Ia lámina con respecto a Ia superficie de Ia isla/balsa permite que se pueda variar Ia distancia entre Ia lámina y el sistema rizomático para conseguir Ia depuración del agua del interior de Ia isla/balsa de forma que el agua reciba las bondades del sistema rizomático y radicular de los macrofitos.
La diferencia de superficies, permite obtener el volumen de agua adecuado dentro de Ia isla/balsa, para que se produzca en ella Ia depuración esperada. De esta forma se consigue que el sistema de depuración funcione siempre, según las condiciones de diseño: V=Sxh donde: V = Volumen S = Superficie Isla/balsa h = Profundidad h=(SI-S)/P donde:
Sl = superficies de lámina P = perímetro de Ia Isla/balsa permaneciendo los macrofitos unidos o distanciados de Ia lámina a una distancia para que el sistema sumergido pueda depurar el agua del interior de Ia isla/balsa. B) El agua del pantano tiene más altura que Ia del agua de Ia isla/balsa, causado por efecto de Ia bomba que extrae el agua del interior de Ia isla/balsa:
La lámina impermeabilizante de Ia isla/balsa es obligada por Ia presión del agua del pantano a subir hacia Ia superficie, hasta que alcanza Ia parte sumergida de los macrofitos; estos se asientan en Ia lámina impermeable e impiden Ia ascensión a causa del peso que Ie transmiten, formando de esta forma el filtro depurador.
Cuando el filtro depurador no toque Ia lámina impermeable, se ponen topes riostrados a Ia estructura de Ia balsa que alcancen profundidad deseada o se echa encima de Ia lámina impermeable, un material más denso que el agua, que impida que Ia lámina impermeable ascienda y que estará limitada por el volumen que Ie permite Ia holgura o diferencia entre Ia superficie de Ia isla/balsa y Ia de Ia lámina impermeable.
El volumen o Ia profundidad de Ia isla/balsa se consigue mediante el control de láminas colocadas en fondo de estructuras flotantes, variando Ia densidad de Ia lámina o por Ia holgura de esta con respecto a Ia superficie de Ia isla/balsa, de forma que permita al sistema sumergido de los macrofitos, situarlo en Ia posición de diseño con respecto a Ia lámina, para que el agua que pase por el filtro depurador, reciba las bondades del sistema rizomático y radicular de los macrofitos.
La estructura resistente de Ia balsa y Ia de Ia lámina impermeable (hinchable o no), permite Ia construcción ensamblaje y montaje en Ia ribera del lago, en el agua o en zona profunda.
C) El nivel del agua en el interior de Ia isla/balsa, es el mismo que el del exterior: La isla/balsa, carece de cierre perimetral, el agua directamente está en contacto con el filtro depurador de macrofitas. Debajo del filtro pueden colocarse áreas colgantes de Ia estructura de Ia Isla, que tengan su superficie preparada para Ia fresa de peces. El sistema de anclaje de Ia isla permite que sea desplazada por Ia superficie del agua, barriendo un área predeterminada y depurando las capas superficiales del agua.
Se describen seguidamente los componentes de Ia estructura de Ia celda/isla. - Estructura base flotante: La estructura flotadora inicial se realiza mediante tubos PVC o PE cerrados o sellados, o por medio de otro material que resulte flotante, como madera, polietileno, formando una estructura arnés en forma triangular o cuadrangular o hexagonal, o poligonal cualquiera que resulte flotante y reparta o absorba los esfuerzos, permitiendo Ia instalación debajo de esta, de Ia lámina impermeable, reforzada o no por geo-malla. Las estructura flotante se logra mediante Ia unión de vigas, tablones y tubos mediante codos, cruces, tes o de piezas especiales. Las piezas que Io requieran están cerradas interiormente, de forma que si se produce una rotura sólo se inutilice el tramo dañado y el resto de Ia estructura flotante no quede afectado, no comunicando al resto de Ia estructura Ia inundación y siempre soporte su propio peso y el del agua que tenga en su interior, que se encuentre más alta, que Ia del exterior a Ia Isla/balsa.
El perímetro de cerramiento puede sobresalir del agua con Ia altura suficiente para que impida en condiciones normales, que el agua exterior pase al interior de Ia isla-balsa si esto interesa. El perímetro de cerramiento tiene que compensar las fuerzas originadas por las diferencias de altura entre las aguas del interior y Ia del exterior. El perímetro de cerramiento alberga zonas especiales, como pasa tubos, que permiten introducir el agua exterior proveniente del fondo del pantano a su interior o del interior hacia el exterior de Ia isla-balsa. La lámina impermeable esta fijada a Ia estructura flotante perimetral de Ia
Isla/balsa, aislándola del agua exterior.
A Ia Isla/balsa completada su cierre, se Ie podrá echar agua y Ia lámina impermeable base de Ia isla se hundirá al aumentar Ia diferencia de altura entre los niveles del agua interior y exterior, por efecto del incremento de Ia altura hidráulica dentro del perímetro de Ia isla/balsa. Hundida Ia lámina hasta Ia profundidad de diseño, se procederá a Ia plantación de los macrofitos en Ia isla/balsa.
La holgura de Ia superficie perimetral de lámina con respecto a Ia de Ia isla será de 1 ,25 m de longitud a Io largo de todo el perímetro de cerramiento, de forma que permita el desarrollo del sistema rizomático y radicular de los macrofitos instalados en Ia isla, sin que estos lleguen a transmitir a Ia lámina cargas excesivas de peso por apoyarse o sentarse sobre Ia lámina.
En los huecos de Ia estructura de Ia isla de geometría cuadrada, hexagonal, u otra, si interesa se incluye una cruz de San Andrés, para repartir y absorber las fuerzas transversales que se produzcan dentro de Ia isla o trasmitidas por el agua viento o actividades de mantenimiento o de animales.
Las áreas con superficie para fresa de peces, se unen a Ia estructura flotante o a los refuerzos en Cruz de San Andrés mediante bridas, tensores, u otros medios de conexión, de forma que se creen superficies estables, actas para el desove. Lámina impermeable. La lámina impermeable preferentemente será de material altamente impermeabilizante, como el PE con el espesor adecuado que no se desgarre o perfore por acciones dinámicas trasmitidas por los macrofitos, el agua o las actividades humanas o de animales, tanto desde el interior de Ia isla como del exterior de esta. La unión de Ia lámina impermeable, con el borde de balsa se realiza, mediante soldadura o atado al tubo o cerramiento perimetral, realizándose Ia unión en lugares que sobresalgan del agua, ejemplo en Ia parte alta de los tubos PE 0 250 y dejando una holgura de superficie de lámina de 1 ,25 m. de longitud a Io largo de todo el perímetro de cerramiento. - Borde de balsa
Una vez realizado el montaje de Ia estructura flotante de Ia balsa con su geotextil y Ia lámina impermeable, si interesa se procederá al montaje del cerramiento perimetral, con tubo de PE corrugado de 0 250 mm. La lámina PE se suelda al tubo 0 250 de cerramiento por Ia parte superior emergida abarcando Ia soldadura un arco de medio diámetro. Una vez flotante el conjunto se procederá a atar Ia estructura resistente al tubo de cierre perimetral, mediante cuerdas de PE de seis cabos, pasándolos por el hueco o canaletas del tubo de PE a distancias no superiores de 60 cm.
- Anclas El ancla tiene las características técnicas de un ancla marinera, que garantice el anclaje de fondo y el desencajamiento del fondo, cuando se eleve.
El ancla se une a un cable, maroma o cadena y este a Ia estructura flotante, mediante piezas quita vueltas, para evitar el retorcimiento "torsiones" con Ia estructura de balsa o con el ancla. El ancla está formada por materiales que no contaminan el agua, por oxidación o dilución.
- Plantación del FMF.
El tipo de plantas será de Ia variedad de macrofitos presentes en Ia zona, o en las cuencas próximas, de forma que su diversidad biológica, forme un habitat natural de ribera.
Llenada Ia balsa de agua se procede a Ia plantación de Ia misma, mediante Ia técnica empleada de espirales y piezas ESE (Estructura Soporte Ensambladora). - Motivaciones que determinan Ia invención.
Los macrofitos se encuentran entre las especies de vegetales que mayor productividad de biomasa alcanza por m2: trigo 2 kg, maíz 3 kg; los macrofitos de enea o typhas producen 6 kg/m2 y pueden absorber nitratos del agua 3,7- 5,8 g/m2/día para cubrir sus necesidades biológicas.
Los macrofitos tienen Ia propiedad de inyectar o trasvasar al agua el oxígeno del aire que está en contacto con sus hojas y expulsarlo por las partes sumergidas, especialmente por su sistema rizomático al agua, para evitar Ia eutrificación de Ia misma.
La cantidad de oxígeno emitido al agua es proporcional al grado de eutrificación que presente el agua.
Basándose en esta propiedad se confirma que las remociones logradas y contrastadas durante más de 10 años por los macrofitos en las lagunas o balsas, son de 17g de NH4Vm2 en los FMF realizados en canales.
En los FMF instalados dentro de los reactores de las depuradoras convencionales de aireación prolongada, las remociones son altísimas superando en más de 120g/m2/día (los macrofitos oxidan los amonios, nitrificándolos y al entrar en las zonas anóxicas de las Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR) se desnitrifican, pasando el nitrógeno a su forma gaseosa, escapando o emitiéndose al aire).
Para aumentar el poder de remoción, es pues necesario pasar el agua que contenga amonios por el FMF y después conducirla a Ia zona anóxica. Esta operación es muy sencilla de realizar en el FMF en isla flotante aislada. Flujo del agua en el FMF.
El flujo de entrada (influente) y de salida (efluente) del agua del sistema FMF será diferente, dependiendo de Ia forma que tenga el nitrógeno disuelto en el agua:
A) Aguas someras o superficiales con nitrógeno disuelto en forma de aminos: el agua entra al FMF por el borde de Ia balsa o por su fondo, y su efluente se consigue mediante sistema de bombeo, canalizándolo y devolviéndolo al pantano en zona profundas (anóxicas).
Es necesario que el sistema FMF esté en Isla /balsa.
B) Aguas profundas con nitratos: el influente se toma de zonas profundas y se canaliza directamente a Ia balsa flotante: valiéndonos de una bomba, se pasa por el FMF que oxida los amonios (nitrificación) y el agua del efluente se canaliza nuevamente al fondo, valiéndonos de Ia diferencia de alturas hidrostáticas que produce Ia forma de entrada del influente, entre el agua del pantano y el del nivel de Ia balsa, el efluente se canaliza a zona profunda para su desnitrificación. Es necesario que el sistema FMF esté en Isla/balsa.
C) Aguas con amonios en zonas profundas y someras: en este caso el FMF está directamente bañado o sumergido en el agua del pantano, con Io que no tiene el FMF en balsa aislada; las corrientes superficiales producidas por el viento o los movimientos de Ia balsa alrededor de su sistema de ancla, son los que generan el efecto influente y efluente.
La isla no tiene que ser balsa, no siendo necesarias bombas y canalizaciones de sus influentes y efluentes.
- El procedimiento de depuración mediante Isla/balsa es auto-sostenible por sí solo.
- Solamente Ia bomba impulsora del agua consume energía y esta puede alimentarse de panel solar instalado en Ia propia Isla/balsa o en su periferia.
La bomba se protege mediante una jaula, para impedir que sea sustraída fácilmente. La bomba y su protección están sumergidas y soportadas, mediante flotador apropiado que se instala solidario al borde de Ia Isla/balsa o en el interior de esta.
La canalización del cable de energía eléctrica, se realiza con tubo flexible estanco y flotante.
Los cables eléctricos son armados, "contra roedores". Los cuadros eléctricos están preparados para condiciones de inundación, con protecciones diferenciales, térmicas, guarda motores, sobre tensiones y el tipo de protecciones requeridos por el emplazamiento.
Para mayor sencillez de Ia aplicación, también se puede utilizar alguna de las mangas cerradas que presenta un pantano e intentar plantar en ella el FMF de igual modo que se realizaría en una balsa, es decir sin complejas estructuras de flotación a modo de islas independientes, sino aprovechando un cerramiento natural de Ia manga y cercar únicamente por un lado el FMF para evitar que pueda salir de Ia zona enclaustrada, haciendo pasar por ella el agua que se quiere depurar.
De esta forma se planta con las estructuras espirales ESE y con una sujeción lateral en Ia zona abierta al resto del embalse. Esto simplifica mucho su implantación y el ahorro de costes constructivos permite invertir mayor presupuesto en m2 de instalación con el fin de lograr resultados aún mejores en el proceso de nitrificación.
Para una superficie estimada de 3.000 m2, y tomando el dato de las remociones obtenidas en depuradoras de aireación prolongada, con zonas anóxicas se consiguen reducciones de 120 g/m2/día, y contando con una bomba que suministre aproximadamente unos 10 l/s (36 m3/h - 864 m3/día) el grado de nitrificación esperado es:
- 864.000 l/día x 15 mg/l de NH4 + = 0.015 x 864000 =12.960 g NH47día
- Eliminación: 3.000 m2 x 120 g de NH4Vm2 = 360.000 g/día Una realización de Ia invención se refiere a una celda flotante con filtro de macrofitas en flotación configurada para ser instalada en un recinto que contiene un volumen de fluido a ser filtrado. La celda comprende: una capa con filtro de macrofitas en flotación (1) entre un perímetro y un centro de
Ia isla configurada para filtrar un caudal en filtración (Qf); medios de soporte que comprenden: medios estructurales perimetrales que comprenden una pluralidad de vigas perimetrales (10P) configuradas para conformar un perímetro; medios estructurales internos que comprenden una pluralidad de vigas radiales
(10R) y vigas internas (101) configuradas para conformar un entramado; un nudo central (10C) para definir una cavidad central que comprende una pluralidad de medios de unión centrales (30C) configurados para conectar el nudo central (10C) con un primer extremo de vigas radiales (10R); medios de unión perimetrales (30P) configurados para conectar vigas perimetrales (10P) entre sí por sus extremos y vigas perimetrales (10P) por uno de sus extremos con un segundo extremo de vigas radiales (10R); medios de unión internos (30I) configurados para conectar vigas internas (101) entre sí por sus extremos, vigas internas (101) por uno de sus extremos con vigas perimetrales (10P) en un punto intermedio y vigas internas (101) por uno de sus extremos con vigas radiales (10R) en un punto intermedio; medios de flotación que comprenden: medios de flotación centrales que comprenden una pluralidad de flotadores centrales (20C) encerrados en Ia cavidad central; medios de flotación perimetrales que comprenden una pluralidad de flotadores perimetrales (20P) conectados a las vigas perimetrales (10P). La celda flotante además comprende: medios de confinamiento para limitar un volumen de fluido subyacente a Ia celda que comprenden: una lámina impermeable (40) conectada a las vigas perimetrales (10P) ; medios de entrada (40E) configurados para recibir un influente, caudal de fluido a ser filtrado (Qe); medios de salida (40S) configurados para evacuar un efluente, caudal de fluido filtrado (Qs); medios de conducción de entrada (41E) conectados a los medios de entrada (40E) para conducir el influente (Qe) dentro de Ia lámina impermeable (40); medios de conducción de salida (41S) conectados a los medios de salida (40S) para conducir el efluente (Qs) fuera de Ia lámina impermeable (40); medios de impulsión (42) para impulsar el influente (Qe), el caudal en filtración (Qf) y el efluente (Qs);
Los medios de conducción de salida (41S) están configurados para conducir el efluente (Qs) a un nivel profundo del recinto.
Los medios de conducción de entrada (41E) están configurados para conducir el influente (Qe) a un nivel seleccionado entre un nivel profundo del recinto y un nivel superficial del recinto.
Los medios de impulsión (42) están situados en los medios de unión perimetrales (30P).
Los flotadores perimetrales (20P) son tubos de polietileno sellados en ambos extremos.
Los flotadores centrales (20C) son bidones sellados en ambos extremos. La celda flotante además comprende medios de anclaje (110) para anclar Ia celda a un punto fijo.
La celda flotante además comprende medios de acceso (110) que conforman una pasarela para conectar el perímetro con el centro.
Otra realización de Ia invención se refiere a una isla que comprende una pluralidad de celdas flotantes con filtro de macrofitas en flotación. La isla comprende medios de conexión (30X) configurados para conectar una celda con otra celda contigua a través de los medios de los medios de unión perimetrales (30P).

Claims

REIVINDICACIONES
1. Celda flotante con filtro de macrofitas en flotación configurada para ser instalada en un recinto que contiene un volumen de fluido a ser filtrado caracterizada porque comprende: una capa con filtro de macrofitas en flotación (1 ) entre un perímetro y un centro de
Ia isla configurada para filtrar un caudal en filtración (Qf); medios de soporte que comprenden: medios estructurales perimetrales que comprenden una pluralidad de vigas perimetrales (10P) configuradas para conformar un perímetro; medios estructurales internos que comprenden una pluralidad de vigas radiales
(10R) y vigas internas (101) configuradas para conformar un entramado; un nudo central (10C) para definir una cavidad central que comprende una pluralidad de medios de unión centrales (30C) configurados para conectar el nudo central (10C) con un primer extremo de vigas radiales (10R); medios de unión perimetrales (30P) configurados para conectar vigas perimetrales (10P) entre sí por sus extremos y vigas perimetrales (10P) por uno de sus extremos con un segundo extremo de vigas radíales (10R); medios de unión internos (30I) configurados para conectar vigas internas (101) entre sí por sus extremos, vigas internas (101) por uno de sus extremos con vigas perimetrales (10P) en un punto intermedio y vigas internas (101) por uno de sus extremos con vigas radiales (10R) en un punto intermedio; medios de flotación que comprenden: medios de flotación centrales que comprenden una pluralidad de flotadores centrales (20C) encerrados en Ia cavidad central; medios de flotación perimetrales que comprenden una pluralidad de flotadores perimetrales (20P) conectados a las vigas perimetrales (10P).
2. Celda flotante con filtro de macrofitas en flotación según Ia reivindicación 1 caracterizada porque además comprende: medios de confinamiento para limitar un volumen de fluido subyacente a Ia celda que comprenden: una lámina impermeable (40) conectada a las vigas perimetrales (10P) ; medios de entrada (40E) configurados para recibir un influente, caudal de fluido a ser filtrado (Qe); medios de salida (40S) configurados para evacuar un efluente, caudal de fluido filtrado (Qs); medios de conducción de entrada (41 E) conectados a los medios de entrada (40E) para conducir el influente (Qe) dentro de Ia lámina impermeable (40); medios de conducción de salida (41S) conectados a los medios de salida (40S) para conducir el efluente (Qs) fuera de Ia lámina impermeable (40); medios de impulsión (42) para impulsar el influente (Qe), el caudal en filtración (Qf) y el efluente (Qs);
3. Celda flotante con filtro de macrofitas en flotación según Ia reivindicación 2 caracterizada porque los medios de conducción de salida (41S) están configurados para conducir el efluente (Qs) a un nivel profundo del recinto.
4. Celda flotante con filtro de macrofitas en flotación según cualquiera de las reivindicaciones 2-3 caracterizada porque los medios de conducción de entrada (41 E) están configurados para conducir el influente (Qe) a un nivel seleccionado entre un nivel profundo del recinto y un nivel superficial del recinto.
5. Celda flotante con filtro de macrofitas en flotación según cualquiera de las reivindicaciones 2-4 caracterizada porque los medios de impulsión (42) están situados en los medios de unión perimetrales (30P).
6. Celda flotante con filtro de macrofitas en flotación según cualquiera de las reivindicaciones 1-5 caracterizada porque los flotadores perimetrales (20P) son tubos de polietileno sellados en ambos extremos.
7. Celda flotante con filtro de macrofitas en flotación según cualquiera de las reivindicaciones 1-6 caracterizada porque los flotadores centrales (20C) son bidones sellados en ambos extremos.
8. Celda flotante con filtro de macrofitas en flotación según cualquiera de las reivindicaciones 1-7 caracterizada porque además comprende medios de anclaje (110) para anclar Ia celda a un punto fijo.
9. Celda flotante con filtro de macrofitas en flotación según cualquiera de las reivindicaciones 1-8 caracterizada porque además comprende medios de acceso (110) que conforman una pasarela para conectar el perímetro con el centro.
10. Isla que comprende una pluralidad de celdas flotantes con filtro de macrofitas en flotación según cualquiera de las reivindicaciones 1-9 caracterizada porque comprende medios de conexión (30X) configurados para conectar una celda con otra celda contigua a través de los medios de los medios de unión perimetrales (30P).
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