Efecto de la vegetación y la carga superficial en la distribución de tiempos de retención de humedales artificiales para la remoción de arsénico

Abstract

Recientemente, los sistemas de tratamiento natural conocidos como humedales artificiales se han convertido en una alternativa real para el tratamiento de aguas contaminadas con arsénico, con menores costos y de manera más sustentable que los sistemas tradicionales. Sin embargo, al ser una aplicación relativamente nueva, es necesario ampliar el conocimiento general del funcionamiento de estos sistemas. Diversos estudios hablan de la importancia de conocer y caracterizar el régimen hidráulico en un humedal, lo que permite mejorar los diseños y las tasas de remoción de contaminantes. El objetivo del estudio es determinar el efecto que tienen la carga superficial y la presencia de vegetación en la distribución de tiempos de retención y la remoción de arsénico en un sistema de humedales construidos a escala de laboratorio. Se construyó una instalación experimental con seis celdas de acrílico de 60x20x20 cm (largo, ancho y alto) que emplean zeolita clinoptitolita como medio de soporte. Para determinar el efecto de la vegetación tres son plantadas con Phragmites Australis. Se desarrolla un procedimiento que permite realizar una prueba de trazador midiendo la conductividad eléctrica del efluente, la complejidad de ésta radica en que la zeolita es un medio reactivo. De esta prueba se obtienen parámetros hidrodinámicos que permiten realizar comparaciones entre experimentos (velocidad media, distribución de tiempos de retención, coeficiente de dispersión, Pe y Re). Posteriormente, se hace circular por las celdas agua contaminada con una calidad representativa del Río Azufre (XV Región, Chile), y se miden parámetros in situ (pH, OD, ORP y conductividad eléctrica) y concentraciones de As y Fe disueltos en el efluente. Los resultados indican que las celdas presentan un tiempo de retención medido mayor al nominal, indicativo de ineficiencia hidráulica. La presencia de vegetación provoca tiempos de retención promedio 31% menores y mayor dispersión hidrodinámica respecto a una celda sin plantas. También se verificó que mayores cargas hidráulicas generan una mayor diferencia entre tiempos de retención real y nominal, por ejemplo, al usar una carga de 20 mm=d los tiempos observados son un 21% menores que al usar una carga de 80 mm=d. Respecto de la remoción de contaminantes, se observó que el As y Fe son removidos eficientemente del agua, teniendo concentraciones, en prácticamente todos los casos, menores a los límites de detección. No se hall´o influencia de la vegetación en la remoción de As y Fe. Finalmente se midió y estudió el efecto de la evaporación y evapotranspiración, encontrándose que considerar estos factores ambientales afecta de manera importante los cálculos de tiempos de retención y en menor medida las tasas de remoción de contaminantes.