Cuantificación de la capacidad de remoción de arsénico y otros contaminantes utilizando humedales construidos de flujo subsuperficial horizontal

Abstract

Una alternativa viable a los tratamientos de agua convencionales para remover arsénico son los humedales construidos, que tienen la ventaja de tener un bajo costo energético y operacional. En investigaciones anteriores se ha sugerido el uso de piedra caliza o zeolita como medio de soporte de los humedales construidos para obtener altas eficiencias de remoción de arsénico. Sin embargo, aun existen interrogantes sobre este sistema como la contribución de la vegetación en la remoción, la pérdida de agua por evapotranspiración (ET), y cómo afecta el tiempo de operación a la capacidad de remoción de los humedales construidos. Dado lo anterior, los objetivos de este trabajo son evaluar el efecto del tipo de medio de soporte e identificar el rol de la vegetación en la remoción de arsénico y otros contaminantes desde agua ácida sintética representativa del río Azufre, Chile, utilizando un sistema de humedales construidos. Además, cuantificar la ET del sistema y determinar la evolución de la eficiencia de remoción en el tiempo de los distintos contaminantes. Para ello, se construyeron cuatro tipos de humedales de flujo subsuperficial horizontal diferentes: piedra caliza con y sin vegetación y zeolita con y sin vegetación. La planta utilizada como vegetación fue la Phragmites australis, la concentración inicial de arsénico fue de 2 mg/L y la operación de los humedales se realizó con una carga superficial promedio de 20 mm/d. La efectividad en la remoción de los distintos contaminantes desde el agua ácida dependió principalmente del medio de soporte utilizado y no de la presencia de vegetación. Ambos medios de soporte mostraron ser muy efectivos en la remoción de arsénico, hierro y plomo (>96%). Además, la caliza mostró ser efectiva en la remoción de aluminio (>99%) y de cinc (>58%), mientras que la zeolita mostró ser efectiva en la remoción de cinc (>62%) y de los cationes potasio (>92%) y sodio (>58%). Los contaminantes que tuvieron una remoción moderada o baja (<50%) en ambos medios de soporte fueron el boro, manganeso, sulfato y cloruro. Las concentraciones de calcio y magnesio resultaron ser mayores que la concentración afluente en ambos medios de soporte. La presencia de vegetación sólo aumentó la remoción de plomo y cinc cuando se utilizó caliza como medio de soporte. También se observó que la eficiencia de remoción de los contaminantes manganeso, cinc y sodio tienden a disminuir en el tiempo, mientras que en los otros contaminantes no fue posible encontrar alguna tendencia por diversos motivos. Por otro lado, el pH en los tratamientos con zeolita tendió a ser ácido (4), mientras que con piedra caliza el pH fue neutro (7,5). En general, durante el periodo de estudio la turbiedad fue menor a 2 UNT y la alcalinidad tuvo un descenso progresivo en los tratamientos con caliza desde los 700 a 280 mg de CaCO3/L. En estos parámetros ambientales la vegetación no tuvo ninguna influencia. La medición directa de la ET tuvo valores promedio entre 2,5-5 mm/d entre los meses de septiembre y diciembre del 2016, lo cual se tradujo en una pérdida de agua del sistema entre 12,5-25%. Las medición directa de la ET tuvo valores similares a los estimados mediante el método FAO Penman-Monteith.