Efecto de la temperatura del agua sobre la constante de velocidad de reacción de los contaminantes en un humedal construido para el tratamiento de aguas residuales porcícolas
DOI:
https://doi.org/10.22319/rmcp.v11s2.4681Palabras clave:
temperatura, constante de reacción, humedales, aguas residuales porcícolasResumen
La temperatura es un factor importante en los procesos que se llevan a cabo en los sistemas biológicos. En los humedales la capacidad de remoción de contaminantes está delimitada por factores ambientales. El objetivo fue determinar el efecto de la temperatura del agua sobre la constante de velocidad de reacción de contaminantes en un humedal de flujo superficial construido (HFSC) para la remoción de contaminantes en aguas residuales porcícolas. El HFSC consistió en un canal de 9 m de longitud por 3 m de ancho, recubierto con geo-membrana de alta densidad (4 mm). El lecho del HFSC consistió en una capa de 30 cm de arena y arcilla, con vegetación nativa del área de estudio. Se llevaron a cabo 12 corridas experimentales entre enero de 2014 y diciembre de 2015, con un tiempo de retención hidráulico (TRH) de 10 días. La remoción promedio de la demanda química de oxígeno (DQO) fue de 75 y 74 %, el promedio de remoción de nitrógeno (amonio) NH3-N de 65 y 69 %, mientras que el nitrógeno total (NT) presentó promedio de remoción de 69 y 63 %, mientras que la remoción del fósforo total (PT) presentó valores de 75 y 73 % en 2014 y 2015 respectivamente. La temperatura del agua durante la fase experimental osciló entre 13 y 22 °C. La remoción del NH3-N mostró la mayor dependencia de la temperatura del agua con valores de R2=0.8787 en 2014 y R2=0.8957 en 2015. La constante de reacción volumétrica (kv d-1) en 2014 osciló de 0.041 a 0.185 d-1 con una temperatura promedio en el humedal de 13 a 21 °C. Mientras k presentó un valor promedio de 2.60 cm d-1 en 2014, y en 2015 el valor obtenido fue de 3.22 cm d-1. Fue evidente que el valor de kvaumentó conforme la temperatura del agua se incrementó, lo cual indica que este factor tiene un efecto directo en la remoción del NH3-N.Descargas
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Rodríguez M, Jácome A, Molina J, Suárez J. Humedal de flujo vertical para tratamiento terciario del efluente físico-químico de una estación depuradora de aguas residuales domésticas. Ing Inv Tec 2013;14(2):223-235.
Romo CIA. Evaluación de la remoción de contaminantes procedentes de aguas residuales de origen porcícola mediante un humedal artificial en serie. [Tesis de Licenciatura]. Universidad Politécnica de Pachuca, Zempoala, Hidalgo;2015.
Díaz FJ, O′Geena A, Dahlgrena RA. Agricultural pollutant removal by constructed wetlands: Implications for water management and design. Agr Water Manage 2012;(104):171-183.
Jordan TE, Whighama DF, Hofmockel KH, Pittek MA. Nutrient and Sediment Removal by a Restored Wetland Receiving Agricultural Runoff. Published in J Environ Qual 2003;(32):1534–1547.
Vymazal J. Constructed Wetlands for Wastewater Treatment. Water 2010;2(3):530-549.
Kadlec RH, Reddy KR. Temperature effects in treatment wetlands. Water Environ Res 2001;73(5):543-557.
Dong X, Reddy GB. Soil bacterial communities in constructed wetlands treated with swine wastewater using PCR-DGGE technique. Bioresource Technol 2010;101(4):1175-1182.
Hammer DA. Constructed Wetlands for Wastewater Treatment—Municipal, Industrial and Agricultural. 1ra ed. Inc, Michigan, USA: Lewis Publishers;1989.
Kadlec RH, Hey DL. Constructed wetlands for river water quality improvement. Water Sci Technol 1994;29(4):159–168.
Jing SR, Lin YF, Lee DY, Wang TW. Nutrient removal from polluted river water by using constructed wetlands. Bioresource Technol 2001;76(2):131–135.
Jing SR, Lin YF. Seasonal effect on ammonia nitrogen removal by constructed wetlands treating polluted river water in southern Taiwan. Environ Pollut 2004;(127):291-301.
Drizo A, Frost CA, Smith KA, Grace J. Phosphate and ammonium removal by constructed wetlands with horizontal subsurface flow, using shale as a substrate. Water Sci Technol 1997;35(5):95-102.
De La Mora-Orozco C. Nutrient Removal Prediction Using Hyperspectral Reflectance Indices and Modeling for a Pilot Constructed Channel Treatment Wetland [doctoral thesis]. Kingsville, Texas, USA: Texas A&M University-Kingsville;2009.
Cameron K, Madramootoo C, Crolla A, Kinsley C. Pollutant removal from municipal sewage lagoon effluents with a free-surface wetland. Water Res 2003;37(12):2803-2812.
Bastian RK, Shanaghan PE, Thompson BP. Use of wetlands for municipal wastewater treatment and disposal—regulatory issues and EPA policies. In: Hammer, D.A. (Ed.), Constructed Wetlands for Wastewater Treatment—Municipal, Industrial and Agricultural. Chelsea, Michigan USA: Lewis Publishers;1991.
Jing SR, Lin YF, Wang TW, Lee DY. Microcosm wetlands for wastewater treatment with different hydraulic loading rates and macrophytes. J Environ Qual 2002;(31):690-696.
Kuschk P, Wiener A, Kappelmeyer U, Weibrodt E, Kästner M, Stottmeister U. Annual cycle of nitrogen removal by a pilot-scale subsurface horizontal flow in a constructed wetland under moderate climate. Water Res 2003;37(17):4236-4242.
Hill DT, Payton JD. 1998. Influence of temperature on treatment efficiency of constructed wetlands. Transaction of ASAE 1998;41(2):393–396.
Akratos CS, Tsihrintzis VA. Effect of temperature, HRT, vegetation and porous media on removal efficiency of pilot-scale horizontal subsurface flow constructed wetlands. Ecol Eng 2007;(29):173-191.
Akratos CS, Papaspyros JNE, Tsihrintzis VA. Total nitrogen and ammonia removal prediction in horizontal subsurface flow constructed wetlands: Use of artificial neural networks and development of a design equation. Bioresource Technol 2009;100(2):586-596.
IWA. Special Group on Use of Macrophytes in Water Pollution Control, Constructed Wetlands for Pollutant Control. Scientific and Technical Report No 8. London, England. IWA Publishing; 2000.
Lin YF, Jing SR, Lee DY, Wang TW. Nutrient removal from aquaculture wastewater using a constructed wetlands system. Aquaculture 2002;(209):169-184.
Tanner CC, Sukias JPS, Headley TR, Yates CR, Stott R. Constructed wetlands and denitrifying bioreactors for on-site and decentralized wastewater treatment: Comparison of five alternative configurations. Ecol Eng 2012;(42):112-123.
Almendinger JE. A method to prioritize and monitor wetland restoration for water-quality improvement. Wetl Ecol Manag 1999;(6):241-251.
Hunter RG, Combs DL, George DB. Nitrogen, Phosphorous, and Organic Carbon Removal in Simulated Wetland Treatment Systems. Archives of Environmental Contamination and Toxicology. 2001;41(3):274–281.
Chung AKC, Wu Y, Tam NFY, Wong MH. Nitrogen and phosphate mass balance in a sub-surface flow constructed wetland for treating municipal wastewater. Ecol Eng 2008;32(1):81–89.
Braskerud BC. Factors affecting phosphorus retention in small constructed wetlands treating agricultural non-point source pollution. Ecol Eng 2002;19(1):41-61.
Liao X, Luo S. Treatment effect of constructed wetlands on organic matter in wastewater from pig farm. J Appl Ecol 2002;13(1):113-117.
IPCC. (Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático). Summary for policymakers of Climate Change, The physical science basis. In: contribution of working group I to the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. Cambridge, Cambridge University Press, UK.;2007.
Trenberth KE, Smith L. The mass of the atmosphere: A constraint on global analyses. J Clim 2005;(18):864–875.
Karmalkar AV, Taylor MA, Campbell J, Stephenson MT, Centella NA, Benzanilla A, et al. A review of observed and projected changes in climate for the islands in the Caribbean. Atmósfera 2013;26(2):283-309.
De La Mora-Orozco C, Ruíz CJA, Flores LHE, Zarazúa VP, Ramírez OG, Medina GG, et al. Climate Change index in the Chiapas Mexico during 1960-2009. Rev Mex Cienc Agríc 2016;(13):2523-2534.
Kadlec RH, Knight RL. Treatment Wetlands. Boca Raton, Florida, USA. CRC Press, Inc;1996.
Reed SC, Crites RW, Middlebrooks EJ. Natural Systems for Waste Management and Treatment, second ed. New York, USA. McGraw-Hill, Inc;1995.
Sun G, Zhao Y, Allen S. Enhanced removal of organic matter and ammoniacal-nitrogen in a column experiment of tidal flow constructed wetland system. J Biotec 2005;115(2):189-197.
Wießner A, Kuschk P, Kästner M, Stottmeister U. Abilities of helophyte species to release oxygen into rhizosphere with varying redox conditions in laboratory scale hydroponic systems. Int J Phytoremediation 2002;(1):1–15.
Picard CR, Fraser LH, Steer D. The interacting effects of temperature and plant community type on nutrient removal in wetland microcosms. Bioresour Technol 2005;96(9):1039-47.
Spieles DJ, Mitsch WJ. The effects of season and hydrologic and chemical loading on nitrate retention in constructed wetlands: a comparison of low-and high nutrient riverine systemsit. Ecol Eng 2000;(14):77–91.
Prochaska CA, Zouboulis AI. Removal of phosphates by pilot vertical-flow constructed wetlands using a mixture of sand and dolomite as substrate. Ecol Eng 2006;26(3):293–303.
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