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Depuración de Aguas Residuales Municipales con Humedales Artificiales
Abstract and Figures
El contenido corresponde al trabajo final que realizó el autor como requisito final del Master en Ingeniería y Gestión Ambiental que cursó entre 1997 y 1999, Master de la Universidad Politécnica de Cataluña. El trabajo ha sido dirigido por el Dr.Miguel Salgot, profesor de la Facultad de Farmacia de la Universidad de Barcelona.
El trabajo se encuentras también disponible en formato web en https://sites.google.com/site/humedalesartificiales/home
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... Los humedales tienen tres funciones básicas que les confiere atractivo potencial para el tratamiento de aguas residuales: fijan físicamente los contaminantes en la superficie del suelo y la materia orgánica, utilizan y transforman los elementos por medio de los microorganismos y logran niveles de tratamiento consistente con un bajo consumo de energía y poco mantenimiento ( Lara, 1999). a) Humedales de flujo superficial: Son aquellos donde el agua circula destacadamente a través de los tallos de las plantas y está expuesta directamente a la atmosfera. ...
El objetivo de este artículo es evaluar la eficiencia de la macrófita alocacia macrorrhizos (orejas de elefante) en un humedal artificial subsuperficial de flujo horizontal para la remoción de los parámetros físicoquímicos y microbiológicos, para el riego de cultivos agrícolas. Utilizando el método de aforo de caudal, método de tubos múltiples y análisis físico químico, y la prueba de T-Student. Para el diseño del humedal se empleó 8 macrófitas de alocasia, se manejó un tanque a escala piloto con 16 litros, donde posteriormente se almaceno el agua a tratar durante un periodo de retención de 3 días, consecutivamente con el monitoreo de un mes. La eficiencia del uso del humedal subsuperficial con la macrófita consiguió el 60.72% de remoción de parámetros microbiológicos (coliformes totales, coliformes termotolerantes y e.coli), fisicoquímicos (pH, temperatura, turbiedad, conductividad eléctrica, oxígeno disuelto, solidos totales, DBO<sub>5</sub> , DQO, fosfato) y organolépticos (olor, color, sabor) del agua residual, por ello, se confirma que la eficiencia de las macrófitas como parte del tratamiento de agua residual es viable a un nivel ambiental, económico y ostenta ventajas atractivas para el apoyo de la conservación del ambiente ya que no requieren grandes insumos de energía o máquina para su operación.
... La adición de arcilla expandida y de óxidos de hierro y aluminio al sustrato puede ser prometedora para la eliminación más efectiva de fósforo. Algunos sistemas en Europa usan arena en lugar de grava para aumentar la capacidad de retención del fósforo, pero este medio requiere instalaciones muy grandes, debido a la reducida conductividad hidráulica de la arena comparada con la grava (Lara-Borrego 1999). ...
Wastewater treatment is a priority at the global level, because it is important to have enough water of good quality, which will allow an improvement of environment, health and life quality. In Mexico, because of insufficient infrastructure, high costs, lack of maintenance and qualified staff, only 36 % of the generated wastewaters are treated, which generates the need for developing alternative technologies for their depuration. Artificial wetlands are an alternative due their high efficiency for removal of polluting agents and their low installation and maintenance costs. This paper evaluates the removal percentage of the organic charge of wastewaters in a treatment system of artificial wetlands of horizontal flux, with two vegetal species. The system was designed with three modules installed in a sequential way. At the first one, organisms of the species Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steudel were integrated; at the second, organisms of the species Typha dominguensis (Pers.) Steudel, and at the third, both species. The experimental modules were installed at the effluent of a primary treatment, which contains municipal wastewater coming from a research building. The following parameters were analyzed in the water: chemical oxygen demand (COD), ions of nitrogen (N-NO(3)-,N-NO(2)-(y) N-NH(4)(+)) and total phosphorus. Additionally, the total count of bacteria associated to the system was evaluated. Results showed that the system is an option for the removal of organic matter and nutrients, of low operation and maintenance costs.
... El resultado final es un ecosistema casi destruido (Nerín de la Puerta, 2008). El agua se vuelve turbia y verdosa, y aparecen bacterias aerobias que consumen el oxígeno de las aguas para oxidar la materia orgánica, la materia vegetal (Lara, 1999). Esto conlleva una disminución alarmante de los niveles de oxígeno disuelto en el sistema acuático y por lo tanto, la muerte de otros seres vivos, como los peces, por asfixia. ...
RESUMEN La industria láctea es de gran importancia para el sector agrícola y ganadero de la Provincia de Tungurahua, donde se presenta problemas de contaminación, principalmente por los procesos de tratamiento del agua inadecuados, lo que ocasiona que la composición física, química y biológica del agua cambie. Sin que reúna las condiciones mínimas para el consumo humano o el uso en actividades agrícolas. Por lo cual se plantea como objetivo estudiar la contaminación del agua desalojada por las empresas lácteas y los cambios en los parámetros de calidad en la descarga en los sumideros. Palabras clave: Caracterización, calidad del agua, contaminación, procesamiento lácteo. ABSTRACT By the dairy industry of great importance to the agricultural and livestock sector in the province of Tungurahua, pollution problems is presented mainly by the processes of treatment of inadequate water, which causes physical, chemical and biological composition of water changes. Without meeting the minimum conditions for human consumption or use in agricultural activities. Wherefore He therefore seeks to study pollution of water displaced by the dairy companies and changes in the quality parameters in the discharge sinks. Comparing the incoming water for processes and which is dislodged from the different production lines, later physical-chemical and microbiological analysis applies where it is determined that water pollution and therefore characterization is did water changes dramatically because of dairy processing.
... La calibración se realizó tomando los valores observados en cuatro puntos de medición distribuidos a lo largo del sistema. La comparación entre las cabezas simuladas y observadas arrojaron un coeficiente de correlación de 0.97, encontrando que el parámetro más sensible corresponde a la conductividad hidráulica, la cual se encontraría alrededor de 50200 m/d, asemejándose a los valores encontrados en la literatura para grava media y roca gruesa [2]. Una vez el modelo hidráulico estuvo calibrado, se ejecutó con el modelo de transporte de contaminantes. ...
Resumen: Con el fin de modelar el comportamiento hidráulico y de calidad del agua espacialmente en humedales, en este trabajo se incluyó la modelación de flujo y transporte de contaminantes en el tercio alto del humedal Jaboque, ubicado en la ciudad de Bogotá, a través del uso del software Processing Modflow, basado en diferencias finitas, el cual se ajustó para la modelación de humedales, al emplear las ecuaciones de flujo en medio poroso y transporte. Estas ecuaciones se solucionan mediante los paquetes computacionales MODLFOW (modelo hidráulico) y MT3DMS (modelo de transporte) respectivamente a través de simulaciones en estado estacionario, teniendo en cuenta que no hay variación significativa en el tiempo de las condiciones hidráulicas y de la dinámica de la calidad del agua del sistema. Los resultados de la modelación arrojaron que los parámetros más sensibles corresponden a la conductividad hidráulica para el modelo de flujo, y a las constantes de degradación cinética de primer orden para la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO 5), para Nitrógeno total Kjeldahl (NTK) y para el Fósforo Total (PT). Con base en los parámetros calculados, el modelo muestra que la distribución espacial de las cabezas hidráulicas y de la concentración de los contaminantes corresponden a la situación real del humedal. Adicionalmente se presenta una discusión en la cual se proponen acciones a tomar a partir de los resultados obtenidos. Lo anterior dentro del marco de los programas de restauración y control de vertimientos, que se llevan a cabo por parte de entidades y Autoridades Ambientales. Palabras Clave: Humedales, modelo de flujo y transporte de contaminantes, Processing Modflow. Abstract: In order to model the spatial behavior of wetlands, this work presents the modeling of flow and transport of contaminants in the third upper zone of the Jaboque wetland, which is located in the city of Bogotá. The simulation was done through the use of the finite difference based software Processing Modflow, which was adjusted for the modeling of wetlands, by using the equations of flow in porous media flow and transport. These equations are solved by the computer packages MODLFOW (hydraulic model) and MT3DMS (transport model) respectively through steady-state simulations, taking into account that there is no significant variation in the time of the hydraulic conditions and water quality dynamics system. Results of the modeling showed that the most sensitive parameters correspond to the hydraulic conductivity for flow model, and the first order kinetic degradation rates for the Biochemical Oxygen Demand (BOD 5), the Total Kjeldahl Nitrogen (TKN), and Total Phosphorous (TP). Based on the calculated parameters, the model shows the spatial distribution of hydraulic heads
... En términos generales la cinética de remoción del contaminante puede escribirse como [13]: ...
A secondary alternative treatment for the wastewater depuration of the winery industry was evaluated. In order to determine their efficiency, oxygen chemical demands was chosen as reference parameter. The experimental work was performed in a tubular reactor consisting of a fixed bed of gravel, which analyzed the influence of using different particle sizes and flow of effluent to be treated. A decrease of oxygen chemical demands value was observed (between the 16 and 54%). Better decrease percentages of this parameter were obtained working with smaller effluents flows to try and with a bed constituted by smaller particles too. A mathematical model was developed, analyzing different kinetic of the purification process according to the experimental obtained values. As a result of this analysis, a good approach of the experimental values was obtained using a kinetics order equal to six.
... Con estos resultados se realiza el diseño preliminar de humedales (Lara [8]) para tratar 5 m 3 diarios de un efluente de cianuración industrial. ...
artículo forma parte del "Volumen Suplemento" S1 de la Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales (RLMM). Los suplementos de la RLMM son números especiales de la revista dedicados a publicar memorias de congresos. Este suplemento constituye las memorias del congreso "X Iberoamericano de Metalurgia y Materiales (X IBEROMET)" celebrado en Cartagena, Colombia, del 13 al 17 de Octubre de 2008. La selección y arbitraje de los trabajos que aparecen en este suplemento fue responsabilidad del Comité Organizador del X IBEROMET, quien nombró una comisión ad-hoc para este fin (véase editorial de este suplemento). La RLMM no sometió estos artículos al proceso regular de arbitraje que utiliza la revista para los números regulares de la misma. Se recomendó el uso de las "Instrucciones para Autores" establecidas por la RLMM para la elaboración de los artículos. No obstante, la revisión principal del formato de los artículos que aparecen en este suplemento fue responsabilidad del Comité Organizador del X IBEROMET.
... La adición de arcilla expandida y de óxidos de hierro y aluminio al sustrato puede ser prometedora para la eliminación más efectiva de fósforo. Algunos sistemas en Europa usan arena en lugar de grava para aumentar la capacidad de retención del fósforo, pero este medio requiere instalaciones muy grandes, debido a la reducida conductividad hidráulica de la arena comparada con la grava (Lara-Borrego 1999). ...
El tratamiento de las aguas residuales es una cuestión prioritaria a nivel mundial, ya que es importante disponer de agua de calidad y en cantidad suficiente, lo que permitirá una mejora del ambiente, la salud y la calidad de vida. En México, debido a la insuficiente infraestructura, los altos costos, la falta de mantenimiento y de personal capacitado, sólo 36 % de las aguas residuales generadas reciben tratamiento, lo cual crea la necesidad de desarrollar tecnologías para su depuración. Los humedales artificiales son una alternativa de tratamiento debido a su alta eficiencia de remoción de contaminantes y a su bajo costo de instalación y mantenimiento. En el presente trabajo se evalúa el porcentaje de remoción de la carga orgánica de aguas residuales, en un sistema de tratamiento por humedales artificiales de flujo horizontal y con dos especies vegetales. El sistema fue diseñado con tres módulos instalados de manera secuencial. En el primero se integraron organismos de la especie Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steudel, en el segundo, organismos de la especie Typha dominguensis (Pers.) Steudel y en el tercero las dos especies. Los módulos experimentales fueron instalados a la salida de un tratamiento primario, el cual contiene aguas residuales municipales provenientes de un edificio de investigación. En el agua se analizaron los siguientes parámetros: demanda química de oxígeno (DQO), los iones de nitrógeno (N-NO3-, N-NO2- y N-NH4+) y el fósforo total. También se realizó el conteo de bacterias asociadas al sistema. Los resultados demostraron que el sistema es una opción para la remoción de la carga orgánica y de nutrimentos, de bajo costo de operación y mantenimiento.
La evaluación y sistematización de la operación y mantenimiento del humedal artificial de la planta San Miguel de Cementos Progreso fue realizada durante los meses de marzo, abril y mayo del 2010, con la finalidad de disponer de una base de datos que permitiera determinar la eficiencia del sistema y de esta forma proponer soluciones a los posibles problemas encontrados. Se tomaron nueve muestras compuestas. Se encontró que la eficiencia del sistema está directamente relacionada con la las actividades de operación y mantenimiento, el problema más significativo fue la discontinuidad del flujo y la falta de uniformidad del mismo. Las eficiencias promedio calculadas del humedal fueron de 35.80%, 33.86%, 33.63% y 34% para la remoción de DBO5, nitrógeno total, fósforo total y sólidos suspendidos respectivamente, los cuales se encuentran por debajo de los valores esperados.
La ciudad de Arequipa solo cuenta con una planta de tratamiento de aguas residuales que da servicio al 8 % de las aguas servidas que produce la ciudad. El 92 % de las aguas residuales de origen doméstico, industrial y hospitalario son arrojadas crudas al río Chili. Dichas aguas no solo contienen sustancias tóxicas de origen industrial, sino que además transportan altas concentraciones de coliformes y una carga bacteriana y patológica significativa, ya que ningún hospital ni centro de salud de la ciudad de Arequipa cuenta con sistema de pretratamiento de sus aguas antes de ser vertidas a la red de colectores locales. Esta situación se agrava si se considera que dichas aguas son utilizadas para el riego de los cultivos de pan llevar y follaje para la alimentación del ganado vacuno de zonas como La Joya y otras áreas agrícolas aledañas a la ciudad. Dichas áreas agrícolas abastecen de productos alimenticios a los propios habitantes de la ciudad de Arequipa, por lo que existe el riesgo potencial de una epidemia generalizada.En general, la zona industrial y las áreas urbanas no están separadas, y por lo tanto las aguas residuales industriales y las aguas servidas urbanas se mezclan en los ríos, dificultándose de este modo la determinación del aporte de contaminación que le corresponde a la industria. Sin duda, las industrias en la ciudad contribuyen con una porción de carga en relación a la carga contaminante total. Sin embargo, aún se desconoce la real magnitud del aporte de cada industria, debido a la falta de información técnica y a la actitud poco cooperativa de estas.La investigación está enfocada en el desarrollo de una propuesta para optimizar los procesos productivos,utilizando tecnologías alternativas bioquímicas para el tratamiento de sus aguas residuales.La investigación puede justificarse desde los siguientes puntos de vista:• Justificación tecnológica: se determinarán los parámetros tecnológicos adecuados para los tratamientos previos de los efluentes industriales antes de que estos sean vertidos al desagüe y posteriormente al río Chili.• Justificación social: el río Chili dejará de ser un río muerto, ya que sus aguas llevarán una carga de residuos de cromo mínima, la misma que será monitoreada para no superar el límite permisible dado por las normas internacionales.Se puede disminuir el grado de contaminación de cromo de los efluentes de la industria del curtido en Arequipa, con la recuperación de algunos aditivos y mediante un tratamiento con plantas acuáticas.Las variables involucradas son:Variable dependiente: concentración de cromo III y cromo total en agua tratada (mg/l).Variables independientes: concentración de cromo III y cromo total en agua de alimentación (mg/l), tiempo de residencia en el humedal (min), seguimiento del desarrollo natural de las plantas (vitalidad, color de hojas, crecimiento del tallo y hojas, concentración de cromo III y cromo total en la raíz y tallo de las plantas).Palabras clave: cromo III, coliformes, efluentes, aguas residuales.DOI: http://dx.doi.org/10.21503/CienciayDesarrollo.2006.v7.04
This work presents the results from the study of horizontal subsurface flow in a constructed wetland with Cortadeira Selloana. The wetland was built in 2010 to treat waste generated by a facility belonging to the National University of Cordoba, Argentina. It was constructed to analyze the feasibility of treating wastewater generated by housing, and was therefore built at fullscale with an area of approximately 10 m². The kinetic constant for removing organic matter was calculated and simulation software was designed to evaluate different hypothetical situations considering a piston flow reactor system. A conservative tracer test was also performed to determine the distribution of residence time and the hydrodynamic behavior of the flow. As a result, it was determined that the system does not behave according to the hydrodynamic design model but rather as a system composed of two piston flow reactors with parallel dispersion. A reaction constant was obtained for the removal of organic matter based on a piston flow reactor model and a firstorder removal kinetics of k = 0.115 d-1. The simulation identified a priori the concentration of organic matter in the effluent from the wetland for the situations of interest. The importance of studies using scales that are larger than pilot tests is highlighted (as was done in the present study using a fullscale system), as well as monitoring them over time, given that the vegetation roots, accumulation of solids, settling of gravel and soil depressions from the weight of the cell change the system and its morphology and, therefore, its purification capacity.
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