Kinetic behavior and modeling the space distribution of basic pollutants in a subsurface flow constructed wetlands with Pontederia cordata

DOI:
https://doi.org/10.56845/rebs.v4i1.64Keywords:
BOD5, Phytoremediation, Wastewater, Treatment system, MacrophytesAbstract
Water pollution is one of the most serious environmental problems nowadays, so it is relevant to study improvements in the wastewater treatment system. In this work, the kinetics of experimental degradation of basic pollutants were evaluated, as well as the behavior of their spatial distribution, within a subsurface flow constructed wetland (SSFCW) with Pontederia cordata. To achieve so, a factor design was made with five treatments at different planting distances within wetland (0, 0.42, 1.25, 2.08 and 2.4 m) with three replicates and nine sampling points. The experimental reactors showed a hydraulic retention time of 4.5 days, treating 185.1±58.6 L/day of wastewater, with river gravel as support medium with a volume of 0.66±0.05 m3, porosity n=56±3.5%, density of 2670±19.3 kg/m3, allowing a water volume of 0.1±0.05 m3. In the evaluation phase, a k of -0.37 days-1 was obtained, removing 81.8% of BOD5 and 70% turbidity. With the modeling of the spatial distribution, it was demonstrated that the biomass (microorganisms) adhered to the support medium, as well as the BOD5, have a significant decrease related to the distance within the SSFCW throughout the reactor. The contaminant removal efficiency is presented from the distance 2.08 to 2.4 m in length within the experimental wetland.References
Alasino, N., Nadal, F., Primo, L., Bollo, P., & Larrosa, N. (2015). Comportamiento cinético e hidráulico de un humedal construido a escala real. Disponible en: www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2007-24222015000300007. ISSN: 2007-2422.
Bedoya Pérez, J. C., Ardila Arias, A. N., Reyes Calle, J. (2014). Evaluación de un humedal artificial de flujo subsuperficial en el tratamiento de las aguas residuaes generadas en la Institución Universitaria Colegio Mayor de Antioquia, Colombia. Disponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=37031522004. ISSN: 0188-4999.
Castillo, P. A. y Collado, R. (1996). Eliminación de nitrógeno en sistemas naturales de depuración de aguas residuales: Análisis Comparativo. Retema, 52, 49-55.
Charris, J. C. y Caselles-Osorio, A. (2016). Eficiencias de eliminación de contaminantes de agua residual doméstica con humedales construidos experimentales plantados con Cyperus ligularis (Cyperaceae) y Echinochloa colonum (Poaceae). Tecnología y Ciencias del Agua. 7, 93-103. Disponible en: http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2007-24222016000600093&lng=es&nrm=iso&tlng=es. ISSN: 0187-8336
Chung, A. C., Wu, Y., Tam, N. Y. y Wong, M. H. (2008). Nitrogen and phosphate mass balance in a sub-surface flow constructed wetland for treating municipal wastewater. Ecological Engineering. 32, 81-89. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2007.09.007. ISSN: 0925-8574
CONAGUA. (2014). Inventario nacional de plantas municipales de potabilización y tratamiento de aguas residuales en operación. México D. F. Disponible en: https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/108923/Inventario_2014.pdf
CONAGUA. (2019). Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento. Libro 30. Diseño de PTARM: Humedales Artificiales. Disponible en: (https://files.conagua.gob.mx/conagua/mapas/SGAPDS-1-15-Libro30.pdf). Crites, R.W. y G. Tchobanoglous, (2000). Small and decentralized wastewater management systems, Mcgraw Hill Co. New York, NY.
Delgadillo, O., Camacho, A., Pérez, L. F. y Andrade, M. (2010). Depuración de aguas residuales por medio de humedales artificiales. Cochabamba Bolivia: centro A.G.U.A. ISBN: 978-99954-766-2-5.
García, J., Ruiz, A. y Junqueras, X. (1997). Depuración de aguas residuales urbanas mediante humedales construidos. Tecnología Del Agua, 165, 58-65.
García, M. Bécares, E., Soto, F. y De Luis, E. (1999). Macrófitos en la depuración de aguas residuales. Su función en la eliminación de bacterias. Tecnología Del Agua, 185, 64-67.
García, O. J. A., López, O. G., Torres, B. C. A. (2019). Evaluación de medios de soporte en humedales artificiales con vegetación Sagittaria latifolia en la remoción de contaminantes básicos. CIBA. Vol. 8, Núm. 15. DOI: 10.23913/ciba.v8i15.82
Gallegos-Rodríguez, J., López-Ocaña, G., Bautista-Margulis, R. G., & Torres-Balcázar, C. A. (2018). Evaluation of free flow constructed wetlands with Sagittaria latifolia and Sagittaria lancifolia in domestic wastewater treatment. Ingeniería Agrícola y Biosistemas, 10(2), 49–65. doi: 10.5154/r.inagbi.2017.03.005
Liang Wei., Zhen-Bin Wu., Shui-Ping Cheng., Qiao-Hong Zhou. y Hong-Ying Hu. (2003). roles of substrate microorganisms and urease activities in wastewater purification in a constructed wetland System. Ecological Engineering 21, 191-195. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2003.11.002
López O, G., Torres B, C. A., Bautista M, R. G., Hernández B, J. R., Gutiérrez V, J. J., De La Cruz L, E., & Ferrer S, M. I. (2014). Diseño De Sistemas Experimentales De Humedales Artificiales De Flujo Libre Y Subsuperficial. Compilación De Investigaciones Científicas. Universidad Juárez Autónoma De Tabasco.
López-Ocaña, G., Bautista-Margulis, R. G., Valdez-Manzanilla, A., Torres-Balcazar, C. A., López-Vidal, R., Pérez-Sánchez, E. y Pampillón-González, L. (2019). Spatial Distribution Behavior Of Basic Pollutants In A Subsurface-Flow Wetland With Thalia geniculata. Int. J. Environ. Impacts. 2, 145-160. DOI:10.2495/EI-V2-N2-145-160. ISSN: 2398-2659
Marín A. C., Solís S. R., López O, G., Bautista M. R. G. y Romellón C. M. J. (2016). Tratamiento De Aguas Residuales Por Humedales Artificiales Tropicales En Tabasco, México. CIBA, Vol. 5, Núm. 10. Disponible en: http://www.ciba.org.mx/index.php/CIBA/article/view/54.
Marín-Muñiz, J.L. (2016). Remoción De Contaminantes De Aguas Residuales Por Medio De Humedales Artificiales Establecidos En El Municipio De Actopan, Veracruz, México. Revista Mexicana de Ingeniería Química Vol. 15, No. 2 (2016) 553-563. Disponible en: http://rmiq.org/iqfvp/Pdfs/Vol.%2015,%20No.%202/IA1/IA1.html
McCabe -Julián C., Smith - Peter Harriott. y Wkren L. (1991). Operaciones Unitarias En Ingeniería Química. Cuarta Edición. Madrid: McGraw-Hill
Norma Mexicana NMX-AA-003-1980 Aguas Residuales - Muestreo. Declaratoria De Vigencia Publicada en el Diario Oficial de la Federación El 25 de marzo De 1980.
Norma Mexicana NMX-AA-028-SCFI-2001, Análisis de Agua, Determinación De La Demanda Bioquímica De Oxígeno En Aguas Naturales- Método De Prueba, Publicada En El Diario Oficial De La Federación El 17 de abril de 2001.
Norma Mexicana NMX-AA-034-SCFI-2015. Análisis De Agua –Medición de sólidos y Sales Disueltas En Aguas Naturales, Residuales Y Residuales Tratadas - Método De Prueba. Publicada en el Diario Oficial de la Federación el 18 de abril de 2016.
Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEMARNAT-1996, Norma Oficial Mexicana Que Establece Los Límites Máximos Permisibles De Contaminantes En Las Descargas De Aguas Residuales En Aguas Y Bienes Nacionales.
Padrón, L.R.M. (2005). Depuración De Aguas Residuales Domésticas A Través De Humedales Artificiales De Flujo Vertical En Zonas Trópico-Húmedas. Tesis de Maestría En Ciencias Ambientales, Universidad Juárez Autónoma de Tabasco. México.
Ramos, E.M.G., Rodríguez, S.L.M. y Martínez C.P. (2007). Uso De Macrófitos Acuáticas En El Tratamiento De Aguas Para El Cultivo De Maíz Y Sorgo. Hidrobiológica 17 (1 Suplemento): 7-15. Disponible en : https://hidrobiologica.izt.uam.mx/index.php/revHidro/article/view/972. ISSN 2448-7333
USEPA. (2000). Office Of Research And Development Cincinnati, Ohio, EPA/625/R-99/010, Design Manual: Constructed Wetlands Treatment Of Municipal Wastewater, Sept. 2000.
Valles-Aragón, María C. y Alarcón-Herrera, María Teresa. (2014). Retención De Arsénico En Humedales Construidos Con Eleocharis Macrostachya Y Schoenoplectus Americanus. Disponible en: https://www.revistascca.unam.mx/rica/index.php/rica/article/view/45416. ISSN: 0188-4999
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