Estudio de Factibilidad del Humedal Artificial para el Tratamiento de Aguas Residuales Municipales

http://www.eco-web.com/edi/06909.html

Por Sandeep T. Tayade ¹, Ajay R. Ojha ², Rakesh Kumar ³, y RN Singh 4

septiembre 2005

Autores Designación 1, 2 = Proyecto Fellow, Ambiental Instituto Nacional de Investigación en Ingeniería (NEERI), Mumbai Zonal Laboratorio 3 = Sr. Subdirector, NEERI , Mumbai Zonal Laboratorio 4 = Director NEERI , Nehru Marg, Nagpur

ResumenEl uso de humedales construidos para el tratamiento de las aguas residuales domésticas es una que emerge rápidamente como una alternativa viable en la India. Un estudio a escala piloto se llevó a cabo para examinar la viabilidad de un sistema de humedales construidos para el tratamiento de aguas residuales en Ambiental Instituto Nacional de Investigación en Ingeniería (NEERI), Mumbai. Eficacia del tratamiento se evaluó por parámetros tales como DBO, N, P, SST y coliformes fecales.Los resultados indican altas eficiencias de remoción en particular para la DBO, SST y FC. Camas de humedales fueron preparados con plantas localmente disponibles, tales como los pastos elefante, espadañas, etc y otras especies similares. Sistemas de humedales construidos ofrecen varias ventajas potenciales como un proceso de tratamiento de aguas residuales. Estas ventajas incluyen una operación simple y mantenimiento, la estabilidad del proceso en diversas condiciones ambientales, de construcción más bajos y costos de operación. El estudio se ocupa de la actuación del humedal construido para las aguas residuales domésticas, así como la eficacia de las especies de plantas.

Palabras clave : humedal artificial, biotecnología, hierbas elefante, totora

Introducción

La utilización de los humedales para el tratamiento de los efluentes no es una idea nueva. Principal interés ha sido desarrollado en el concepto de humedales artificiales para el tratamiento de las fuentes puntuales de contaminación. Aunque los humedales en partes del Reino Unido se han utilizado para el tratamiento de las aguas residuales domésticas desde la Edad Media, el catalizador para los estudios científicos recientes ha sido la necesidad de encontrar a bajo costo, las técnicas respetuosas del medio ambiente para las aguas residuales (Gray y Biddlestone, 1995).

Los humedales artificiales son sistemas de tratamiento de aguas residuales artificial que consiste en (por lo general menos de 1 m de profundidad) estanques poco profundos o canales, que han sido plantadas con plantas acuáticas, y que se basan en microbiana natural, los procesos biológicos, físicos y químicos para el tratamiento de aguas residuales. Tienen típicamente arcilla impermeable o revestimientos sintéticos y estructuras de ingeniería para controlar la dirección del flujo, tiempo de detección de líquido y el nivel del agua. Dependiendo del tipo de sistema, que pueden o no contener un medios porosos inertes tales como roca, grava o arena (EPA/625/R-99/010, 2000).

Los humedales artificiales son o superficie de agua libre (FWS) con profundidades de agua superficiales o sistema de flujo subsuperficial (SFS) con agua que fluye lateralmente a través de la arena o grava. Superficie de agua libre (FWS) consiste típicamente de cuenca o canales, con algún tipo de barrera de superficie para prevenir la filtración, el suelo u otro medio adecuado para apoyar la vegetación emergente y el agua a una profundidad relativamente poco profunda que fluye a través del sistema. Figura 1 muestra el tipo humedal de construido.

La profundidad del agua poco profunda, de bajo caudal y la presencia de las plantas de tallos y la basura regular el flujo de agua y especialmente en largos, estrechos canales minimizar los cortocircuitos. Sistema de flujo subsuperficial (SFS) es esencialmente filtros rociadores horizontales cuando se utilizan los medios de rock. En estos sistemas, el nivel de agua está por debajo de la tierra, y el flujo a través de una cama de arena o grava (Luise Davis, 1994). Los humedales artificiales son una tecnología eficaz y fiable de recuperación de agua si se diseñan adecuadamente, construidos, operados y mantenidos. Se pueden eliminar la mayor parte de los contaminantes asociados con las aguas residuales municipales e industriales y por lo general están diseñados para eliminar contaminantes tales como la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) y los sólidos suspendidos (SS). Muchos de los sistemas de tratamiento de la actualidad en condiciones operativas de todo el mundo han sido diseñados para el tratamiento de las aguas residuales domésticas y en general utilizar los conceptos originalmente reportados por el profesor R. Kickuth, que ha tenido cañaverales que operan en Alemania ya que desde 1972 (Kickith, 1984; Cooper, 1990). Estos participan flujo subsuperficial horizontal a través de un medio poroso inerte plantado con plantas acuáticas adecuadas tales como Phragmites australis. Un estudio de dos años de sistema de tratamiento en Emmitsburg (Maryland) ha demuestra consistentemente mejor que la eliminación del 70% de la DBO 5 y la eliminación del 72% de suspensión los sólidos de las aguas residuales de aguas residuales domésticas a un ritmo de carga de alrededor de 1.600 m³ / ha-d que

corresponde a un tiempo de retención de cerca de 4 - 6 días (EPA/625/1-88/022, 1988). Rendimiento del sistema de humedales se encontró que era bueno, incluso con una cobertura vegetal limitado. El presente estudio se ocupa de la eficiencia de la instalación de humedales artificiales en julio de 2001.

Materiales y Métodos

El experimento a escala piloto de sistema de flujo subsuperficial consistía en dos camas experimentales, 2 metros de largo, 1 metro de ancho y 0,30 metros de profundidad. La depuradora utilizados en el experimento es el de aguas residuales tratadas primaria recogido de la estación de bombeo Lovegrove. Una visión real de trabajo humedal construido con una filtración de los medios de comunicación se muestra en la Figura 2 .

Humedal artificial está hecha de tres componentes son:

o La cámara de entrada; consta de ladrillos triturados y arena

o Zona de tratamiento; consiste en tres capas a saber, la capa superior de ladrillos triturados;. Capa intermedia de arena y capa inferior de piedras

o Zona Outlet; consta de tres aberturas

Especies de plantas fueron recolectadas de forma natural la región de humedales y transferidos en el sistema de llenado e inicialmente tratados con agua del grifo. Cama 1 está plantado con pastos elefante ( Pennisetum purpureum ) y Totora ( Typha latifolia ) y cama 2 con Canny Lily ( Canna indica ) y la palma enana ( Cyperus spp). En teoría, la tasa de carga hidráulica y tiempo de retención hidráulica del humedal eran 0,2614 m³ / m² / día y 1,14 días, respectivamente, tanto para las camas.

Figura 2. Configuración experimental del Humedal Artificial - 1 cama y cama 2

Se recogieron las muestras de influente y efluente para un período de ocho mes, dos muestras de un mes y se analizaron para los parámetros mencionan en la Tabla 1.

Tabla 1: Métodos analíticos para los parámetros

Parámetros Métodos Observaciones

TSS (Sólidos Suspendidos Totales) SM 2540 D Papel de filtro de fibra de vidrio

Total Kjeldahl Nitrógeno SM 4500 NH 3 -E

Fósforo SM 4500 PD Espectrofotómetro 108, Systronics

DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno SM 5210 B 3 Prueba BOD Día en 27

FC (coliformes fecales) SM 9215 D Método de membrana filtrante

Resultados

El rendimiento de las dos camas de humedales construidos son mención en las tablas 2 y 3 respectivamente.

Tabla 2: Eficacia del Humedal Artificial (Cama 1)

ParámetrosAve. Concentración

Afluente Efluente

TSS (mg / l) 144 25.00

DBO (mg / l) 152 23.00

N (mg / l) 24.0 9.40

P (mg / l) 2.80 1.50

FC (colonias/100) 4,5 x 10 7 1,7 x 10 6

Tabla 3: Eficiencia del Humedal Artificial (Cama 2)

ParámetrosAve. Concentración

Afluente Efluente

TSS (mg / l) 152 38.00

DBO (mg / l) 198 45.00

N (mg / l) 32.0 15.00

P (mg / l) 3.80 2.10

FC (colonias/100) 3.3 x 10 6 5.9 x 10 5

Concentraciones de TSS eran bastante altos en el agua residual afluente y se redujeron drásticamente en el agua efluente debido a la acción de filtrado, tanto del humedal construido. Remoción de DBO de la cama 1 es alta como comparar a la cama 2, debido a la población microbiana y las bacterias presentes en la estructura de la raíz de las especies vegetales. Del mismo modo, el nitrógeno y el fósforo de la cama 2 muestra menor reducción como comparar a la cama 1. FC muestra la eficiencia de remoción más alto debido a las especies de plantas en la cama 1. En general, se observa que las especies de plantas (gramíneas elefante y totora) presentes en la cama 1 muestra una mayor eficiencia de remoción en comparación a la cama 2 (lirio astuto y el proyecto de palma). Por lo tanto, las plantas de la cama 1 son más eficaces para el tratamiento de aguas residuales municipales.

Conclusión

Los humedales artificiales son una opción eficaz para el tratamiento de aguas residuales en el lugar cuando se diseñan adecuadamente, instalados y mantenidos. Humedales de flujo superficial Sub construidos se encuentran para ser una alternativa viable para el tratamiento terciario de las aguas residuales municipales. Estos sistemas son potencialmente bueno, de bajo costo, tratamiento de la tecnología apropiada para las aguas residuales domésticas en las zonas rurales donde la tierra es barata.

Referencias

o Gray Kenneth Roy y Biddlestone Anthony Joseph, la Universidad de Birmingham, " sistema de la cama Engineered Reed para Tratamiento de Aguas Residuales " Tendencias de la Biotecnología, 1995, pp 248-252.

o Agencia de Protección Medioambiental de Estados Unidos; " Construido Humedales de Tratamiento de Aguas Residuales Municipales ", EPA/625/R-99/010, septiembre de 2000.

o Luise Davis; " Un Manual de humedales artificiales: Una guía para la creación de Humedales para aguas residuales agrícolas, aguas residuales domésticas, Drenaje Coalmine y Stromwater en la Región del Atlántico Medio ", vol. 1 Consideraciones Generales, 1994.

o Cooper PF; " Diseño y Funcionamiento Guías Europeas para Cañaveral Sistemas de Tratamiento " presentados en la conferencia sobre el uso de humedales construidos en el Control de la Contaminación del Agua, Cambridge, Reino Unido. 1990.

o Kickuth R; " Das Wurelraumverfahren in der Praxis ", 1984

o Agencia de Protección Medioambiental de Estados Unidos; " Humedales Artificiales y Acuáticos Plant Systems para Municipal de Tratamiento de Aguas ", EPA/625/R-99/010, septiembre de 2000.

o APHA, " Métodos estándar para el Análisis de Aguas y Aguas Residuales , 17 ª edición, Washington DC, 1989