Removal of Phosphorus in a Laboratory Scale System of Artificial Wetlands
DOI:
https://doi.org/10.29166/quimica.v2i1.546Keywords:
Phosphorus, artificial wetlands, laboratory scaleAbstract
Removal of phosphorus in four packed biological reactors simulating the root zone of an artificial wetlands was performed. Reactors packing was volcanic slag (tezontle in the Aztec language). The experimental design included the effect of the macrophytes (reactors RA1 with plant, and RA2 without plant), and its replicas (RB1 with plant, and RB2 without plant), as well as the initial concentration of pollutants measured as chemical oxygen demand (one with a C:N:P ratio of 30:1:0.04 equivalent to 450 mg COD/L, and the other one with a ratio 15:1:0.04 equivalent to 225 mg COD/L) in the phosphorus assimilation. Synthetic wastewater was made using sucrose as carbon source, C12H22O11; ammonium sulfate as nitrogen source, (NH4)2SO4, and dodecahydrated sodium phosphate as phosphorus source, Na3PO4.12H2O. Light was obtained from 8 lamps of 30 W fluorescent tubes automatically controlled to simulate light periods of 16 h and 8 h darkness. Three commercial electrodes (Ag/ AgCl-Pt) to measure oxidation-reduction potentials, pOR, at different depths were placed to evaluate the redox potential differences (2, 10, 30 cm from the upper reactor surface). Shoots of a Phragmites australis macrophyte were planted in the reactors RA1 and RB1. Once stability was reached total phosphorus, COD, redox potentials, pH, and temperature. Results show that all reactors had phosphorus removed, and the removal was significantly higher in the reactors with plant (RA1 and RB1, 93% in average for both reactors) (p<0.05, 0.01). No significant difference (p<0.05, 0.01) was found between the COD reduction and phosphorus for the two experiments with 450 and 225 mg COD/L. Removal of COD for the experimental design carried out (effect of the macrophyte and the initial COD concentration) in both cases was statistically different due to the presence of the plant, as well as the initial carbon concentration (p<0.05 for the plant presence, and p<0.05, 0.01 for the initial carbon concentration), being slightly higher for those reactors with plant, indicating that they do have an additional effect to the microbiological communities proliferating in the reactors.
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References
Guido-Zárate, A. 2006. Estudio de los potenciales de óxido-reducción en reactores biológicos que simulan un humedal artificial. Tesis de Maestría en Ingeniería. Programa de Maestría y Doctorado en Ingeniería (Ingeniería Ambiental), UNAM. México D.F. México.
Durán-Domínguez-de-Bazúa, C., Luna-Pabello, V.M. 1998. Humedales artificiales de flujo horizontal o vertical, procedimiento para tratar aguas residuales. Solicitud de Registro de Patente: Diciembre 15, 1998. Patente Núm. 210924 otorgada el 21 de octubre de 2002. Cesión irrestricta de derechos a la UNAM. Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial. Dirección Divisional de Patentes. México, D.F. México.
SEMARNAT. 2006. Página de redes internacionales. www.semarnat.gob.mx
Luna-Pabello, V.M., Miranda-Ríos, M. 2001. Estado del arte y perspectivas de aplicación de los humedales artificiales de flujo horizontal en México. Serie: Tratamiento biológico de aguas residuales. UNAM. México, D.F. México.
Metcalf y Eddy, Inc. 1991. Wastewater Engineering. Treatment, disposal, and reuse. 3ª. Edición. McGraw Hill. Nueva York, EEUUA.
Hammer, D. A., Bastian R. K. 1991. Wetlands ecosystems: Natural water purifiers? Constructed wetlands for wastewater treatment. Municipal, industrial and agricultural. Tercera edición. Lewis Publishers. Boca Raton, FL, EEUUA.
IWA. 2001. Constructed wetlands for pollution control. Processes, performance, design and operation. IWA Specialist Group on Use of Macrophytes in Water in Water Pollution Control. Scientific and Technical Report Series. International Water Association, IWA Pub. Londres, Inglaterra.
Rodríguez-Cruz, A., Varela-Montellano, E. 2003. Comportamiento dinámico de dos sistemas de tratamiento de aguas residuales de tipo humedal artificial de flujo horizontal y vertical. Tesis profesional (Ingeniería Química). Facultad de Estudios Superiores Zaragoza, UNAM. México D.F. México.
Lara-Borrero, J.A. 1999. Depuración de aguas residuales municipales con humedales artificiales. Tesis de Maestría en Ingeniería y Gestión Ambiental. Instituto Catalán de Tecnología, Universidad Politécnica de Cataluña. Barcelona, España.
Soto-Esquivel, M.G. 2003. Efecto de la generación de oxígeno fotosintético en un sistema sólido-líquido-gas. Tesis de Maestría en Ingeniería. Programa de Maestría y Doctorado en Ingeniería (Ingeniería Ambiental). UNAM. México, D.F. México.
Fenoglio-Limón, F.E. 2000. Bases para la construcción de un reactor biológico experimental basado en los sistemas de humedales artificiales de flujo vertical. Tesis profesional (Ingeniería Química), Facultad de Química, UNAM. México, D.F. México.
Fenoglio-Limón, F.E. 2003. Fenómenos de transferencia de oxígeno por convección en sistemas que simulan humedales artificiales utilizando columnas empacadas. Tesis de Maestría en Ciencias. Programa de Maestría y Doctorado en Ciencias Químicas (Orientación: Química Ambiental). UNAM. México, D.F. México.
Reyes-Luz, M. I. 2006. Remoción de fósforo en un sistema de humedales artificiales a escala de laboratorio. Tesis profesional (Ingeniería Química). Facultad de Química, UNAM. México D.F. México.
Faulkner, S.P., Richardson, C.J. 1991. Physical and chemical characteristics of freshwater wetland soils. Wetlands for wastewater treatment. Municipal, industrial and agricultural. Tercera edición. Lewis Publishers. Boca Raton, FL, EEUU.
Kadlec, R.H., Knight, R.L. 1996. Treatment Wetlands. Lewis-CRC Press. Boca Raton, FL, EEUU.
Durán-de-Bazúa, C. (responsable), Haberl, R., Kreiner, I., Krishnan-Ranjani, Luna-Pabello, V.M., Ramírez-Burgos, L.I. (Profesores); Bernal-González, M., Esponda-Aguilar, P.L., Fenoglio-Limón, F.E., García-Gómez, R.S., García-Vázquez, L., Guzmán-Aguirre, S., GuzmánLópez, P., Juárez-Méndez, C.H., Kneidinger, Ch., Millán-Hernández, S.E., Miranda-Ríos, M., Ramírez-Carrillo, H.F., Mejía-Chávez, A.G., Padrón-López, R.M., Ramírez-Burgos, L.I., Rodríguez-Cruz, A., Rodríguez-Monroy, J., Salinas-Castillo, N.V., Schaller, P., Soto-Esquivel,
M.G., Varela-Montellano, E. (Estudiantes). 1999. Humedales artificiales en México: Desarrollo, situación actual y aplicaciones potenciales. VOL. 6, SERIE: QUÍMICA AMBIENTAL DEL AGUA. Pub. Prog. Ing. Quim. Amb. y Quim. Amb. ISBN 968-36-9443-8. Facultad de Química, UNAM. 185 pags. 200 ejemplares, 1a. Ed. (1999), 194 pags. 500 ejemplares, 2a. Ed. (2001), 205 pags. 500 ejemplares, 3a. Ed. (2012). En prensa (Versión corregida y aumentada). México, D.F. México.
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