Tratamiento de agua de lavado con hierro y manganeso, procedentes de plantas de potabilización de agua subterránea

Las plantas de potabilización de agua (PTAP), que usan como fuente el agua subterránea, generalmente requieren tratamiento para la remoción de parámetros como el Fe y el Mn. Estos compuestos retornan al ambiente a través de los procesos de limpieza en dichos sistemas. Dadas las implicaciones ambientales de esas descargas, el presente estudio se realizó para evaluar a escala piloto un sistema de tratamiento con humedales alimentados con aguas de lavado de una PTAP, con contenidos de Fe y Mn. El sistema piloto estuvo constituido por: un tanque de almacenamiento, un sedimentador, un distribuidor de caudal y tres humedales dispuestos en paralelo. Los humedales estudiados y monitoreados fueron de flujo ascendente y lechos de grava; dos de ellos con plantas; Phragmites australis y Colocasia esculenta y un tercero sin plantas. Para el diseño del sistema se caracterizó el agua de la descarga de lavado; se fijaron criterios de diseño basados en la literatura, se efectuó el montaje y el arranque del tratamiento. Posteriormente se realizaron las mediciones de campo y las pruebas de laboratorio que permitieron determinar la capacidad de remoción de Fe, Mn, turbiedad acorde al comportamiento de parámetros como el pH, oxígeno disuelto, OD; y se verificó el crecimiento de las plantas (altura) y la capacidad de acumulación de hierro en cada una de ellas. Los parámetros se evaluaron a los 65 y a los 171 días después de la puesta en marcha del sistema. La caracterización del agua de la descarga de la PTAP evidenció altos contenidos de turbiedad con valores máximos de 240 UNT; valores promedio de Fe total de 3.6 mgL-1 y de 2.6 mgL-1 de Mn; pH entre 6.8 a 7.5, OD entre 1.2 y 2.0 mg.L-1 . Con estos hallazgos se diseñó cada componente del sistema de tratamiento piloto para un caudal de operación de 0.92 m3 día-1 . Cada humedal operó bajo las mismas condiciones con un caudal de 0.3 m3 día- 1 , equivalentes a una tasa hidráulica de 1.2 m 3m -2 día-1 , para una velocidad de filtración de 1.7 mdía-1 y un tiempo de retención hidráulica de 0.7 días. Los resultados del seguimiento de la planta piloto, evidenciaron eficiencias medias de remoción equivalentes a: 98.8% para la turbiedad, 92.3% en Fe total, 97.6% en Mn y 95.1% de Fe disuelto en el humedal con Prhagmites a.; para el humedal con Colocasia e. se reportaron las siguientes eficiencias de remoción: 98.7% de turbiedad, 90.8% de Fe total, 98.2% de Mn y, 95.5 de Fe disuelto. Para el humedal blanco se obtuvieron eficiencias de remoción del 98.4% en turbiedad, 89.4% Fe total, 98.1 % de Mn y 86.6 % de Fe disuelto. Sin embargo la mayor remoción es atribuida a los procesos de filtración en la grava y no por la absorción en las plantas. Las plantas absorbieron básicamente hierro disuelto. Las dos plantas utilizadas, Phragmites australis y Colocasia e. pueden operar con concentraciones influentes de Fe de 3.9 mg.L-1 y de Mn de 2.7 mg.L-1 . Se pudo observar que estas plantas tienen la capacidad de acumular Fe en sus tejidos. La Colocasia e. tuvo concentraciones máximas en la raíz de 103.5 μg/g raíz seca y Pragmites a. tuvo una concentración máxima de Fe en las hojas con concentraciones promedio de 45.7 μg/g de hojas secas, siendo la de menor absorción. Se evidenció que el mejor parámetro para distinguir la capacidad de absorción de Fe en la planta es el hierro disuelto y fue el que pudo ser retenido en las dos especies vegetales. El humedal que requirió mayor frecuencia de mantenimiento fue el humedal de la Colocasia e., seguido por el humedal de Phragmites a. y por último el blanco. Las diferencias en el comportamiento se asociaron al tipo de raíz de cada planta ya que la Phragmites desarrolló raíces delgadas, fibrosas y finas que crecieron principalmente en forma vertical; mientras que, la Colocasia e. tuvo una raíz tuberosa con crecimiento radial. Las labores de mantenimiento fueron básicamente la limpieza del medio filtrante en los humedales y el control del caudal y la medición de la pérdida de carga durante la operación.