Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem:
http://cimav.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1004/56| Modelación de Procesos de Remoción de Arsénico en Agua con Humedales Construidos | |
| MARIA CECILIA VALLES ARAGON | |
| MARIA TERESA ALARCON HERRERA | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| En varios países de América Latina millones de personas beben agua con altos niveles
de arsénico (As) que ponen en riesgo su salud. En México son muchas las localidades
(sobre todo rurales) cuyas fuentes de abastecimiento de agua se encuentran
contaminadas con este metaloide. Existen diferentes métodos de tratamiento para reducir
el As presente en el agua y alcanzar los niveles permisibles para consumo humano. La
eliminación de As del agua mediante metodologías convencionales es cara, por lo que se
requiere del desarrollo de tecnologías simples, eficientes y de bajo costo. Los humedales
construidos son sistemas pasivos de tratamiento, compuestos por canales poco profundos
y un mesocosmos constituido por plantas, suelo y agua a tratar, donde diversos procesos
son ejecutados simultáneamente por componentes físicos, químicos y biológicos. Esta
tecnología representa una opción de bajo costo con potencial para la remoción de As del
agua. Sin embargo, los humedales construidos son sistemas muy complejos, por las
diversas interacciones entre los componentes del sistema. La modelización y posterior
simulación ayuda a comprender el funcionamiento de estos sistemas. El análisis de los
posibles mecanismos ejecutados en su interior, permite realizar predicciones de su
comportamiento en determinadas condiciones, lo cual resulta útil para un óptimo diseño
del sistema.
Los objetivos principales de esta investigación fueron la modelación y simulación del
comportamiento de un humedal construido de flujo subsuperficial, para la remoción de As
del agua a partir de datos de operación experimental; así como el estudio de la dinámica
de fluidos del sistema y el análisis del comportamiento del potencial redox (Eh), la
conductividad y el pH durante el proceso de tratamiento.
El experimento se realizó en prototipos de humedales construidos. Uno plantado con E.
macrostachya (HA), otro plantado con S. americanus (HB) y un tercero sin plantar (HC). El
sistema de humedales construidos se operó durante 343 días, alimentándose con agua
de pozo adicionada con As, a una concentración de 91 ±15 µg/L, y un tiempo de retención
hidráulico de 2 días. Los parámetros monitoreados durante el experimento fueron: Eh, pH,
conductividad, OD, temperatura en el humedal, temperatura ambiente y concentraciones
de As total en entrada y salida de los prototipos. Para estudiar la dinámica del flujo en
función del tiempo de los prototipos, se realizaron pruebas con cinco diferent raíces de las plantas, 24 y 31% del As total salió en el efluente. El prototipo con E. macrostachya retuvo 7% más As que el plantado con S. americanus. La temperatura ambiental tuvo una gran influencia en el sistema. Durante los meses cálidos se registraron condiciones oxidantes (de 87 a 501 mV) 84% del tiempo, el resto tuvieron condiciones reductoras de hasta -513 mV. En los meses templados los humedales presentaron condiciones oxidantes (de 161 a 516 mV) 90% del tiempo, registrándose condiciones reductoras de hasta -539 mV el tiempo restante. En los meses fríos se presentaron en general solo condiciones oxidantes. El pH de HA y HB se mantuvo en un rango de 7.0 a 8.0, a diferencia HC que mantuvo valores de pH más altos de 8.0 a 8.5. La prueba de trazadores con Rodamina WT reveló que los prototipos tienen una eficiencia hidráulica satisfactoria, con un TRH calculado mayor que el teórico (77h). Comparando las concentraciones de As a la salida simuladas con el RCB-ARSENIC en cada periodo de operación, contra las experimentales del humedal plantado con E. macrostachya (HA), los 3 periodos quedaron dentro del rango experimental. El balance de masa simulado del periodo 3 (122 días de operación) comparado con el balance de masa experimental de HA a los 122 días de operación tuvo un porcentaje de retención similar a este (periodo 3: 94%, HA: 92%). La retención de As fue más eficiente en los humedales plantados (HA y HB) con respecto al no plantado (HC). Lo anterior se atribuye al incremento de la capacidad del suelo para retener As por la presencia de las plantas. El As se concentró en el suelo, indicando que el proceso de mayor retención de este metaloide fue la precipitación. La oxigenación de la rizósfera a través de las plantas, favoreció las condiciones oxidantes la mayor parte del periodo operacional. Se evidenció una influencia directa de la variación estacional (que determina la temperatura del agua dentro de los humedales) sobre el Eh. Teniendo un medio con condiciones oxidantes en la temporada fría y la presencia de condiciones reducidas intermitentes en los días templados y cálidos. El modelo calibrado de RCB-ARSENIC simula aceptablemente el comportamiento de las características hidráulicas y la retención de As en un humedal construido. La eliminación de As del agua con humedales construidos es técnicamente factible. Sin embargo, es necesario enfatizar que la validez de este sistema puede ser modificada en función del medio | |
| 2013-08 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| QUÍMICA | |
| Aparece en las colecciones: | Doctorado en Ciencia de Materiales |
Cargar archivos:
| Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| Tesis María Cecilia Valles Aragón.pdf | 35.86 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |