INTEGRADO DE CR (VI) ELIMINACIÓN DE MATERIAL MEDIANTE HUMEDALES CONSTRUIDOS Y COMPOSTAJE

INTEGRADO DE CR (VI) ELIMINACIÓN DE MATERIAL MEDIANTE HUMEDALES CONSTRUIDOS Y COMPOSTAJE:

El presente trabajo se llevó a cabo para estudiar la eliminación de cromo integrada a partir de soluciones acuosas en horizontal subsuperficial (HSF) humedales construidos. Dos unidades de HSF humedales construidos a escala piloto (CWS) fueron construidos y operados. Una unidad fue plantados de cañas comunes (Phragmites australis) y otro se mantuvo sin sembrar. En fuentes de concentraciones de Cr (VI) varió de 0,5 a 10 mg / L. Se estudió el efecto de la temperatura y tiempo de residencia hidráulico (8-0.5 días) en la eliminación de Cr (VI). La temperatura se demostró afectar Cr eliminación (VI) en ambas unidades. En la unidad de máxima sembrada se registraron (VI) de eliminación de Cr deficiencias e fi de 100% en HRT de 1 día con Cr concentraciones (VI) de 5, 2,5 y 1 mg / l, mientras que una significativamente menor tasa de eliminación se registró en la unidad sin sembrar. Cosechado biomasa de caña de CWS fue co-compostado con residuos de las fábricas de oliva. El producto final tenía excelentes características físico-químicas (C / N: 14,1 a 14,7, el índice de germinación (IG): 145-157%, Cr: 8-10 mg / kg de masa seca), cumple los requisitos de la UE y puede ser utilizado como fertilizante en la agricultura ecológica.

1. Introducción.

El cromo hexavalente, Cr (VI), es uno de los metales pesados más peligrosos que contaminan los recursos hídricos y tiene un tiempo de residencia de largo en agua [1,2]. En contraste, Cr (III) muestra una alta afinidad para los orgánicos que resultan en la formación de complejos que precipitan hidróxido de [3] como amorfo. Sin embargo, el exceso de cantidades de Cr (III) también causan daños a los organismos acuáticos e interrumpen la cadena alimentaria [4]. Debido a la alta toxicidad del Cr (VI), la Unión Europea regular Cr concentraciones (VI) en las aguas de superficie a por debajo de 0,05 mg / L, mientras que el total de Cr, incluyendo Cr (III), Cr (VI) y sus otras formas, son regulado por debajo de 2 mg / L [5].

Varios métodos fisicoquímicos se usan para eliminar los metales pesados de las corrientes de aguas residuales que incluyen intercambio iónico [6], el carbón activado [7], la precipitación química [8], adsorción [9], ósmosis inversa [10], las tecnologías de membrana [11] y carbón activado adsorción [12]. En algunos casos estos procesos fisicoquímicos son bastante caros, especialmente cuando las concentraciones de metal en el rango de la solución de 1 a 100 mg / L [13]. Además, estos métodos generalmente producen grandes cantidades de lodo químico tóxico que el desecho es un problema importante [14].

La investigación reciente se ha centrado en los humedales construidos (CWS) para la eliminación de metales pesados de las aguas residuales diferentes [15-21]. Muchos autores han estudiado horizontal subsuperficial flujo (HSF) CWS para la eliminación de Cr [22-25]. Los principales procesos de la absorción de Cr por las plantas son la adsorción, la quelación y de intercambio de iones [26,27].

Las plantas también contribuyen al proceso de tratamiento de CWS de la siguiente manera: mediante la creación de condiciones que favorecen la sedimentación de sólidos en suspensión, proporcionando gran superficie para el desarrollo de microorganismos, por llevar el oxígeno de las partes aéreas de la zona de la raíz, y por crearan una ambiente en la rizosfera que facilita las reacciones químicas y bioquímicas de los microorganismos con metales que mejoran la retención de metal [28].

Una de las principales cuestiones relativas a la eliminación de Cr (VI) usando CWS está la gestión de post-tratamiento de biomasa vegetal que contiene altas concentraciones de Cr. Para la eliminación de contaminantes más eficaz, las plantas deben ser cosechadas al final de cada ciclo de la vegetación. Después de la cosecha, las plantas contaminadas o bien pueden ser desechados en un campo desnudo que se suma al riesgo del medio ambiente, o que pueden ser utilizados para otros fines. Se necesita un método compatible de la eliminación de esta biomasa y por esta razón el cosechado biomasa de caña de CWS fue co-compostado con residuos de las fábricas de oliva. Estudios anteriores han examinado el papel de las especies de plantas y medios porosos sobre la eliminación de Cr (VI) [17-20,24,25], pero a lo mejor de nuestro conocimiento, no se han realizado estudios comparativos sobre los efectos de la temperatura y la terapia de reemplazo hormonal .

Para examinar la remoción de Cr (VI) en un clima mediterráneo de HSF CWS, dos unidades a escala piloto fueron construidas y gestionadas por dos años. Durante el primer año de operación, las dos unidades a escala piloto fueron operados bajo una terapia de reemplazo hormonal constante de 8 días para examinar el efecto de la temperatura [29]. Este trabajo presenta los resultados del segundo año, durante el cual se hicieron funcionar las unidades a escala piloto con distintas duele. Para reducir al mínimo el volumen requerido CW y la zona, unidades de escala entre pilotos HSF fueron operados con la HRT más bajo (1 día) informado actualmente en la literatura. Además, este es el momento primero que la biomasa seca de las plantas de caña de cromo-tratada se ha usado como un agente de carga para compostaje de residuos de oliva molino, lo que lleva a un método de tratamiento integrado Cr (VI).

2. Materiales y métodos.

2.1. Descripción de la unidad CW a escala piloto.

Dos HSF CWs  a escala piloto eran tanques trapezoidales con dimensiones 1,26 m de largo, 0,68 m de ancho (base superior) y 0,73 m de profundidad y un volumen total de 0,62 m3. Las dos unidades se llenó con grava fi ne (D50 = 6 mm) y se colocaron en una instalación al aire libre. Una unidad fue plantado (CW-P) con cañas comunes (Phragmites australis) y la otra se mantuvo sin plantar (CWU). CW-P fue plantado en el comienzo de los experimentos utilizando cañas obtenidos a partir de corrientes locales. Seis tallos de P. australis (7 cañas / m2) se plantaron en la unidad. Las aguas residuales en de flujo fue a través de un tubo de plástico perforado (difusor) colocado a través de la anchura en el lado de aguas arriba del tanque. La estructura de salida de las unidades era un ce fi ori (1/4 pulg. De diámetro) en la base del extremo de aguas abajo de la unidad, que conecta a un tubo de U. Con el flujo de agua residual se recogió en un tanque de plástico de 35 L para su correcta eliminación.

El agua del grifo enriquecida con Cr (VI) se introdujo en las dos unidades de CW con concentraciones variaron de 0,5 a 10 mg / L. Diversos HRTs (I.I., 8, 4, 2, 1 y 0,5 días) se aplicaron para examinar el efecto de la TRH sobre CW eliminación de contaminantes e fi ciencia. El volumen vacío de tanques limpios se estimó mediante el drenaje de los tanques y la medición del volumen de agua de cada tanque. El volumen de agua y la porosidad media para CW-P eran 108 L y 28%, respectivamente, y para CW-U, 112 L y 29%, respectivamente. Las aguas residuales se introdujo en las unidades de los tanques de almacenamiento en confluentes utilizando válvulas que se ajustaron adecuadamente para dar la descarga deseada.

Evapotranspiración (ET) se evaluó sobre una base diaria. Los niveles de precipitación en confluentes y efluente volúmenes se miden a diario. Durante días con alta radiación solar y temperaturas, ET superó las aguas residuales en los volúmenes confluentes, lo que lleva a una reducción del nivel de agua de las unidades, como valores de ET llegaron hasta 15,5 L / día.

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2.2. Monitoreo de la calidad del agua.

Las muestras de agua se recogieron regularmente con una frecuencia igual a la terapia de reemplazo hormonal de la influente y los puntos de cada unidad de efluente. En el laboratorio se analizaron las muestras de agua para Cr (VI) siguiente al del método 3500-D Cr colorimétrico con límite de detección de 0,013 mg / L [30]. Los datos meteorológicos se obtuvieron del Observatorio Nacional de la estación meteorológica de Atenas en Agrinio.

Para el segundo año de funcionamiento, la temperatura media fue de 18,8 ◦C y precipitaciones profundidad total fue de 849 mm.

2.3. Reed biomasa en el compostaje.

2.3.1. Materiales de compostaje y proceso.

Orujo de oliva (OP), hojas de olivo (OL) y Cr tratada plantas de caña (RP) se utilizaron para este estudio. Para el presente estudio dos contenedores trapezoidales con dimensiones 1,26 m de largo, 0,68 m de ancho (base superior) y 0,73 m de profundidad y un volumen total de 0,62 m3 fueron utilizados. La Tabla 1 presenta los montajes experimentales, donde en la bandeja 1 de masas RP fue mayor que en la bandeja 2. Durante el compostaje de aireación se logró a través de giro mecánico, que tuvo lugar al día durante los primeros tres días, cada cuatro días durante la fase termófila, y una vez a la semana durante la fase de maduración. Contenido Hidratante se mantuvo por encima de 45% como contenido de humedad entre 45 y 60%, en peso, son ideales para el proceso de compostaje [31]. La mezcla de compostaje se mantuvo en los contenedores durante 66 días. A continuación, se retira de los contenedores y se almacena en un lugar protegido para un máximo de 102 días para la maduración.

2.3.2. Análisis fisicoquímico.

Durante los experimentos, tanto de compost y la temperatura ambiente se controlaron diariamente. temperatura de la composta se midió usando una sonda de temperatura colocada en el centro de cada bin a una profundidad de 0,25 m. muestras de compost se tomaron de cada bin cada seis días y se analizaron para el contenido de humedad, pH, conductividad eléctrica (EC), y los sólidos volátiles (VS). El contenido de humedad se determinó mediante el secado de la muestra a 105 ◦C durante 24 h en un horno. Para medir sólidos volátiles, la muestra seca horno fue quemado en 600 ◦C durante 4 h [30]. pH y CE se midieron en extracto acuoso (usando

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