Kinetic study and removal of contaminants in the leachate treatment using subsurface wetlands at pilot scale

Abstract

ABSTRACT: The treatment of stabilized leachate from the Curva de Rodas landfill site in Medellin, Colombia, was evaluated using horizontal subsurface flow constructed wetlands (HSSF) planted with Phragmites australis at pilot scale. Assays were performed in two stages: the first with hydraulic loads (q) of 0.015 and 0.030md-1 and the second with loads of 0.060 and 0.091md-1. A wetland without plants was used as a control. Removals of 71.9, 91.2 and 75.1% for COD, BOD5 and NH4 +-N, respectively, were obtained. Kinetic constants were determined for each q or hydraulic time retention for COD, BOD5 and NH4 +-N with ranges into 0.103 and 0.413d-1, 0.065 and 1.208d-1, and 0.113 and 0.418d-1; respectively, in accordance with a first order under piston flow. And by linear regressions had a magnitude of 0.246 d-1 for the removal of COD (R2 = 0.955), 0.299d-1 for NH4 +-N (R2 = 0.922) and 0.199d-1 for BOD5 (R2 = 0.140). The elimination of mercury, lead, arsenic and zinc was also evaluated, achieving removals of: 37.8-92.9% Hg, 29.9- 44.9%Pb, 7.9-77.6%As and 22.9-64.3%Zn, depending on the hydraulic load applied. The accumulation of these metals in the leaves, stems and roots (rhizomes) of Phragmites australis was found as: 0.575-3.201mgHgkg-1, 0.649-4.718mgPbkg-1, 3.548-39.376mgZnkg-1, and 19.4mgAskg-1

RESUMEN: Se realizó la evaluación del tratamiento del lixiviado estabilizado del Relleno Sanitario Curva de Rodas de la ciudad de Medellín-Colombia, empleando humedales subsuperficiales de flujo horizontal (HSSF) a nivel piloto plantados con Phragmites australis. Los ensayos fueron realizados en dos etapas, la primera etapa con cargas hidráulicas (q) de 0,015 y 0,030md-1 y en la segunda etapa con 0,060 y 0,091md-1. Un humedal sin plantas como control fue usado. Se obtuvieron remociones del orden de 71,9, 91,2 y 75,1% para el COD, BOD5 y NH4 +-N, respectivamente. Se determinaron las constantes cinéticas para cada q o tiempo de retención hidráulica de COD, BOD5 y NH4 +-N; con rangos entre 0,103 y 0,413d-1, 0,065 y 1,208d-1 y 0,113 y 0,418d-1, respectivamente; según un modelo de primer orden sobre flujo a pistón. Y por regresión lineal se tuvieron magnitudes de 0,246d-1 para la DQO (R2 = 0,955), 0,299d-1 para NH4 +-N (R2 = 0,922) y 0,199d-1 para DBO5 (R2 = 0,140). También se evaluaron las remociones de mercurio, plomo, arsénico y zinc alcanzándose los siguientes rangos de remoción: 37,8-92,9% Hg, 29,9-44,9%Pb, 7,9-77,6%As y 22,9-64,3%Zn dependiendo de la carga hidráulica aplicada. La acumulación de estos metales en las hojas, tallos y raíces (con rizomas) de las Phragmites australis estuvo en los rangos: 0,575-3.201mgHgkg-1, 0,649-4,718mgPbkg-1, 3,548 39,376mgZnkg-1, y de 19,4mgAskg-1.