Tratamiento de drenaje ácido de mina, mediante humedal artificial en condiciones de laboratorio

Abstract

La formación de drenaje ácido de minas es un problema ambiental generalizado que no ha disminuido a lo largo de décadas de investigación. Es por la cual la presente investigación tuvo el objetivo de evaluar la influencia de los sustratos conformados por roca caliza y compost (S1), roca caliza, compost y microorganismos eficaces caseros (S2) y roca caliza, compost, microorganismos eficaces caseros y Schoenoplectus californicus (S3), en el cambio de pH, del potencial redox (Eh) y en la remoción de Fe y Mn, de un drenaje ácido artificial, en humedales artificiales y bajo condiciones de laboratorio. El experimento se realizó en los meses de mayo a junio del 2015, en el Instituto de Investigación de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad Nacional Agraria la Molina. Se construyeron humedales artificiales, donde se instalaron el S1, S2 y S3, sometidos a flujo permanente de 1 L/h de drenaje ácido artificial, elaborado con agua blanda, sulfato de hierro (0.4978 mg/L de FeSO4), sulfato de manganeso (0.1537 mg/L de MnSO4) y ácido clorhídrico (2.05 mL/L de HCl), con un tiempo de retención hidráulica de 2.93 días. Los sustratos S1, S2 y S3 fueron eficientes en los cambios de pH, de Eh y en la remoción de Fe y Mn, siendo más resaltante a medida que el agua recorría el humedal. Según los valores medios evaluados en el afluente y efluente, el pH subió de 2 a 7.9 en el S1, a 7.5 para el S2 y a 7.7 en el S3, estos cambios estarían determinados por la disolución de la capa de roca caliza u oxidación de sustratos orgánicos (compost). El Eh bajo de 404.7 a 97.9 en el S1, a 100.2 en el S2 y a 62.6 mV en el S3, siendo el S3 el que presento mejor capacidad de reducción de Eh para fines de tratamiento, el cual estaría influenciado por la presencia de microorganismos eficaces caseros y plantas de totora. Los tres sustratos fueron eficientes en la remoción de Fe, cuyas máximas eficiencias fueron de 99.7% para el S1, de 99.3% para el S2 y de 99.6% para el S3, no mostrando diferencias significativas entre ellos. De igual manera para el Mn las máximas eficiencias de remoción fueron de 99.8% para el S1, de 98.6% para el S2 y de 99.5% para el S3, siendo el S3 el menos indicado para dicho tratamiento hasta una distancia de 4.14 m. Si bien no existieron diferencias estadísticamente significativas entre los 3 sustratos; el S1 es recomendable desde el punto de vista económico, debido a que requiere menor área de tratamiento. Desde el punto de vista ambiental, el S3 el más sostenible, con mayor vida útil del humedal debido a la presencia de la vegetación.

The generation of acid effluents of mining is a general environmental problem that did not decrease throughout decades of investigation. That is why, this investigation had as the main aim the evaluation of the influence of substrates formed by limestone rock and compost (S1), limestone rock, compost and homemade effective microorganisms (S2) and limestone rock, compost, homemade effective microorganisms and Schoenoplectus californicus (S3), in the change of pH, of the redox potential (Eh) and in the removal of Fe and Mn, of an artificial acid drainage, in artificial wetlands and under laboratory conditions. The experiment was carried out during since May until June 2015, at the Research Institute of Biochemistry and Molecular Biology of the National Agrarian University of La Molina in Lima, Peru. Artificial wetlands were built, where S1, S2 and S3 were installed, subjected to permanent flow of 1 L/h of artificial acid drainage, made with soft water, iron sulfate (0.4978 mg/L of FeSO4), manganese sulfate (0.1537 mg/L of MnSO4) and hydrochloric acid (2.05 mL/L of HCl), with a hydraulic retention time of 2.93 days. The substrates S1, S2 and S3 were efficient in the changes of pH, of Eh and in the removal of Fe and Mn, being more outstanding as the water crossed the wetland. According to the mean values evaluated in the tributary and effluent, the pH rose from 2 to 7.9 in S1, 7.5 for S2 and 7.7 in S3, these changes would be determined by the dissolution of the limestone rock layer or substrate oxidation organic (compost). The Eh is low from 404.7 to 97.9 in S1, 100.2 in S2 and 62.6 mV in S3, with S3 presenting the best capacity to reduce Eh for treatment purposes, which would be influenced by the presence of effective microorganisms Homemade and “totora” plants. The three substrates were efficient in removing Fe, whose maximum efficiencies were 99.7% for S1, 99.3% for S2 and 99.6% for S3, showing no significant differences between them. Similarly, for Mn the maximum removal efficiencies were 99.8% for S1, 98.6% for S2 and 99.5% for S3, S3 being the least suitable for the mentioned treatment up to a distance 4.14 m. Although there were no statistically significant differences between the 3 substrates; S1 is recommended from an economic point of view, because it requires a smaller treatment area. From an environmental point of view, S3 is the most sustainable, with the longest useful life of the wetland due to the presence of vegetation.