Eficiencia de remoción de arsénico, cadmio, hierro y manganeso a través de un sistema de tratamiento combinado de humedal artificial con lecho de piedra caliza

Abstract

Las tecnologías de cierre aplicadas a componentes mineros y pasivos ambientales (PAM) en Perú están en fase de investigación e implementación. Por lo tanto, es necesario promover iniciativas para la aplicación de nuevas tecnologías que aborden problemas actuales de los PAM y se utilicen en minas en proceso de cierre final. Por esta razón el presente estudio de investigación tuvo el objetivo de evaluar la eficiencia de remoción de los metales As, Cd, Fe y Mn del efluente de la Unidad Minera Casapalca 7 a través de un sistema de tratamiento combinado de humedal artificial de flujo superficial seguido de un lecho de piedra caliza. La investigación se desarrolló a cabo entre los meses de marzo y junio del 2022, en las instalaciones de la Unidad Minera Casapalca 7. Se construyó un humedal utilizando como sustrato el suelo orgánico de una de las relaveras de la unidad minera y plantas y la planta Stipa Ichu que se encontró alrededor de la poza de sedimentación, como especie fitorremediadora. El tratamiento se complementó con un lecho de piedra caliza para incrementar la remoción del manganeso. La investigación se dividió en 3 etapas: construcción, puesta en marcha y operación con flujo constante. Se tomaron muestras para analizar parámetros de campo como temperatura, ORP, oxígeno disuelto y pH. Para el análisis de la concentración de metales totales, se enviaron muestras a un laboratorio acreditado. Al inicio de la etapa de operación del sistema piloto el afluente presentó concentraciones de 0.01092 mg/L de arsénico, 1.02990 mg/L de hierro, 1.65449 mg/L de manganeso y 0.00342 mg/L de cadmio Al final de la etapa de operación el efluente tratado presentó concentraciones de 0.00771 mg/L de arsénico, 0.1456 mg/L de hierro, 0.02950 mg/L de manganeso y 0.00208 mg/L de cadmio. Al finalizar la investigación se alcanzaron eficiencias de remoción del 38% para el arsénico, del 82% para el hierro, del 70% para el manganeso y del 22% para el cadmio. Estos resultados mostraron que el sustrato del humedal artificial, la especie Stipa Ichu y el lecho de piedra caliza se complementaron para favorecer la remoción del As, Fe, Mn y Cd.

Closure technologies applied to mining components and environmental liabilities (PAM) in Peru are currently in the research and implementation phase. Therefore, it is necessary to promote initiatives for the application of new technologies that address current PAM issues and can be utilized in mines undergoing final closure. For this reason, the present study aimed to evaluate the removal efficiency of As, Cd, Fe, and Mn from the effluent of the Casapalca 7 Mining Unit through a combined treatment system consisting of a surface flow constructed wetland followed by a limestone bed. The research was conducted between March and June 2022 at the facilities of the Casapalca 7 Mining Unit. A wetland was constructed using organic soil from one of the mine tailings ponds as the substrate, along with the plant Stipa Ichu, found around the sedimentation pond, as a phytoremediation species. The treatment was complemented with a limestone bed to enhance manganese removal. The study was divided into three stages : construction, commissioning, and continuous flow operation. Samples were collected to analyze field parameters such as temperature, ORP, dissolved oxygen, and pH. For total metal concentration analysis, samples were sent to an accredited laboratory. At the beginning of the pilot system operation stage, the influent had concentrations of 0.01092 mg/L arsenic, 1.02990 mg/L iron, 1.65449 mg/L manganese, and 0.00342 mg/L cadmium. At the end of the operation stage, the treated effluent presented concentrations of 0.00771 mg/L arsenic, 0.1456 mg/L iron, 0.02950 mg/L manganese, and 0.00208 mg/L cadmium. By the end of the study, removal efficiencies of 38% for arsenic, 82% for iron, 70% for manganese, and 22% for cadmium were achieved. These results demonstrated that the constructed wetland substrate, the Stipa Ichu species, and the limestone bed worked together to enhance the removal of As, Fe, Mn, and Cd.