¿Por qué se dice que los humedales artificiales tienen una gran capacidad para eliminar las sustancias orgánicas presentes en las aguas residuales de la industria papelera?

El método de tratamiento ecológico consiste en purificar las aguas residuales bajo condiciones naturales, a través de los procesos metabólicos de los organismos del medio ambiente. Actualmente, se ha convertido en un área de gran interés para la investigación y la aplicación; entre ellas, las estanques de oxidación y los humedales artificiales son los que más se estudian y se utilizan. Sus características comunes son un bajo consumo de energía, una gestión sencilla, bajos costos operativos, la posibilidad de combinar varios ecosistemas y ser útiles para el uso integral de las aguas residuales. Los estanques de oxidación, también conocidos como estanques biológicos o estanques de estabilización, son lugares donde los contaminantes orgánicos presentes en las aguas residuales se eliminan principalmente a través de la simbiosis entre bacterias y algas. Los microorganismos heterótrofos, es decir, las bacterias y hongos aeróbicos, oxidan y descomponen los compuestos orgánicos para obtener energía y así sintetizar nuevas células ； Las algas fijan el dióxido de carbono a través de la fotosíntesis, y absorben nutrientes como nitrógeno y fósforo, así como sustancias orgánicas, con el fin de sintetizar nuevas células y liberar oxígeno. En condiciones normales, los microorganismos y las algas se complementan mutuamente. El oxígeno liberado por las algas es utilizado por las bacterias aeróbicas y las bacterias facultativamente anaeróbicas para oxidar los compuestos orgánicos, formando dióxido de carbono y agua ； El dióxido de carbono presente puede ser utilizado por las algas para realizar la fotosíntesis. Algunas algas no solo pueden realizar la fotosíntesis, sino que también pueden metabolizarse por medio del heterotrofismo. Según sus propiedades biológicas, los estanques de oxidación se pueden dividir en estanques aeróbicos, estanques anaeróbicos y estanques facultativos. En los estanques aeróbicos, se debe mantener constantemente un nivel de oxígeno disuelto superior a 2 ppm. Una cantidad insuficiente de oxígeno disuelto genera condiciones de anaerobiosis facultativa. En teoría, la profundidad de los estanques aeróbicos debe ser tal que permita la penetración de la luz (no más de 0.5 metros), a fin de garantizar la fotosíntesis de las algas. Pero en estanques tan profundos puede ocurrir una concentración excesiva de algas, lo que impide que la luz solar llegue hasta el fondo del estanque. En la práctica, para ahorrar espacio en el suelo, a menudo se utilizan estanques facultativos de 1 a 2 metros de profundidad. Una concentración excesiva de materia orgánica y sólidos en suspensión en el agua que ingresa a los estanques de oxidación puede afectar la eficacia del tratamiento. La aplicación de estanques de oxidación para el tratamiento avanzado de las aguas residuales provenientes de la industria papelera permite eliminar los contaminantes orgánicos. Además, también se reduce el contenido de sales inorgánicas en estas aguas, lo que facilita su reutilización. Por ejemplo, en la empresa Hai Sheng Paper Industry, que cuenta con estanques de oxidación, la concentración de sales inorgánicas en el agua reutilizada es de 2 a 3 g/L. En cambio, en la empresa Hua Peng Paper Industry, que no cuenta con dichos estanques, esa concentración es de 7 a 8 g/L. La acumulación de sales inorgánicas acelera la formación de incrustaciones y la corrosión en los equipos, lo que a su vez aumenta la cantidad de resina necesaria para el proceso de producción. La tecnología de tratamiento con humedales artificiales consiste en crear humedales de forma artificial, siguiendo el diseño y las funciones de los humedales naturales, según sea necesario. Los humedales artificiales tienen una gran capacidad para eliminar los compuestos orgánicos presentes en las aguas residuales de la industria papelera. Por un lado, los compuestos orgánicos insolubles son retenidos rápidamente mediante procesos de sedimentación física, como la precipitación y el filtrado en los lechos de material presente en los humedales. Estos compuestos pueden ser utilizados por algunos microorganismos facultativamente anaerobios o anaerobios ； Por otro lado, los compuestos orgánicos disueltos en las aguas residuales son degradados y eliminados mediante la adsorción por parte de las raíces de las plantas y de las membranas biológicas presentes en la superficie del material de relleno, así como a través de procesos de metabolismo biológico. Finalmente, la mayor parte de los compuestos orgánicos presentes en las aguas residuales de la fabricación de papel es transformada por microorganismos heterótrofos en organismos microbianos, así como en CO2 y H2O. Los nuevos organismos que se forman son eliminados del sistema de humedales a través de la limpieza del sedimento y la cosecha de las plantas. En el tratamiento avanzado de las aguas residuales provenientes de la industria papelera, se utilizan con frecuencia los humedales artificiales de cañas. Con este método de tratamiento, por un lado, se logra una purificación profunda de las aguas residuales; por otro lado, las cañas que crecen en estos humedales pueden ser utilizadas como materia prima para la producción de papel, lo que permite implementar una economía circular. Sin embargo, en las aplicaciones prácticas de ingeniería, se ha observado que al utilizar el método de humedales artificiales para tratar en profundidad las aguas residuales de la industria papelera, surge el problema de la acumulación de sales en el suelo de los humedales. Por lo tanto, es necesario combinar este método con otros recursos hídricos, a fin de fortalecer los procesos de lavado y drenaje de las sales del suelo, y así reducir su acumulación. Al mismo tiempo, en las regiones del norte de nuestro país, debido a las grandes variaciones de temperatura que ocurren con el cambio de estaciones, la aplicación de los sistemas de humedales artificiales se ve muy afectada por estas fluctuaciones estacionales. Este es uno de los principales obstáculos para el uso de estos sistemas en esa región. En la práctica, se puede resolver este problema aumentando la capacidad de almacenamiento del agua en los humedales, de modo que estos no tengan que drenarse durante el invierno. El método de tratamiento ecológico es una técnica eficaz para el tratamiento avanzado de las aguas residuales provenientes de la industria papelera; resulta especialmente útil para el tratamiento de estas aguas en empresas papeleras de tamaño medio y pequeño. Este método, además de permitir un tratamiento avanzado de las aguas residuales, también contribuye a mejorar el medio ambiente circundante y a lograr la reutilización de estas aguas como recurso. Por lo tanto, tiene un amplio potencial de aplicación. Pero los sistemas de tratamiento ecológico ocupan mucho espacio, son propensos a albergar mosquitos y plagas, además de carecer de experiencia en su diseño, operación y gestión; estos son problemas que deben resolverse en el futuro.

Los humedales artificiales tienen una gran capacidad para eliminar las sustancias orgánicas presentes en las aguas residuales de la industria papelera. Esto se logra principalmente a través de la retención física y sedimentación, así como mediante la absorción y degradación biológica. Por un lado, los compuestos orgánicos insolubles presentes en las aguas residuales de la industria papelera son rápidamente retenidos mediante procesos físicos como la sedimentación y el filtrado en los humedales. Estos compuestos pueden ser utilizados por ciertos microorganismos facultativamente anaerobios. Por otro lado, los contaminantes solubles presentes en las aguas residuales son degradados y eliminados a través de la adsorción, absorción y metabolismo biológico por parte de las raíces de las plantas y de las biomembranas superficiales. La mayor parte de los compuestos orgánicos presentes en las aguas residuales de la industria papelera son, finalmente, convertidos por microorganismos heterótrofos en biomasa microbiana, así como en CO2 y H2O. De este modo, se logra una alta eficiencia en su eliminación.

¿Tiene algo que ver con la calidad del suelo?