Assessment of an artificial free-flow wetland system with water hyacinth (Eichhornia crassipes) for treating fish farming effluents

Alex Díaz C., Víctor Atencio G, Sandra Pardo C

Abstract


Summary

Background: fish farming effluents are mainly composed of organic matter and are considered a source of environmental pollution. Objective: to evaluate the efficiency of an artificial free-flow wetland system using water hyacinth (Eichhornia crassipes) to treat fish farming effluents under various hydraulic loadings. Methods: effluents generated from fingerling ponds of Oreochromis sp. and Piaractus brachypomus were passed through a constructed wetland system (40 m long and 7.7 m wide) to measure NO2-, NO3-, NH4+, total phosphorus (TP), and Biochemical Oxygen Demand (BOD5) removal efficiency. The hydraulic retention time was measured for six months in five assessment phases under real production conditions by using five hydraulic loadings (44.9, 45.3, 43.1, 41.6, 42.0 cm/day). Results: the hydraulic retention time of the constructed wetland system was 1.6 days, and its removal efficiency rates were: 67.9% for NH4+, 32.1% for BOD5, 27.1% for NO2-, 23.0% for TP, and 16.7% for NO3-. Removal rate was positively correlated with the loading rate of total inorganic nitrogen during the five phases of this study (r = 0.956). Also, highest removal values and efficiency increase were reached in phase 5. Conclusions: the free-flow wetland with E. crassipes is efficient for removing nitrogen compounds, TP and BOD5.

Key words: fish waste water, macrophytes, nitrogen compounds, nutrient removal.


Resumen 

Antecedentes: el efluente piscícola se compone principalmente de materia orgánica y es la principal fuente de impactos ambientales negativos. Objetivo: evaluar la eficiencia de un humedal artificial de flujo libre con Jacinto de agua (Eichhornia crassipes) en el tratamiento de efluentes piscícolas bajo diferentes cargas hidráulicas. Métodos: efluentes generados por estanques de alevinaje de Oreochromis sp. y Piaractus brachypomus se pasaron por el humedal artificial (40 m de largo y 7,7 m de ancho) y se determinó la eficiencia de eliminación de NO2-, NO3-, NH4+, fósforo total (TP) y BOD5. Durante seis meses se determinó el tiempo de retención hidráulica en cinco fases de evaluación en condiciones reales de producción con cinco cargas hidráulicas (44,9, 45,3, 43,1, 41,6, 42,0 cm/día). Resultados: el tiempo de retención hidráulica del humedal artificial fue 1,6 días y registró eficiencias de eliminación de: NH4+ (67,9%), BOD5 (32,1%), NO2- (27,1%), TP (23,0%) y NO3- (16,7%). La velocidad de eliminación se correlacionó positivamente con la velocidad de carga del nitrógeno inorgánico total en las cinco fases de estudio (r = 0,956); los mayores valores de eliminación y el incremento de su eficiencia se alcanzaron durante la fase 5. Conclusiones: el humedal artificial a flujo libre con E. crassipes es eficiente en la eliminación de compuestos nitrogenados, TP y BOD5.

Palabras clave: agua de residuo piscícola, compuestos nitrogenados, macrófitas, remoción de nutriente.


Resumo

Antecedentes: o efluente piscícola se compõe principalmente de matéria orgânica e essa é a principal fonte de impactos ambientais negativos. Objetivo: avaliar a eficiência de uma zona húmida artificial de fluxo livre com Jacinto de água (Eichhornia crassipes) para o tratamento de efluentes piscícolas sob diferentes cargas hidráulicas. Métodos: efluentes gerados por viveiros de alevinagem de Oreochromis sp e Piaractus brachypomus se passaram pela zona húmida (40 m de comprimento e 7,7 m de largura) e foi determinada a eficiência da eliminação de NO2-, NO3-, NH4+, fósforo total (FT) e BOD5. Durante seis meses determinou-se o tempo de retenção hidráulica em cinco estágios de avaliação em condições reais de produção com cinco cargas hidráulicas (44,9; 45,3; 43,1; 41,6 e 42,0 cm/dia). Resultados: o tempo de retenção hidráulica da zona húmida artificial foi de 1,6 dias e registrou eficiências de eliminação: NH4+ (67,9%), BOD5(32,1%), NO2- (27,1%), FT (23,0%) e NO3- (16,7%). A velocidade de eliminação correlacionou-se positivamente com a velocidade de carga do nitrogênio inorgânico total durante os cinco estágios de estudo (r = 0,956); os valores de eliminação maiores e o incremento da sua eficiência se alcançaram durante o estágio 5. Conclusões: a zona húmida artificial a fluxo livre com E. crassipes é eficiente na eliminação de compostos nitrogenados, FT e BOD5.

Palavras chave: agua de resíduo piscícola, compostos nitrogenados, macrófitas, remoção de nutrientes. 


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