Hydraulics of hexavalent chromium reduction in constructed wetland mesocosms

CIM Journal, Vol. 5, No. 2, 2014

A. Rodriguez-Prado
Independent Consultant, Saskatoon, Saskatchewan, Canada

W. C. Lennox
Department of Civil and Environmental Engineering, University of Waterloo, Waterloo, Ontario, Canada

R. L. Legge
Department of Chemical Engineering, University of Waterloo, Waterloo, Ontario, Canada

Abstract It is possible to adequately describe chemical reduction of hexavalent chromium, Cr(VI), in industrial and mining wastewater in constructed wetlands by applying different kinetic models (e.g., halforder, second-order). Accounting for hydraulic transport of contaminants in reduction equations can also improve such description. The authors developed an explicit advection-dispersion bulk flow equation and applied it to model Cr(VI) reduction in laboratory wetland mesocosms. The results indicated that the model adequately described wetland exit Cr(VI) concentrations and Cr(VI) reduction, representing an improvement over the commonly used graphic method and potentially improving the wetland design.
Keywords: Advection dispersion, Constructed wetlands, Damköhler number, Exit distribution function, Hydraulic model
Résumé Il est possible de décrire adéquatement la réduction chimique du chrome hexavalent, Cr(VI), dans les eaux usées industrielles et minières de marais artificiels en appliquant différents modèles cinétiques (p. ex. de demi-ordre, de second ordre). Il est aussi possible d’améliorer cette description en tenant compte du transport hydraulique des contaminants dans les équations de réduction. Nous avons développé une équation explicite advection-dispersion d’écoulement en vrac et nous l’avons appliqué à un modèle de réduction du Cr(VI) dans des mésocosmes de marais en laboratoire. Les résultats indiquent que le modèle décrit les concentrations de Cr(VI) de sortie du marais et la réduction du Cr(VI) de manière adéquate, ce qui représente une amélioration par rapport à la méthode graphique couramment utilisée et une possibilité d’améliorer la conception du marais.
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