Diseño de un humedal construido para el tratamiento del agua de producción de un campo de petróleo colombiano Constructed wetland design for produced water treatment on a colombian petroleum field

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Authors
Díaz C, Sergio Eduardo
Zamora C, Edwin Ricardo
Caselles-Osorio, Aracelly
León P, John Alexander
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Universidad Industrial de Santander
Abstract
Description
En el presente artículo se plantea una alternativa de solución al gran problema que enfrentan los campos de petróleo de Colombia, con respecto al manejo y disposición del agua de producción. En su mayoría, estos  campos de petróleo asumen grandes costos para el tratamiento, manejo y disposición de la misma. El artículo describe el diseño de un humedal construido a escala real, propuesto como tratamiento secundario para una posible implementación de tratamiento del agua de producción. Para el diseño se tuvieron en cuenta las características fisicoquímicas del agua afluente del campo petrolero colombiano como concentraciones de materia orgánica (DBO5) y sólidos suspendidos totales (SST), acorde con los principales criterios de diseño de la tecnología, como tipo y concentración de contaminantes, tipología de humedal, caudal de entrada y área total requerida. una vez seleccionado el tipo de humedal, el diseño contempló las variables que afectan principalmente su desempeño, incluyendo procedimientos de operación y manejo para su implementación. El diseño consistió en un Humedal Construido de  flujo Sub-Superficial Horizontal (HC fSSH) de 120.000 m2 de superficie y una profundidad de 2 ft para tratar un caudal de 678.607 Bbl/d. El HC de fSSH consistió en 60 celdas de 109,35 ft por 196,85 ft dispuestas en paralelo (12) y en serie (5), plantadas con macrófitas acuáticas nativas para potencializar los procesos de depuración. Este diseño con una gran cantidad de área superficia, se considera compensado por los bajos costos de operación y mantenimiento, calculados para un período de 10 años; Mientras que un sistema convencional de tratamiento de agua de producción en un campo petrolero, invierte 4.380.338,1 uS$ por año, un HC de fSSH opera con 23.681,78 uS$ para el mismo período de tiempo. La implementación de esta tecnología para el tratamiento de aguas residuales de la industria petrolera, se considera una alternativa viable, siempre y cuando se tengan los terrenos disponibles para su funcionamiento.  
The development of this paper permits to find and set a new and alternative solution to the big problem that Colombian petroleum fields are facing: Management and Disposal of produced water. Due to the conventional treatment facilities, petroleum companies are spending great amounts of money to treat and dispose petroleum wastewaters. The present project describes a full-scale constructed wetland design proposed as a secondary treatment for a Colombian field produced water. The design takes into account the physicochemical characteristics of a Colombian field water affluent, represented as organic matter (BOD) and Total Suspended Solids (TSS) oncentrations, according to the main design criteria for the technology, like type and ollutants concentrations, type of wetland, entrance water rate and total area required. Once the type of wetland is selected, the design realizes the principal constraints that affect wetland performance, including operational and maintenance procedures for a future implementation. The design consists in a Horizontal Subsurface flow Constructed Wetland (HSSf CW) with 12 ha of superficial area and 2 ft depth, to treat an average water rate of 678.607 Bbl/day. The HSSf CW consisted on 60 cells of 109,35 x 196,85 ft each, organized in parallel (12) and in series (5). Each cell will be planted with native aquatic macrophytes to enhance purification processes. This grand superficial area design is considered compensated by the low operational and maintenance costs, calculated for a 10-year period. While a conventional treatment system for produced water needs an inversion of US$4.380.338,1 per year, a HSSF CW works with US$23.681,78 for the same time period.
Keywords
Petroleum wastewater, produced water treatment, constructed wetlands, environment, aguas industriales del petróleo, Tratamiento de agua de producción, Humedales construidos, Medio ambiente
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