es un bioreactor que combina la sedimentación de sólidos y su acumulación en el fondo, con la flotación de materiales del agua residual en la superficie y con biomasa activa suspendida en el agua residual o adherida a los lodos sedimentados y a la nata flotante.Una laguna anaerobia puede considerarse un proceso anaerobio a tasa baja en el cual la materia orgánica es estabilizada mediante su transformación en dióxido de carbono (CO2) y metano (CH4) principalmente.Generalmente las lagunas anaerobias son abiertas a la atmósfera, pero pueden también estar cubiertas para recoger el metano producido o para controlar la emisión de olores. Aunque existe una transferencia atmosférica de oxigeno en la capa superior de una laguna anaerobia abierta la laguna recibe cargas orgánicas altas que hacen que su contenido sea anaerobio y que no exista crecimiento de algas que produzcan oxígeno. Los gases producidos en la descomposición anaerobia tienen una acción mínima de de mezcla: La laguna anaerobia permite, por lo tanto, obtener la sedimentación de los sólidos sedimentable del afluente y la acumulación de material flotante. Tanto el lodo asentado como el material flotante proveen área superficial para el crecimiento microbial, con el incremento obvio de la edad de lodos sobre el tiempo de retención hidráulica.

Figura 1. Digestión anaerobia de la materia orgánica

Índice

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1 Principios de funcionamiento

2 Ventajas y desventajas del sistema

3 Operación y mantenimiento de las lagunas anaerobias

4 Bibliografía

5 Véase también

6 Enlaces externos

Principios de funcionamiento[editar · editar código]

La descomposición bacterial de la materia orgánica en una laguna anaerobia se puede representar por la reacción clásica deChongrak Polprasert:

{Materia orgánica} + {Bacterias anaerobias} -> CH4 + CO2 + H2 + NH3 + SH2

En la laguna anaerobia, como en los digestores anaerobios de lodos, probablemente dominan las bacterias anaerobias estrictas y facultativas como las Bacteroides, Bafidobacterium, Clostridium, Lactobacillus, Streptococus. La actividad sinergética de los diferentes grupos de bacterias involucradas en la digestión anaerobia de la materia orgánica se puede representar en la figura 1.

La hidrólisis de las moléculas orgánicas complejas es un proceso lento realizado mediante enzimas extracelulares y puede ser un factor limitante del proceso de estabilización, las bacterias fermentativas acidogénicas son las responsables de producir ácidos orgánicos (acético, propiónico, butírico, fórmico, láctico), alcoholes y cetonas. Las bacterias acetogénicas como la sytrobacter wolinii y la sytrophomonas wolfei producen acetato, H2, y CO2, que sirven como sustrato para las bacterias metanogénicas.

Las bacterias acetogénicas requieren un presión parcial de hidrógeno baja para que haya una buena producción de acetato y de metano. Si la presión parcial de H2 es alta, la conversión a acetato es baja y la descomposición se inclina hacia la formación de ácido propiónico, acido butirico y etanol, reduciendo la producción de metano. La conversión de etanol, ácido propiónico y ;acido butírico por las bacterias acetogénicas se representa en las siguientes reacciones:

CH3CH2OH (etanol) + CO2 -> CH3COOH (ácido acético) + 2H2

CH3CH2COOH (ácido propiónico) +2H2O -> CH3COOH (ácido acético) + CO2 + 3H2

CH3CH2 CH2COOH (ácido butírico) + 2H2O -> 2CH3COOH (ácido acético)+2H2

Las bacterias acetogénicas crecen mucho más rápido que las metanogénicas, aproximadamente 25 veces más rápido. Las metanogénicas se desarrollan lentamente en aguas residuales, su tiempo de generación esoscila entre 3 días a 35oC y hasta 50 días a 10oC. Las metanógenas hidrogenotrópicas convierten hidrógeno y CO2 en metano, ayudando a mantener una presión parcial de H2 baja: las metanógenas acetotróficas o acetoclásticas convierten acetato en metano y dióxido de carbono

CH3COOH (ácido acético) -> CH4 (metano) + CO2 (dióxido de carbono)

La producción anaerobia de H2S puede promover el crecimiento de las bacterias púrpuras del azufre (Chromatium, Thiocapsa, Thiopedia) e introducir color rojo o rosado en el agua.

Ventajas y desventajas del sistema[editar · editar código]

Ventajas Desventajas

Tasa baja de síntesis celular y por consiguinte poca producción de lidos.

Para obtener grados altos de tratamiento requiere temperaturas altas.

El lodo producido es razonablemente estable y puede secarse y disponerse por métodos convencionales.

El medio es corrosivo

No requiere oxígeno, por lo tantousa poca energía eléctrica y es especialmente adaptable a aguas residuales de alta concentración orgánica.

Tiene riesgos de salud por H2S.

Produce metano el cual puede ser útil como energético. El metano tienen un valor calórico de aproximadamente 36,500 kJ/m3

Exige un intervalo de operación de pH bastante restringido

Tiene rquerimientos nutricionales bajosRequiere concentraciones altas de alcalinidad

-Es sensible a la contaminación con oxígeno.

-Puede presentar olores desgradables por H2S, ácidos grados y amidas,

Operación y mantenimiento de las lagunas anaerobias[editar · editar código]

Las lagunas tienen requerimientos operacionales y de mantenimiento mínimos que, sin embargo, deben revisarse y cumplirse periódicamente, por el operador, con el objetivo de eliminar los problemas que frecuentemente se presentan en este tipo de plantas.

Las lagunas anaerobias son aquellas que tienen una gran carga orgánica por unidad de área. La carga orgánica en este tipo de lagunas es de 220 a 550 Kg DBO/dia por hectárea de terreno. El tiempo de retención promedio del agua en la laguna es de 20 a 50 días y la profundidad varía de 2.5 a 5 metros. En este tipo de lagunas ocasionalmente, se tienen condiciones aerobias en la superficie de la laguna, pero la mayor parte del tiempo las condiciones anaerobias persisten en toda la laguna.

En este tipo de lagunas, el material orgánico suspendido sedimenta en el fondo del recipiente y se descompone anaeróbicamente formando inicialmente ácidos orgánicos y posteriormente la digestión en condiciones de anaerobiosis conduce a la descomposición de dichos ácidos volátiles orgánicos a bióxido de carbono y metano principalmente.

Este tipo de lagunas produce olores fétidos, por lo que un tratamiento de este tipo solo es conveniente en lugares alejados de núcleos de población.

A medida que pasa el tiempo, los lodos se acumulan en el fondo del receptor de aguas residuales y aunque estos lodos se degradan anaeróbicamente no es total la conversión a gases volátiles, por lo que ocurre un incremento gradual de la capa de lodos sedimentados y finalmente, una vez que la capa de sedimento rebasa la mitad del volumen de la laguna es necesario remover estos sólidos ya que el volumen del reactor o recipiente de digestión se reduce a la mitad de su capacidad original y la efectividad del proceso puede deteriorarse significativamente.

Los costos de extracción de los lodos de una laguna son sumamente altos, por lo que otra opción práctica es abrir nuevas lagunas de tratamiento y abandonar las lagunas originalmente construidas, hasta que estas se sequen completamente y pueda ser removido el lodo acumulado.

Este tipo de lagunas son recomendables y se emplean cuando la carga orgánica de las aguas residuales es muy alta y se dispone de superficie abundante para construir lagunas y mantenerlas alejadas de los centros de población. Ejemplo de esto son las aguas residuales de: rastros, establos, granjas avícolas, empacadoras ganaderas, etc.

Otra característica de esta variación en el tratamiento en lagunas es que casi siempre el agua producida en el proceso no cumple con las normas de calidad de aguas residuales tratadas, por lo que si se requiere de disminuir los valores de DBO a los límites que establece la legislación, deberá darse un tratamiento posterior a través de otro proceso biológico por lo que la depuración anaerobia solo se considera un pretratamiento o parte de un tratamiento biológico de las aguas residuales.