Lagunas de Oxidacion

5/28/2018 Lagunas de Oxidacion

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HACI A LA CALI DAD: Necesidad para el Pr x imo Milenio

LA OPERACIN Y MANTENIMIENTO DE LAS LAGUNAS DE

OXIDACIN GARANTA DE LA CALIDAD DEL TRATAMIENTO

Srgio Rolim Mendona*

INTRODUCCIN

Se sabe que las lagunas de estabilizacin son uno de los procesos ms eficientes que

existen para el tratamiento de las aguas residuales domsticas e industriales. Mientras

tanto, las lagunas de estabilizacin por ser consideradas uno de los sistemas de

tratamiento de aguas residuales ms sencillos que se conocen, tanto operacional como

constructivo, tienen generalmente sus actividades de operacin y mantenimiento

despreciada.

Para que se alcance el xito esperado en el desarrollo de un proyecto de saneamiento


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Para que se alcance el xito esperado en el desarrollo de un proyecto de saneamiento


Uno de los motivos de ese fracaso es la falta de comprensin de los beneficios que

podrn ser obtenidos por la comunidad, ya que no pueden ser fcilmente cuantificados.

Otro factor importante es la falta de conocimiento que existe, tanto de los legos, como

muchas veces, de los propios tcnicos, de las tecnologas apropiadas y de bajo costo

que podrn ser usadas para las reas urbanas y rurales de nuestros pases.

ASPECTOS ECONMICOS

Entre las diversas alternativas para la disposicin de las aguas residuales, por ejemplo,

se destacan las siguientes:

? Alto grado de tratamiento, asociado a ningn transporte o muy apartado;

? Largo transporte o muy apartado, asociado a ningn tratamiento;

? Soluciones intermedias, con algunos grados de tratamiento asociados a algn

transporte o distancia.

Segn Rodrgues (1975), entre los aspectos que orientan al ingeniero en la escogencia

de la alternativa mas adecuada el econmico es uno de los ms importantes


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de la alternativa mas adecuada el econmico es uno de los ms importantes


Estos sistemas comprendan los siguientes procesos:

? Sistemas de lagunas de estabilizacin, compuesto de lagunas anaerobia,

facultativa y de maduracin, en serie;

? Sistema de lagunas aireadas mecnicamente, compuesto de lagunas aireadas

facultativas y de maduracin, en serie;

? Sistema de zanjas de oxidacin, compuesto de zanjas de oxidacin, decantadores

secundarios y lechos de secado de lodos;

? Sistema de filtracin biolgica, compuesto de decantadores primarios y

secundarios, filtros biolgicos, digestores y lechos de secado de lodos.

Algunas hiptesis fueron asumidas, de modo que fuese posible la comparacin de

costos entre los diversos procesos.

Fueron considerados precios de construccin, operacin, mantenimiento y algunos

costos adicionales. En relacin con el proyecto fueron considerados:

? poblacin contrib ente 250 000 habitantes


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Las lagunas de estabilizacin tenan las siguientes profundidades, respectivamente,

lagunas anaerobias: 4 m; lagunas facultativas: 1,8 m y lagunas de maduracin: 1,5 m.

Fueron admitidos trenes en paralelo y el rea total requerida era de 46 hectreas.

El sistema de lagunas aireadas admita la siguiente hiptesis: la laguna primaria era del

tipo aireada facultativa, con tiempo de retencin igual a 4 das y profundidad de 3,5 m;

la segunda era del tipo aireada facultativa con profundidad de 1,75 m y las dems, de

maduracin, con profundidades iguales a 1,5 m. El rea total requerida era de 50

hectreas.

En el caso de las zanjas de oxidacin, tenan un tiempo de retencin de 4,4 horas y la

tasa para el dimensionamiento del lecho de secado, igual a 10 habitantes/m2. La

estimativa del rea total necesaria para la construccin era de 20 hectreas. Tambin

se admiti que, para obtener un estndar de 10.000 CF/100 ml en el efluente, tena que

haber algn tipo de tratamiento terciario, probablemente, cloracin del efluente.

El sistema de filtracin biolgica admiti, tiempo de retencin, para los decantadores

primarios y secundarios como siendo igual a 6 horas La capa del filtro biolgico era de


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costo actual. El gasto subsecuente con capital fue distribuido entre 2 y 5 aos, despus

de los cuales se esperan los costos operacionales o beneficios. Los costos

operacionales y los beneficios se refieren al periodo comprendido entre 5 y 25 aos, por

ello, los flujos de costo fueron considerados a partir del ao cero.

El trabajo presentado por Arthur (1983) muestra que: de las soluciones propuestas, el

sistema de lagunas de estabilizacin es el ms viable econmicamente desde que el

costo del terreno sea igual o menor de US$ 5/m2. La Figura 1 presenta los estudios de

Arthur (1983).

Del trabajo de Arthur (1983), es fcil deducir que el sistema de lagunas de

estabilizacin es la solucin ms econmica cuando el costo del terreno est

comprendido entre US$ 50,000 y US$ 150,000 por hectrea, dependiendo del costo

marginal del capital. Ocurre que estos valores son mucho ms altos que el de los

costos de tierra de cultivo de primera calidad en Europa.

El peridico brasilero, A Folha de So Paulo (1991), public un artculo sobre la

valorizacin de la tierra agrcola en el Estado de So Paulo y sus respectivos costos La


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Tabla 1 - Valor presente lquido de los sistemas propuestos (US$ 106)*

SISTEMA / TEMLAGUNAS DE

ESTABILIZACINLAGUNASAIREADAS

ZANJAS DEOXIDACIN

FILTROSBIOLGICOS

COSTOCapital + terrenoOperacional

5.680.21

6.981.28

4.801.49

7.770.86

Sub - total 5.89 8.26 6.29 8.63BENEFICIORendimiento por irrigacinRendimiento por piscicultura

0.430.30

0.430.30

0.43-

0.43-

Sub - total 0.73 0.73 0.43 0.43TOTALValor presente lquido 5.16 7.53 5.86 8.20Costo per capita (US$) 20.64 30.12 23.44 32.80


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10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

SistemadeLagunas

deEstabilizacin

0 5% 10% 12% 15%

ValorPresente

($ Millones)

Valor del terreno US$1/m2

Factores de descuento

Filtro Biolgico

Sistema de Lagunas AireadasZanjas de OxidacinSistemas de Lagunas deEstabilizacin

11

10

9

8

7

6

54

0 5% 10% 12% 15% 16%

ValorPresente

($ Millones) Valor del terreno US$5/m2


Filtro BiolgicoSistema de Lagunas Aireadas

Zanjas de Oxidacin

Sistema de Lagunas deEstabilizacin

12

11

10

9

8

7

6

0 5% 9.7% 10% 12% 15%

ValorPresente

($ Millones)Valor del terreno US$10/m 2


Filtro Biolgico

Sistema de Lagunas Aireadas

Zanjas de OxidacinSistemadeLagunasdeEstabilizacin

14

13

12

11

10

9

8

0 5% 5.3% 10% 12% 15%

ValorPresente

($ Millones) Valor del terreno US$15/m 2


Filtro Biolgico

Sistema de Lagunas Aireadas

Zanjas de Oxidacin

Figura 1 - Valores presentes, precios constantes del terreno, factor de descuento variabl


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Lo que podemos concluir es que el costo del terrenogeneralmente no es un problema,

pero, el gran problema es la disponibilidadde la tierra.

En los estudios elaborados por Arthur (1983), no est incluido el costo residual del

terreno. Si fuere incluido, el sistema de lagunas de estabilizacin sera una solucin aun

ms econmica. Por ejemplo, la municipalidad de Concord, California, Estados Unidos,

construy un sistema de lagunas de estabilizacin en 1955, cuyo terreno vala en la

poca US$ 50,000/hectrea. En 1975, ese mismo terreno ya estaba avaluado a US$

370,000/hectrea. Adems de eso, el sistema de lagunas es fcil de revertir a

diferentes usos.

Tabla 2 - Precios de la tierra agrcola en So Paulo, Brasil

CIUDAD COSTO DE LA TIERRA( US $ / Ha.)

Sorocaba 17,000

Campinas 11,000Sao Jos dos Campos 7,500Araatuba 3,000

Fuente: adaptado de A Folha de So Paulo (1991)


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Tabla 3 - Costo efectivo del tratamiento de las aguas residuales

TIPO DE TRATAMIENTO

COSTO PER CAPITASIN EL TERRENO

(US$)

COSTO TOTAL DELCAPITAL Y OPERACIN

(US $)

Lagunas de estabilizacin 1.00 a 2.00 1.20 a 3.50

Lagunas aireadas 1.50 a 2.25 4.10 a 7.00Zanjas de oxidacin 1.75 a 2.60 5.50 a 10.00Tratamiento convencional 3.20 a 9.50 5.00 a 20.00Fuente: adaptado de Narasiah et al (1986)

La operacin y mantenimiento de las lagunas es muy importante. Para que esa

operacin y mantenimiento sean adecuadas es necesario que hayan recursossuficientes destinados a tal fin. Esos costos debern cubrir los gastos necesarios, tales

como herramientas, ropas de proteccin, materiales de reparacin, bateras para

linternas, papel para mecanografa, impresos, papel higinico, remedios para los

primeros auxilios, repelentes contra insectos, roedores, etc., adems de los costos

operacionales, como salario del operador, energa elctrica, etc. El salario pagado aloperador debe ser mayor que de un trabajador raso, teniendo en cuenta sus mayores

responsabilidades en este servicio. Se debe observar, entre tanto, que esos recursos


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por litro) para riego de cultivos que comnmente se consumen crudos, campos de

deporte, parques pblicos y riego de cultivos de cereales industriales y forrajeros,

praderas yerbales.

?? 1000 coliformes fecales por 100 ml (media geomtrica, nmero de CF/100 ml)

para riego de cultivos que comnmente se consumen crudos, campos de deporte

y parques pblicos.

Los sistemas de tratamiento convencionales tienen una baja reduccin de

organismos patgenos. Esta reduccin est comprendida entre 90 a 99% apenas.

Las aguas residuales domsticas crudas tienen 107a 108CF/100 ml. Admitindose

una reduccin de coliformes fecales del efluente igual a 99% (valor mximo), el valor

de salida estar comprendido entre 105a 106CF/100 ml. Por lo tanto, una remocin

de 99% de coliformes fecales es prcticamente nula.

Los sistemas de lagunas de estabilizacin tienen elevada reduccin de organismos

patgenos:?Hasta 6 unidades logartmicas para remocin de bacterias fecales;

? Hasta 4 unidades logartmicas para remocin de virus fecales;


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ASPECTOS INSTITUCIONALES Y DE PERSONAL

Administracin

La mayora de las veces, los esfuerzos del sector de abastecimiento de agua y

alcantarillado estn fragmentados entre una enorme variedad de instituciones.

Estructuras institucionales bastante organizadas son un requisito bsico para la

implementacin, con xito y larga duracin, de proyectos de abastecimiento de agua y

alcantarillado.

La proliferacin y fragmentacin de las actividades institucionales han ocasionado

serios obstculos a los programas del sector. Muchas veces ocurre una duplicacin de

responsabilidades y aun de competencia entre las agencias para establecer su

jurisdiccin.

La planeacin inadecuada lleva a soluciones impropias y a la demora en laimplementacin de los programas. Las constantes variaciones gubernamentales para el

sector con la siguiente prdida de autonoma financiera hace que haya interferencias


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Al considerar las lagunas de estabilizacin, el rgano responsable por su

funcionamiento y operacin, debe establecer un departamento encargado de la

administracin del sistema como un todo, esto es, recoleccin, transporte y facilidades

de tratamiento. La supervisin de los operadores es de vital importancia para el buen

funcionamiento del sistema.

La evaluacin del desempeo de las lagunas debe ser efectuada por el servicio local.

Los datos obtenidos deben ser divulgados para que, en el futuro, mejores proyectos

sean elaborados. Actividades y cursos de capacitacin deben ser previstos adems de

la programacin de determinadas investigaciones de inters.

Sin una efectiva administracin y recoleccin de datos suficientes, el sistema de

lagunas de estabilizacin ir poco a poco disminuyendo su eficiencia hasta deteriorarse

en poco tiempo.

Seguridad

Todo sistema de lagunas de estabilizacin debe ser cercado para evitar la presencia de


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Personal

La cantidad de personas necesarias para el control adecuado de las lagunas de

estabilizacin est en funcin del nmero de celdas que componen el sistema y su rea

total.

Arceivala (1981), presenta los resultados de una investigacin realizada en la India en

41 plantas de tratamiento de aguas residuales compuestas de lagunas de

estabilizacin, como se presenta en la Tabla 4.

La experiencia de CETESB (1989), demuestra que es siempre necesario un supervisor,

por pequea que sea el tamao de la laguna.

Funciones del personal

El equipo que opera el sistema de lagunas de estabilizacin est siempre compuesto deun supervisor y uno o ms ayudantes, en funcin de la magnitud y partes constitutivas

del sistema


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El supervisor, responsable por el funcionamiento de las lagunas deber poseer

conocimientos bsicos sobre la operacin y mantenimiento de esos sistemas. Deber

ser capacitado peridicamente por los rganos responsables directa o indirectamente

por el sistema o por las universidades existentes en su regin de trabajo.

Yanz (1993), presenta una tabla donde de encuentra el personal necesario para

instalaciones de sistemas de lagunas de estabilizacin y aireadas mecnicamente. La

Tabla 5 presenta una adaptacin de estos datos para poblaciones variando entre

10.000 a 100.000 habitantes.

Tabla 5 - Equipo necesario para la operacin y el mantenimiento de sistemas de lagunas deestabilizacin y aireadas mecnicamente.

POBLACIN(hab)? 10.000 20.000 a 50.000 100.000

PERSONAL Lagunafacultativa

Lagunaaireada

Lagunafacultativa

Lagunaaireada

Lagunafacultativa

Lagunaaireada

ADMINISTRACIN

Ingeniero SanitarioSecretariaAuxiliar/MensajeroConductor

----

----

11

11

1111

1111


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Actividades generales de inspeccin y mantenimiento

La Tabla 6 presenta ficha diaria de control operacional para un sistema de lagunas de

estabilizacin.

OPERACIN Y MANTENIMIENTO

Inicio de operacin

Tan pronto se concluya la construccin de las lagunas de estabilizacin se debe iniciar

su arranque. Se intenta evitar el crecimiento de malas hierbas y la ocurrencia de

condiciones anaerobias durante el inicio de la operacin, principalmente en las lagunas

facultativas.

Segn WEF (1996), la puesta en marcha de las lagunas debe ser realizada depreferencia en la poca de verano.


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de condiciones para todas las lagunas en serie.

Las Figuras.3 y 4 presentan esquemas de sistemas de lagunas de estabilizacin en

serie y en paralelo para dos, tres y cuatro celdas, WEF (1996).

Retirada del lodo

Retirada del lodo de las lagunas anaerobias

En climas tropicales la acumulacin del lodo en las lagunas anaerobias es muy rpida

(dos a cinco aos). La tasa de acumulacin de lodo varia de 0,03 a 0,04 m3/hab.ao,

Mara (1976). La limpieza deber ser realizada cuando el volumen de lodo corresponde

a la mitad del volumen de la laguna. Esto ocurre cada n aos, donde n es calculado

por la ecuacin (1).

PK

Ahn

lodo2? (1)


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Tabla 6- Ficha diaria de control operacional para el sistema de lagunas anaerobias, facultativas y demaduracin

Identificacin de la laguna..................... Fecha / / Nombre del operador1. Acontecimiento SI NO? Levantamiento de lodo en algn punto de la laguna......................................................................................? Manchas verdes en la superficie de la laguna:

? Anaerobia ...........................................................................................................................................? Facultativa .............................................................................................................................................

? Manchas negras o cenicientas en la laguna facultativa ...............................................................................? Aparicin de vegetales:

? en la laguna .........................................................................................................................................? en los taludes ........................................................................................................................................

? Evidencia de erosin en los taludes ..............................................................................................................? Alguna filtracin visible ..............................................................................................................................? Cercados en orden ......................................................................................................................................? Presencia de insectos ..................................................................................................................................? Presencia de aves ........................................................................................................................................? Aguas lluvias con canales limpios ...............................................................................................................?

Medidor de caudal en funcionamiento ........................................................................................................? Malos olores ...............................................................................................................................................2. Parmetros Fsico Qumicos

HoraParmetro

07:00 12:00 17:00Observaciones

? Altura de la lmina en el medidor de caudal (cm)? Caudal (l/s)

? Temperatura (C)*Del aireDe las aguas residuales

?

afluente? centro de la laguna? efluente

? Nivel de la lmina lquida en la laguna (m)

? pH


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(*) Siempre que sea posible, mediciones horarias que cubran el periodo diurno o por lo menos a las 7 h 00, 9 h 00, 12h 00, 13h 00, 15h00, 17h 00, 18h 00 y 21h 30.

(**) Si existiere estacin meteorolgica en el lugar, medir cuantitativamente: horas de insolacin, temperatura del aire (max, med, mn,)precipitacin, evaporacin, direccin de los vientos, humedad del aire y nubosidad.

Fuente : adaptado de CETESB (1989)EN SERIE

Operacin Normal

AFLUENTE DESCARGA

EN PARALELO Y EN SERIE

DESCARGASobrecarga

AFLUENTE DESCARGA

EN SERIECarga baja


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AFLUENTE

Carga baja EN SERIEDESCARGA

1

2

4

3

AFLUENTE

Carga media EN PARALELO Y EN SERIES

DESCARGA1

1

2

2


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IMTA (1994), considera que las lagunas anaerobias requieren dragarse cuando un

tercio de su volumen est ocupado por lodos. La ecuacin (1) se cambia por la

ecuacin (2).

PK

Ahn

lodo3? (2)

Las variables ya fueron definidas anteriormente.

Retirada del lodo de las lagunas facultativas

La tasa de acumulacin de lodo es prcticamente la misma adoptada para las lagunas

anaerobias. Gloyna (1971), afirma que su variacin est comprendida entre 0,03 y 0,05

m3/hab.ao. La disminucin de la profundidad de las lagunas facultativas es de

aproximadamente 30 cm cada 25 o 30 aos. La acumulacin del lodo es debido a lamateria orgnica digerida y a la arena que no es retenida por los desarenadores

durante el tratamiento preliminar Segn Arceivala (1981) la arena constituye


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Problemas de funcionamiento de las lagunas, MOPT (1991)

Indicadores de buen funcionamiento de las lagunas anaerobias

Se supone que una laguna anaerobia est funcionando bien cuando:

? El agua almacenada presenta un color gris;

? Se observa un desprendimiento continuo de gases desde el fondo, que se aprecia

como un burbujeo, fcilmente visible si se mira la laguna a contraluz;

? La superficie de la laguna est total o parcialmente cubierta por una capa slida

formada por grasa, aceites y otras materias flotantes;

? Los taludes internos estn libres de vegetacin, tanto malas hierbas como plantas

acuticas.

Problemas de funcionamiento de las lagunas anaerobias

La depuracin en las lagunas anaerobias presenta una tolerancia bastante baja a

cambios ambientales tanto en carga orgnica aplicada como en temperatura y pH


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? La superficie del agua est libre de toda materia slida;

? Existe ausencia de plantas acuticas y malas hierbas en los taludes.

Problemas de funcionamiento de las lagunas facultativa y de maduracin

Los problemas operativos ms frecuentes en las lagunas facultativas y de maduracin

son la acumulacin de materias flotantes, aparicin de malos olores, desarrollo de

coloraciones rosa o rojo, anomalas de flujo, crecimiento de malas hierbas y plantas

acuticas y desarrollo de mosquitos y otros insectos.

Control analtico, muestreo y determinaciones

Los programas de monitoreo de la calidad del efluente dependen del destino que ser

dado a l, adquiriendo caractersticas especficas dependiendo de la ocurrencia y del

tipo de uso. Aunque la mayora de las caractersticas fsicas, qumicas y microbiolgicas

varan en funcin de la profundidad de las lagunas y durante las diversas horas del da,es importante recordar que lo que importa es acompaar la calidad del efluente final.

As la realizacin de muestras compuestas formadas a partir de muestras simples


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aspectos relativos a la calidad del efluente para sus posibles usos;

? Detectar anomalas de funcionamiento y tomar medidas de correccin adecuadas

para evitarlas;

? Reunir datos representativos del tratamiento mediante lagunas en la zona o regin,

que serviran a su vez para mejorar los criterios de diseo y construccin de futuras

instalaciones.

La Tabla (11.7), WHO/EMRO (1987), presenta el listado de los principales parmetros

fsicos, qumicos y microbiolgicos que debern ser verificados en un sistema de

lagunas de estabilizacin.

Tabla 7 - Programa de mediciones y determinaciones

PARMETRO UNIDAD AFLUENTE EFLUENTE FRECUENCIA

TemperaturaDBO5DQOODpHSlidos suspendidosSlid di d

Cmg/lmg/lmg/l

-mg/l

l/l

xxxxxx

xxxxxx

DSSDDSS


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HACI A LA CALI DAD: N ecesidad para el Pr ximo Milenio

La oper acin y mant enimient o de las lagunas de oxidaci n:

Garant a de la calidad del t r at amiento

1

Fig. 2A. Costos de inversin en personal y mantenimiento. Lodos activados

COSTOS:

Inversin: US$70/personaOperacin & Mantenimiento:

US$4/persona/aoPoblacin: 100.000 hab.Fuente: Arceivala (1981)

LodosActivados

REJAS

EFLUENTE

DESARENADOR

SEDIMENTADORPRIMARIO

TANQUEAIREACION

SEDIMENTADORSECUNDARIO

LODOS

RECIRCULACION Y EXCESO

LECHO YSECADO

DE LODOS


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2

Figura 2B - Costos de inversin en personal en operacin y mantenimiento. Sistema de lagunas de estabilizacin.COSTOS:

Inversin: US$15/personaOperacin & Mantenimiento:US$0.4/persona/ao

Poblacin: 100.000 hab. Inversin: US$15/personaOperacin & Mantenimiento:US$0.4/persona/aoPoblacin: 100.000 hab.Estimacin: Ing. Guillermo Len, CEPIS

Lagunas de estabilizacin


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3

Estimacin: Ing. Guillermo Len, CEPIS

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