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Lagunas de estabilizacin
1. INTRODUCCIN
La contaminacin y el progresivo deterioro de las aguas, es
un problema suficientemente conocido como para que seanecesario incidir aqu sobre su importancia y gravedad. La
preocupacin creciente por este tema, se refleja claramente en una
legislacin cada vez ms estricta en los pases desarrollados, en lo
que ha vertidos a cauces pblicos se refiere.
l tratamiento de aguas residuales puede rebasar las
disponibilidades econmicas de peque!as colectividades. La
inversin inicial de cualquier estacin depuradora es importante,
pero son los costes de e"plotacin los que han propiciado que la
mayor parte de ellas, sobre todo en las zonas rurales y ncleos de
poblacin medianos, est#n sin funcionar.
s necesario por tanto encontrar un procedimiento
econmico para la depuracin de aguas residuales. $omo
alternativa a las t#cnicas convencionales de depuracin se han
desarrollado una serie de sistemas denominados %naturales&, que
aprovechan y potencian los procesos de purificacin fsicos,qumicos y biolgicos que ocurren de forma espontnea en la
naturaleza. stos sistemas, necesitan grandes superficies de
terreno, presentan unos bajos costes de inversin 'siempre y
cuando haya disponibilidad de terrenos y su precio no sea muy
elevado( y mantenimiento, y proporcionan un efluente de calidad
muchas veces incluso superior al obtenido en una depuradora
convencional, sobre todo cuando e"isten condiciones favorables
de clima e iluminacin.. ntre estos sistemas naturales seencuentra el lagunaje.
La depuracin de aguas residuales por lagunaje no requiere
prcticamente energa e"terna, e"cepto la radiacin solar, ya que
debido a la gran disponibilidad de nutrientes y materia orgnica,
se origina un intenso crecimiento algal con una gran produccin
de o"geno fotosint#tico que es empleado para la degradacin de
la materia orgnica.
)
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Lagunas de estabilizacin
sta tecnologa para el tratamiento de aguas residuales est
adquiriendo gran desarrollo en nuestro pas, sobre todo en la zona
mediterrnea donde la escasez de agua es mayor, ya que el
efluente de estos sistemas puede ser utilizado directamente parariego.
2. ANTECEDENTES
2.1. INTRODUCCIN.
l tratamiento de aguas residuales por lagunaje consiste en el
almacenamiento de estas durante un tiempo variable en funcin de
la carga aplicada y las condiciones climticas, de forma que la
materia orgnica resulta degradada mediante la actividad de las
bacterias hetertrofas presentes en el medio. s un m#todo
biolgico natural de tratamiento, basado en los mismos principios
por los que tiene lugar la autodepuracin en ros y lagos.
Las aguas residuales susceptibles de ser tratadas
razonablemente por lagunaje, tienen orgenes muy diversos*
+ guas residuales urbanas.
+ guas residuales industriales 'es necesario un tratamiento previo,
distinto segn la actividad de la que procedan(*
+-ndustria de madera y papel.+-ndustria alimentaria.
+-ndustria del petrleo.
+-ndustria qumica.
+-ndustria minera.
+-ndustria te"til.
+-ndustria de curtidos.
+ guas residuales mi"tas 'urbanas e industriales(.
2.2. TIPOS DE LAGUNAS.
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Lagunas de estabilizacin
Las lagunas de estabilizacin pueden clasificarse segn
diversos criterios. Los ms utilizados son los siguientes*
/. 0egn las reacciones biolgicas.
). 0egn el grado de tratamiento previo.
. 0egn el m#todo de aireacin.
1. 0egn las condiciones de descarga.
2.2.1.- S egn las reacciones biolgicas.
Las reacciones biolgicas ms importantes que tienen lugar
en una laguna son*
a( 2"idacin de la materia orgnica por bacterias aerobias*
La respiracin bacteriana provoca la degradacin de lamateria orgnica del agua residual hasta $2)y 3)2*
$43/12)5 6 .7 2)
8./) 53166 8./) 23+6 /.4 $2)6 8.99 $73:2)5 6 .4) 3)2
produciendo energa y nuevas c#lulas.
b( ;roduccin fotosint#tica de o"geno*
La fotosntesis algal produce, a partir del $2), nuevas algas y
o"geno que es utilizado en la respiracin bacteriana*
/84 $2)6 /4 53166 3;21
)+6 /88 3)2
$/843)42//85/4; 6 /8 2)6) 36
1
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igestin anaerobia de la materia orgnica con produccin
de metano '=igura )(.
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Figura 2.- >egradacin anaerobia de la materia orgnica.
0egn que reacciones sean las dominantes en el
funcionamiento, las lagunas se pueden clasificar en tres grandes
grupos* anaerobias, facultativas y aerobias.
2.2.1.1.- Lagunas anaerobias.
?eciben aguas residuales brutas, sin tratamiento previo, con
alta carga orgnica, >@27A 88 mgBl, y elevado contenido en
slidos en suspensin, 0.0. A 88 mgBl, produciendo una
estabilizacin parcial de la materia orgnica por medio de su
digestin anaerobia. Las principales reacciones que se producen
4
AcetognesisHidrogenacin
Hidrlisis y Fermentacin
Acidos Orgnicos
AcetognesisDeshidrogenacin
MetanognesisMetanognesis
CO2+ H2
CH4+ CO2 CH4+ H2O
CH44-COO-
Materia orgnica
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son la formacin de cidos grasos y produccin de $31a partir de
ellos.
stas lagunas suelen tener una profundidad entre ) y 7 m.Cna profundidad apro"imada de 1 m se considera ptima desde el
punto de vista de la eficacia del tratamiento.
La eficacia de estas lagunas en la eliminacin de materia
orgnica es elevada, pudiendo alcanzar valores del 97 D en
eliminacin de >@27, aunque son ms habituales eficacias del 48+
98 D. -ncluso con tiempos de retencin cortos, ) das, la
eliminacin de >@27es elevada, 17+:8 D, por lo que se usan comoprimer paso en el tratamiento de aguas de elevada carga orgnica.
ste tipo de lagunas se utiliza fundamentalmente en climas
templados, pues la actividad de las bacterias metanog#nicas se
inhibe prcticamente a temperaturas inferiores a /8+/) E$.
2.2.1.2.- Lagunas facultativas.
?eciben el agua residual bruta, o bien el efluente de una
laguna anaerobia, fosa s#ptica o tanque de sedimentacin
convencional .
n la zona superficial, se produce la o"idacin de la materia
orgnica por procesos aerobios. n estas lagunas el o"geno se
obtiene por reaireacin superficial y por la actividad fotosint#tica
de las algas. @ajo esta zona aerobia se encuentra una anaerobiadonde tiene lugar la degradacin anaerobia de la materia orgnica.
=inalmente, la materia sedimentable se acumula en el fondo,
donde es digerida, tambi#n por digestin anaerobia.
La profundidad de las lagunas facultativas suele estar
comprendida entre / y ) m pudiendo ser ms profundas, sobre todo
si tratan agua residual bruta.
:
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l tiempo de retencin y la eficacia en la eliminacin de
>@27, igual que la carga superficial aplicable, dependen de la
temperatura. temperaturas superiores a /7E$, el tiempo de
retencin mnimo es de 7 das si la laguna recibe el efluente de unalaguna anaerobia y superior a /8 das si trata agua residual bruta,
siendo habituales tiempos de retencin de /7+8 das y :+/7 das.
2.2.1.2.1- Lagunas faculai!as "r#fun$as.
Cn tipo particular de lagunas facultativas son aquellas con
profundidad superior a ) m, lo que implica unas menores
necesidades de terreno como ventaja adicional sobre el lagunajeconvencional. stas lagunas profundas, cuyo estudio y desarrollo
es relativamente, suelen ser construidas con una doble finalidad, la
de servir como sistema de depuracin y de regulacin para riegos.
$onceptualmente pueden ser descritas como un sistema de lagunas
de estabilizacin en el que se combina laguna anaerobia, facultativa
y de maduracin en una sola unidad. La zona anaerobia en una
laguna profunda es considerablemente mayor que en la laguna
facultativa tradicional, presentando junto a esta caracterstica dosfenmenos distintos respecto al lagunaje convencional, una amplia
zona no ftica y la presencia de estratificacin t#rmica. La
estratificacin t#rmica se desarrolla durante los meses de primavera
y verano, consecuencia del aumento de temperatura en las capas
superficiales. >urante el perodo de estratificacin se pueden
distinguir dos zonas en la laguna, una superficial 'epilimnio( y otra
en el fondo 'hipolimnio( separadas por la termoclina, donde se
produce una variacin brusca de la temperatura. mediados deoto!o, el enfriamiento de las capas superficiales provoca la
desaparicin de la estratificacin t#rmica, produci#ndose la
homogeneizacin de la columna de agua.
;or otra parte, en climas ridos y secos, la mayor profundidad
de estas lagunas provoca una disminucin de la tasa de
evaporacin, beneficiosa tanto en el almacenamiento para riego
como para evitar aumentos de salinidad en el efluente.
9
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n cuanto a la eficacia depuradora de las lagunas profundas,
la eliminacin de materia orgnica es alta, con reducciones del
9D+F:D para la >@27y del :/D+F)D para la >G2, mientras que
los nutrientes son reducidos durante el tratamiento en un 18D+F8D'ortofosfato( y FD+FF.FD 'nitrgeno amoniacal(.
La informacin respecto del comportamiento de estas
unidades describe los distintos fenmenos que se desarrollan en la
masa de agua entre los cuales destacan la estratificacin t#rmica,
nitrificacin, desnitrificacin, crecimiento y destruccin
bacteriana y de algas, generacin y utilizacin de o"geno, etc.,
concentrndose la mayora de los estudios en los aspectos queinciden en la mortandad de coliformes fecales. stos embalses
han sido utilizados por ms de una d#cada en -sraelH en la
actualidad estn siendo utilizados en spa!a y otros pases
mediterrneos, como tambi#n se han sugerido como sistema de
tratamiento en algunos pases de Latinoam#rica.
5o e"iste en la actualidad una metodologa concreta para el
dimensionamiento de estas unidades, lo que no permite establecercon certeza el comportamiento de las mismas. lgunos autores
han desarrollado modelos multifactores que incluyen intensidad
de la luz, temperatura, p3, >@2, profundidad, concentracin de
algas, turbiedad y nmero de dispersinH todos estos modelos
consideran que los patrones de mezcla en el interior del embalse
corresponden a condiciones de mezcla completa, lo cual, no es
claramente aplicable durante todo el a!o.
n los embalses profundos se desarrollan diversos
fenmenos que condicionan la mezcla del agua y por lo tanto las
caractersticas del efluente. stos fenmenos, que denominaremos
hidrodinmicos, tiene su origen en las caractersticas geom#tricas
de las unidades y en parmetros ambientales como el viento, la
temperatura y la radiacin solar. >e estos cuatro factores, se ha
comprobado que el que tiene mayor relevancia en el
F
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comportamiento de un embalse es la temperatura, seguido de la
radiacin solar, teniendo la geometra y el viento poca relevancia.
La temperatura define los patrones de flujo dentro de los
embalses, pues el fluido que llega al embalse posee ciertas
caractersticas como su temperatura 'o densidad( y su velocidad,
lo que define el flujo que se desarrollar una vez que #ste se
integre al volumen de agua de la unidad. s vemos que en #pocas
de bajas temperaturas no e"iste gran gradiente t#rmico y se
desarrolla mezcla completa en las unidades n estos periodos la
temperatura es similar en toda la laguna y las reaccionesbiolgicas en estas lagunas son ms lentas, hay una menor
radiacin solar que solo se da en la capa superficial de la laguna y
la transferencia del o"geno del aire solo puede ser superficial
pues no llega a capas ms profundas, hacen que en este periodo de
tiempo la laguna se comporte como laguna anaerobia o
facultativa, segn la profundidad de esta laguna y de la carga
orgnica que recibe. n este periodo de tiempo la laguna puede
padecer problemas de olores pues si tiene una gran superficie y lafuncionar como anaerobia o facultativa el sulfhdrico formado
puede pasar a la atmsfera.
n perodos calurosos, el fluido que entra a un embalse tiene
una mayor temperatura, por lo que el lquido que entra a esta
laguna tiende a ir a las capas superficiales siguiendo una
trayectoria de acuerdo a fenmenos como las corrientes de
densidad. n este sentido la estratificacin t#rmica juega un papelrelevante, pues es este fenmeno el cual, mediante la
modificacin de la densidad del agua, produce diferencias de peso
de las distintas capas de agua y las ubica dentro de la columna
lquida. >e esta forma, las capas de mayor temperatura tendrn
menos densidad, es decir, menor peso y se ubicarn cerca de la
superficie y los estratos ms fros tienen mayor peso y se ubicarn
en el fondo. l agua tiende a subir y arrastra capas fras de la parte
ms profunda y se rompe la estratificacin t#rmica formada. La
transferencia de o"geno que se produce en la superficie de la
/8
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0on lagunas poco profundas, entre / y /.7 m de profundidad.
5o reciben demasiada carga orgnica '4:+))1 Ig >@2Bhada('?ojo, /F99(, por lo que se mantienen las condiciones aerobias.
n estas lagunas se produce la degradacin de la materia
orgnica por la actividad de las bacterias aerobias, que consumen el
o"geno producido fotosint#ticamente por las algas.
?eciben agua procedente de otros tratamientos, por lo que
contiene relativamente pocos slidos en suspensin.
2.2.2.- S egn el grado de tratamiento previo .
>ependiendo del tratamiento previo del influente, las lagunas
se pueden clasificar en los siguientes tipos*
2.2.2.1.- Lagunas primarias.
?eciben agua residual bruta, sin tratamiento previo. ;uedenser anaerobias o facultativas.
2.2.2.2.- Lagunas secundarias.
?eciben agua residual que ha sido sometida a un tratamiento
primario, en ellas se realiza el tratamiento secundario. ;ueden ser
facultativas o aerobias.
2.2.2.3.- Lagunas terciarias o de maduracin.
l influente que reciben ha sido sometido previamente a un
tratamiento secundario.
La funcin principal de estas lagunas es la eliminacin de
organismos patgenos y de nutrientes '5 y ;(, hasta los niveles
deseados. 0on poco efectivas en la reduccin de >@27, ya quereciben un influente con poca >@27soluble.
/)
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0on lagunas poco profundas, /+/.7 m. 0on dise!adas para
trabajar con tiempos de retencin elevados A )8 das, de a /8 das
cuando hay dos o ms en serie, con un mnimo de 7 das cuando
slo se dispone de una laguna de maduracin.
Las lagunas de maduracin suelen constituir la ultima etapa
del tratamiento por lagunaje.
2.2.3.- S egn el mtodo de aireacin.
La aireacin de las lagunas puede ser natural o mecnica. n
funcin de ello las lagunas se clasifican en*
2.2.3.1.- Lagunas aerobias.
La aireacin es natural, el o"geno se suministra por la
reaireacin superficial y fundamentalmente por la actividad
fotosint#tica de las algas. n este grupo se pueden incluir las
lagunas aerobias, facultativas y de maduracin.
2.2.3.2.- Lagunas aireadas.
n estas lagunas el o"geno disponible no es suficiente para
llevar a cabo la o"idacin de la materia orgnica, por lo que se
precisa un aporte adicional de o"geno por medios mecnicos.
;resentan la ventaja que el agua a tratar necesita un menor tiempo
de retencin, siendo los requerimientos de terreno muy inferiores.
Las aguas residuales antes de ser vertidas a las masas
receptoras, deben recibir un tratamiento adecuado, capaz de
modificar sus condiciones fsicas, qumicas y microbiolgicas al
lmite de evitar que su disposicin provoque problemas graves de
contaminacin en el cuerpo de agua receptor.
l sistema de lagunas aireadas es un m#todo de tratamiento
/
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Lagunas de estabilizacin
de lquidos residuales, que se adaptan a nuestras condiciones
climticas. s una alternativa de tratamiento frente a los
problemas de malos olores, baja eficiencia y la necesidad de
grandes e"tensiones de terreno.
$on las ventajas considerables que ya tiene el proceso
tradicional de lagunas de estabilizacin, principalmente por su
bajo costo, simplicidad y fle"ibilidad operacional, adems tiene
otra ventaja que es el hecho de que el rea de terreno que ocupan
no superan el /8 D de las utilizadas en las mismas.
l desarrollo del proceso de lagunas aireadas ha marcado un
avance importante en el tratamiento secundario de aguas
residuales, ya que es un proceso biolgico en que los organismos
vivos aerbicos y los slidos orgnicos, presentes en las aguas
residuales, se mezclan ntimamente en un medio favorable para la
descomposicin aerbica de los slidos. La eficiencia del proceso
depende de que se mantenga continuamente el o"geno disuelto
durante todo el tratamiento. La idea de este proceso es de reducir
la carga orgnica del agua residual a valores tolerables antes de
descargarla a la masa receptora.
La eficiencia del proceso depende de que se mantenga
continuamente el o"geno disuelto durante todo el tratamiento.
$on esto se consiguen varias ventajas como son, una mejor
mezcla entre los slidos orgnicos y los microorganismos
/1
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Lagunas de estabilizacin
aerobios en un medio favorable para la descomposicin aerbica
de los slidos y reducir la carga orgnica del agua residual a
valores tolerables antes de descargarla a la masa receptora, se
reduce el tiempo de residencia en las lagunas facultativas y de
maduracin con una remocin de >@2 aceptable en perodos de
retencin ms cortos que en lagunas sin aireacin, impide el
crecimiento e"cesivo de algas y otras condiciones producidas por
sobrecarga orgnica y variaciones estacinales de temperatura.
La aireacin de las lagunas se produce por medios
mecnicos en aparatos llamados aireadores, que se instalan en las
lagunas donde se quiere que el aporte de o"geno sea mayor
debido a las causas antes mencionadas. La instalacin es
imposible en las lagunas anaerobias debido a que estas lagunasoperan en condiciones de ausencia de o"geno con un potencial
redo" muy negativo. n las lagunas facultativas al e"istir dos
partes, una aerobia superficial y otra ms profunda anaerobia, los
aireadores en estas lagunas distribuyen el o"igeno en la parte
superficial sin que afecte a la parte ms profunda y cree
problemas en la parte ms profunda, adems de evitar la
deposicin de materia sedimentable en el fondo, que es otro factor
importante de estas lagunas. n las lagunas de maduracin, estos
aireadores pueden aportar aire a mayor profundidad debido a que
en estas lagunas la concentracin de o"geno es importante en
toda la laguna. n los dos tipos de lagunas se pueden colocar
/7
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Lagunas de estabilizacin
varios aireadores segn el tama!o de las lagunas y el aporte de
o"geno requerido, distribuy#ndose para que se cree un flujo de
o"geno en un mismo sentido y no haya cortocircuitos y partes
muertas en las lagunas.
Los aireadores que se instalan en las lagunas son del tipo
ireadorBmezclador de aspiracin horizontal.
l aireadorBmezclador es de aspiracin con h#lice. l aire
atmosf#rico es descargado debajo del agua y mezclado por medio
de una h#lice giratoria. l eje motriz de la h#lice est hueco y se
e"tiende desde el eje del motor a trav#s de un cojinete interior
donde estn unidos a la h#lice y el difusor. ste eje motriz tiene
aberturas por encima de la superficie del agua para permitir la
entrada de aire atmosf#rico en el tubo hueco.
La h#lice giratoria hace que el fluido circule por la abertura
anular del difusor creando una cada de presin que aspira el aire
por debajo de la superficie del agua. l aire se difunde formando
burbujas finas producidas por el flujo horizontal creado por la
h#lice. l tama!o medio de las burbujas producidas es de ),8 mm
que es el establecido por la agencia para la proteccin del medio
ambiente ';( de .CC para difusores de poros finos. stas
burbujas se dispersan por una gran zona de influencia
proporcionando un amplio tiempo de contacto con el agua. Las
zonas de influencia del aireador -?+2) para la mezcla y la
/4
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Lagunas de estabilizacin
dispersin del o"geno varan con el tama!o de la unidad. 0e
pueden instalar unidades aireadoras mltiples -?+2) para
mezclar y dispersar completamente el o"geno por todo el
estanque.
$omparando con el tratamiento convencional de lagunas de
estabilizacin, con lagunas que posean estos aireadores, las
concentraciones de >@27 y >G2, disminuyen
considerablemente, al igual que el nitrgeno total Jjeldahl
'5
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Lagunas de estabilizacin
Cna vez llenas mantienen el agua a depurar retenida hasta que
se alcanza el nivel de depuracin deseado, momento en que se
descargan.
2.2.4.3.- Lagunas con rgimen semicontinuo.
0on aquellas con entrada de agua a depurar y salida de agua
depurada intermitentes.
2.2.4.4.- Lagunas con rgimen continuo.
0on aquellas con entrada continua de agua a tratar y salida
continua de agua depurada. 0on las ms utilizadas.
Figura %.
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Lagunas de estabilizacin
2.&.- SISTE'AS DE LAGUNAS DE ESTA(ILI)ACIN*+SPS,.
0on combinaciones de los distintos tipos de lagunas. La
unidad bsica suele ser la laguna facultativa.
n la =igura . se presenta una disposicin tpica de un
K0;0.
Figura &.&.- >isposicin tpica de K0;0.
/F
LAGUNAS ANAERO(IAS
LAGUNAS FACULTATIAS
LAGUNAS DE'ADURACIN
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Lagunas de estabilizacin
n la figura .1, se pueden observar otras disposiciones
posibles.
Figura &.%.-$ombinaciones de distintos tipos de lagunas.
l nmero de lagunas debe ser el mayor posible y como
mnimo deben ser tres. Las lagunas pueden conectarse en serie y en
paralelo.
)8
=
=
=
=
=
=
=
=
==
=
=
=
=
=
=
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Lagunas de estabilizacin
La forma habitual de trabajo en lagunas anaerobias suele ser
en paralelo, al trabajar de esta forma se reduce la carga orgnica de
la primera laguna y se evita su sobrecarga.
Las lagunas facultativas, trabajan tanto en serie como en
paralelo. $uando se trabaja en serie, lo habitual, es que los
rendimientos aumenten ya que se minimiza el contenido en algas
de la ltima laguna 'si la concentracin de nutrientes ha
descendido( y se obtiene un efluente de mayor calidad. ;uede
ocurrir que las concentraciones de nutrientes 'fsforo, nitrgeno(
sean elevadas, lo que originara un incremento del contenido en
algas, aumentado el p3 y 2)disuelto.
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Lagunas de estabilizacin
mejorar la eficacia de la instalacin. 0e han realizado pocas
investigaciones sobre el tema.
Aireacin:
La aireacin mecnica permite tratar cargas mayores,
disminuir tiempos de retencin y utilizar lagunas de menor
superficie.
2.%.- ENTAAS E INCONENIENTES DELLAGUNAE.
/.+ s la forma ms barata de tratamiento, tanto en
construccin y operacin, como en mantenimiento, y no requieren
energa e"terna, e"cepto la solar.
).+ ?educe la concentracin de patgenos a niveles muy
bajos.
.+ ;uede tratar cargas hidrulicas y orgnicas muy variables.
1.+
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Lagunas de estabilizacin
insecticidas. 0i se llegan a observar caracoles deber procurarse
su identificacin, y segn el caso, su control.
l uso de peces larvicidas puede constituir un buen m#todode control de mosquitos, pero estos peces no siempre logran
sobrevivir en lagunas de estabilizacin.
Las lagunas facultativas sobrecargadas y las anaerbicas
pueden producir malos olores 'ocasionados por sulfuros(.
n reas tropicales 78 Ig >@27 Bha " da parece ser el
lmite de carga para lagunas facultativas primarias a )8M$. llmite para secundarias est cerca de )78 Ig >@27Bha " da.
Las lagunas facultativas sobrecargadas suelen producir ms
malos olores 'las algas desaparecen cuando la concentracin de 0N
es mayor de 4.7 mgB/(. 0egn Oloyna y spino, la correccin
posible consiste en disminuir la carga orgnica o aumentar el
tiempo de retencin segn la ecuacin 'Pournal 0$, Pune
/F4F(.
0 N'mgB/( N '8.888/87 9 Lo + 8.88/477 t 6 8.877( " 021N
estando* Lo en Ig >@27B ha N da, t en dasH 021N en mgBl.
Las lagunas anaerobias sometidas a cargas entre 78 y 88
gramos de >@27por metro cbico y por da suelen ser aptas para
remociones de >@2 de hasta un 78D. 0u alta carga 'peque!otama!o( hace que permitan economizar terreno. 0in embargo, en
algunas partes no se aconseja su uso por el peligro que produzcan
malos olores.
l uso de reactores anaerbicos de manto de lodos y flujo
ascendente 'C0@ N CpfloQ naerobic 0ludge @lanIet( puede
llegar a consistir un tratamiento previo a las algunas de
estabilizacin que permita reducir el rea con menos riesgo deproduccin de malos olores que en las lagunas anaerbicas.
)1
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Lagunas de estabilizacin
ctualmente 'mayo /F94( el $;-0 est construyendo un C0@
en 0an Puan de iraflores, Lima, a escala piloto '/ /Bseg(.
>ebido a su bajo perodo de retencin, la eficiencia de losC0@ en remocin de patgenos es muy baja, pero esto se puede
compensar haciendo ms profundas las lagunas facultativas y de
acabado para lograr una eficiencia bacteriolgica aceptable.
2./.- E0TENSIN DEL LAGUNAE
La utilizacin de las lagunas como almacenes de aguas
residuales, se viene realizando desde hace siglos. =ueron utilizadaspor los romanos, luego por poblaciones de uropa $entral, sia y
durante el siglo RR se han e"tendido por numerosos pases.
l primer estudio prctico sobre depuracin por lagunaje, se
realiz en /F8/ en 0an ntonio '
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Lagunas de estabilizacin
0e pueden encontrar lagunas de estabilizacin en /4 pases de
uropa, en diferentes campos de aplicacin* peque!as
comunidades, reas tursticas, tratamiento terciario, etc.Las primeras e"periencias en lagunas de depuracin se
desarrollaron en uropa $entral en la dad edia, y fueron
lagunas de granjas y lagunas de peces enriquecidas con residuos
orgnicos.
La laguna de estabilizacin ms antigua de uropa se
encuentra en unich 'lemania(. =ue construida en /F)8 para el
tratamiento terciario de las aguas de dicha ciudad y sigue an enfuncionamiento. La planta cubre un rea de ) ha, dividida en
lagunas de : ha.
n /F94 el nmero de pases en los que e"istan lagunas de
estabilizacin era ya de /4. 0e dispone de informacin t#cnica de
/8 de estos /4 pases, e"istiendo distintos estados de desarrollo. 0e
pueden distinguir los siguientes casos*
- ;ases donde la t#cnica est generalizada, como lemania y
=rancia.
- ;ases que han empezado a recoger datos de K0; y en los
que comienza a implantarse esta tecnologa, como ;ortugal,
spa!a, @#lgica y 0uiza.
- ;ases en los que K0; ha sido implantado, pero su
desarrollo va a menos por distintas razones 'situacin geogrfica,
regulaciones, etc.(, como >inamarca, 3ungra y ?eino Cnido.
Los K0; son principalmente empleados en uropa para el
tratamiento de aguas residuales dom#sticas 'S )888 habitantes(. s
el caso de la mayora de las plantas que operan en lemania y
=rancia.
;lantas de mayor tama!o 'A/8888 habitantes(, fueron
construidas para el tratamiento de aguas residuales en comunidades
)4
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Lagunas de estabilizacin
$iudad ?eal $iudad ?eal, rgamasilla de lba y oral
de $alatrava.
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Lagunas de estabilizacin
F8+78 2sQald, /F49.
)88+788 $ooper, /F49.
1)+)9 =isher et al., /F49.
/F8+)18 Khite, /F:8./88+188 rthur, /F94.
l tiempo de retencin hidrulico es bastante utilizado para el
dise!o de este tipo de lagunas. l igual que en los casos anteriores,
los datos presentados por los distintos autores varan mucho unos
de otros. continuacin se e"pone algunos de ellos e"presados en
das*
7+78 cIenfelder, /F:8.
7 ara, /F:4.
)+7 ;arIer y col., /F7F.
8+78 cIenfelder, /F4/.
)+7 alina y ?os, /F:4.
) rthur, /F94.
n cuanto a la eliminacin de materia orgnica como >@27,los valores oscilan entre 78 D en invierno y 98 D en verano, con
temperaturas superiores a )7 E$. @asndose en los resultados
obtenidos en el estudio de fosas s#pticas en stados Cnidos y
Xambia, se propone la siguiente formula emprica para la
reduccin de materia orgnica en lagunas anaerobias en funcin
del tiempo de residencia*
e i
n e inL = L
k (L / L ) R+1
donde*
LiN >@27del influente, mgBlHLeN >@27del efluente, mgBlH
8
(1)
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Lagunas de estabilizacin
? N tiempo de retencin hidrulico, dasH
n N e"ponente emprico, adimensional, 1.9 para < A )8 E$H
InN coeficiente de dise!o adimensional, 4.8 para < A )8 E$.
sta ecuacin se considera vlida en climas tropicales ysubtropicales.
La 2rganizacin undial de la 0alud propone los siguientes
criterios para temperaturas superiores a )) E$*
+ $arga volum#trica inferior a 88 g >@27B haWdaH
+ @27del orden del 78 DH+ ;rofundidad entre ).7 y 7 m.
l informe elaborado para el >epartamento de >esarrollo del
@anco undial, propone los siguientes parametros de dise!o*
+ $arga volum#trica entre 8./+8.1 Ig >@27B haWdaH
+ @27BhaWda+ ;rofundidad entre ).7 y 7 m.
dems, la 2..0. recomienda que se cuente al menos con
dos lagunas anaerobias en paralelo para asegurar la continuidad del
proceso en caso de limpieza y retirada de fangos en una de las
unidades.
l intervalo en a!os en que debe limpiarse una lagunaanaerobia es el siguiente*
TVoluen dela laguna
V !a" ano #o"lacion !a"a=
( )
( / $ ) %%
&
&'
donde*
/
(')
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Lagunas de estabilizacin
Ta N Telocidad de acumulacin de fango.
2.&.2. 'ise$o de lagunas facultativas.
Los m#todos de dise!o de lagunas facultativas se pueden
clasificar de la siguiente forma*
/. #todos empricos*
0on relaciones matemticas sencillas deducidas de la
observacin e"perimental en una laguna de estabilizacin, o en ungrupo de ellas que trabajan en condiciones similares. 0e utilizan
como variables de dise!o un grupo reducido de estas,
fundamentalmente caudal, tiempo de residencia y carga aplicada.
l principal parmetro de dise!o es demanda bioqumica de
o"geno a los 7 das '>@27(, que es una medida de la carga
orgnica.
). #todos racionales*
n ellos se intenta ofrecer una e"plicacin en t#rminos
cin#ticos de lo que ocurre en las lagunas de estabilizacin.
5ormalmente se basan en la reduccin de una sola variable
indicativa de la carga orgnica y se fundamentan en hiptesis
restrictivas. ntre estas hiptesis se encuentran las siguientes*
+ La composicin de la alimentacin se considera constantedurante todo el a!o.
+ l r#gimen hidrulico corresponde a un modelo ideal de
flujo.
+ 5o se define el sistema detrtico, es decir, no se consideran
las sedimentaciones orgnicas en el fango.
+ Las lagunas funcionan en r#gimen estacionario.
+ La cin#tica de la depuracin es de primer orden, con una
constante de velocidad, que se suele definir comoe"ponencial de la temperatura.
)
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Lagunas de estabilizacin
. #todos matemticos*
n realidad son una subcategora de los anteriores, peropresentan caractersticas muy diferentes en cuanto a las hiptesis
utilizadas. 0e considera que las lagunas son sistemas dinmicos,
con cin#ticas complejas y regmenes no ideales de flujo.
0e basan en la modelizacin matemtica de las interacciones
fsico+qumicas y biolgicas responsables de la depuracin en
lagunas. 0u complejidad es mucho mayor, ya que describen en
forma dinmica la relacin simbitica e"istente entre bacterias y
fitoplancton, para lo que es necesario llevar a cabo un balance demateria de las distintas especies qumicas y biolgicas presentes en
el sistema.
continuacin se describen los m#todos empricos y
racionales ms utilizados*
2.&.2.1. %todos emp(ricos.
La utilizacin de un intervalo admisible de carga superficial
es el parmetro de dise!o ms utilizado. $omo consecuencia de la
gran variedad de situaciones en que han sido deducidos, e"iste una
gran diversidad de intervalos sugeridos por los distintos autores. La
2..0., recomienda para climas templados un intervalo de )88+
188 Ig >@27BhaWda.
2tros m#todos empricos consisten en ecuaciones deducidasa partir de datos recogidos en varias lagunas que trabajan en
condiciones similares. Los ms conocidos son los siguientes*
).4.)./.a.cuacin de Arceiala*
?elaciona la carga superficial admisible con la latitud. 0e
dedujo a partir de datos obtenidos en -ndia, es aplicable para el
dise!o en este pas y en un intervalo de latitud entre 9o
5+4o
5*
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Lagunas de estabilizacin
sta relacin proporciona una factor de seguridad alrededor
de /.7, para evitar que la laguna facultativa se convierta en
anaerobia.
).4.)./.d.2todo de Larsen*
l area necesaria para conseguir una reduccin prefijada en
materia orgnica en una laguna de estabilizacin facultativa se
calcula en funcin de cinco factores adimensionales, del modo
siguiente*
,T = ( + '&*7 / T#R + 1.6 / R9) 16R TT
0' 80; ' 80;* *+
estos factores adimensionales se definen como*
,T = 1*6-;&5<
> Li1/ &
e
16-
1 &
/
R =L L
L
i e
i
TT: =6*6;-7 ? L
1 &
1 &
T#R =T
T
?
a
+R9 = @uedad relatia (A)
siendo*
0 N superficie de la laguna, ft)H
7
(11)
(-)
(1')
(;)
(7)
(16)
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Lagunas de estabilizacin
- N radiacin solar, @tuBft)daH
K N velocidad del viento, millasBhrH
@27del efluente, mgBl.
sta ecuacin se aplica en las condiciones ms
desfavorables* intensidad de radiacin solar y temperatura media
en invierno, carga orgnica m"ima, etc.
).4.)./.e.2todo de 3lo4na*
>espu#s de estudiar los resultados obtenidos en numerosos
estanques a escala de laboratorio, planta piloto, y ms de )88
estanques en e"plotacin, Oloyna y colaboradores desarrollaron
varias frmulas que permiten establecer una relacin entre el
volumen del estanque, la temperatura, la >@27, el caudal del
influente, y la to"icidad. La primera de estas ecuaciones para laque la eficacia en la reduccin de la >@27estaba entre un 97+F7D
fue la publicada por 3ermann y Oloyna*
V 5 B C Li T= ( * )& . 16 . &.
donde*
T N volumen de la laguna, mH
5 N poblacin contribuyenteHq N produccin de agua residual por persona, lBdaH
LiN >@27del influente, mgBlH
N coeficiente de temperatura, /.8F adimensionalH
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Lagunas de estabilizacin
concentracin de iones sulfato presentes en el medio, y a la
to"icidad algal, obteniendo finalmente la ecuacin /1*
V>
= R 5 > Li f f (&.T)= & . 16 .* /
donde*
T, Li, ,
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Lagunas de estabilizacin
donde*
$ N ).9Y/8+7H> N profundidad del estanque, cmH
? N tiempo de retencin, dasH
N factor de eficacia para la conversin de la luz. ?epresentala relacin entre la cantidad de o"geno producido y
la >@27que hay que reducir en la laguna. 0e e"presa en DH
- N intensidad de la luz, calBcm)daH
>@27N carga orgnica, mgBl.
$onocido el tiempo de residencia, el caudal y la profundidad,
se puede calcular la superficie.
).4.)./.g.Relaciones de ara 4 arecos*
?ecomiendan las siguientes consideraciones de dise!o*
Ls N /88
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Lagunas de estabilizacin
N area de la laguna, m)H
LiN >@27del influente, mgBlH
G N caudal del influente, mBdaH
LsN carga orgnica superficial de dise!o, Ig >@27B haWda(.
2.&.2.2. %etodos racionales.
).4.).).a.2todo de la cin2tica de prier orden.
=ue desarrollado por arais y 0haQ, tambi#n es conocido
como apro"imacin de mezcla completa. ste m#todo se basa en
las siguientes hiptesis*
+ La reduccin de la materia orgnica manifiesta una cin#tica
de primer orden.
+ n la laguna se dan condiciones de mezcla completa.
+ 5o se producen p#rdidas por filtracin yBo evaporacin.
La ecuacin propuesta es*
e
i
L
L =
1
1 + k R
donde*
LeN >@27del efluente, mgBlH
LiN >@27del influente, mgBlH
I N constante de velocidad, das
+/
H? N tiempo de retencin, das.
sustituyendo ? por TBG, se puede calcular la superficie de la
laguna*
A =>
k
L
L
i
e
F
(1-)
(1;)
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Lagunas de estabilizacin
donde*
> N profundidad de la laguna, mH
G N caudal del influente, mBdaH
N superficie, m).
a( odificacin de iddlebrooIs.
iddlebrooIs modifica la ecuacin de arais,
proponi#ndola de la siguiente forma*
e
i
n
n
L
L =
1
1 + k R
donde*
LeN >@27del efluente, mgBlH
LiN >@27del influente, mgBlH
I N constante de velocidad, das+/H
?nN tiempo de retencin hidrulico en cada laguna, dasHn N nmero de lagunas en serie.
sta ecuacin est referida a n lagunas conectadas en serie,
para las que la eficacia m"ima se obtendr cuando el tiempo de
retencin en cada laguna sea id#ntico.
b( odificacin de ara.
@asndose en el hecho e"perimental de que la >@27de los
estanques facultativos no debe ser nunca inferior a 77 mgBl, ara
propone una modificacin al m#todo de arais y 0haQ, que
proporciona una e"presin del rea en funcin del caudal del
influente, la >@27 del influente, la constante cin#tica y la
profundidad del estanque*
A = > L .... k +
i
18
('6)
(17)
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Lagunas de estabilizacin
$on los datos procentes de varias lagunas e investigaciones
de laboratorio,
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$8N factor de correccin para la carga orgnica.
$
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Lagunas de estabilizacin
N coeficiente de e"tincin, m+/Hz N profundidad, m.
0egn esta ecuacin la velocidad especfica se anulara en laoscuridad, debido a esto se ha desarrollado una ecuacin
alternativa, que incluye componentes dependientes e
independientes de la intensidad luminosa. "presa la velocidad
especfica en funcin de la temperatura, salinidad e intensidad
luminosa*
k =6*; + 6*660 ( A)
'8
+ k lT l16-'6* ( )
donde*
D N salinidad, e"presada como tanto por ciento de agua
de marH
< N temperatura, E$.
La 2..0. recomienda un tiempo de retencin mnimo de 7das si se cuenta con una sola laguna de maduracin, y das por
laguna cuando hay dos o ms trabajando en serie.
@27BhaWda, que es el intervalo de reduccin del nmero de
microorganismos indicadores de la contaminacin fecal.
2.3. CONSTRUCCIN 4 PRO(LE'AS DE LASLAGUNAS DE ESTA(ILI)ACIN.
2.).1.- *ntecedentes
14
(&')
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Lagunas de estabilizacin
l dise!o de lagunas no consiste solamente en determinar la
superficie y profundidad sino, particularmente en resolver un sin
nmero de detalles de construccin y especificaciones que
asegurarn un funcionamiento y estabilidad adecuado de launidad a lo largo de su vida til.
uchos informes acerca de lagunas e"istentes demuestran
una serie de defectos en su funcionamiento, averas en las
estructuras y molestias de una pobre ingeniera. Cn buen dise!o
minimiza malos funcionamientos tales como manchas
anaerbicas en una laguna facultativa, carencia de efluente por
infiltracin e"cesiva hacia el fondo, diques erosionados,crecimiento e"cesivo de maleza, proliferacin resultantes de
mosquitos, d#bil efecto de mezcla inducido por el viento,
acumulacin de sedimentos alrededor de la entrada y otras
penosas circunstancias.
dems, una buena ingeniera trae como consecuencia, casi
siempre, la reduccin en los costos por la minimizacin en el
revestimiento y la optimizacin de la e"cavacin y el relleno.
3ay muchas buenas razones para no descuidar la ingeniera
y detalles de construccin.
2.).2.- %ovimiento de +ierra
2.).2.1.- ,olumen m(nimo de movimiento de tierra
n un terreno llano es suficiente realizar una e"cavacin
poco profunda para conseguir el material requerido para la
construccin de los diques. >os condiciones son obligatorias*
/.+ l nivel de agua en la laguna debe quedar situado debajo
del nivel de la solera del ltimo tramo de la alcantarilla de llegada
si es por gravedad.
).+ l suelo removido debe ser adecuado para lacompactacin y mantener una cohesin cuando es humedecido.
1:
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Lagunas de estabilizacin
La tierra orgnica y la arena no son adecuadas para la
construccin de diques. normalmente, un buen material se
encuentra debajo de la superficie del suelo. ste terreno msadecuado puede ser utilizado para formar el ncleo impermeable
y estable del dique y el sobrante utilizarse para completar el dique
y para formar el talud.
>e no haber tierra disponible en el lugar de la obra, la
misma deber ser transportada de otro lugar. n este caso, pueden
surgir problemas econmicos. los suelos compresibles o plsticos
pueden afectar considerablemente el costo de la construccin, loque hara que la alternativa de lagunas de estabilizacin como
medio de tratamiento no sea econmica.
nte la presencia de un terreno adecuado, el material
e"cavado es apilado en capas y compactado sucesivamente. La
condicin ms econmica surge cuando toda la tierra requerida
para construir las represas proviene de la e"cavacin del fondo de
la laguna. ;artiendo de un punto de vista puramente geom#trico,el volumen e"cavado debe igualar al apilado. >ebe hacerse una
compensacin adicional por la e"pansin durante la e"cavacin y
la reduccin durante la compactacin. >ependiendo de la
compresibilidad de la tierra, contenido de humedad y otros
factores, por lo general el volumen de suelo que entra en la
conformacin del dique es menor al e"cavado.
n condiciones ideales, una laguna cuadrada con unasuperficie de cuatro hectreas, una profundidad en el agua de ) m,
parte libre de 8.7 m, ) m de ancho en la coronacin y pendientes
de /* en el lado hmedo y /*/.7 en el otro lado, requerira una
e"cavacin de 8.1 m de profundidad.
l sondeo del suelo con un horadador manual puede ayudar
a identificar el material disponible para estimar los costos de
construccin.
19
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Lagunas de estabilizacin
m de ancho y de por lo menos .8 m en instalaciones mayores
para el acceso de vehculos. La parte de la coronacin debe
consolidarse adecuadamente para evitar su deterioro como
consecuencia del trnsito y tener una geom#trica curva que evitela acumulacin del agua de lluvia.
>espu#s de terminar el movimiento inicial de la tierra, los
taludes son afinados a mano o mecnicamente por medio de
niveladora. Luego se siembra el, c#sped siempre que se disponga
de personal suficiente, y del equipo para su manutencin.
l mantenimiento de los diques consiste en cortar lasmalezas que crezcan en ellos, y procurar que haya un c#sped bien
cuidado que evite la erosin elica y les d# un aspecto agradable a
las lagunas. La parte superior de los diques puede mantenerse
acondicionada para la circulacin de vehculos. Los descensos de
nivel del dique por asentamiento deben repararse rpidamente
agregando material adicional, previo despalme y escarificacin.
2.).3. /evestimiento
l revestimiento es ms una e"cepcin que una regla. 0u
aplicacin aumenta considerablemente el costo y, por esta razn,
slo se debe utilizar en circunstancias en que no pueda evitarse.
2.).3.1.- 0mpermeabilizacin del fondo
0i la tierra es muy permeable tericamente puede suceder
que la laguna nunca complete su llenado debido a la infiltracin a
trav#s del fondo. n este caso, el nivel del agua se mantiene en un
punto donde la carga esttica, encima del fondo, es suficiente para
lograr la entrada del fluido en la tierra porosa subyacente. n la
prctica, esta situacin se supera con facilidad durante la puesta
en marcha de las lagunas anaerbicas o primarias. La retencin setorna ms difcil en el caso de lagunas secundarias o de
78
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Lagunas de estabilizacin
l suelo, cemento es preparado manualmente con el material
e"trado en el lugar, mezclndolo con 9+//D de cemento
;ortland, basado en slidos secos. l suelo es aflojadomanualmente con un rastrillo a una profundidad de cerca de 78
mm y se deja secar. La cantidad e"acta de cemento es colocada
sobre la arena en peque!as cantidades iguales '9 a /8 IgBm (, y
distribuidos uniformemente. continuacin se mezcla bien con el
suelo sin moverlo del lugar a fin de asegurar una capa uniforme.
=inalmente se compacta. 0i la tierra se ha dejado secar mucho
como para presentar una cohesin pobre, una cantidad mnima de
agua se a!ade cuidadosamente por medio de un envase para regar.l cuidado de curado es similar al utilizado para el concreto.
;arece ser que una cantidad de 9 Jg de cemento ;ortland
por m) de fondo de laguna es competitiva, en costo, con cualquier
otro medio de revestimiento, an a un costo de mano de obra
mucho mayor.
2.).3.2.- /evestimiento de taludes
n t#rminos generales, el revestimiento de un talud suave es
innecesario. ;ara este propsito se recomienda pendientes de / en
la vertical y 4 1 en la horizontal. n este caso las olas que
resultan de la friccin del viento reventarn en el talud
aligerndose, pero ello no significa que no da!e el talud.
n caso de pendientes ms pronunciadas el revestimientopuede hacerse obligatorio.
parentemente, el revestimiento de piedra es lo ms
recomendable para el talud, siempre y cuando el material rocoso
se pueda adquirir a bajo costo, colocndose una parte por encima
y otra por debajo del nivel del agua las piedras de diferentes
tama!os y formas se acomodan manualmente sin unirlas con
argamasa. l empedrado es un medio efectivo contra la erosin yla maleza.
7)
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Lagunas de estabilizacin
l rea empedrada deber tener 8./7 m de espesor y su
altura ser mayor a la prevista para las olas. l ancho mnimo
recomendable es de / m, siendo 8.7 m por encima y 8.7 m pordebajo del nivel de las aguas cuando estn tranquilas.
s probable que el empedrado acumule grasa y otros
materiales flotantes. ;or este motivo algunas personas se inclinan
a usar losas de concreto o un revestimiento de ladrillo, a pesar de
ser ms costosos, a fin de lograr una superficie ms plana.
s importante recalcar que el plantar rboles de granenvergadura en las cercanas de la laguna puede, hasta cierto
punto, reducir la friccin causada por el viento. l efecto de
mezcla y de difusin del o"igeno fotosint#tico en las capas
subterrneas depende en su mayor parte de las corrientes
inducidas por el viento. ;or lo tanto, el viento resulta, ms que un
perjuicio, un beneficio.
2.).3.3- /evestimiento polucin
;arece e"istir un inter#s general en el tema de la polucin
del agua subterrnea por causa de las infiltraciones. Oran parte del
temor se debe a la carencia de informacin acerca de la propiedad
de autopurificacin del agua subterrnea durante su migracin a
trav#s de los constituyentes del suelo. la escasa literatura e"istente
sobre el tema conduce a las siguientes conclusiones*
+ La contaminacin bacteria desaparece completamente, en
la mayora de los casos, a un par de metros del punto de
infiltracin de las aguas residuales.
+ La salinidad se reduce en gran parte mediante su dilucin y
difusin en las grandes masas de agua subterrnea.
+ La materia coloidal orgnica mineral se elimina
completamente.
+ La materia orgnica soluble se conserva prcticamenteintacta por perodos prolongados.
7
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Lagunas de estabilizacin
+ l nitrgeno orgnico cuando varia a nitrato no sufre un
cambio marcado y puede usarse como indicador del movimiento
de las aguas subterrneas.
n cualquier caso, la naturaleza de la polucin es qumica y
puede no e"istir problemas de salud e"cepto en circunstancias
muy especiales, tales como cuando se presentan suelos
cavernosos, tuberas de suministro de agua potable ubicadas junto
a las instalaciones de la laguna u otros.
2.).4.- tros 'etalles de onstruccin
2.).4.1.- !structuras de ingresos
"iste bastante controversia en cuanto si la tubera de
entrada a una laguna debe ir sumergida o sobre el nivel del agua.
Los argumentos a favor de las tuberas sumergidas son su bajo
costo y sencillos m#todos de construccin. Los argumentos en su
contra son* el asentamiento de lodo en caudales bajos con laconsecuente obstruccin de la tubera y la aparicin de material
asentado alrededor de la desembocadura.
Los argumentos a favor de las tuberas elevadas son la
ausencia de obstrucciones con caudales bajos porque se aseguran
velocidades mnimas mediante secciones de flujo parcial,
mientras que los canales sumergidos estn siempre llenos. l
efecto de mezcla y las condiciones de dispersin del afluente en elcuerpo de agua se aseguran debido a la turbulencia originada por
la cada del afluente. l control visual de los caudales
apro"imados es posible desde cualquier punto de la coronacin
del dique. Los argumentos en contra son* costos ms altos debido
a los soportes para las tuberas 'por ejemplo pilares de alba!ilera(
y e"posicin al vandalismo.
Las tuberas de entrada, tanto sumergidas como elevadas,debern distar de los bordes. n lagunas cuadradas la tubera de
71
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Lagunas de estabilizacin
entrada generalmente termina en el centro, n lagunas
rectangulares termina en un punto de la lnea central ms larga,
equidistante de tres de los lados. sto evita que las aguas crudas
lleguen hasta los bordes.
lgunos autores recomiendan tuberas de entrada
sumergidas terminando en una peque!a pieza vertical apuntada
hacia arriba a fin de que la boca no tome contacto con el material
sedimentado. sta prctica ofrece mayor riesgo de obstruccin.
2tros indican que es preferible colocar la tubera al nivel del
suelo, prolongndola unos ) m o ms por encima de unadepresin circular, de 8.7 m de profundidad y /8 m o ms de
dimetro, donde se acumular la arena por muchos a!os sin
interferir con la boca del canal.
$on frecuencia las tuberas de entrada descargan sobre una
losa de concreto de apro"imadamente / m de dimetro cuando
van sumergidas y en el caso ingresos sobre el nivel del agua
descarga sobre un revestimiento de piedra de apro"imadamente /" ) m justo debajo de la boca de la tubera para evitar la
socavacin del fondo de la laguna durante la fase de llenado.
Cno de los aspectos que debe ser mejor investigado al
proyectar lagunas de estabilizacin es el del balance hdrico,
hemos tomado lo siguiente*
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Lagunas de estabilizacin
ntre ms grande hagamos una laguna, ms nos vamos del
lado de la seguridad desde el punto de vista de carga orgnica,
pero ms la comprometemos desde el punto de vista del balance
hdrico. l balance hdrico suele ser dado por la ecuacin*
>e = >a + (#r + #c ) ( + # e)
(&&)
donde*
GeN caudal efluente
GaN caudal afluente de aguas residuales;rN precipitacin que cae sobre la laguna
;cN infiltracin de agua subterrnea haca la laguna 'sucede
cuando el nivel fretico est sobre el de la laguna(
N evaporacin
;e N p#rdidas por percolaci4n 'sucede cuando el nivel
fretico est por debajo del de las lagunas y #stas no se han
sellado(.
Las cantidades anteriores se pueden trabajar en metros
cbicos por da o litros por da.
nalizando el mes crtico 'de menos lluvia, el nivel fretico
ms bajo, de mayor evaporacin( el valor de G, tiene que ser
positivo. s aqu donde algunas veces se hace necesario reducir el
rea de las lagunas, y el dise!o del lado de la seguridad consiste
en hacer lagunas ms peque!as 'en rea total( y no ms grandescomo supondra quien haga un anlisis superficial del problema.
0i en un primer tanteo durante un dise!o obtenemos un
valor de G, negativo, quedan varias alternativasH entre ellas,
impermeabilizar la laguna con material arcilloso o membranas
sint#ticas. ;ero hay un recurso que puede ser ms econmico, y
#ste consiste en usar lagunas anaerobias. Cn sistema de lagunas
con anaerbicas primarias puede tener un 48D del rea de unoequivalente que use slo lagunas facultativasH lo cual es muy
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s mejor instalar el medidor de caudal de entrada al ingreso
del sistema de tratamiento. n este caso los medidores adecuados
son el canal de ;arshall o el medidor @oQlus y ;almer.
l medidor de caudal de salida puede ser la misma
estructura de salida, si tiene la forma de un vertedero rectangular.
>e otro modo, se puede instalar en la tubera de descarga, por el
lado e"terior del dique.
La comparacin entre los flujos de entrada y salida da una
idea de la magnitud de la evaporacin e infiltracin, as como del
efecto de dilucin de la precipitacin pluvial. dems, es unmedio correcto de evaluar el desempe!o de una laguna.
stas lagunas cuentan con aliviadero. Las lagunas se dise!an
con un borde libre que da margen para el aumento de carga sobre
el vertedero de salida cuando sucede este caudal m"imo.
2.).4.- +uber(as de intercone"in
Las tuberas de intercone"in se utilizan para transferir el
efluente de una laguna a otra en casos donde se operan dos o ms
unidades en serie, tal como de una laguna anaerbica conectada a
una facultativa o una facultativa conectada a una de maduracin.
n muchos casos una tubera que atraviesa el dique, bajo el
nivel del espejo de agua, es suficiente para establecer una
intercone"in adecuada. n esta circunstancia el nivel del agua enambas lagunas mostrar una diferencial igual a la p#rdida de
carga causada por la tubera de intercone"in.
0uponiendo que ambas lagunas deban mantener niveles de
agua distintos, la estructura de salida de la primera laguna debe
empezar con algn dispositivo que le asegure un nivel constante a
ella.
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biofiltros. ;or consiguiente no ocurre una sedimentacin
secundaria. sto hace que la acumulacin de lodos en lagunas con
grado superior al primario sea despreciable para fines prcticos.
>eber investigarse para cada rea geogrfica el volumen de
lodo acumulado en las lagunas primarias. $omo referencia se
indica que este volumen est entre /78 y )88 /Bhab " a!o de
acumulacin de lodo hmedo.
0egn 3anish, referencia 9, la acumulacin de lodos
procedentes de los slidos sedimentables es del orden de 988/Bhab " a!o. ;ero el proceso de digestin anaerbica que se lleva
a cabo en el fondo de las lagunas reduce este volumen al valor
antes mencionado de /78+)88 /Bhab " a!o.
$uando llega el momento de remover los lodos 'de acuerdo
con lo previsto en el dise!o, y tomando en cuenta que debe haber
ms de una laguna primaria( se procede a drenar y secar la laguna
que se va a limpiar, con lo cual el volumen seco del lodo llega aser menor 'del orden de 78 /Bhab " a!o(. ;ara esta ltima
operacin debe aprovecharse la estacin seca o estiaje.
2.)..- /evisin del 'ise$o de la *lcantarilla *fluente
l tratar sobre la remocin de suelos se mostr que es ms
econmico utilizar la tierra e"cavada. >e esta manera se obtiene
una marcada elevacin del fondo y, por tanto, del nivel del aguael cual la mayor parte de las veces afecta el dise!o del emisor en
el tramo final.
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0i #ste no fuera el caso, se deber efectuar una comparacin
de costos incluyendo una estacin de bombeo, previa decisin de
ahondar la laguna.
2.).&.- 0nstalaciones !uipos de las Lagunas
2.).&.1.- 5reliminares
l tratamiento de aguas residuales por medio de lagunas de
estabilizacin es un proceso natural de tratamiento biolgico. 0e
las ha desarrollado con el propsito de suministrar efluentes
adecuados para la mayora de las aguas receptoras a bajo costo yutilizando mano de obra no calificada. ;or otro lado, despu#s que
el dise!ador ha dimensionado el sistema de tratamiento los
procesos de estabilizacin, prcticamente quedarn a merced de
las fuerzas naturales y, por lo tanto, es muy poco lo que se puede
hacer adems de mantener la laguna en buenas condiciones.
$onsecuentemente, la denominacin Zoperacin de lagunasZ es un
tanto inadecuada puesto que darle mantenimiento es casi todo lo
que se puede hacer.
;or esta razn, las instalaciones, servicios y equipos de la
laguna debern ser mnimos a fin de no interferir con su
simplicidad. 0i se considera absolutamente indispensable una
planta de bombeo, el caso cambia y la operacin se hace
obligatoria. n estas ocasiones e"iste la ventaja de realizar algn
tipo de pretratamiento ya que, de cualquier forma, habr un
operador permanente.
l pretratamiento abarcar tan solo la remocin de arena,
material grueso y flotantes. n el caso de desechos industriales,
un ajuste adicional del p3 y la adicin de nutrientes podran ser
necesarios.
2.).&.2.- !staciones de bombeo
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limpieza mecnica. ntre los 78 y /78 ls habr que elegir
tomando en cuenta los argumentos en pro y en contra.
;ara que las rejas no se saturen con los slidos que pueda poseerel agua residual, suelen ponerse dos tipos de rejas, una de gruesos
y otra de finos
2.).&.4.- 'esarenadores
lgunas autoridades en el tema recomiendan desarenadores
como medio para minimizar la acumulacin de sedimentos en la
laguna. 0e han reportado casos de acumulacin de arena hasta tal
punto severos que surgi una isla en medio de una laguna de
relativamente poca profundidad.
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desechos industriales contienen arena en cantidades apreciables,
como son los que provienen del lavado de races y tub#rculos, del
pulimento de vidrio y mrmol, etc. stas aguas residuales pueden
ocasionar depsitos perjudiciales en las lagunas. n estasocasiones los desarenadores pueden ser tiles para la remocin de
los desperdicios.
"cepto en los casos mencionados, se debe evitar el uso de
desarenadores porque aumentan innecesariamente el nmero
horas+hombre requeridas para la operacin y mantenimiento de
las instalaciones de la laguna.
3ay varios tipos de desarenadores. Los de uso ms frecuente
son del tipo de limpieza manual. La ms simple consiste en un
canal largo y recto dotado de un vertedero adecuado y con seccin
transversal de tal forma que el agua residual fluya a una velocidad
constante de apro"imadamente 8. mBs, independientemente del
caudal. Cna buena combinacin es un canal trapezoidal con canal
;arshall.
La arena removida podr contener materia putrescible en
alta proporcin que, por lo tanto, debe ser enterrada.
Los desarenadores se pueden reemplazar por una depresin
en el lecho de la laguna, justo debajo del e"tremo de la tubera de
entrada. sta e"cavacin deber tenerse suficiente volumen para
almacenar materia asentada durante un par de a!os.
2.).&..- ,ivienda del operador
0e recomienda que el operador habite junto a la laguna a fin
de que tome inter#s en la buena marcha de las instalaciones y vele
porque no se produzcan inmundicias. n este caso un slo hombre
ser suficiente para realizar el trabajo relacionado con la
operacin y el mantenimiento de una laguna de mediano tama!o.
5o hay mucho que hacer y con frecuencia habr tiempo de sobrapara otras tareas fuera del sitio de la laguna tales como desobstruir
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alcantarillas y ayudar al personal de mantenimiento del sistema de
alcantarillado.
2.).&.&.- Suministro de agua
0e deber instalar algn medio de abastecimiento de agua en
el sitio de la laguna, especialmente si hay una vivienda para el
operador. >e cualquier modo, el operador necesita, por lo menos,
lavar sus manos y las herramientas con agua inobjetablemente
limpia. La mejor solucin es conectar la instalacin de agua al
servicio pblico, pero si esto no es posible por razones
econmicas o t#cnicas, se podr proveer un suministro local
similar a los que se utilizan en granjas alejadas, obteniendo aguasubterrnea mediante un molino de viento, por ejemplo. 0i el
operador no reside junto a la laguna, un pozo con torno ser
suficiente en instalaciones peque!as.
5o debe olvidarse que el tratamiento por lagunas de
estabilizacin es una solucin de ndole econmica. ;or lo tanto,
incluir aparatos costosos en sus instalaciones equivale a
desperdiciar dinero valioso.
2.).&.).- 0nstalacin elctrica
0i se va a instalar una estacin de bombeo o una vivienda
para el operador, deber suministrarse energa el#ctrica.
Oeneralmente no es difcil traer un cable el#ctrico pero, en caso
contrario, se puede instalar un generador diesel.
La energa el#ctrica se usa, entonces, para hacer funcionar
las bombas y los artefactos dom#sticos. n este caso es
aconsejable iluminar lugares tales como construcciones, veredas,
puntos de muestreo y medicin de caudal, entradas y salidas,
cercas, rejas, etc. sto contribuye a la seguridad.
0i no se cuenta con una estacin bombeo o vivienda para el
operador, la energa el#ctrica es de poca utilidad, an si se instala
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un peque!o laboratorio, ya que las instalaciones de la laguna
deben ser baratas.
2.).&.6.- Laboratorio
n pases en vas de desarrollo lo no se puede esperar
mucho del operador, quien se encarga generalmente de la
operacin y el mantenimiento de la laguna. Cn laboratorio
razonable requiere de un profesional del grado medio por lo
menos. no ser que e"ista efectuar trabajos de investigacin, no
vale la pena contratar personal altamente remunerado.
0in embargo, hay pruebas simples que un obrero no
calificado puede realizar despu#s de un breve entrenamiento,
determinaciones sencillas tales como leer un termmetro, un
medidor de caudal, un cono -mhoff, un papel indicador del p3 o
identificar olores y colores. ste trabajo ayuda a mantener al
operador contento y a que se sienta importante y que no se aburra
o fastidie con la monotona de su trabajo.
l laboratorio de la laguna debe limitarse a cumplir pruebas
rudimentarias. s an, las instalaciones para la recoleccin y
preservacin de muestras pueden incluirse si las pruebas se van a
hacer en el laboratorio principal. n este caso el operador estar a
cargo de recolectar y etiquetar las muestras y se le deber entrenar
para desempe!ar estas funciones correctamente.
2.).&.7.- !stacin meteorolgica
Cna vez ms, en caso de e"istir inter#s por trabajos de
investigacin, se pueden instalar instrumentos meteorolgicos a
fin de mejorar los conocimientos sobre la influencia de las
condiciones climticas locales. La estacin puede contar con un
anenmetro, termmetro, evaporimetro, higrmetro, pluvimetro,
actinmetro, etc. 5ormalmente no lo maneja el operador de la
laguna, salvo casos muy especiales.
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2.).&.18.- *cciones de emergencia9 telfono alarmas
primeros au"ilios
;ueden suscitarse accidentes en el lugar de la laguna. Losoperadores, visitas y e"tra!os estn sujetos a contingencias,
pudiendo resultar heridos, caerse a la laguna y hasta ahogarse.
fin de reducir al mnimo las consecuencias de estos infortunados
hechos, habr de tenerse a la mano ciertos artefactos de
emergencia, ya que generalmente las lagunas estn distantes de
las reas urbanas de las cuales se puede obtener ayuda.
l tel#fono es un medio relativamente barato y sumamenteefectivo para lograr el tipo adecuado de ayuda.
Cna alarma, como por ejemplo una sirena, puede utilizarse
para atraer la atencin de personas que se encuentran cerca
cuando el operador se halla solo, mal herido y sus movimientos
estn obstaculizados, laboratorio o si est socorriendo a un herido
o ahogado y no puede dejarlo solo.
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pueden reducir considerablemente los costos de mantenimiento
seleccionando sensatamente la especie de pasto a sembrar.
2.).&.12.- 0mplementos :erramientas de mantenimiento
La mayora de las instalaciones se mantienen mediante
simple operaciones.
Lo adecuado es contar, por ejemplo, con desnatadoras,
implementos de jardinera tales como rastrillo, azada, zapapico,
pala, gra de tijeras guada!a, y herramientas tales como llave de
manguera, llave para tubos serrucho, desarmador, martillo,cortadora, taladro, alicates, tijeras, prenda* protectoras, cascos,
botas y guantes de jebe, etc.
Cn bote peque!o o bote salvavidas sern de utilidad para
recolectar muestras.
$on estas ayudas el operador puede efectuar peque!as
reparaciones de compuertas de madera, tuberas, accesorios y
otros dispositivos as como mantener las instalaciones en buenestado.
2.).).- /esumen
n muchas plantas convencionales de tratamiento de aguas
residuales, se pueden alcanzar los requerimientos de calidad del
efluente a trav#s de una operacin eficiente. n las lagunas de
estabilizacin, la operacin eficiente es importante, pero lacalidad del efluente est determinada por las condiciones
climticas y, principalmente, por la temperatura y la luz solar.
$uando los ingenieros dise!an lagunas de estabilizacin, saben
que la calidad del efluente cambiar de un mes al otro, de una
semana a otra, e incluso de un da a otro. 0in embargo, las
autoridades de salud pblica demandan que los proyectistas
indiquen cul ser la calidad del efluente.
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