Laguna Aerobias

LAGUNAS

Una instalación de depuración de aguas residuales mediante la tecnología de Lagunaje consiste en un medio artificial diseñado y construido para que en él se den, de forma controlada, los procesos auto depuradores que tienen lugar de forma natural en ríos y lagos.

La laguna anaeróbica o laguna anaerobia 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.

Ventajas y desventajas del sistema

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 bajos Requiere 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

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.

LAGUNAS ANAEROBIAS:

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 pre tratamiento o parte de un tratamiento biológico de las aguas residuales.

Lagunas anaerobias

INTRODUCCIÓN

Las lagunas anaerobias se utilizan normalmente como primera fase en el tratamiento de aguas residuales urbanas o industriales con alto contenido en materia orgánica biodegradable. El objetivo primordial de estas lagunas es la reducción de contenido en sólidos y materia orgánica del agua residual, y no la obtención de un efluente de alta calidad. Por esta razón, las lagunas anaerobias operan en serie con lagunas facultativas y de maduración. Generalmente se utiliza un sistema compuesto por al menos una laguna de cada tipo en serie, para asegurar que el efluente final de la planta depuradora va a poseer una calidad adecuada durante todo el año.

FUNDAMENTOS DE LA DEPURACIÓN EN LAGUNAS ANAEROBIAS

Como su nombre indica, en las lagunas anaerobias se produce la degradación de la materia orgánica en ausencia de oxígeno. En estas condiciones, la estabilización tiene lugar mediante las etapas siguientes (Middlebrooks y col., 1982):

- Hidrólisis. Este término indica la conversión de compuestos orgánicos complejos e insolubles en otros compuestos más sencillos y solubles en agua. Esta etapa es fundamental para suministrar los compuestos orgánicos necesarios para la estabilización anaerobia en forma que puedan ser utilizados por las bacterias responsables de las dos etapas siguientes.

- Formación de ácidos. Los compuestos orgánicos sencillos generados en la etapa anterior son utilizados por las bacterias generadoras de ácidos. Como resultado se produce su conversión en ácidos orgánicos volátiles, fundamentalmente en ácidos acético, propiónico y butírico. Esta etapa la pueden llevar a cabo bacterias anaerobias o facultativas. Hay una gran variedad de bacterias capaces de efectuar la etapa de formación de ácidos, y además esta conversión ocurre con gran rapidez. Dado que estos productos del metabolismo de las bacterias formadoras de ácido o acidogénicas están muy poco estabilizados en relación con los productos de partida, la reducción de DBO5 o DQO en esta etapa es pequeña.

- Formación de metano. En la figura 5.1. se recoge una representación secuencial de la digestión anaerobia de compuestos orgánicos. Una vez que se han formado estos ácidos orgánicos, una nueva categoría de bacterias entra en acción, y los utiliza para convertirlos finalmente en metano y dióxido de carbono. El metano es un gas combustible e inodoro, y el dióxido de carbono es un gas estable, que forma parte en poca cantidad de la composición normal de la atmósfera.

La liberación de estos gases es responsable de la aparición de burbujas, que son un síntoma de buen funcionamiento en las lagunas anaerobias. Esta fase de la depuración anaerobia es fundamental para conseguir la eliminación de materia orgánica, ya que los productos finales no contribuyen a la DBO5 o DQO del medio.

A diferencia de lo que ocurría con la fase acidogénica, hay pocos microorganismos capaces de desarrollar la actividad metanogénica, su metabolismo es más lento y además, son mucho más sensibles a distintas condiciones ambientales que veremos a continuación (Brock, 1978).

Las bacterias metanígenas son anaerobias estrictas, es decir, mueren en presencia de oxigeno disuelto. Por otra parte, estas bacterias son también muy sensibles al pH. Puesto que en la segunda fase de la digestión anaerobia se están produciendo ácidos, si no existe en el medio un número adecuado de bacterias metanígenas que transformen estos productos, y se produce su acumulación, el pH disminuye. Se estima que para valores de pH inferiores a 6,8 la actividad metanígena comienza a presentar problemas, y que por debajo de pH=6,2 se detiene completamente (Middlebrooks y col., 1982). Cuando esto ocurre se liberan no sólo ácidos orgánicos que pueden tener olores desagradables, sino otros compuestos como ácido sulfhídrico (SH2), mercaptanos o escatol, que son los responsables principales de los olores que indican funcionamientos deficientes en las lagunas anaerobias.

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