Lagunas

LAGUNAS

Lagunas Anaerobias.

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

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:

- 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 DBO5o DQO en esta etapa es pequeña.

- Formación de metano: 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.

Una laguna anaerobia puede tener una profundidad de 2 a 5 metros y recibe cargas orgánicas tan altas (usualmente mayores a 100g de la demanda bioquímica de oxigeno, equivalente o mayor a 3000kilogramos/hectáreas por día para una profundidad de 3m). Funcionan como tanques sépticos abiertos, siendo su función primaria remover DBO.

Ventajas Desventajas

Tasa baja de síntesis celular y por consiguiente poca producción de lodos. 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 tanto usa 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 requerimientos nutricionales bajos Requiere concentraciones altas de alcalinidad

Lagunas Aerobias

Reciben aguas residuales que han sido sometidos a un tratamiento y que contienen relativamente pocos sólidos en suspensión. Son lagunas que contienen oxígeno donde el agua residual se estabiliza parcialmente por la actividad metabólica de bacterias y algas.

Las lagunas pequeñas (menores de 0,2 ha y 0,9 m de profundidad) pueden mantener condiciones aerobias sin aireación mecánica.

Las lagunas aeróbicas se basan en el aporte de oxígeno a partir del crecimiento de fotosintetizadores y permiten obtener efluentes de baja DBO soluble pero de alto contenido de algas, las que debieran ser cosechadas a fin de controlar los cuerpos receptores. La profundidad debe ser tal que no se alcancen a producir regiones sin oxígeno, sobre todo teniendo presente que la turbiedad impide el paso de la luz solar. Se suelen encontrar profundidades de 30 a 45 centímetros y tiempos de retención hidráulicos teóricos es decir, volumen de la laguna dividido por caudal medio tratado de 10 a 40 días de modo que el terreno requerido para esta tecnología puede ser intolerablemente grande.

El grupo específico de algas, animales o especies bacterianas presentes en cualquier zona de una laguna aerobia depende de factores tales como la carga orgánica, el grado de mezcla de la laguna, el pH, los nutrientes, la luz solar y la temperatura.

Ventajas Desventajas

Ausencia de olores Tasa alta de síntesis celular y por consiguinte alta producción de lodos.

Mineralización de todos los compuestos biodegradables Requiere de energía eléctrica para oxigenación y mezcla.

- Gran proporción de células en los lodos que hace, en algunos casos, necesaria su digestión, antes de secarlos y disponerlos.

Lagunas Facultativas.

Son aquellas que poseen una zona aerobia y una anaerobia, siendo respectivamente en superficie y fondo. La finalidad de estas lagunas es la estabilización de la materia orgánica en un medio oxigenado proporcionando principalmente por las algas presentes.

En este tipo de lagunas se puede encontrar cualquier tipo de microorganismos, desde anaerobios estrictos, en el fango del fondo, hasta aerobios estrictos en la zona inmediatamente adyacente a la superficie. Además de las bacterias y protozoarios, en las lagunas facultativas es esencial la presencia de algas, que son los principales suministradoras de oxígeno disuelto.

El objetivo de las lagunas facultativas es obtener un efluente de la mayor calidad posible, en el que se haya alcanzado un elevada estabilización de la materia orgánica, y una reducción en el contenido en nutrientes y bacterias coliformes. La profundidad de las lagunas facultativas suele estar comprendida entre 1 y 2 m para facilitar así un ambiente oxigenado en la mayor parte del perfil vertical.

Las bacterias y algas actúan en forma simbiótica, con el resultado global de la degradación de la materia orgánica. Las bacterias utilizan el oxígeno suministrado por las algas para metabolizar en forma aeróbica los compuestos orgánicos. En este proceso se liberan nutrientes solubles (nitratos, fosfatos) y dióxido de carbono en grandes cantidades, estos son utilizados por las algas en su crecimiento. De esta forma, la actividad de ambas es mutuamente beneficiosa.

En una laguna facultativa existen tres zonas:

1. Una zona superficial en la que existen bacterias aerobias y algas en una relación simbiótica, como se ha descrito anteriormente.

2. Una zona inferior anaerobia en la que se descomponen activamente los sólidos acumulados por acción de las bacterias anaerobias.

3. Una zona intermedia, que es parcialmente aerobia y anaerobia, en la que la descomposición de los residuos orgánicos la llevan a cabo las bacterias facultativas. Los sólidos de gran tamaño se sedimentan para formar una capa de fango anaerobio. Los materiales orgánicos sólidos y coloidales se oxidan por la acción de las bacterias aerobias y facultativas empleando el oxígeno generado por las algas presentes cerca de la superficie. El dióxido de carbono, que se produce en el proceso de oxidación orgánica, sirve como fuente de carbono por las algas. La descomposición anaerobia de los sólidos de la capa de fango implica la producción de compuestos orgánicos disueltos y de gases tales como el CO2, H2S y el CH4, que o bien se oxidan por las bacterias aerobias, o se liberan a la atmósfera.

Lagunas Aireadas.

Las lagunas aireadas son estanques artificiales excavados en el terreno, que se diferencian de las lagunas de estabilización, desde el punto de vista constructivo: Son más profundas, con profundidades típicas entre 2 y 4,5 m y con cierta frecuencia son revestidos con una membrana plástica protectora para minimizar la posibilidad de infiltraciones y reducir el efecto de la turbulencia provocada por los aireadores sobre los terraplenes y el fondo de la laguna.

Se comportan como reactores de flujo continuo sin recirculación.

En las lagunas aireadas, el oxígeno requerido por los microorganismos para la degradación de la materia orgánica, se provee artificialmente a través de aireadores mecánicos superficiales, los que además suministran la mezcla necesaria para establecer un buen contacto entre las tres fases presentes: gas, líquido y sólido (Cumplen 2 funciones: suministrar el oxígeno necesario y mezclar). Esto, permite aumentar la carga orgánica aplicada y de esta manera acortar el tiempo de tratamiento (del orden de algunas semanas).

En las lagunas aireadas, a diferencia de las lagunas de estabilización, el aporte de oxígeno no es un factor limitante, ya que no depende de procesos naturales. Sin embargo, una de sus desventajas, es el requerimiento de energía para el uso de los aireadores.

La temperatura es uno de los parámetros que más influye

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