operacion de lagunas de oxidación

HACIA LA CALIDAD: Necesidad para el Próximo Milenio

La operación y mantenimiento de las lagunas de oxidación:

Garantía de la calidad del tratamiento

1

LA OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LAS LAGUNAS DE

OXIDACIÓN – GARANTÍA DE LA CALIDAD DEL TRATAMIENTO

Sérgio Rolim Mendonça*

INTRODUCCIÓN

Se sabe que las lagunas de estabilización son uno de los procesos más eficientes que

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

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

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

constructivo, tienen generalmente sus actividades de operación y mantenimiento

despreciada.

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

en nuestro caso, de las lagunas de oxidación, es necesario que sean establecidas

políticas y organización administrativa adecuadas, además de los recursos necesarios

para asegurar total éxito en todas las fases de la vida útil de ese sistema.

Los proyectos de saneamiento fracasan muchas veces por falta de organización, de

apoyo del gobierno, de conocimiento y apoyo de la comunidad, lo mismo que por falta

de interés del sector.

* Ingeniero Civil de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Paraíba, Universidad Federal de Paraíba, João

Pessoa, Brasil, Ingeniero Sanitario de la Facultad de Higiene y Salud Pública de la Universidad de Sao Paulo,




2

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

podrán ser obtenidos por la comunidad, ya que no pueden ser fácilmente cuantificados.

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

muchas veces, de los propios técnicos, de las tecnologías apropiadas y de bajo costo

que podrán ser usadas para las áreas urbanas y rurales de nuestros países.

ASPECTOS ECONÓMICOS

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

se destacan las siguientes:

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

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

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

transporte o distancia.

Según Rodrígues (1975), entre los aspectos que orientan al ingeniero en la escogencia

de la alternativa mas adecuada, el económico es uno de los más importantes,

principalmente en los países en etapa de desarrollo.

Para mostrar que el sistema de lagunas de estabilización es frecuentemente la solución

más viable, independiente del relativo costo elevado del terreno, Arthur (1983), efectuó

investigación en cuatro tipos de procesos de tratamiento de aguas residuales.

Brasil y “Master of Science” en Control de la Contaminación Ambiental de la Universidad de Leeds, Inglaterra. Es




3

Estos sistemas comprendían los siguientes procesos:

? Sistemas de lagunas de estabilización, compuesto de lagunas anaerobia,

facultativa y de maduración, en serie;

? Sistema de lagunas aireadas mecánicamente, compuesto de lagunas aireadas

facultativas y de maduración, en serie;

? Sistema de zanjas de oxidación, compuesto de zanjas de oxidación, decantadores

secundarios y lechos de secado de lodos;

? Sistema de filtración biológica, compuesto de decantadores primarios y

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

Algunas hipótesis fueron asumidas, de modo que fuese posible la comparación de

costos entre los diversos procesos.

Fueron considerados precios de construcción, operación, mantenimiento y algunos

costos adicionales. En relación con el proyecto fueron considerados:

? población contribuyente 250.000 habitantes

? contribución de aguas residuales 120 l/hab.día

? caudal medio diario 30.000 m3/día

? contribución de DBO5 40 g/hab.día

? carga diaria de DBO5 10.000 kg/día

? temperatura del agua residual 20º C

? concentración de coliformes fecales en el afluente 2 x 107CF/100 ml

? estándar para DBO5 del efluente de cada sistema 25 mg/l

? estándar para coliformes fecales del efluente de cada sistema 10.000 CF/100 ml

actualmente Asesor en Salud y Ambiente de la Organización Panamericana de la Salud (OPS/OMS), Colombia.




4

Las lagunas de estabilización tenían las siguientes profundidades, respectivamente,

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

Fueron admitidos trenes en paralelo y el área total requerida era de 46 hectáreas.

El sistema de lagunas aireadas admitía la siguiente hipótesis: la laguna primaria era del

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

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

maduración, con profundidades iguales a 1,5 m. El área total requerida era de 50

hectáreas.

En el caso de las zanjas de oxidación, tenían un tiempo de retención de 4,4 horas y la

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

estimativa del área total necesaria para la construcción era de 20 hectáreas. También

se admitió que, para obtener un estándar de 10.000 CF/100 ml en el efluente, tenía que

haber algún tipo de tratamiento terciario, probablemente, cloración del efluente.

El sistema de filtración biológica admitió, tiempo de retención, para los decantadores

primarios y secundarios, como siendo igual a 6 horas. La capa del filtro biológico era de

2 metros hasta dos veces la tasa de circulación media del caudal. Para el lecho de

secado, su área fue calculada para una tasa de 8 habitantes/m2. El sistema total

requirió 25 hectáreas.

Se admitió también algún tipo de tratamiento terciario para así obtener un estándar

exigido de coliformes para el efluente.

La Tabla 1 muestra el valor presente líquido, en dólares, por un período de 25 años, de

las alternativas propuestas. Esos datos consideraron que el terreno fue comprado en el

año cero con un valor de US$ 5/m2, siendo por eso, el valor presente del terreno igual al




5

costo actual. El gasto subsecuente con capital fue distribuido entre 2 y 5 años, después

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 años, por

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

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

sistema de lagunas de estabilización es el más viable económicamente 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 fácil deducir que el sistema de lagunas de

estabilización es la solución más económica cuando el costo del terreno está

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

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

costos de tierra de cultivo de primera calidad en Europa.

El periódico brasilero, A Folha de São Paulo (1991), publicó un artículo sobre la

valorización de la tierra agrícola en el Estado de São Paulo y sus respectivos costos. La

Tabla 2 presenta los costos más valorizados de esas tierras en ciudades del interior de

São Paulo.

Estudios efectuados por Narasiah et al (1986) presentan costos per capita de varios

procesos usados para tratamiento de aguas residuales, de acuerdo a la Tabla 3.




6

Tabla 1 - Valor presente líquido de los sistemas propuestos (US$ 10

6)*

SISTEMA / ÍTEM

LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN

LAGUNAS AIREADAS

ZANJAS DE OXIDACIÓN

FILTROS BIOLÓGICOS

COSTO Capital + terreno Operacional

5.68 0.21

6.98 1.28

4.80 1.49

7.77 0.86

Sub - total 5.89 8.26 6.29 8.63 BENEFICIO Rendimiento por irrigación Rendimiento por piscicultura

0.43 0.30

0.43 0.30

0.43 -

0.43 -

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

* El costo admitido del terreno es de US$ 5/m2

Fuente : adaptado de Arthur (1983




7

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Sistema de Lagunas de Estabilización

0 5% 10% 12% 15%

Valor Presente

($ Millones)

Valor del terreno US$1/m2

Factores de descuento

Filtro Biológico Sistema de Lagunas Aireadas Zanjas de Oxidación Sistemas de Lagunas de Estabilización

11

10

9

8

7

6

5

4

0 5% 10% 12% 15% 16%

Valor Presente

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


Filtro Biológico Sistema de Lagunas Aireadas

Zanjas de Oxidación

Sistema de Lagunas de Estabilización

12

11

10

9

8

7

6

0 5% 9.7% 10% 12% 15%

Valor Presente

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


Filtro Biológico Sistema de Lagunas Aireadas

Zanjas de Oxidación Sistema de Lagunas de Estabilización

14

13

12

11

10

9

8

7

6

0 5% 5.3% 10% 12% 15%

Valor Presente

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


Filtro Biológico

Sistema de Lagunas Aireadas

Zanjas de Oxidación

Figura 1 - Valores presentes, precios constantes del terreno, factor de descuento variabl Fuente: Arthur (1983)




8

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

pero, el gran problema es la disponibilidad de la tierra.

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

terreno. Si fuere incluido, el sistema de lagunas de estabilización sería una solución aun

más económica. Por ejemplo, la municipalidad de Concord, California, Estados Unidos,

construyó un sistema de lagunas de estabilización en 1955, cuyo terreno valía en la

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

370,000/hectárea. Además de eso, el sistema de lagunas es fácil de revertir a

diferentes usos.

Tabla 2 - Precios de la tierra agrícola en São Paulo, Brasil

CIUDAD COSTO DE LA TIERRA

( US $ / Ha.) Sorocaba 17,000 Campinas 11,000 Sao José dos Campos 7,500 Araçatuba 3,000

Fuente: adaptado de A Folha de São Paulo (1991) La Figura (11.2) presenta una comparación de costos de inversión en personal y en operación y mantenimiento entre un sistema de lodos activados convencional y un sistema de lagunas de estabilización para una población de 100.000 habitantes. Las figuras 2A y 2B presentan una comparación de costos de inversión en personal y

en operación y mantenimiento entre un sistema de lodos activados convencional y un

sistema de lagunas de estabilización para una población de 100.000 habitantes. VER

ANEXO MEMORIA LA OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LAS LAGUNAS DE

OXIDACIÓN.




9

Tabla 3 - Costo efectivo del tratamiento de las aguas residuales

TIPO DE TRATAMIENTO

COSTO PER CAPITA SIN EL TERRENO

(US$)

COSTO TOTAL DEL CAPITAL Y OPERACIÓN

(US $) Lagunas de estabilización 1.00 a 2.00 1.20 a 3.50 Lagunas aireadas 1.50 a 2.25 4.10 a 7.00 Zanjas de oxidación 1.75 a 2.60 5.50 a 10.00 Tratamiento convencional 3.20 a 9.50 5.00 a 20.00 Fuente: adaptado de Narasiah et al (1986)

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

operación y mantenimiento sean adecuadas es necesario que hayan recursos

suficientes destinados a tal fin. Esos costos deberán cubrir los gastos necesarios, tales

como herramientas, ropas de protección, materiales de reparación, baterías para

linternas, papel para mecanografía, impresos, papel higiénico, remedios para los

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

operacionales, como salario del operador, energía eléctrica, etc. El salario pagado al

operador 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

no podrán nunca faltar para que el sistema funcione adecuadamente.

Las lagunas de estabilización tienen una ventaja enorme sobre los sistemas de

tratamiento convencionales (lodos activados y sus variaciones, filtros de escurrimiento,

etc.) con relación a la reducción de coliformes fecales y huevos de helmintos. La

Organización Mundial de la Salud, OMS (1989) y Mara & Cairncros, (1989),

recomiendan que para irrigación irrestricta, los efluentes de las aguas residuales deben

contener:

? ? 1 huevo de nemátodos intestinales por litro (media aritmética, número de huevos




10

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

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

praderas yerbales.

? ? 1000 coliformes fecales por 100 ml (media geométrica, número de CF/100 ml)

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

y parques públicos.

Los sistemas de tratamiento convencionales tienen una baja reducción de

organismos patógenos. Esta reducción está comprendida entre 90 a 99% apenas.

Las aguas residuales domésticas crudas tienen 107 a 108 CF/100 ml. Admitiéndose

una reducción de coliformes fecales del efluente igual a 99% (valor máximo), el valor

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

de 99% de coliformes fecales es prácticamente nula.

Los sistemas de lagunas de estabilización tienen elevada reducción de organismos

patógenos:

? Hasta 6 unidades logarítmicas para remoción de bacterias fecales;

? Hasta 4 unidades logarítmicas para remoción de virus fecales;

? Remoción total (100%) de huevos de helmintos y quistes de protozoarios.

Admitiéndose una reducción de coliformes fecales del efluente de 99,999%, el valor de

salida estará comprendido entre 102 a 103 CF/100 ml. Por lo tanto, las lagunas de

estabilización tienen una excelente remoción de coliformes fecales.




11

ASPECTOS INSTITUCIONALES Y DE PERSONAL

Administración

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

alcantarillado están fragmentados entre una enorme variedad de instituciones.

Estructuras institucionales bastante organizadas son un requisito básico para la

implementación, con éxito y larga duración, de proyectos de abastecimiento de agua y

alcantarillado.

La proliferación y fragmentación de las actividades institucionales han ocasionado

serios obstáculos a los programas del sector. Muchas veces ocurre una duplicación de

responsabilidades y aun de competencia entre las agencias para establecer su

jurisdicción.

La planeación inadecuada lleva a soluciones impropias y a la demora en la

implementación de los programas. Las constantes variaciones gubernamentales para el

sector con la siguiente pérdida de autonomía financiera hace que haya interferencias

políticas en los servicios. En consecuencia el control financiero se torna imposible a la

operación del sistema el cual tenderá en breve a entrar en colapso.

Felizmente existe una gran cantidad de servicios que funcionan muy bien, en la mayoría

de ellos está ligada la comunidad, que es lo principal para el fortalecimiento del sistema.

Una estrategia nacional desarrollada para el sector de abastecimiento de agua y

alcantarillado, puede hacer mucho para superar los problemas institucionales.




12

Al considerar las lagunas de estabilización, el órgano responsable por su

funcionamiento y operación, debe establecer un departamento encargado de la

administración del sistema como un todo, esto es, recolección, transporte y facilidades

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

funcionamiento del sistema.

La evaluación del desempeño 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 capacitación deben ser previstos además de

la programación de determinadas investigaciones de interés.

Sin una efectiva administración y recolección de datos suficientes, el sistema de

lagunas de estabilización irá poco a poco disminuyendo su eficiencia hasta deteriorarse

en poco tiempo.

Seguridad

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

intrusos o animales extraviados. Si existiere vida acuática en las proximidades, donde

habitan caimanes u otros reptiles, debe evitarse su acceso a las lagunas.

Los desperdicios sólidos provenientes de los grandes desarenadores de arena deben

enterrarse inmediatamente para evitarse problemas de moscas y malos olores. Todo

material flotante deberá ser removido o sumergido tan pronto sea posible. Si fuere

removido, debe enterrarse de inmediato. Piedras de pequeño diámetro, gravilla,

pedazos de madera, estopas, etc. que cayeren en las cajas de salida deben removerse.




13

Personal

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

estabilización está en función del número de celdas que componen el sistema y su área

total.

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

41 plantas de tratamiento de aguas residuales compuestas de lagunas de

estabilización, como se presenta en la Tabla 4.

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

por pequeña que sea el tamaño de la laguna.

Funciones del personal

El equipo que opera el sistema de lagunas de estabilización está siempre compuesto de

un supervisor y uno o más ayudantes, en función de la magnitud y partes constitutivas

del sistema.

Tabla 4 - Equipo necesario para la operación y el mantenimiento de sistemas de lagunas de

estabilización PERSONAL POBLACIÓN SERVIDA POR

LAGUNA (hab) SUPERVISOR AYUDANTES

5.000 - 2 10.000 - 3 50.000 1 6 100.000 1 8 200.000 1 8

Fuente: adaptado de Arceivala (1973)




14

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

conocimientos básicos sobre la operación y mantenimiento de esos sistemas. Deberá

ser capacitado periódicamente por los órganos responsables directa o indirectamente

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

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

instalaciones de sistemas de lagunas de estabilización y aireadas mecánicamente. La

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

10.000 a 100.000 habitantes.

Tabla 5 - Equipo necesario para la operación y el mantenimiento de sistemas de lagunas de

estabilización y aireadas mecánicamente. POBLACIÓN (hab)

? 10.000 20.000 a 50.000 100.000

PERSONAL Laguna facultativa

Laguna aireada

Laguna facultativa

Laguna aireada

Laguna facultativa

Laguna aireada

ADMINISTRACIÓN Ingeniero Sanitario Secretaria Auxiliar/Mensajero Conductor

- - - -

- - - -

½ ½ 1 1

½ ½ 1 1

1 1 1 1

1 1 1 1

OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO Ingeniero Jefe Químico Laboratorista Mecánico / Electricista Operador del turno 08-16h Operador del turno 16-24h Operador del turno 24-08h Trabajador peón

¼ - - - 1 - - 2

¼ - - - 1 - - 2

½ ¼ ½ - 1 - -

2-6

½ ¼ ½ ½ 1 1 1

2-7

1 ½ 1 - 1 1 - 8

1 ½ 1 1 1 1 1 10

Fuente: adaptado de Yánez (1993)




15

Actividades generales de inspección y mantenimiento La Tabla 6 presenta ficha diaria de control operacional para un sistema de lagunas de

estabilización. OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

Inicio de operación

Tan pronto se concluya la construcción de las lagunas de estabilización se debe iniciar

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

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

facultativas.

Según WEF (1996), la puesta en marcha de las lagunas debe ser realizada de

preferencia en la época de verano.

Control del proceso

Las lagunas pueden ser operadas en serie o en paralelo. Se usan cajas de distribución

con vertederos ajustables en sistemas que funcionan en paralelo para dividir igualmente

el afluente de las aguas residuales entre las celdas primarias.

En las lagunas operadas en serie, la calidad del efluente mejora cada vez que pasa a

través de cada laguna. Por eso, sistemas en serie son usados cuando una mejor

calidad del efluente es requerida. Mientras tanto, es importante observar que el diseño

de cada laguna debe ser basado en las condiciones de su afluente, y no un promedio




16

de condiciones para todas las lagunas en serie.

Las Figuras.3 y 4 presentan esquemas de sistemas de lagunas de estabilización 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 acumulación del lodo en las lagunas anaerobias es muy rápida

(dos a cinco años). La tasa de acumulación de lodo varia de 0,03 a 0,04 m3/hab.año,

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

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

por la ecuación (1).

PK

Ahn

lodo2? (1)

donde:

n = período de limpieza, años;

A = área del nivel medio, m2;

Klodo = tasa de acumulación del lodo, m3/hab/año;

P = población contribuyente, hab.




17

Tabla 6- Ficha diaria de control operacional para el sistema de lagunas anaerobias, facultativas y de maduración Identificación de la laguna..................... Fecha / / Nombre del operador 1. Acontecimiento SI NO ? Levantamiento de lodo en algún punto de la laguna...................................................................................... ? Manchas verdes en la superficie de la laguna:

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

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

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

? Evidencia de erosión en los taludes .............................................................................................................. ? Alguna filtración visible .................................................................................................................... .......... ? Cercados en orden ...................................................................................................................................... ? Presencia de insectos .................................................................................................................................. ? Presencia de aves ........................................................................................................................................ ? Aguas lluvias con canales limpios ............................................................................................................... ? Medidor de caudal en funcionamiento ........................................................................................................ ? Malos olores ...............................................................................................................................................

2. Parámetros Físico – Químicos Hora

Parámetro 07:00 12:00 17:00

Observaciones

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

? Temperatura (°C)* Del aire De las aguas residuales

? afluente ? centro de la laguna ? efluente

? Nivel de la lámina líquida en la laguna (m) ? pH

? afluente ? efluente

? Sólidos sedimentables (ml / l ) ? en las aguas residuales brutas ? en el efluente de la 1a célula

? OD, a 20 cm bajo la superficie líquida, Próximo al efluente de la laguna facultativa

3. Condiciones meteorológicas (**) Período

Clasificación 07:00 a 12:00 12:00 a 17:00

Observaciones

Tiempo Sol brillante Semi nublado, con nubes Nublado, sin sol

Precipitaciones Ausente Llovizna Lluvia moderada Lluvia fuerte

Intensidad de los vientos Nulo Poco viento Vientos moderados Vientos fuertes




18

(*) 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, 15h 00, 17h 00, 18h 00 y 21h 30.

(**) Si existiere estación meteorológica en el lugar, medir cuantitativamente: horas de insolación, temperatura del aire (max, med, mín,) precipitación, evaporación, dirección de los vientos, humedad del aire y nubosidad.

Fuente : adaptado de CETESB (1989)

EN SERIE

Operación Normal

AFLUENTE DESCARGA

EN PARALELO Y EN SERIE

DESCARGA Sobrecarga

AFLUENTE DESCARGA

EN SERIE

AFLUENTE Carga baja

DESCARGA

EN PARALELO Y EN SERIE

AFLUENTE Carga elevada

DESCARGA

Figura 3 - Esquema de lagunas de estabilización con dos y tres celdas. Fuente: adaptado de WEF (1996)




19

AFLUENTE

Carga baja EN SERIE DESCARGA

1

2

4

3

AFLUENTE

Carga media EN PARALELO Y EN SERIES

DESCARGA 1

1

2

2

AFLUENTE

Carga elevada EN PARALELO Y EN SERIES

DESCARGA 1

1

2

1

Figura 4 - Esquema de lagunas de estabilización con cuatro celdas. Fuente: adaptado de WEF (1996)




20

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

tercio de su volumen está ocupado por lodos. La ecuación (1) se cambia por la

ecuación (2).

PK

Ahn

lodo3? (2)

Las variables ya fueron definidas anteriormente.

Retirada del lodo de las lagunas facultativas

La tasa de acumulación de lodo es prácticamente la misma adoptada para las lagunas

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

m3/hab.año. La disminución de la profundidad de las lagunas facultativas es de

aproximadamente 30 cm cada 25 o 30 años. La acumulación del lodo es debido a la

materia orgánica digerida y a la arena que no es retenida por los desarenadores

durante el tratamiento preliminar. Según Arceivala (1981), la arena constituye

aproximadamente 50% del lodo total que se acumula en las lagunas.

Cuando el sistema de lagunas no cuenta con lagunas anaerobias, es decir, la laguna

facultativa funciona como primaria, se produce una acumulación de lodo en el fondo de

ésta bien más rápido si se compara con una laguna facultativa secundaria. Puesto que

el área de las lagunas facultativas es normalmente mucho mayor que de las

anaerobias, la retirada del lodo se puede hacer paralizando la laguna a limpiar cuando

se ha producido una acumulación de 50 a 100 cm de lodo, vaciando el agua

almacenada y dejando secar por evaporación el sedimento. La mayor superficie de

fondo desaconseja el uso de las técnicas de retirada de lodo por vía húmeda.




21

Problemas de funcionamiento de las lagunas, MOPT (1991)

Indicadores de buen funcionamiento de las lagunas anaerobias

Se supone que una laguna anaerobia está 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, fácilmente visible si se mira la laguna a contraluz;

? La superficie de la laguna está total o parcialmente cubierta por una capa sólida

formada por grasa, aceites y otras materias flotantes;

? Los taludes internos están libres de vegetación, tanto malas hierbas como plantas

acuáticas.

Problemas de funcionamiento de las lagunas anaerobias

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

cambios ambientales, tanto en carga orgánica aplicada como en temperatura y pH.

Indicaciones de buen funcionamiento de las lagunas facultativas y de maduración

Se supone que una laguna facultativa o de maduración está funcionando

adecuadamente cuando:

? El agua presenta una coloración verde intensa y está prácticamente libre de sólidos

sedimentados. La coloración es más pálida para las lagunas de maduración. Las

coloraciones verde – azuladas denotan la presencia de algas verdeazules

(cianofíceas), que tienen efectos negativos por su menor productividad y tendencia

a la formación de agregados que impiden la correcta iluminación de las lagunas;




22

? La superficie del agua está libre de toda materia sólida;

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

Problemas de funcionamiento de las lagunas facultativa y de maduración

Los problemas operativos más frecuentes en las lagunas facultativas y de maduración

son la acumulación de materias flotantes, aparición de malos olores, desarrollo de

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

acuáticas y desarrollo de mosquitos y otros insectos.

Control analítico, muestreo y determinaciones

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

dado a él, adquiriendo características específicas dependiendo de la ocurrencia y del

tipo de uso. Aunque la mayoría de las características físicas, químicas y microbiológicas

varían en función de la profundidad de las lagunas y durante las diversas horas del día,

es importante recordar que lo que importa es acompañar la calidad del efluente final.

Así, la realización de muestras compuestas, formadas a partir de muestras simples

colectadas a cada hora durante las 24 horas del día, producen resultados confiables

para los parámetros analizados. La aplicación de técnicas de muestreos compuestos es

fundamental en cualquier seguimiento de lagunas de estabilización. Se sabe que gran

cantidad de estudios de lagunas producen resultados prácticamente inutilizables debido

a que las técnicas de muestreo aplicadas han sido defectuosas.

Los seguimientos experimentales de los sistemas de lagunas son muy importantes por

tres razones fundamentales:

? Conocer la eficacia del tratamiento en distintas épocas del año y en los distintos




23

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

? Detectar anomalías de funcionamiento y tomar medidas de corrección adecuadas

para evitarlas;

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

que servirían a su vez para mejorar los criterios de diseño y construcción de futuras

instalaciones.

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

físicos, químicos y microbiológicos que deberán ser verificados en un sistema de

lagunas de estabilización.

Tabla 7 - Programa de mediciones y determinaciones

PARÁMETRO

UNIDAD

AFLUENTE

EFLUENTE

FRECUENCIA

Temperatura DBO5 DQO OD pH Sólidos suspendidos Sólidos sedimentados Sólidos totales Sólidos fijos Sólidos volátiles Nitrógeno total Fósforo total Coliformes fecales Huevos de nemátodos intestinales

°C mg/l mg/l mg/l

- mg/l ml/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

CF/100ml

unidad

x x x x x x x x x x x x x x

x x x x x x x x x x x x x x

D S S D D S S Q Q S O O O

O D = diario; S = semanal; Q = quincenal; O = ocasional Fuente: adaptado de WHO/EMRO (1987)




24

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28




1

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

COSTOS:

Inversión: US$70/persona Operación & Mantenimiento: US$4/persona/año Población: 100.000 hab. Fuente: Arceivala (1981)

Lodos Activados

REJAS EFLUENTE

DESARENADOR

SEDIMENTADOR PRIMARIO

TANQUE AIREACION

SEDIMENTADOR SECUNDARIO

LODOS

RECIRCULACION Y EXCESO

LECHO Y SECADO

DE LODOS




2

Figura 2B - Costos de inversión en personal en operación y mantenimiento. Sistema de lagunas de estabilización.

COSTOS:

Inversión: US$15/persona Operación & Mantenimiento: US$0.4/persona/año Población: 100.000 hab. Inversión: US$15/persona Operación & Mantenimiento: US$0.4/persona/año Población: 100.000 hab. Estimación: Ing. Guillermo León, CEPIS

Lagunas de estabilización




3

Estimación: Ing. Guillermo León, CEPIS