LAGUNAS AEROBIAS

3.2.1.Lagunas aerobias con oxigenacin natural Los sistemas de lagunas aerobias se usan principalmente para la produccin de algas y requieren grandes rea s por unidad de DBO estabilizada comparadas con los sistemas facultativos o anaerobios (Ouano, 1981).

En este tipo de reactores, el oxigeno es provisto por la fotosntesis y la reaeracin. En general, el tiempo de retencin es de 3 a 5 dias con profundidades de 0.3 a 0.45 m y remociones entre el 80 y 95 % de la DBO soluble. La concentracin de DBOT, que incluye la producida por las algas excede, y en mucho, la concentracin de la DBO del influente, pero como las algas no forman parte de la carga contaminante, se deben separar antes de evaluar la, eficienclia, de la lagyna 1 (Ouano, 1981). Los llodos que sedimentan en la laguna deben ser removidos una vez cada 2 a 4 aos para evitar, la formacin de capas anaerobias. Las lagunas aerobias de baja tasa se aplican como un postratamiento a efluentes secundarios por lo que requieren tiempo de retencin mayores para garantizar un tratamiento adecuado.

EI proceso para disear lagunas aerobias es similar a los empleados para lagunas facultativas, con base en la carga orgnica superficial y el tiempo de retencin hidrulico. Las plantas de mayor tamao se disean como reactores de flujo completamente mezclado, usando dos o tres reactores en serie. Una segunda aproximacin es el uso de ecuaciones que consideran una cintica de primer orden como la desarrollada por Weliner-Willielm para un reactor con un regimen arbitrario (entre un flujo pistn y uno completamente mezclado). En la Tabla 3.1 se indican algunas recomendaciones de diseo para las lagunas aerobias.

3.2.2.Lagunas aeradas en forma mecnica Una laguna aerada se puede definir como una variante, del tratamiento de lodos activados en la que los lodos biolgicos se mantienen en equilibrio con los contaminantes aplicados. Este sistema difiere del de lodos activados convencional en que no es necesaria la recirculacin de la biomasa activa y que la concentracin delos microrganismos depuradores no es muy alta. Esta falta de organismos escompensada por un volumen considerable del tanque, correspondiente a varios dias(3 a 20) de retencin del agua por tratar (Ouano, 1981). Por lo comn, son tanques con profundidad de 2 a 6 m en el cual el oxigeno, es, proporcionado por difusores o sistemas mecnicos de deracin. La Figura 3.1 muestra la distribucin de, los aeradores superficiales y la Figura 3.1b la correspondiente a difusores.

La transferencia de oxigeno en el agua depende de diferentes parmetros: calidad del agua, temperatura y presin atmosfrica (altitud). El movimiento generado durante la aeracin debe ser eficiente de manera que asegure la reparticin uniforme del oxigeno disuelto en toda la extensin de la laguna. En los sistemas aerados artificialmente no slo se aplican las cantidades de oxigeno requeridas sino que se mantiene un contacto estrecho y uniforme con la biomasa, el material contaminante y el oxgeno disuelto en toda la extensin de la laguna alcanzando tasas de oxidacin de 1.5 a 2.0 d-1 y, en ocasiones, incluso ms elevadas.

Los principales factores para la determinacin de una laguna aerada son: la remocin de la DBO, la aeracin, y la produccin de lodos. Dado que la tasa de biodegradacin es mayor que en las lagunas no aeradas, las cantidades de oxigeno producido por las algas no constituyen un factor de diseo (Thirumurthi, 1991) La Figura 3.2 muestra un esquema general de las lagunas aeradas

Las lagunas de aeracin se clasifican en: Aeradas con mezcla, completa Aeradas con mucia parcial Las lagunas aeradas completa y parcialmente se diferencian por el nivel energtico empleado.

3.2.2.1Aeradas con mezcla completa En las lagunas aeradas con mezcla completa, el oxigeno disuelto y los slidos son mantenidos en suspensin de manera uniforme a travs del estanque por lo que se requiere una relacin suministro de potencia/volumen alta. La remocin de DBO5, vara de 50 a 60 % con la desventaja de que el efluente transporta una gran cantidad de slidos. De hecho, funcionan basicamente como un sistema de lodos activados sin recirculacin. 3.2.2.2Aeradas con mezela parcial Las lagunas aeradas parcialmente, mezcladas tambin se conocen como lagunas aeradas facultativas. En estas lagunas, la aeracin sirve slo para proveer un adecuado abastecimiento de oxigeno, lo que no garantiza que todos los sIidos est6n en suspension (completamente mezelado).

Lo anterior se debe a que al mantenerse el oxigeno, slo en las capas superiores del tanque una parte de los slidos est en suspensin, los cuales salen con el efluente, mientras la parte restante decanta en el fondo del mismo, (Middlebrooks y Crites, 1988). La principal ventaja de estas lagunas es que requieren menor drea superficial que, las lagunas facultativas sin aeracin. Generalmente, se disean come, reactores total o parcialmente mezclados, ya que la energia disipada es empleada para mantener el contenido de la laguna en suspensin (Figura 3.3). La remocin de DBO5 varia del 70 al 90%.

Una vez que la DBO ha sido degradada a niveles aceptables para su descarga a corrientes de agua la concentracin de los coliformes fecales por lo comn es muy alta (106 o 107). En este caso se recurre al uso de lagunas de maduracin que adernds pueden servir de criadero de peces. En general, una laguna de maduracin tiene una profundidad de 0.9 a 1.5 m. El tiempo de retencin depende de la eficiencia de remocin de patgenos usando a los coliformes fecales como indicadores, aunque hay modelos que incluyen la remocin de huevos de helmintos.

3.3.LAGUNAS ANAEROBIAS Las lagunas anaerobias son poco empleadas debido a los problemas relacionados con el olor. A finales de 1940, Parker demostr que si no se excede una determinada carga orgnica los gases malolientes no son de consideracin. La digestin anaerobia es rads lenta que la reaccin aerobia. Las lagunas anaerobias en general reciben altas cargas orgdnicas y no cuentan con zonas aerobias. Cornfinmente, son de 2.5 a 5 m de profundidad. Las dimensiones se seleccionan dando una relacin mnima del rea supeificiallvolumen de manera que tenga una retencin calorifica mxima (Eckenfelder Jr., 1989). La remocin de la DBO en el sistema es debida a la sedimentacin y adsorcin de los slidos (Figura 3.4).

3.4.LAGUNAS FACULTATIVAS Las lagunas facultativas son las ms utilizadas en el tratamiento de aguas residuales domticas e industriales. Tambin se les denomina lagunas de oxidacin de agua residual domstica o laguna fotosintticas. El tiempo de retencin hidrulica (t) varia de 5 a 30 dias y la profundidad de 1.5 a 2 m, dependiendo de su localizacin geogrfica, clima y del volumen requerido para almacenar el lodo sedimentado. Se recomienda mantener un bordo libre de 0.5 a 0.8 m para mnimizar los efectos del viento y el oleaje asi como absorber temporalmente sobrecargas hidrulicas (Figura 3.5).

3.7.SISTEMAS COMBINADOS Los sistemas lagunares mltiples e integrados forman un tratamiento ms economico y seguro que los sistemas convencionales y se disean de la misma forma que los sistemas individuales. Se pueden establecer distintas combinaciones de los tipos de lagunas en funcin de las caracteristicas del agua a tratar, de las exigencias del efluente y de la disponibilidad de terreno, bsicamente,. Para agua residual de origen domstico o equivalente, los sistemas ms adecuados son: a) Facultativa + Aerobia b) Facultativa + Facultativa + Aerobia c) Anaerobia + Facultativa + Aerobia d) Anaerobia + Facultativa + Maduracin e) Facultativa + Facultativa + Maduracin El establecimiento de lineas en paralelo es interesante en el caso de que exista fuerte estacionalidad y es Itil en las lagunas primarias para evitar problemas de funcionamiento, facilitar el secado y la limpieza de lodos.

Figura 3.10 Sistema lagunar integrado para el tratamiento del agua residual y agua aerada, recuperacin de nutrientes o reso (Oswald, 1991)

3.8.SISTEMAS CON RECIRCULACIN La introduccin de la recirculacin de una laguna posterior a otra tiene varias ventajas como: Disminuir los requerimientos de tierra. Evitar la generacin de olores. Controlar las variaciones estacionales. Incrementar en tres veces o ms de la carga orgnica critica, comparado con la carga permisible en una laguna facultativa. Mantener las condiciones aerobias en la entrada de la primer laguna, para eliminar olores generados. Distribuirla biomasa activa en la primer laguna Romper la estratificacin trmica, la cual reduce el funcionamiento, de la laguna (Marais, 1970, en Shelef y Kanarek, 1995) Incrementar la estabilidad y pocos cambios en las variaciones estacionales que afectan directamente la operacin asi como para las cargas orgnicas. Incrementar la capa de lodo sedimentado en todo el fondo de la laguna. Esta ventaja es marcada principalmente cuando se realiza la alimentacin. Reducir los costos energticos y de inversiones de equipo en general (bombeo y tuberia), asi como de una fuente de poder.

El manejo de la recirculacin se dio simultneamente, pero en forma independiente, en Nueva Zelanda y el Sur de Africa (Shelef y Kanarek, 1995) con el prop6sito de permitir el tratamiento de altas cargas orgnicas en la primer laguna en un sistema en serie, sin la generacin de malos olores ni molestias por vectores.

Figura 3.11 Esquernas de flujo de lagunas de estabilizacin con recirculacin

4.2.4. Lagunas de maduracin. Este tipo de laguna tiene como objetivo fundamental la eliminacin de bacterias patgenas. se construyen generalmente con tiempo de retencin de 3 a 10 das cada una, mnimo 5 das cuando se usa una sola y profundidades de 1 a 1.5 metros.