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Lagunas de Estabilización

Las lagunas de Estabilización pueden considerarse, en términos generales, como una solución muy conveniente para el tratamiento de afluentes cuando las condiciones locales lo permiten. Mediante una acción física y por una conjunción de procesos desarrollados por bacterias y algas, se puede lograr una eficiente depuración de líquidos cloacales y de algunos desagües industriales, con un costo mínimo de mantenimiento.

A partir del año 1950 que estas lagunas merecieron especial interés, efectuándose numerosos trabajos de laboratorio y de plantas experimentales, examinándose la influencia de diversos factores, entre ellos la insolación, los vientos, temperatura, producción de algas, etc. En una palabra, se estudió el proceso de purificación, el cual consiste fundamentalmente en que el oxígeno necesario para la estabilización de la materia orgánica del líquido es suministrado por las algas, cuyo desarrollo se favorece expresamente; dicho oxígeno es equivalente al que se suministra en los tratamientos clásicos: lechos percoladores, barros activos, etc.; Gotaas y sus colaboradores propusieron que se denominara oxigenación fotosintética a este proceso de purificación.

Se llegó también en estos estudios a la conclusión de que el fenómeno de la depuración de las aguas está íntimamente ligado a las actividades que desarrollan dos grupos de microorganismos, algas y bacterias, manifestando otros autores que viven en simbiosis.

La materia orgánica contenida en el líquido cloacal es aprovechada por las bacterias, aeróbicas o anaeróbicas en un principio del tratamiento, pero finalmente en aerobiosis como ya veremos. Estas bacterias al utilizar la materia orgánica producen dióxido de carbono (CO2), amoníaco (NH3), etc., que son sustancias que favorecen el desarrollo de las algas, constituyendo su materia viva.

En resumen puede decirse que en las lagunas se cumple un ciclo biológico en el que participan las algas, que sintetizan por fotosíntesis material celular, utilizando dióxido de carbono y produciendo oxígeno, siendo este último a su vez aprovechado por los microorganismos para oxidar el material orgánico del líquido cloacal que se incorpora a la laguna.



Dichos estudios cubrieron particularmente las lagunas aeróbicas. Establecieron así en lineamientos generales, que en el tratamiento con estas lagunas hay una serie de factores que no pueden controlarse:
• Cantidad de luz
• Temperatura
• Vientos

Y una serie de factores que pueden ser controlados:
• Carga de la laguna por unidad de superficie
• Profundidad
• Período de detención
• Recirculación
• Distribución de la carga, y
• Operación ya sea esta en serie o en paralelo, y con Recirculación.

La temperatura afecta muchísimo al proceso; puede ser controlada en parte variando la profundidad del enlagunamiento. En invierno hay, por supuesto, menor producción de oxígeno siempre en función de la cantidad de algas y de luz.
Puede señalarse también los factores que suelen alterar el rendimiento de una laguna, a saber:
1. Naturaleza física, química y biológica del líquido.
2. Vientos que influyen en los procesos de aireacion homogenización de los líquidos de la laguna.
3. Precipitaciones pluviales.
4. Calidad del terreno, pues deben considerase las infiltraciones.
5. Evaporación.

En algunas lagunas pueden presentarse el problema de olores en estaciones críticas; también puede originarse, en especial cuando hay excesiva vegetación, el problema de los mosquitos.

Lagunas anaeróbicas. Son las cargadas con mucha materia orgánica, la que lógicamente agota el oxígeno disuelto de las aguas. La degradación de la materia orgánica se efectúa por bacterias anaeróbicas, en cierta forma como si se tratara de cámaras sépticas.
El hidrógeno sulfurado puede ser el responsable de malos olores; por eso se recomienda ubicar este tipo de lagunas a cierta distancia de las poblaciones y considerando los vientos predominantes en la región, establecer una forestación que actúe en forma de pantalla, para evitar o disminuir el efecto de los olores. En estas lagunas, al no haber oxígeno disuelto en las aguas, no hay prácticamente desarrollo de algas. Por su construcción debe darse una mayor profundidad con relación a su superficie, con lo que se procura mantener la temperatura.
Con estas lagunas se puede obtener una remoción de la D.B.O., del 40 al 70%; bastante aceptable si se compara con una sedimentación simple que produce una disminución de la D.B.O., del orden del 30%.

Lagunas aeróbicas. La descomposición y estabilización de la materia orgánica se produce en medio aeróbico y el oxígeno disuelto permite muy bien el desarrollo y multiplicación de las algas, no habiendo formación de olores. El efluente puede ser de un color verde debido a la gran cantidad de algas que lleva en suspensión.
Se observa también variaciones del pH del agua de estas lagunas: las algas consumen el dióxido de carbono producido por la acción bacteriana o bien el de los carbonatos ácidos del agua, elevándose así el pH del líquido.

Lagunas facultativas. Estas lagunas, por la cantidad de carga orgánica que reciben, actúan especialmente en la superficie en forma aeróbica y es frecuente que se observe un proceso anaeróbico en su fondo, en particular en las proximidades del barro sedimentado.
Es deseable que el proceso aeróbico en las capas superiores del agua, se mantenga siempre, para evitar así el desprendimiento de olores desagradables.

Se afirma en aquella publicación que “con este tratamiento se puede obtener un grado de purificación igual o mejor que con los métodos convencionales de tratamientos que conocemos, pero que los capitales invertidos, costos de operación y mantenimiento requeridos, son muchísimos menores que los gastos de las plantas por métodos convencionales”.

Definiciones - Clasificaciones

El empleo de lagunas de estabilización puede considerarse, en términos generales, como una solución muy conveniente cuando las condiciones locales lo permiten. Mediante una acción física, y fundamentalmente, en la mayoría de los casos, por una conjunción de procesos desarrollados por bacterias y algas, se puede lograr una eficiente depuración de líquidos cloacales y de algunos desagües industriales, con un costo mínimo de mantenimiento.
Las lagunas de estabilización ofrecen la ventaja de su muy sencilla y rápida ampliación, de modo que es fácil ir siguiendo en capacidad de tratamiento, el real crecimiento de los caudales a tratar, medida que aumenta e número de conexiones domiciliarias, y naturalmente dento de un plan de obras razonables. Ello permite, además, obtener progresivamente resultados de explotación y, conforme a los mismos, ajustar el dimensionamiento de las sucesivas ampliaciones. Debe preverse, por supuesto, la necesaria reserva de tierra con previsiones de futuro.
En pocas líneas se puede resumir las ventajas que ofrecen las lagunas de estabilización, siempre que las condiciones del problema hagan factible su empleo:
• Prácticamente no hay estructuras.
• No son necesarios equipos mecánicos.
• No es necesaria energía eléctrica.
• Mínima pérdida de carga.
• Operación muy simple.
• Mantenimiento con poco personal, no especializado.
• Ampliaciones y modificaciones fáciles.
• Alta eficiencia en la eliminación o inactivación de microorganismos patógenos.

Las lagunas de estabilización no mecanizadas a que nos referimos en este curso pueden clasificarse en:
• Anaeróbicas.
• Facultativas.
• Aeróbicas.

Las lagunas anaeróbicas favorecen la descomposición de la materia orgánica contenida en los desagües por una acción bacteriana que se desarrolla en ausencia de oxígeno disuelto.
En las lagunas facultativas se pueden distinguir dos zonas: un superior en la cual se mantienen condiciones aeróbicas, vale decir disponibilidad de oxígeno disuelto, y un inferior que opera en condiciones anaeróbicas.
Por último, en las lagunas aeróbicas, que se denominan también lagunas de oxidación, se pretende mantener exclusivamente en toda la masa de agua, condiciones aeróbicas.
En los niveles superiores de las lagunas facultativas y en las lagunas aeróbicas, donde es esencial la presencia de oxígeno disuelto, cumplen un acción fundamental las algas.

Las lagunas aeróbicas no han resultado, por el momento, aplicable en la práctica: han llamado la atención por su elevada eficiencia y han sido muy estudiadas, pero no han encontrado campo de aplicación por la necesidad de cumplir condiciones muy estrictas en su diseño y en su explotación, lo que las hace costosas y muy poco prácticas.
Para el tratamiento de desagües cloacales pueden aplicarse lagunas facultativas, o bien lagunas anaeróbicas y facultativas en serie. Esta disposición en serie disminuye el área requerida pero no siempre es aconsejable por las limitaciones propias de las lagunas anaeróbicas.


LAGUNAS AEROBICAS

Las lagunas aeróbicas, que suelen llamarse también “lagunas de oxidación”, son aquellas que basan su funcionamiento en el mecanismo de la oxidación, por medio de la cual la materia orgánica es descompuesta.
El oxígeno es suministrado fundamentalmente por la acción de la fotosíntesis, que requiere un gran desarrollo de algas, las que pueden ser removidas como un producto residual estimable.
Las lagunas aeróbicas han sido desarrolladas principalmente para llevar a cabo estudios experimentales de laboratorio y plantas pilotos en pequeña escala, de superficies de aproximadamente 40m2.
Estas unidades funcionan con bajos tirantes del orden de 0,15m a 0,30m y cargas variables de D.B.O., entre 110 y 120kg/ha.día y períodos de detención de 2 a 6 días.
La razón de la baja profundidad es facilitar la penetración de la luz y generalmente son revestidas para permitir la mezcla e impedir el crecimiento de maleza.
Este tipo de laguna presenta la ventaja de no provocar problemas de olores desagradables y la eficiencia en la remoción de la D.B.O. puede alcanzar valores del 80 al 95%.
Estas lagunas tienen como fuentes de oxígeno el producido por las algas por medio de la fotosíntesis.
El oxígeno así producido por las algas es utilizado a su vez por las bacterias aeróbicas que lo utilizan para oxidar la materia orgánica descargada en la laguna.

Consideraciones de diseño
En razón de que el proceso se basa en condiciones estrictamente aeróbicas, el diseño debe ser apropiado para conseguirlas, en forma tal que se deberá prever una gran área superficial en relación al volumen, factor éste que facilitará el gran desarrollo de algas. La concentración de las mismas debe ser alta y en consecuencia se asegurará una apropiada producción de oxígeno.

Funcionamiento
 Producción de algas
La producción de algas varía de 2,5t por ha y por mes a 12,5t por ha y por mes, para condiciones de invierno y en verano respectivamente.
La producción dependerá de la luz, temperatura y ubicación geográfica.
 Remoción de D.B.O.
Una laguna de estabilización aeróbica es apta para llevar a cabo un alto grado de tratamiento, medido en términos de D.B.O.. Con eficiencias del orden del 80 al 95%.

Factores
Depósito de barro
En la laguna se produce sedimentación de barro que puede ser muy pronunciada en las inmediaciones de las entradas del líquido, llegando la acumulación del barro a representar el 50% de la materia orgánica afluente.
Par evitar o anular la formación de acumulaciones de barro en el fondo y en consecuencia lograr un acuerdo funcionamiento de la laguna, se deben prever pequeñas profundidades. Este efecto contrario de los sedimentos puede ser evitado demás distribuyendo el líquido en la laguna por medio de entradas múltiples, orientando la unidad en forma tal que se facilite la acción del viento par alcanzar una mezcla positiva y provocando turbulencia en el líquido contenido en la laguna para este último fin.



LAGUNAS ANAERÓBICAS

El proceso es fundamentalmente anaeróbico: estabilización de la materia orgánica por acción bacteriana anaeróbica, con ausencia total de oxígeno disuelto en la laguna.
En el proceso anaeróbico, considerado en términos generales, la materia orgánica es licuada, gasificada, mineralizada y transformada en materia orgánica más estable. Dentro de este complejo proceso se pueden destacar dos etapas básicas: licuación y gasificación. En un proceso bien balanceado, ambas tienen lugar simultáneamente.
El término “licuación” en el sentido en que aquí se lo aplica supone la transformación de partículas suspendidas en compuestos solubles; los complejos orgánicos suspendidos en el líquido cloacal, no son aprovechables por las bacterias actuantes en la digestión, mientras no hayan sufrido esa transformación. El ataque inicial que la permite es efectuado por enzimas elaboradas por bacterias.
Las bacterias que en primer término aprovechan los compuestos solubles disponibles, los descomponen dando como productos finales característicos, ácidos orgánicos y alcoholes. La producción de ácidos que caracteriza a esta etapa, ha dado lugar a su designación como “fase ácida”.
En el proceso de “gasificación”, actúa un segundo grupo de bacterias, “productoras de metano” que pueden utilizar los ácidos orgánicos formados y otros compuestos presentes. Los ácidos orgánicos son descompuestos en dióxido de carbono y metano.
En esta fase el pH, que tiende a disminuir en la primera etapa, tiende a aumentar; a esta fase se la conoce como de “fermentación alcalina”.
La población bacteriana debe llegar al máximo en un proceso de digestión si se desea obtener una descomposición lo más rápida posible y condiciones que permitan absorber cargas bruscas. Una baja población bacteriana no es capaz de actuar satisfactoriamente por causa del retardo con que responde a un aumento de la alimentación.
La temperatura ejerce un profundo efecto sobre los procesos anaeróbicas. En las lagunas aeróbicas los procesos son más rápidos con temperaturas mayores.
La intensa carga que reciben estas lagunas determinan las condiciones de anaerobiosis. Para facilitar los procesos de este tipo debe tenderse, de acuerdo con lo precedentemente expuesto, a mantener en lo posible la temperatura del líquido: conviene dar a las lagunas cierta profundidad, en general entre 1,80 a 3,00m; naturalmente, si conviniera por la topografía del lugar, no hay inconveniente en darle profundidades mayores.
Con relación al dimensionamiento de las lagunas aeróbicas, por el momento, que sea aconsejable otra forma de dimensionamiento que la expresada en la carga de D.B.O. por día y por unidad de volumen de laguna.
Remueven un 70% de D.B.O.
Desde el punto de vista bacteriológico, la eficiencia es mucho menor que la que se obtiene en lagunas facultativas; puede ser del orden de un 40% en remoción de coliformes.
El efluente de lagunas anaeróbicas no contiene oxígeno disuelto, es frecuentemente turbio, ligeramente coloreado (grisáceo) y, salvo casos muy particulares, debe ser sometido posteriormente a un tratamiento, llevado a cabo habitualmente por lagunas facultativas.
Esta combinación de lagunas anaeróbicas y facultativas en serie, constituye las condiciones locales lo permiten, una solución interesante por la disminución del área total requerida.
Conviene adaptar las formas de las lagunas anaeróbicas a la topografía del lugar, pero procurando darle s una forma alargada, con una relación largo : ancho del orden de 3:1 a 4:1.
Se aconseja que el efluente ingrese por conductos múltiples, dispuestos en la extremidad de entrada, para favorecer una mejor distribución de la carga orgánica.
El talud del lado interior puede ser, en lagunas anaeróbicas, de 1:3 a 1:4, dependiendo la calidad del terreno, y del lado exterior de 1:2 a 1:3.
Por lo expuesto se recomienda muchas veces, especialmente para las lagunas anaeróbicas muy cargadas, que se lo construya, como mínimo, en número de dos.
Los inconvenientes que presentan las lagunas anaeróbicas se vinculan con su aspecto, poco estético, y con la posibilidad de producción de olores desagradables.
Por precaución, ubicar las lagunas anaeróbicas en lugares despoblados, considerar la dirección y sentido de vientos reinantes y dominantes; naturalmente es una condición difícil de cumplir permanentemente y además en general, la ubicación de las lagunas con respecto a la población a servir está determinada por razones topográficas y de ubicación del cuerpo receptor. Una distancia mínima a respetar puede ser la de 1km aproximadamente del límite urbano. Para aumentar la protección en este sentido conviene crear “cortinas” de árboles y arbustos de hojas perennes o aún rodear las lagunas anaeróbicas con “cortinas” de este tipo.

LAGUNAS FACULTATIVAS

En las lagunas facultativas pueden reconocerse tres zonas de descomposición:
• Una zona con oxígeno disuelto en la que predominan bacterias aerobias, especialmente en la parte superior de la laguna.
• Una zona con total ausencia de oxígeno disuelto, al fondo de la laguna, donde sedimenta gran parte de los sólidos suspendidos en el líquido: anaerobiosis.
• Una tercera zona intermedia en que el contenido de oxígeno disuelto puede ser muy variable y aun estar ausente.

En la zona superior se produce la oxidación de la materia orgánica carbonácea por bacterias aeróbicas.
El oxígeno disuelto necesario para estos procesos de oxidación que se desarrollan en la parte superior de las lagunas facultativas proviene de dos fuentes: de las algas que se desarrollan en esa zona y de la aireación que se opera en la superficie de la laguna.
Los estratos superiores aerobios “cubren” la porción anaeróbica en la que se desarrollan procesos similares a los descriptos al tratar de lagunas anaeróbicas; normalmente no hay problemas de olores.
Con respecto al dimensionamiento de las lagunas facultativas. adoptar como criterio de dimensionamiento la carga de D.B.O. por unidad de superficie y por día kg.
Volviendo a la expresión del área de lagunas facultativas determinadas por “carga superficial” podría tomarse entre nosotros, provisoriamente y hasta lograr la necesaria experiencia, valores entre 75 y 120kg DBO/ha.día.
En cuanto al tirante líquido, el mismo no debe ser nunca menor de 0,90m por razones de mantenimiento: crecimiento de malezas en la laguna y consiguiente proliferación de mosquitos. Un valor recomendable en condiciones medias es 1,00m. En zonas más frías o calientes, conviene aumentar el tirante hasta 1,50m. Cuando el líquido contenga muchos sólidos sedimentables conviene también aumentar algo el tirante líquido.
En algunas regiones, con climas muy particulares, la intensa evaporación puede originar algunas sin efluente, y en otras, precipitaciones pluviales muy intensas, sobreelevaciones del nivel líquido y fuertes caudales efluentes.
Cuando el suelo se muy permeable puede haber dificultades en “llenar” la laguna, con las consiguientes fallas en la operación y dificultades en el mantenimiento. En esos casos puede ser necesario impermeabilizar los fondos.
La eficiencia en remoción de D.B.O. en lagunas facultativas puede ser de un 75 a 90%. Con respecto a la remoción de las bacterias, se considera que en sistemas correctamente proyectados y en condiciones comparables, la eficiencia en lagunas facultativas es de 90 a 99,9%.


En el proyecto de lagunas facultativas deben considerarse los siguientes aspectos:

a) Ubicación. Considerar:
• Disponibilidad de áreas adecuadas.
• Dirección de vientos reinantes y dominantes.
• Distancia del área poblada. El aspecto de las lagunas facultativas correctamente proyectadas y bien mantenidas es agradable, de color verdoso, sin olores.
• Calidad del suelo y subsuelo.
• Aguas subterráneas próximas que se utilicen. Su protección.
• Arboledas que puedan hacer pantalla contra en viento y perjudiquen al impedir su acción en la aireación superficial. No dejar árboles cerca de las lagunas, especialmente las de hojas caduca.

b) Número de unidades: una, dos o más. 1y 4 hectáreas.
c) Disposición de unidades: en paralelo; en serie cuando se desea intensificar el tratamiento.
d) Forma: determinada por condiciones locales: topografía, dirección de vientos.
e) Entrada del líquido afluente. La entrada puede ser apoyada contra el fondo.
f) Salida del efluente. Por vertedero. Alejada de la entrada.
g) Fondo de la laguna: lo más regular posible económicamente.
h) Taludes: de acuerdo con la calidad del terreno; lado del agua 1:3 a 1:5, lado exterior 1:2 a 1:3.


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4 comentarios:

  1. contiene un informacion muy importante

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  2. Le falta, esta incompleto,

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  3. Si de seguro la informacion respecto a lagunas de estabilizacion es mucho mas amplia.
    Pero a modo de guia y para dar inicio este texto sirve. Cuando consigamos mas lo publicamos.
    Saludos

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  4. en unas horas rindo una materia llamada Biotecnolgía, y este apunte me sirvió para terminar de completar la info que yo tengo.

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