INDICEI. INTRODUCCION....................................................................................................................2

II. OBJETIVOS............................................................................................................................4

2.1 Objetivo general...........................................................................................................4

2.2 Objetivos específicos....................................................................................................4

III. Marco teórico.......................................................................................................................4

3.1 Diseño de la lagunas facultativas primarias y secundarias del distrito de Habana.......4

3.2 DISEÑO DE LAGUNAS FACULTATIVAS PRIMARIAS HABANA.........................................5

3.2 DISEÑO DE LAGUNAS FACULTATIVAS SECUNDARIA HABANA......................................9

3.3 Lagunas de estabilización facultativas........................................................................12

3.4 Metodología...............................................................................................................13

3.5 Diseño de lagunas anaerobias....................................................................................14

IV. CONCLUSIONES..................................................................................................................18

V. RECOMENDACIONES..........................................................................................................18

VI. BIBLIOGRAFÍA.....................................................................................................................18

VII. ANEXOS..............................................................................................................................19

1

I. INTRODUCCION

Uno de los factores indispensables para tener una adecuada protección de las

fuentes de suministro de agua es contar con tecnologías que provean un

tratamiento efectivo y adecuado al agua residual. Para generalizar esta práctica

es necesario contar con los recursos económicos y humanos necesarios que,

para la realidad de nuestro país, se traduce en implantar sistemas eficientes,

poco mecanizados y de bajo costo de inversión y operación.

En este contexto, las pequeñas comunidades e industrias aisladas que

generan residuos líquidos biodegradables pueden considerar a las lagunas de

estabilización como una opinión de tratamiento. De igual forma, ciudades

importantes localizadas en climas cálidos con disponibilidad de terreno barato y

con las características compatibles para este tipo de sistemas pueden

encontrar en ellas una opción viable.

Sin embargo, el uso de otros métodos de tratamiento de aguas residuales

resulta mejor y más económico cuando las comunidades o industrias de

cualquier tamaño se encuentran ubicadas en zonas donde el terreno es

escaso, de costo elevado, con poca estabilidad y resistencia, de alta

permeabilidad o con costos elevados de excavación. Las lagunas se han

empleado para tratar aguas residuales desde hace 3,000 años.

El primer tanque de estabilización artificial que se construyó fue en Sail

Antonio, Texas, en 1901. Para 1975 se encontraban operando 7,000 lagunas

en los Estados Unidos y 868 en Canadá durante 1981 (Thirumurti, 1991). En

México, actualmente se tienen instaladas 357 plantas de este tipo. En general,

las lagunas son depósitos construidos mediante la excavación y compactación

de la tierra que almacenan agua de cualquier calidad por un periodo

determinado. Las lagunas constituyen un tratamiento alterno interesante ya que

permiten un manejo sencillo del agua residual, la recirculación de nutrientes y

la producción primaria de alimento en la cadena alimenticia (Oswald, 1995). Su

popularidad se debe a su simplicidad de operación, bajo costo y eficiencia

energética. Sin embargo, y como lo señaló Arceivala et al., 1970 (en

Thirumurthi, 1991), "a pesar de su aparente simplicidad, las lagunas de

estabilización son reactores bioquímicos complejos que requieren un adecuado

diseño " y más que el tipo de modelo matemático que se emplee para su

2

diseño, es necesario tomar en cuenta las condiciones ambientales que

determinan su forma de operación.

Este capítulo trata de los distintos métodos utilizados para el diseño de lagunas

de estabilización. Aunque el operador de las lagunas se encuentra con la

planta ya construida, es muy conveniente que conozca los principios en que se

basa su diseño, ya que de esta forma será capaz de detectar posibles fallos, e

intentar mejorar el rendimiento de la instalación modificando en lo posible su

esquema operativo. El diseño de lagunas de estabilización se ha llevado a

cabo tradicionalmente mediante procedimientos simplificados, basados por lo

general en la eliminación de una sola variable (materia orgánica como DBO5 es

la variable de diseño por excelencia). Existe una gran variedad de métodos de

diseño, lo que constituye un reflejo de las múltiples condiciones en las que

éstos han sido deducidos (distintos tipos de alimentación, situación geográfica,

condiciones climáticas, etc.). Los parámetros en los que se basan normalmente

los cálculos son uno o varios de los siguientes:

Carga volumétrica (g DBO5/m3 día).

Carga superficial (kg DBO5/ha día).

Tiempo de retención hidráulica (días).

3

II. OBJETIVOSII.1Objetivo general

Aprender el diseño de la laguna facultativo.

II.2Objetivos específicos

Conocer los procesos para el diseño de la laguna facultativa.

Identificar los estudios que se necesita para el diseño de la laguna

facultativa.

III. Marco teórico

III.1 Diseño de la lagunas facultativas primarias y secundarias del distrito de Habana

Para el diseño de las lagunas facultativas se recolecto los datos de la

localidad de Habana.

4

PLANTA DE TRATAMIENTO DE LA LOCALIDAD DE HABANA

5

DIMENSIONAMIENTO DE SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESMEDIANTE LAGUNAS DE ESTABILIZACION FACULTATIVAS (PRIMARIAS Y SECUNDARIAS)

DISEÑO DE LAGUNAS FACULTATIVAS

POBLACION DE DISEÑO===================> 3525 HabitantesDOTACION==============================> 150 lt/hab/díaCONTRIBUCIONES:AGUA RESIDUAL=========================> 80 %DBO5==================================> 50 grDBO/hab/díaTEMPERATURA DEL AGUA PROMEDIODEL MES MAS FRIO======================> 24.4 °C

Caudal de Aguas residuales (Q):Población x Dotación x %Contribución 423.00 m3/díaQ(l/s) 4.90 l/sCarga de DBO5 (C):Población x Contribución percapita 176.25 KgDBO5/díaCarga superficial de diseño (CSdis)Cs = 250 x 1.05 ^(T-20) 309.87 KgDBO5/Ha.día

Area Superficial requerida para lagunas primarias (At)At = C/CSdis 0.57 HaTasa de acumulación de lodos 0.04 m3/(habitante.año)Periodo de limpieza 5.00 añosVolumen de lodos 740.25 m3

Número de lagunas en paralelo (N)Número de lagunas en paralelo seleccionado=====> 2 Unidad(es)

AREA UNITARIA (Au) 0.28 HaCAUDAL UNITARIO AFLUENTE (Qu) 211.50 m3/dia

RELACION Largo/Ancho (L/W)===============> 3.00 <entre 2 y 3>

ANCHO APROXIMADO (W): 30.00 LONGITUD APROXIMADA (L): 90.00

Perdida:infiltración - evaporación==============> 0.50 cm/diaCarga Inicial de Agentes Patogenos============> 2.00E+11 Nº de bacterias/hab./dìa

Coliformes fecales en el crudo:===============> 1.67E+08NMP/100 ml

Lagunas Primarias facultativasTasas netas de mortalidad

6

Kb PRIMARIAS Kb(P) = 0.6x 1.05^(T-20) 0.744 (1/dias)

Diseño:Longitud Primarias (Lp) 105.00 mAncho Primarias (Wp) =====================> 35.00 mProfundidad Primarias (Zp)==================> 1.80 mP.R. (Primarias) 34.3 díasFactor de correción hidráulica(HCF)===========> 0.60 P.R. (Primarias) corregido 20.6 díasNumero de dispersion d = 0.122 Factor adimensional a = 2.905 Caudal efluente unitario 193.13 m3/díaCaudal efluente total 386.25 m3/díaC.F en el efluente 5.06E+04 NMP/100mlEficiencia parcial de remoción de C.F. 99.9697 %Area Unitaria 0.37 HaArea Acumulada 0.74 HaVolumen de lodos 370.13 m3

Lagunas secundariasTasas netas de mortalidad Kb secundariasKb(S) = 0.8 x 1.05^(T-20) 0.992 1/(día)

Número de lagunas secundarias===============> 2 unidad(es)Caudal afluente unitario 193.13 m3/díaRelacion Longitud/Ancho (L/W)===============> 2.00 Longitud secundarias (Ls) 67.60 mAncho Secundarias (Ws) ===================> 33.80 mProfundidad Secundarias (Zs)================> 1.80 mP.R. (Secundarias) 22.63 díasFactor de correción hidráulica(HCF)===========> 0.70 P.R. (Secundarias) corregido 15.84 diasNumero de dispersion d = 0.193 Factor adimensional a = 3.621 Caudal efluente 181.70 m3/diaCF en el efluente 3.82E+01 NMP/100mlArea Unitaria 0.23 Ha

Período de retención total 36.40 díasEficiencia global de remoción en: 100.00 %Coliformes Fecales

Area Total Acumulada 1.19 Ha(Sección media)

Resumen de dimensiones Resumen de dimensiones PRIMARIAS SECUNDARIAS Número de primarias 2.00 Número de secundarias 2.00 Inclinación de taludes (z) 3.00 Inclinación de taludes (z) 3.00 Profundidad util 1.80 m Profundidad 1.80 mAltura de lodos 0.20 m Borde Libre 0.50 m Borde Libre 0.50 m

7

Profundidad total 2.50 m Profundidad total 2.30 mDimensiones de espejo de agua Dimensiones de espejo de agua Longitud 110.40 m Longitud 73.00 m Ancho 40.40 m Ancho 39.20 mDimensiones de Coronación Dimensiones de Coronación Longitud 113.40 m Longitud 76.00 m Ancho 43.40 m Ancho 42.20 mDimensiones de fondo Dimensiones de fondo Longitud 98.40 m Longitud 62.20 m Ancho 28.40 m Ancho 28.40 mCaudal efluente unitario Caudal efluente unitario q 193.13 m3/día q 181.70 m3/día q 2.24 l/s q 2.10 l/sCaudal efluente total primario Caudal efluente total secundario Q 386.25 m3/día Q 363.40 m3/día Q 4.47 l/s Q 4.21 l/s Area unitaria en la coronación Area unitaria en la coronación 0.49 ha 0.32 haArea total primarias (coronación) Area total secundarias (coronación) 0.98 ha 0.64 ha Area total de tratamiento (Primarias y secundarias-coronación) 1.63 ha Area Total (+ 15%) 1.87 Ha Requerimiento de terreno: 5.30 m2/habitante COMENTARIOS:

> Este pre-dimensionamiento es referencial, las dimensiones reales se determinarán sobre la base de las áreas disponibles, la topografía y la mejor ubicaciónrespecto a la ciudad y las zonas de disposición y/o utilización de efluentes

> Los valores de tasas de mortalidad incluidos en la hoja de cálculo correspondena los valores encontrados

> Se sugiere calibrar el modelo para las condiciones locales de cada pais> Para cualquier información adicional dirigirse al Centro Panamericano de Ingeniería

Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS) de la Organización Panamericanade la Salud, con sede en Lima- Perú

> Podrá obtener asistencia técnica del ingeniero Guillermo León Suematsu, Consultor enIngenieria Sanitaria y Ambiental (ex Asesor de CEPIS en Tratamiento de Aguas Residuales)Profesor de la Facultad de Ingeniería Ambiental de la Universidad Nacional de Ingenieríaen Lima - Perú

Direccion del CEPISLos Pinos 259 - Urb. Camacho, Lima 12, PERUCasilla Postal 4337 - Lima 100 - PERU

Telefono: (511) 437-1077Fax : (511) 437-8289Correo Electronico (E-mail)Internet: cepis@cepis.org.pe

Direccion del ingeniero Guillermo León SuematsuProlog. Parinacochas 2064, Lima 13, PERU

8

Telefonos: (511) 265-6937 (511) 344-4468(511) 471-7229

Fax : (511) 471-5131 (511) 344-4157Celular: (511) 965-7995Correo Electronico (E-mail)Internet: gleon@uni.edu.pe

gleon@digesa.sld.pe

9

III.2 DISEÑO DE LAGUNAS FACULTATIVAS PRIMARIAS HABANA

El dimensionamiento del Sistema de tratamiento de las aguas residuales mediante Lagunas de EstabilizaciónFacultativas Primarias, es el siguiente:

DATOS GENERALES:

POBLACION DE DISEÑO AL 2045 ===========> 3525 HabitantesDOTACION ============================> 150 Lt/hab/día

CONTRIBUCIONES:AGUA RESIDUAL =======================> 80 %

DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO ( DBO )DBO5 (Carga orgánica percápita a 5 días y 20ºC) ====> 50.00 grDBO/hab./día

CARGA INICIAL DE AGENTES PATOGENOS ===> 2.00E+11 Nº de bacterias/hab./día

TEMPERATURA DEL AGUA PROMEDIO ======> 24.40 °C ( En el mes mas frío )

Pérdida por: infiltración y/o evaporación ( q ) 0.50 cm/día

CALCULOS:

CAUDAL DE AGUAS RESIDUALES ( Q ):Población * Dotación * %Contribución 4.90 Lt/Seg.

10

CARGA ORGANICA TOTAL ( Co ):Población * Contribución Percápita 176.25 KgDBO5/día

CARGA SUPERFICIAL DE DISEÑO ( CSdis )Para Laguna Aeróbica, donde no se producirán malos olores:CSdis = 250 x 1.05 ^(Tº-20) 309.87 KgDBO5/(Ha.día)

AREA SUPERFICIAL REQUERIDA.- Para lagunas primarias.A = Co/CSdis 0.57 Has (Area Total)

NUMERO DE LAGUNAS ( NL ).-Seleccionado en paralelo 2 Unidades

ACUMULACION DE LODOSTasa de acumulación de lodos 0.04 m³/(habitante.año)Periodo de limpieza 5.00 añosVolumen total de lodos = Pob*Tasa*P Limp. 740.25 m³Volumen unitario de lodos = Vol.Total/NL 370.13 m³

DIMENSIONES DE LA LAGUNA:CAUDAL UNITARIO AFLUENTE ( Qu = Q/NL ) 2.45 Lt/Seg.AREA UNITARIA ( Au = A/NL ) 0.28 HasRELACION Largo/Ancho ( L/W ), entre 2 y 3 . 3ANCHO APROXIMADO ( W ) 30.79 m.LONGITUD APROXIMADA ( L ) 92.37 m.

LAGUNAS PRIMARIAS FACULTATIVASTasas netas de mortalidad Primarias Kb(P)

Kb(P) = 0.6x 1.05^(Tº-20) = 0.744 (Lt/día)

11

Coliformes Fecales en el afluente o ingreso a Laguna ( CFa )CFa = Carga bacteriana * Población / (Q*10) = 1.67E+08 NMP/100 ml

Colif. Fecales en el receptor (río, lago, etc.): ( CFa ) = 1.7E+03 NMP/100 mlDiseño:Longitud Primarias ( Lp ) 105.00 m.Ancho Primarias ( Wp ) 35.00 m.Profundidad Primarias ( Zp ) 1.80 m.Periodo de Retención P.R. = (Lp*Wp*Zp)/(Qu-q*Lp*Wp) 34.3 díasFactor de Correción Hidráulica ( HCF ) 0.60Periodo de Retención corregido P.R.c. 20.6 días

FLUJO DISPERSO EN LAGUNA PRIMARIANumero de dispersion ( d ):

d = 1.158*(PRc*(Wp+2*Zp))^0.489*Wp^1.511/((Tº+42.5)^0.734*(Lp*Zp)^1.489) = 0.122 Factor adimensional a = ( 1+4*Kb(P)*PRc*d )^0.5 = 2.905 Caudal efluente unitario Qeu = Qu - q*Lp*Wp 2.23524 Lt/Seg.Caudal efluente total Qet = Qeu*NL 4.47 Lt/Seg.Coliformes Fecales en el efluente o salida de la Laguna ( CFe )

CFe = CFa*4*a*2.718282^((1-a)/(2*d))/(1+a)^2 5.06E+04 NMP/100mlEficiencia parcial de remoción de C.F. = 100*(CFa-CFe)/CFa 99.97 % > 80 % ===> Tratamiento O.K.

RESUMEN DE DIMENSIONES

Número de lagunas primarias 2 Caudal efluente unitario Inclinación de taludes (1:H) 3 Qeu = 2.24 Lt/Seg.Profundidad útil 1.80 m. Qeu = 193.13 m3/díaAltura de lodos 0.20 m. Caudal efluente total primario

12

Borde Libre 0.50 m. Qet = 4.47 Lt/Seg.Profundidad total 2.50 m. Qet = 386.25 m3/díaDimensiones de espejo de agua Longitud 110.40 m. Area unitaria en la coronación Ancho 40.40 m. 4,921.56 m²Dimensiones de Coronación Area total en la coronación Longitud 113.40 m. 9,843.12 m² Ancho 43.40 m. Dimensiones de fondo Area Total (+ 20%) 11,811.74 m² Longitud 98.40 m. Ancho 28.40 m. Requerimiento de terreno: 3.35 m²/hab.

COLIMETRIA EN LA MEZCLA: Determinación de la concentración final de Coliformes Fecales en la mezcla (río).

CAUDAL DEL CUERPO RECEPTOR: "Qrecep." Quebrada Mishollo en estiaje = 20 Lt/Seg.

C.F. en la mezcla= (CFefl.*Qefl. + CFrecep.*Qrecep.)/(Qefl. + Qrecep.) = 10,630 NMP/100 ml.

====> AGUA NO ACEPTABLE

VERIFICACION DEL "K20" RAZON DE DECAIMIENTO DEL COLI-FECAL A 20°C: 250 < "K20" < 350

K20 = Co*10,000/(Atotal*1.05^(Tº-20)) = 159 < 350 ===> LAGUNA AEROBICA Es decir no se producirán malos olores.

COMENTARIOS:Las dimensiones reales se determinaron sobre la base de las áreas disponibles, la topografía

13

y la mejor ubicación respecto a la localidad y las zonas de disposición de efluentes.

> Las dimensiones para el área de espejo de agua, cumple, es decir, la laguna no operará en condiciones anóxicas,

no generará malos olores, ni se constituirá en foco infeccioso y de malestar a la población.

> El resultante de la mezcla en el río, no alterará los usos aguas abajo de la descarga, ni generará impactos

negativos, porque los valores son inferiores al límite para la calidad de uso, señalados en la reglamentación dela Ley General de Aguas.

Nº DE COLIFORMES FECALES

1 = C.F. Ingreso a la laguna = 166,666,6672 = C.F. Salida de la laguna = 50,5803 = C.F. Mezcla con el río = 10,630

En NMP/100 ml.

14

12

3

0

20000000

40000000

60000000

80000000

100000000

120000000

140000000

160000000

180000000 166,666,667

50,58010,630

DIMENSIONES LAGUNA PRIMARIA:

C

113.40 m.      

  98.40 m.  

           

43.4

0 m

.    

28.4

0 m

.

  3 m

A     A           

1.0 m 3.0 m

C 1.0 m

CORTE A-A

15

0.50 m.

3 m. 110.40 m. 3m:1

98.40 m. 3

2.00 m.

CORTE C-C

0.50 m. 3 m. 40.40 m. 3m.

:128.40 m. 3

16

17

III.3 Lagunas de estabilización facultativas

Una laguna facultativa se caracteriza por presentar tres zonas bien

definidas. La zona superficial, donde las bacterias y algas coexisten

simbi6ticamente como en las lagunas aerobias. La zona del fondo, de

carácter anaerobio, donde los sólidos se acumulan y son descompuestos,

fermentativamente. Y por último una zona intermedia, parcialmente

aerobia y parcialmente anaerobia, donde la descomposición de la materia

orgánica se realiza mediante bacterias aerobias, anaerobias y facultativas

(Figura 2.2).

Figura 2.2 Representación esquemática de las lagunas de estabilización

facultativas

La materia orgánica soluble y coloidal es oxidada por organismos

aerobios y facultativos utilizando el oxígeno producido por las algas que

crecen abundantemente en la parte superior de la laguna. EI dióxido de

carbono producido sirve de fuente de carbono para las algas. Los sólidos

presentes en el agua residual tienden a sedimentarse y acumularse en el

fondo de la laguna donde se forma un estrato de lodo anaerobio. La

descomposición anaerobia de la materia orgánica que se realiza en el

fondo de la laguna resulta en una producción de compuestos orgánicos

disueltos y gases tales como el di6xido de carbono, (CO2), el sulfuro de

18

hidrógeno (H2S) y el metano (CH4), que son oxidados por las bacterias

aerobias, o bien, liberados a la atmósfera.

La comunidad biológica del estrato superior de las lagunas facultativas,

es similar a, la descrita para las aerobias e incluyen algas.

Las lagunas facultativas se dividen a, su vez en lagunas totalmente

cerradas y de descarga controlada. Las primeras se aplican en climas en

los cuales las pérdidas por evaporación son mayores que la precipitación

pluvial. Mientras que, las de descarga controlada tienen largos tiempos

de retención y el efluente se descarga una o dos veces al año cuando la

calidad es satisfactoria. Las descargas se controlan con hidrogramas, así

es posible combinar la salida con los picos de gasto del influente, en otras

palabras actúan tanto como un mecanismo controlador de la

contaminación como un vaso regulador (Middlebrooks y Crites, 1988).

III.4 Metodología

Los datos utilizados fueron: pH, temperatura del agua(T) y ambiente(Tm),

caudal(Q), color(C), turbiedad(Tu), oxígeno disuelto(OD), conductividad

eléctrica(CND), sólidos disueltos totales(SDT), Demanda Bioquímica de

Oxígeno total(So) y soluble(DBOs), coliformes fecales. Los parámetros

fisicoquímicos y microbiológicos se analizaron en el laboratorio de

calidad del agua del Instituto de acuerdo a los métodos de análisis

establecidos en el Standard Methods For the Examination of Water and

Wastewater y las Normas Oficiales Mexicanas respectivas. Los

parámetros de campo se midieron al momento de colectar las muestras.

Cabe mencionar que los datos anteriores se tomaron de los informes

finales de la Planta de Tratamiento del IMTA (Escalante et. al., 1994;

Escalante, et. al.,1995).

Para la construcción de los modelos se realizó un análisis de regresión

múltiple utilizando un paquete estadístico de cómputo. Se seleccionaron

como variables de respuesta a la remoción de carga orgánica y

coliformes fecales. Se utilizaron como variables predictivas para la

remoción de carga orgánica: el pH, T, Tm, C, Tu, OD, CND, SDT, Tiempo

de residencia hidráulica(t), DBOt(So), Carga superficial aplicada(Csa),

DBOs, Carga de DBOs(DBOsapli). Y para la remoción de coliformes

19

fecales: pH, T, Tm, C, Tu, OD, CND, SDT,Tiempo de residencia

hidráulica(t), Coliformes fecales(No), Carga de coliformes fecales

aplicada(Na).

Se emplearon los datos con eficiencias superiores al 60% para

desarrollar los modelos de carga orgánica. Para el caso de coliformes

fecales se consideraron eficiencias por encima del 90%. Posteriormente,

se establecieron las combinaciones posibles entre las variables respuesta

y las variables predictivas del modelo.

Una vez que se tuvieron bien definidas las combinaciones, se procedió a

desarrollar los modelos. Para este propósito se utilizó un procedimiento

conocido como selección hacia atrás. Este procedimiento inicia la

regresión usando todas las variables propuestas, remueva el predictor

menos significante en el primer paso y continua removiendo variables

insignificantes hasta alcanzar un nivel óptimo (Draper y Smith, 1981).

Para efectuar una selección adecuada de los modelos se tomó en cuenta,

el conocimiento que se tiene sobre el tema y los siguientes criterios

estadísticos: El modelo debe satisfacer el análisis de residuos. Si no lo

satisface se pueden transformar variables (Draper y Smith, 1981),

eliminar valores atípicos o seleccionar nuevo subgrupo de predictores. El

modelo debe ser estadísticamente significante con un a = 0.01 (nivel de

confianza de 99%).

La constante de regresión estimada debe ser significante tomando un a

=0.01. Cuando no se cumple esta condición se sugiere practicar una

nueva regresión sin la constante. Este procedimiento contribuye a

mejorar la correlación del modelo.

El modelo de regresión debe explicar más del 90% de la variación total

(r2 > 0.90) y los coeficientes de regresión estimados deben ser

estadísticamente significantes tomando un a= 0.10. En la figura 1 se

resumen los pasos a seguir para desarrollar modelos confiables

III.5 Diseño de lagunas anaerobias

El diseño de lagunas anaerobias se lleva a cabo mediante

procedimientos empíricos. Los parámetros de diseño más adecuados

para lagunas anaerobias son la carga volumétrica y el tiempo de

retención hidráulico, ya que como vimos en el capítulo 5, la depuración en

medio anaerobio es independiente de los fenómenos de superficie

20

(reaireación, fotosíntesis) que desempeñan un papel primordial en las

lagunas facultativas y de maduración (W. H. O., 1987; Mara, 1976;

Middlebrooks y col., 1982; Gloyna, 1973). A pesar de esto, existen varios

procedimientos basados en la carga superficial necesaria para mantener

una laguna en condiciones anaerobias, aunque los datos sugeridos por

distintos autores varían enormemente. Por ejemplo, Eckenfelder (1970)

presenta datos relativos a lagunas anaerobias con cargas superficiales

entre 280-4.500 kg DBO5/ha día y profundidades entre 2,5-5 m, en las

que se alcanzan reducciones en la DBO5 entre 50- 80 %. Otros estudios

(Yáñez, 1980) sugieren un límite inferior de 1.000 kg DBO5/ha día para

mantener el medio anaerobio. La Agencia de Protección de Medio

Ambiente de Estados Unidos sugiere un intervalo de 220-1.100 kg

DBO5/ha día (U. S. Environmental Protection Agency, 1977). En cuanto a

procedimientos basados en la carga volumétrica, se han sugerido

distintos intervalos y límites. En la tabla 8.1 se han recogido algunos de

estos datos y los estudios de los que proceden.

TABLA 8.1

Intervalos de carga volumétrica recomendados para el diseño de lagunas

anaerobias

Por último, el tiempo de retención hidráulica es el parámetro de diseño

más utilizado para lagunas anaerobias. Sin embargo, y como ocurre en

los casos anteriores, la variabilidad de los datos presentados por distintos

autores es muy grande. Por tanto, el proyectista debe seleccionar

cuidadosamente entre los diferentes métodos existentes aquellos que se

hayan deducido en las condiciones más similares a las de la planta que

se proyecta. En la tabla 8.2 se han recogido los intervalos de tiempo de

retención recomendados por distintos autores. Los datos más elevados

(50 días) corresponden a observaciones experimentales en climas fríos y

21

deben, en consecuencia, interpretarse teniendo en cuenta que la

actividad anaerobia se paraliza prácticamente por debajo de l0º C (W. H.

O., 1987).

TABLA 8.2

Tiempos de retención hidráulica recomendados para el diseño de lagunas

anaerobias

En cuanto a la eliminación de materia orgánica como DBO5, los valores

encontrados oscilan entre 50 % en invierno y 80 % en verano, con temperaturas

superiores a 25º C (W. H. O., 1987). Basándose en los resultados obtenidos en

el estudio de fosas sépticas en Estados Unidos y Zambia, se ha sugerido la

siguiente fórmula empírica para la reducción de materia orgánica en lagunas

anaerobias en función del tiempo de residencia (Middlebrooks y col., 1982):

Lp = Lo / kn(Lp/Lo)n (R+ 1) (8.1)

Donde

Lo = DBO5 del influente (mg/l);

Lp= DBO5 del efluente (mg/l);

R = tiempo de retención (días);

n = exponente empírico, adimensional, y

kn = coeficiente de diseño, adimensional.

Esta ecuación se considera válida en climas tropicales y subtropicales.

Como puede verse a partir de los datos anteriores, la gran variabilidad en los

métodos propuestos por diferentes autores introduce un elevado nivel de

22

incertidumbre a la hora del diseño de lagunas anaerobias. Esta situación pone

de manifiesto la necesidad de reunir datos fiables en España que permitan

establecer los intervalos aceptables de diseño para las condiciones ambientales

en distintas regiones.

Con el fin de proporcionar unas líneas maestras básicas para el diseño de

lagunas anaerobias, la Organización Mundial de la Salud (W. H. O., 1987)

propone los siguientes criterios para temperaturas superiores a 22º C:

- Carga volumétrica inferior a 300 g DBO5/m3. día, y/o

- Tiempo de retención del orden de 5 días;

- Eliminación de DBO5 del orden del 50 %;

- Profundidad entre 2,5 y 5 m.

23

IV. CONCLUSIONES

Para el diseño de las lagunas facultativas tanto primarias y secundarias se

tiene que seguir una serie de metodologías para el buen diseño.

El proceso a seguir puede ser continuo para determinar los parámetros

necesarios para hacer en cálculo correspondiente.

V. RECOMENDACIONES

Se recomienda revisar más bibliografías acerca del diseño de lagunas para

el tratamiento de aguas residuales domesticas e industriales ya que se

encuentran diversos tecnologías a utilizar y los procesos y metodologías a

seguir.

VI. BIBLIOGRAFÍA

VII. ANEXOS

24

Laguna de estabilización o lagunas facultativas

25

Vista en planta de la Eficiencia del tratamiento de aguas residuales

26