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REDISEÑO A LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACION EXISTENTES EN LA
EMPRESA BIOH20 S.A.S.
EDNA YISETH GAMA SANTOS
Estudiante Ingeniería ambiental
Cód.: 463210219
Trabajo de grado, pasantía
UNIVERSIDAD DE CUNDINAMARCA
FACULTAD DE CIENCIAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA AMBIENTAL
FACATATIVA
2017
Contenido
INTRODUCCION .................................................................................................................. 3
DESCRIPCION DE LA ZONA DE ESTUDIO ..................................................................... 4
PLANTAMENTO DEL PROBLEMA ................................................................................... 5
Formato de dimensiones existentes en la empresa ............................................................. 6
EVIDENCIA FOTOGRAFICA ......................................................................... 7
JUSTIFICACION ................................................................................................................... 8
FASES DEL REAJUSTE ..................................................................................................... 10
PRIMERA FASE: LAGUNA ANAERÓBICA ................................................................ 11
SEGUNDA FASE: LAGUNA AIREADA MECÁNICAMENTE .................................. 14
TERCERA FASE: LAGUNAS FACULTATIVAS ......................................................... 18
CUARTA FASE: RESOLUCION 631 DEL 2015 ........................................................ 24
METODOLOGIA ................................................................................................................. 25
RESULTADOS .................................................................................................................... 26
Formato de dimensiones del reajuste a las lagunas. ......................................................... 26
PLANOS DEL REAJUSTE A LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACION EXISTENTES
EN LA EMPRESA BIOH2O S.A.S ................................................................................. 26
CONCLUSIONES ................................................................................................................ 27
BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................. 28
INTRODUCCION
Este trabajo trata del ajuste al sistema de tratamiento en la empresa BIOH2O, sistema de
tratamiento basado en lagunas de estabilización existentes mal diseñadas por lo mismo se
opta por un ajuste a este sistema. Aunque el operador de las lagunas se encuentra con la
planta ya construida, es muy conveniente que se conozca los principios en que se basa su
reajuste, 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.
En la búsqueda de soluciones para el tratamiento de las aguas residuales domésticas
aplicando tecnología de bajo consumo de energía, dentro de los procesos biológicos, se ha
promovido la utilización de las lagunas de estabilización, los procesos anaerobios de alta
tasa, los tratamientos primarios de alta eficiencia, las zanjas de oxidación, los filtros
percoladores, los humedales naturales y artificiales o combinación de estos procesos
(Colombia. OPS, 1999).
La implementación de las lagunas de estabilización en algunos municipios colombianos, es
atractiva en términos económicos, pero han producido algunos rechazos por parte de las
comunidades aledañas por la generación de malos olores. También se ha detectado mal
funcionamiento de las mismas, ocasionado posiblemente por aspectos constructivos y/o de
operación y mantenimiento, puesto que se han tenido en la concepción de ser sistemas que
pueden trabajar sin ninguna supervisión.
DESCRIPCION DE LA ZONA DE ESTUDIO
La empresa BIOH20 está ubicada en el departamento de Cundinamarca. Vía Madrid bojaca
kilómetro 7 dentro del casco rural
Ilustración 1: ubicación de la empresa BIOH20
La empresa bioh20 s.a.s. se encuentra ubicada en la vía Madrid -bojaca kilómetro 7 en el
casco rural de Madrid Cundinamarca, empresa que se lucra en el tratamiento de aguas
domesticas no peligrosas provenientes de la industria de alimentos mediante lagunas de
estabilización y planta de tratamiento de aguas residuales la cual no se encuentra en
funcionamiento.
La resolución 0631 del 2015, establece los límites permisibles en los vertimientos puntales
de aguas residuales no domesticas para actividades industriales la empresa BIOH20 se basa
en los parámetros de esta resolución ya que con lleva un proceso de permiso de
vertimientos ante la entidad reguladora corporación autónoma regional CAR, para verter el
agua tratada proveniente de las lagunas de estabilización y dejando a un lado el re uso de
dicha agua.
De acuerdo al incumplimiento de la normativa ambiental en cuanto a los parámetros
permisibles se debe al erróneo diseño y construcción de las lagunas de estabilización que no
proceden a realizar un debido proceso de tratamiento.
PLANTAMENTO DEL PROBLEMA
Existen cinco lagunas en la empresa BIOH20, la primera siendo laguna anaerobia con
parámetros de construcción erróneos para conllevar dicho tratamiento, la segunda laguna
aerobia igualmente con parámetros de construcción desvasados en su diseño, y con los
mismos problemas de construcción las lagunas facultativas tercera y cuarta.
Las lagunas de estabilización existentes en la empresa BIOH20 S.A.S, como ya se ha dicho
no cumplen con los parámetros diseño para ser lagunas de dicho tratamiento ya que estas
lagunas tienen profundidades muy altas y dimensiones de diseño de construcciones
erróneas que no permiten el proceso que se debe llevar a cabo en cada una de ellas, por lo
mismo se hace necesario un rediseño a estas lagunas que hacen parte del sistema de
tratamiento de aguas residuales domesticas no peligrosas provenientes de industrias de
alimentos y así cumplir con la normativa legal vigente que habla de límites permisibles para
vertimientos.
Sistema actual de tratamiento empleado en la empresa BIOH20
Ilustración 2: sistema de tratamiento
El proyecto consiste en rediseñar las lagunas de estabilización ubicadas en la empresa
BIOH20, lagunas que hacen parte del sistema de tratamiento de aguas domesticas no
peligrosas provenientes de la industria de alimentos, este procedimiento de tratamiento
existente en la empresa se realiza mediante lagunas de estabilización, y una planta de
tratamiento de aguas residuales.
Dichas lagunas no cumplen con los parámetros de construcción o diseño para el tratamiento
que están conllevan, las lagunas de estabilización son llamadas así por ser tres lagunas
donde cumplen la función de tratamiento según ciertas características del agua a tratar,
LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACION son sistemas de tratamiento biológico de
líquidos residuales más sencillos de operar y mantener consisten en estanques generalmente
excavados parcialmente en el terreno con un área superficial y volumen suficiente para
proveer los extensos tiempos de tratamiento que requieren para degradar la materia
orgánica mediante procesos de depuración.
Las lagunas se clasifican en
• Laguna anaerobia con profundidad menor de un metro
• Laguna aerobia con profundidad de 2.5 y 3 metros
• Laguna facultativa con profundidad de 1.5 metros
Estos parámetros de diseño o construcción de las lagunas de estabilización son requisitos
necesarios para el pleno funcionamiento de las mismas.
Este tratamiento es muy efectivo si lleva a cabo el diseño establecido para que esto
funcione, tienen varias ventajas ya que no requieren de suministro de energía, operan de
forma sencilla no necesitan de personal especializado solo actividades de mantenimiento y
remueven eficientemente microrganismos patógenos por lo que son consideradas la mejor
tecnología para la obtención de agua de riego que para el caso de BIOH20 el agua tratada
proveniente de las lagunas es reutilizada para el riego de pastos y compost producidos en la
empresa.
Para el desarrollo del trabajo de investigación, se dará inicio a la recopilación de
información existente otorgada por la empresa BIOH20 y el levantamiento de información
en campo, para este ejercicio se generará un formato de dimensiones para corroborar la
información brindada.
Con la información encontrada se buscará obtener un rediseño a las lagunas de
estabilización existentes en la empresa y finalmente, mediante cálculos se obtendrán las
dimensiones establecidas para el diseño de las lagunas de estabilización.
Formato de dimensiones existentes en la empresa
Largo y ancho profundidad % remoción Volumen Tiempo
Laguna No 1 55 y 25 metros 6 metros 20 % 5022 7 días
Laguna No 2 15 y 8 metros 8 metros 30 % 2133 2 días
Laguna No 3 30 y 20.5 m. 3 metros 25 % 524 4 días
Laguna No 4 30 y 20.5 m 3 metros 25 % 524 4 días
Tabla No 1 Dimensiones de las lagunas existentes en la empresa
EVIDENCIA FOTOGRAFICA
Fuente: autores
JUSTIFICACION
El tratamiento por lagunaje consiste en varias lagunas conectadas en serie, donde se dan
distintos procesos de depuración en función de las características constructivas de cada una
de ellas y las del efluente que van tratando. Las lagunas se clasifican teniendo en cuenta la
concentración de oxígeno disuelto necesario para la asimilación bacteriana de los
compuestos orgánicos presentes en las aguas residuales. De esta forma las lagunas pueden
clasificarse en aerobias, facultativas, aerobias con mezcla parcial y anaerobia, se han
desechado las lagunas aireadas, optándose por un esquema con una primera laguna
anaerobia, seguida de una facultativa y una final denominada de maduración como fue
construido en el lote 2 de la empresa, Las lagunas de estabilización tienen unos parámetros
de diseño propios, en función del tipo de laguna, bien sea anaerobia, facultativa o de
maduración. Su diseño se debe hacer utilizando modelos empíricos desarrollados por
investigadores de la zona, donde se hayan tenido en cuenta las condiciones meteorológicas
e hidráulicas del entorno. Los modelos existentes permiten estimar la remoción de DBO5,
DQO y coliformes fecales, y calcular la superficie, el volumen o el período de retención. Y
debido al erróneo diseño de construcción de las lagunas de estabilización existentes en la
empresa esto genera complicación en el debido proceso de tratamiento que se debe realizar
en dichas lagunas, afectando así el resultado que se necesita en el agua residual recibida en
la empresa BIOH2O y así necesitando un reajuste a este diseño para que se pueda cumplir
dicho tratamiento o proceso.
El lagunaje consiste en depurar aguas residuales en estanques impermeables con ayuda de
microorganismos de algas o plantas acuáticas.
Es un tratamiento biológico, es decir ecológico, respetuoso con el medio ambiente,
facilitado por las radiaciones solares. Constituye una alternativa fiable, interesante y
bastante poco costosa al tratamiento más clásico y fisicoquímico de las estaciones
depuradoras habituales y resulta aún más eficaz para la eliminación de sustancias
patógenas. Las instalaciones de lagunaje permiten optimizar el tratamiento de la
contaminación que, en vez de asfixiar la naturaleza, la alimentan. Están constituidas por
estanques artificiales que pueden usarse por separado pero más a menudo en serie para
mejorar su eficacia. El lagunaje consiste en distribuir las aguas residuales a una velocidad
muy lenta en una serie de estanques impermeables dimensionados de modo que el agua se
quede durante unos días, incluso semanas.
La particularidad es que en estos estanques viven bacterias que tienen la capacidad y el
tiempo de degradar los contaminantes sin intervención exterior. Esta degradación de
materias orgánicas en materias minerales (CO2, agua, nitratos y fosfatos) se hace de forma
natural y biológica y de forma anaerobia (ausencia de oxígeno) o aerobia (presencia de
oxígeno) según los estanques.
Existen cuatro tipos de lagunas:
- Lagunas anaerobias
- Lagunas llamadas "facultativas"
- Lagunas aerobias (o de maduración)
- Lagunas de alta producción
El lagunaje suele realizarse por distribución de las aguas residuales, tras desbaste,
separación de grasas y separación de aceites, en tres estanques en serie, incluso más. Por lo
general, el tratamiento empieza en la laguna anaerobia, prosigue en la laguna facultativa y
termina en la laguna aerobia. Llegado el caso, ésta puede sustituirse o ser seguida por la
laguna de alta producción.
Las lagunas aeróbicas que han sido también referidas como fotosintéticas, son estanques de
profundidad reducida (0.5 a 1.0 m) y diseñadas para una máxima producción de algas. En
estas lagunas se mantienen condiciones aeróbicas a todo nivel y tiempo, y la reducción de
materia orgánica es efectuada por acción de organismos aerobios. Estas unidades han sido
utilizadas preferentemente para propósitos de producción y cosecha de algas y su uso en
tratamiento de desechos no es generalizado (Colombia. OPS, 1999).
Las lagunas anaeróbicas son reservorios de mayor profundidad (2.5 a 5.0 m) y reciben
cargas orgánicas más elevadas, de modo que la actividad fotosintética de las algas es
suprimida, encontrándose ausencia de oxígeno en todos sus niveles. En estas condiciones,
estas lagunas actuarán como un digestor anaeróbico abierto sin mezcla y debido a las altas
cargas orgánicas que soportan, el efluente contiene un alto porcentaje de materia orgánica
que requiere de otro proceso adicional para complementar el tratamiento. Las lagunas
facultativas son estanques de profundidad más reducida (1.5 a 2.5 m), en las cuales la
actividad fotosintética de las algas ejerce un papel preponderante en la capa superior, al
mantener un cierto nivel de oxígeno disuelto que varía de acuerdo a la profundidad y hora
del día. En zona del fondo se depositan los sólidos suspendidos que sufren un proceso de
reducción por estabilización anaerobia. Las lagunas de maduración o pulimento son
estanques cuya altura está entre 0.5 y 1.0 m, son utilizadas como procesos de tratamiento
terciario y diseñadas con el propósito exclusivo de reducir los organismos patógenos
(Cuervo, en prensa). De todos los procedimientos de diseño de procesos de tratamiento
biológicos, quizá sea el menos definido el de las lagunas de estabilización. Por ello, son
numerosos los métodos que aparecen en la bibliografía y cuando se comparan los
resultados obtenidos por cada uno de ellos son muchas las diferencias que se encuentran.
Sin embargo, existen factores comunes que inciden en su funcionamiento, como son: la
carga orgánica por unidad de área, la temperatura y patrones de viento, tiempo de detención
real, dispersión y características de mezcla, energía solar, características de sólidos en el
efluente, cantidad disponible de nutrientes esenciales para el metabolismo microbial.
La tabla No 2 incluye datos típicos sobre los parámetros de diseño para los distintos tipos
de lagunas (Cuervo, en prensa).
FASES DEL REAJUSTE
Existen varias formas de clasificar las lagunas. De acuerdo con el contenido de oxígeno,
pueden ser: aeróbicas, anaeróbicas y facultativas. Si el oxígeno es suministrado
artificialmente con aireación mecánica o aire comprimido se denominan aireadas. Con base
en el lugar que ocupan respecto a otros procesos, las lagunas pueden clasificarse como:
primarias o de aguas residuales crudas, secundarias, si reciben efluentes de otros procesos
de tratamiento y de maduración, si su propósito fundamental es reducir el número de
organismos patógenos (Cuervo, en prensa).
PRIMERA FASE: LAGUNA ANAERÓBICA
La laguna anaerobia es un biorreactor que combina la sedimentación de sólidos y su
acumulación en el fondo, con la flotación de materiales del agua residual en la superficie y
con biomasa activa suspendida en el agua residual o adherida a los lodos sedimentados y a
la nata flotante. Una laguna anaerobia puede considerarse como un proceso anaerobio de
tasa baja, en el cual la materia orgánica es estabilizada mediante su transformación en
dióxido de carbono y metano. Usualmente son abiertas a la atmósfera, pero podrían
cubrirse para recoger el metano producido y para controlar la emisión de olores (Romero,
2005). Aunque existe una transferencia atmosférica de oxígeno en la capa superior, la
laguna anaerobia recibe cargas orgánicas altas que hacen que su contenido sea anaerobio y
que no exista crecimiento algal que produzca oxígeno, es decir, una laguna puede ser
mantenida en condiciones anaeróbicas por la aplicación de una carga de DBO que exceda la
producción de oxígeno por actividad fotosintética. La fotosíntesis puede reducirse,
disminuyendo el área superficial e incrementando la altura. Las lagunas anaerobias pueden
tornarse turbias debido a la presencia de sulfuros metálicos reducidos. Esta restricción en la
penetración de la luz hace que el crecimiento de algas sea reducido (Cuervo, en prensa).
Las lagunas anaeróbicas son reservorios de mayor profundidad (2.5 a 5.0 m) y reciben
cargas orgánicas más elevadas, de modo que la actividad fotosintética de las algas es
suprimida, encontrándose ausencia de oxígeno en todos sus niveles.
En estas condiciones, estas lagunas actuarán como un digestor anaeróbico abierto sin
mezcla y debido a las altas cargas orgánicas que soportan, el efluente contiene un alto
porcentaje de materia orgánica que requiere de otro proceso adicional para complementar el
tratamiento.
Para el diseño de la laguna anaeróbica que recibe de las aguas provenientes de los carros
tanques, se tomó como base de diseño el modelo basado en las cargas orgánicas.
El diseño se realiza en base a la carga volumétrica.
Donde:
Carga volumétrica (g/m3*día)
DBO del líquido influente (g/m3)=2843g/m
3
Volumen de lagunaje (m
3)=
Gasto en (m3/día) 288m3/día
V
QLi
vC
*.
v
C
Li
V
Q
Para el cálculo Cv, viene dado por influencia de la temperatura, así como los porcentajes de
remoción. Tomado de: Diseño de lagunas capítulo 4 por Centro Panamericano de
Ingeniería Sanitaria y ciencias Ambientales (CEPIS)(pág. 39).
Para 15°C, temperatura tomada para efectos de cálculo
Tenemos que:
Tiempo de residencia en días:
díasdíam
m
Q
Vt 21.14
/3288
34093
Área de la laguna, A
Para una profundidad, Z=6m
29255
34093m
m
m
Z
VA
Asumiendo un ancho de 18.5m
mm
m
W
AL 50
5,18
925 2
Carga de salida L1:
díamgv
C 3/200100)15(*20
%5020)15(*2Re% mociónde
34093
*3/200
/3288*3/2843*.m
diamg
diammg
vC
QLiV
%50*/2843%)501(* 3
01 mgLL
3
1 /5.1421 mgL
Acumulación de lodos estimada y frecuencia de limpieza
El valor de remoción de sólidos sedimentables en las lagunas anaeróbicas es del orden de
70%, estos son digeridos anaeróbicamente en el fondo de la laguna, los gases generados
producto de esta reacción causan arrastre de algo de sólidos que se representan como nata
en la superficie.
La frecuencia de limpieza se puede estimar a través de la siguiente relación.
Donde:
n= número de años de operación para limpieza
FVL= fracción dl volumen ocupada con lodos (el valor oscila entre 0.25-0.5) usaremos
0.25
V= volumen de la laguna
TAL= tasa de acumulación de lodos por cada 1000m3 (valor usado 2)
Q= caudal (m3/día)
365**
**1000
QTAL
VFVLn
añosañosdiadíam
mn 86.4
/365*/3288*2
34093*25.0*1000
SEGUNDA FASE: LAGUNA AIREADA MECÁNICAMENTE
Las lagunas aeróbicas que han sido también referidas como fotosintéticas, son estanques de
profundidad reducida (0.5 a 1.0 m) y diseñadas para una máxima producción de algas. En
estas lagunas se mantienen condiciones aeróbicas a todo nivel y tiempo, y la reducción de
materia orgánica es efectuada por acción de organismos aerobios. Estas unidades han sido
utilizadas preferentemente para propósitos de producción y cosecha de algas y su uso en
tratamiento de desechos no es generalizado (Colombia. OPS, 1999).
Esta laguna se clasifica como laguna de mezcla completa, ya que el aire inyectado suspende
los sólidos contenidos en el agua, además provee una relación de Volumen/potencia alta y
la edad del lodo es igual al tiempo de retención hidráulica.
Los cálculos en este aparte son tomados basados en el documento de la organización
panamericana de la Salud Lagunas Aireadas Mecánicamente, Ing. Sergio Roll Mendoça,
Ms, Asesor en salud y Ambiente de CEPIS OPS.
Tiempo mínimo de detención (días):
3***33.0
1
LkYt (Ecuación de White and Rich (1976))
Y = coeficiente de producción de lodos (Kg DBO5), este valor varía entre 0.5-0.8Kg DBO5:
para esta aplicación se toma el valor extremo de 0.8Kg DBO5
k = Tasa constante de primer orden (m3/g*día), este valor varía entre 0.015-0.04 m
3/g*día:
para esta aplicación se toma el de 0.025Kg m3/g*día
L3= concentración DBO del efluente de la laguna aireada
Para una remoción del 80%
33
3 /.150)80.01(*/07,750 mgmgL
díast 631.0150*040.0*80.0*33.0
1
Volumen de laguna
QtV *
37,181/3288*631.0 mdíamdíasV
Concentración de sólidos suspendidos volátiles en la masa líquida de la laguna Xvl (g/m3
)
)*1(
)32(
tk
LLYX
d
vl
Donde L2 y L3 son las concentraciones del afluente y efluente de la laguna aireada
Y = coeficiente de producción de lodos (Kg DBO5), este valor varía entre 0.5-0.8Kg DBO5:
para esta aplicación se toma el valor extremo de 0.8Kg DBO5
Kd = Tasa constante relativa a la respiración endógena dia-1:
para esta aplicación se toma el
valor extremo de 0.22/día
3/422)631.0*22.01(
)15007,750(*80.0mgX vl
Concentración real en el efluente
vlXLL 54.0´ 33
3
33 /422*54.0/150´ mgmgL
3
3 /378´ mgL
Remoción Real %R
%6,49/07,750
/378/07,750%
3
3
3
mg
mgmgR
Oxígeno requerido
VXbQLLadíagO vl**)(*)/( 322
a= fracción de substrato utilizado para producción de energía (Kg de O2 para energía/Kg
DBO5; valor empleado 0.63
b= Oxígeno necesario para la respiración endógena (Kg de O2/Kg SSVTA); valor
empleado 0.28
7,181*422*28.0288*)37807,750(*63.0)/(2 díagO
díagO /889652
Densidad del Aire a 15°C, r=1.22Kg/m3
Volumen del aire, VO2
díallg
díagdiagOdíalVO /72922
/22.1
/88965)/()/( 2
2
CFMl
ftdiadíaCFMVO 78,1
31.28*
min1440
1*/72922)(
3
2
Flujo de diseño: 1,78CFM.
La presión hidrostática ejercida por el agua es:
psigOmH
PSIOmH
OHP 02.5
233.10
7.14*
253.3
2
psiapsipsigOabsolutaH
P 72.1902.57.14
2
Cambio de Temperatura por compresión del aire
1
2833.0
1
2
P
PTT
T es la temperatura del agua =15°C=288.15°K
P1=presión atmosférica
P2 =presión a vencer
N es la eficiencia del soplador: 80%
CT
68,411
2833.0
7.14
72.19
6.0
15.288
Lo que indica que la temperatura de salida será de: 56,68°C =329,83°K
Corrección del caudal de aire por efectos de temperatura:
mmmOH
P 55.370.085.2
2
Aunque, antes de la salida del aire comprimido por el distribuidor de aire, la temperatura
disminuye entre 5 y 10 ºC. Además, cuando se pone en contacto con el agua, su
temperatura se acomoda a la del proceso rápidamente.
Por la ecuación de gases ideales
11*
1rTnQP
22*
2rTnQP
21
2211 TP
QPTQ
CFMKpsia
CFMpsiaKQ 1,2
83,329*7,14
78,1*72,19*15,288
1
Potencia del motor:
1
2833.0
1
222.0
P
PQ
Donde Q está dada en CFM y la potencia en HP.
HP10.11
2833.0
7.14
72.19
60.0
)1,2(22.0
TERCERA FASE: LAGUNAS FACULTATIVAS
Las bacterias y las algas son los dos componentes biológicos principales de las lagunas
facultativas y su interacción constituye el efecto ecológico más importante sobre el proceso
de auto purificación. Estas constituyen un sistema de tratamiento bioquímico de
crecimiento suspendido, sin recirculación de sólidos sedimentados. El crecimiento algal
representa, por una parte, el suministro adecuado de oxígeno fotosintético para la actividad
aerobia bacterial y, por otra, la necesidad de removerlas del efluente para impedir que
aumenten su concentración de sólidos suspendidos y de materia orgánica biodegradable. La
población algal se representa usualmente por la concentración de clorofila “a”. Las
variaciones locales en radiación solar debidas a la latitud, elevación y nubosidad, influyen
sobre el diseño de una laguna de estabilización. Además la penetración de la luz solar y la
disponibilidad de CO2 determinan la porción de volumen de laguna con producción algal
de oxígeno. En las lagunas facultativas la porción inferior es anaerobia y la porción
superior es aerobia. La porción aerobia recibe oxígeno de la actividad fotosintética algal y
de la re aireación superficial existente a través de la interfaz aire-líquido. Las variaciones de
la cantidad de luz incidente producen cambios considerables en las condiciones de una
laguna facultativa (Romero, 2005).
Las lagunas facultativas son estanques de profundidad más reducida (1.5 a 2.5 m), en las
cuales la actividad fotosintética de las algas ejerce un papel preponderante en la capa
superior, al mantener un cierto nivel de oxígeno disuelto que varía de acuerdo a la
profundidad y hora del día. En zona del fondo se depositan los sólidos suspendidos que
sufren un proceso de reducción por estabilización anaerobia.
El propósito de esta etapa es remover la DBO bajo condiciones aeróbicas aprovechando la
actividad fotosintética de las algas y bacteria en la superficie de la laguna y además,
contribuye a la eliminación de organismos patógenos a través de largos tiempos de
retención hidráulica permite la decantación de huevos helmintos y la eliminación de
bacteria por efectos de la radiación UV y el aumento de pH por la actividad vegetal.
Para el dimensionamiento de la laguna facultativa emplearemos método de carga
superficial por radiación solar.
El área que se requiere está dado por la siguiente ecuación:
Donde:
Af= área de la laguna facultativa, m2.
L3=concentración promedio de DBO5 en el afluente g/m3
Q = caudal, m3/día
Csm= Carga superficial máxima KgO2/Ha-día y está dada por:
smC
QL
fA
*.3
*10
asasproducidakgkJ
asakgOkgconversiondeeficienciasolarRadiacionCsm
lg_/24000
lg_/2.55,1*.__.*_
Utilizando una eficiencia de 7% conversión de la energía solar por las algas. ) Este valor
oscila entre 2 y 7% según lo reportado en literatura (Arceivala, et al., 1970). Se obtiene:
RS es la radiación solar mínima diaria del año expresado como el promedio del mes.
La Administración de Aeronáutica y Espacio (NASA) de los EE.UU. tiene un sitio del web
llamado Surface Meteorology and Solar Energy (Meteorología Superficial y Energía Solar),
donde se puede obtener datos del promedio de 10 años de insolación solar en una superficie
horizontal para cualquiera parte del mundo:
(<http://eosweb.larc.nasa.gov/cgi-bin/sse/grid.cgi?uid=0>)
Los datos están expresados por mes en unidades de kW-hrs. /m2-día, e incluyen la
disminución de insolación por las nubes existentes cada mes del año. Para obtener datos de
un lugar, se pone las coordenadas de latitud y longitud.
Para este caso:
Longitud: 74°04” W ó -74.06
Latitud: 4°35” N ó 4.58
RSCsm *610*519,4
El selecciona el valor mínimo RS=4.59KW*h/m2*ha
Reemplazando en Csm
Área de la laguna
Dividiremos esta área acorde al espacio disponible en dos áreas así:
Laguna 3: 30m e largo x 20.5m ancho
díahakJ
díam
hkWRS
/810*14,2
259,4
RSCsm *60*519.4
díahakgO
díammg
fA
/2967
/3288*3/378*10
díahakgOxCsm /296781014,2*610*519,4
28,1125 mf
A
Laguna #4: 35.2m e largo x 14.5m ancho
Volumen de la laguna.
Asumiremos una profundidad de 1.45m, y una relación en la inclinación de
Donde:
Lprom=largo medio
Wprom=ancho medio
H=profundidad de la laguna
HWpromLpromf
V **
Laguna #3
Tiempo de residencia en días:
díasdíam
m
Q
Vt .13.2
/3288
374.617
Laguna #4
Tiempo de residencia en días:
díasdíam
m
Q
Vt 30.2
/3288
394.663
Basado en los datos reportados por (Arceivala, et al., 1970
Para el caso en particular de la laguna facultativa nuestro caso a temperatura de 15ºC y un
tiempo de detención de 3,81días. Eficiencia probable de remoción es 40%.
mmm
Wprom 43.162
37.125.20
mmm
Lprom 93.252
87.2130
374.61745.1*43.16*93.253
mmmf
V
mmm
Wprom 42.132
34.125.14
mmm
Lprom 12.342
04.332.35
394.66345.1*42.13*12.343
mmf
V
Laguna #3
60,0*/378%)401(* 3
34 mgLL
3
4 /8,226 mgL
Laguna #4
60.0*/8,226%)401(* 3
45 mgLL
3
4 /08,136 mgL
CUARTA FASE: RESOLUCION 631 DEL 2015
Proceso TipoRemoción
ESTIMADA
entrada
(g/m3)
salida
(g/m3)
Remoción
ESTIMADA
entrada
(g/m3)
salida
(g/m3)
FASE 1 Laguna Anaeróbica 50% 2843,0 1421,5 50% 3800,0 1900,0
FASE 2 Filtro percolador 47% 1421,5 750,1 0% 1900,0 1900,0
FASE 2 Laguna Aireada 49,6% 750,1 378,1 0,0% 1900,0 1900,0
FASE 3 Laguna Facultativa 40% 378,1 226,8 40% 1900,0 1140,0
FASE 4 Laguna Facultativa 40% 226,8 136,1 40% 1140,0 684,0
FASE 5 PTAR Fisicoquimica 65% 136,1 47,6 85% 684,0 102,6
Proceso TipoRemoción
ESTIMADA
entrada
(g/m3)
salida
(g/m3)
Remoción
ESTIMADA
entrada
(g/m3)
salida
(g/m3)
FASE 1 Laguna Anaeróbica 70% 750,0 225,0 70% 20,0 6,0
FASE 2 Filtro Percolador 0% 225,0 225,0
FASE 3 Laguna Aireada 0,0% 225,0 225,0 0,0% 6,0 6,0
FASE 4 Laguna Facultativa 0% 225,0 225,0 0% 6,0 6,0
FASE 5 Laguna Facultativa 0% 225,0 225,0 0% 6,0 6,0
FASE 5 PTAR Fisicoquimica 85% 225,0 33,8 0% 6,0 6,0
Carga DBO Carga DQO
SOLIDOS SUSPENDIDOS GRASAS Y ACEITES
En cuanto a los siguientes parámetros establecidos como generales en la resolución 631 de
2015 art 15:
pH: Este se ajustará en la planta de tratamiento fisicoquímica a los valores establecidos en
la norma.
Coliformes: Se plantea una cloración a la salida de la planta de tratamiento fisicoquímica
para mantener un residual de cloro del orden de 0,3 ppm que garantice la eliminación de
biosida del cloro.
METODOLOGIA
Se efectuó varias visitas de reconocimiento a la zona de estudio, para ajustar el diseño,
luego se realizó la revisión de los diferentes métodos de diseño para lagunas, con el
propósito de comparar el diseño actual y revisar la información secundaria para el análisis
de los estudios acerca del sistema. Se recolectó la información primaria como son los datos
climatológicos e hidrológicos del lugar y aspectos constructivos del sistema.
Posteriormente, se procedió con los muestreos de campo.
Variables exógenas: Temperatura ambiente, velocidad, dirección del viento y precipitación
De acuerdo a la visita de reconocimiento a la zona de estudio, se determinó realizar 5
puntos generales, en los cuales se ubicaron cinco estaciones: ancho de la laguna, largo de la
laguna, profundidad, volumen y tiempo de retención en días; además se consideró los
centros de cada laguna, donde se tomaron varios puntos de profundidad: Superficie, medio
y fondo, también se tomó el dato de carga bioquímica en el efluente tanto de entrada como
de salida.
Toda esta recopilación de información, (datos) se realizó en conjunto con personal de la
empresa capacitada para esto y con la debida información correspondiente del sistema de
tratamiento. Al igual en la toma de evidencia fotográfica.
Después de recopilar la información pertinente se continuó a realizar los cálculos del diseño
de las lagunas de estabilización según parámetros de diseño.
RESULTADOS
Formato de dimensiones del reajuste a las lagunas.
Largo y ancho profundidad % remoción Volumen Tiempo
Laguna No 1 50 y 22 metros 6 metros 50 % 4093 14.21 días
Laguna No 2 15 y 8 metros 3 metros 49.6 % 181.7 0.631 días
Laguna No 3 30 y 20.5 m. 1.45 metros 40 % 617.74 2.13 días
Laguna No 4 35.2 y 14.5 m 1.45 metros 40 % 663.94 2.30 días
Tabla No 3 Dimensiones del reajuste de las lagunas existentes en la empresa.
PLANOS DEL REAJUSTE A LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACION EXISTENTES
EN LA EMPRESA BIOH2O S.A.S
TANQUES.pdf
Planos como imagen.
CONCLUSIONES
Las lagunas de estabilización constituyen un método extremadamente eficiente y
altamente rentable para el tratamiento de aguas residuales domesticas en la empresa
BIOH2O, esto debido a su bajo costo de inversión, pero no de terreno ya que se
requiere de extensos predios para la construcción de los mismos, en cuanto a los
bajos costos de operación es mínimo en toda su funcionalidad, y su alto éxito en la
eliminación de patógenos.
En cuanto al cumplimiento de la normativa se debe llevar este reajuste a las lagunas
de estabilización existentes en la empresa, en el menor tiempo posible y así dar
cumplimiento a lo exigido por la entidad reguladora CAR.
Realizar un mantenimiento continuo que permita el debido funcionamiento y
operación de las lagunas de estabilización ubicadas en la empresa.
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