ORGANIZACIÓN PANAMERICANA DE LA SALUD Oficina Sanitaria Panamericana, Oficina Regional de la ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD

SEMINARIO INTERNACIONAL

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES A TRAVÉS DE HUMEDALES

NATURALES Y ARTIFICIALES Y LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN

LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN: ¿POR QUÉ NO USARLAS?

Ing. Sérgio Rolim Mendonça, M.Sc. Asesor en Salud y Ambiente de la OPS/OMS, Colombia

Carrera 13 Nº 32-76, Piso 5, Santa Fe de Bogotá, AA 253367 Tel.: 57-1-336-7100 / Telefax: 57-1-336-7306

E-mail: sergio@col.ops-oms.org Página en Internet: http://www.paho.org

Santa Fe de Bogotá, Colombia, 24 al 26 de Noviembre de 1999

LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN:

1

¿POR QUÉ NO USARLAS?

Sérgio Rolim Mendonça* 1. 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.

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. 2. 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. * 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, Brasil y “Master of Science” en Control de la Contaminación Ambiental de la Universidad de Leeds, Inglaterra. Es actualmente Asesor en Salud y Ambiente de la Organización Panamericana de la Salud (OPS/OMS), Colombia.

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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 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 costo

3

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.

Tabla 1 - Valor presente líquido de los sistemas propuestos (US$ 106)*

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)

4

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 AireadasZanjas de Oxidación

Sistemas de Lagunas deEstabilización

11

10

9

8

7

6

5

4 0 5% 10% 12% 15% 16%

Valor Presente

($ Millones)

Valor del terreno US$5/m2

Factores de descuento

Filtro Biológico Sistema de Lagunas Aireadas

Zanjas de Oxidación

Sistema de Lagunas deEstabilización

12

11

10

9

8

7

6

0 5% 9.7% 10% 12% 15%

Valor Presente

($ Millones) Valor del terreno US$10/m2

Factores de descuento

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/m2

Factores de descuento

Filtro Biológico

Sistema de Lagunas Aireadas

Zanjas de Oxidación

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

5

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.

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.

COSTOS:

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

Lodos Activados

REJA

EFLUENTEDESARENADOR

SEDIMENTADORPRIMARIO

TANQUE AIREACION

SEDIMENTADOR SECUNDARIO

LODOS

RECIRCULACION Y EXCESO

LECHO Y SECADO

COSTOS:

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

Lagunas de estabilización

Figura 2 - Costos de inversión en personal en operación y mantenimiento. Sistemas, de lodos activados versus sistemas de lagunas de estabilización.

Las lagunas de estabilización tienen una ventaja enorme sobre los sistemas de tratamiento convencionales (lodos activados y sus variaciones, filtros de escurrimiento, etc.) en 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 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.

3. ASPECTOS INSTITUCIONALES Y DE PERSONAL 3.1 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.

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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.

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. 3.2 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. 3.3 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. 3.3.1 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.

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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)

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) 3.3.2 Actividades generales de inspección y mantenimiento

10

La Tabla 6 presenta ficha diaria de control operacional para un sistema de lagunas de estabilización. 4. Operación y mantenimiento 4.1 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. 4.2 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 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). 4.3 Retirada del lodo 4.3.1 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

Ahnlodo2

= (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.

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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

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(*) 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)

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EN SERIE

Operación Normal

AFLUENTE DESCARGA

EN PARALELO Y EN SERIE

DESCARGASobrecarga

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)

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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)

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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

Ahnlodo3

= (2)

Las variables ya fueron definidas anteriormente.

4.3.2 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.

4.4 Problemas de funcionamiento de las lagunas, MOPT (1991)

4.4.1 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. 4.4.2 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.

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4.4.3 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 verdiazules (cianofíceas), que tienen efectos negativos por su menor productividad y tendencia a la formación de agregados que impiden la correcta iluminación de las lagunas;

• la superficie del agua está libre de toda materia sólida; • existe ausencia de plantas acuáticas y malas hierbas en los taludes.

4.4.4 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.

4.5 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 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.

17

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)

18

5. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS A Folha de São Paulo (1991), Haras Tornam Terra Cara em Sorocaba, ano 71, N. 22812,

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