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FACULTAD DE INGENIERIAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

PTAR: MEDIANTE LAGUNAS DE ESTABILIZACION: ANAEROBIAS Y FACULTATIVAS

DOCENTE: ING. EDGARDRUBEN MUÑICO OSORIOA AUTORES ING. EDGARDRUBEN MUÑICO OSORIOA Altamirano Montenegro Wagner Carhuajulca Campos José Antero Gonzales Montenegro Yorsi López Pérez José Gerónimo Mío Maza Gian Gabriel Poquioma Zea Kevin

PIMENTEL – PERÚ

2018

CONTENIDO I. GENERALIDADES .................................................................................................................... 3 II.

CONCEPTOS GENERALES ........................................................................................................ 4

III.

PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ............................................................ 6 3.1. PROCESOS ........................................................................................................................... 7 3.1.1. Tratamiento primario ................................................................................................... 7 3.1.2. Tratamiento secundario ............................................................................................... 7 3.1.3. Tratamiento terciario.................................................................................................... 7 3.1.4. Tratamiento químico .................................................................................................... 7 3.1.5. Tratamiento biológico: ................................................................................................. 8 3.1.6. Tratamiento físico químico: .......................................................................................... 8

IV.

LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN. ........................................................................................... 8

4.1. TIPOS DE LAGUNAS DE ESTABILIZACION. ............................................................................. 9 4.1.1.Lagunas anaerobias. .................................................................................................... 10 4.1.2.Lagunas facultativas. ................................................................................................... 14 4.2. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN. .............................. 18 4.2.1. Ventajas...................................................................................................................... 18 4.2.2. Inconvenientes. .......................................................................................................... 18 4.3. FACTORES CLIMÁTICOS QUE AFECTAN A LAS LAGUNAS. ................................................... 18 4.3.1. Temperatura. ............................................................................................................. 18 4.3.2. Radiación solar. .......................................................................................................... 18 4.3.3. Viento. ........................................................................................................................ 18 4.3.4. Evaporación. ............................................................................................................... 19 4.3.5. Precipitación............................................................................................................... 19 4.4. FACTORES FÍSICOS. ............................................................................................................ 19 4.4.1. Estratificación. ............................................................................................................ 19 4.4.2. Flujo a través de las lagunas. ...................................................................................... 19 4.4.3. Profundidad................................................................................................................ 19 4.5. FACTORES QUÍMICOS Y BIOQUÍMICOS. ............................................................................. 19 4.5.1. ph. .............................................................................................................................. 19 4.5.2. Oxígeno disuelto. ........................................................................................................ 20 4.5.3. Nutrientes. ................................................................................................................. 20 4.6. CONSTRUCCIÓN DE LA LAGUNA DE ESTABILIZACIÓN......................................................... 20 4.6.1. Materiales y Equipo. ................................................................................................... 20 4.6.2. Preparación del sitio. .................................................................................................. 20

4.6.3. Marcaje del sitio y localización de tubería. ................................................................. 21 4.6.4. Excavación de la laguna .............................................................................................. 21 4.6.5. Construcción de los terraplenes. ................................................................................ 21 4.6.6. Colocación de la tubería. ............................................................................................ 22 4.6.7. Estructuras de ingresos .............................................................................................. 22 6.6.8 Estructuras de salida.................................................................................................... 23 4.6.9. Terminado de los terraplenes. .................................................................................... 24 V. INSTALACIONES Y EQUIPOS DE LAS LAGUNAS .......................................................................... 25 5.1. Preliminares ...................................................................................................................... 25 5.2 Estaciones de bombeo ....................................................................................................... 25 5.3. Rejas.................................................................................................................................. 26 5.4. Desarenadores .................................................................................................................. 26 5.5. Vivienda del operador ....................................................................................................... 27 5.6 Suministro de agua ............................................................................................................. 27 5.7 Instalación eléctrica............................................................................................................ 28 5.8 Laboratorio......................................................................................................................... 28 5.9 Estación meteorológica ...................................................................................................... 28 5.10 Acciones de emergencia: teléfono, alarmas, primeros auxilios ......................................... 29 5.11 Otras facilidades ............................................................................................................... 29 5.12 Implementos y herramientas de mantenimiento.............................................................. 29 5.13. OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y CONTROL .................................................................... 30 5.13.1. Arranque. ................................................................................................................. 30 5.13.2. Operación y mantenimiento. .................................................................................... 30

I. GENERALIDADES Las Plantas de Tratamiento son un conjunto de operaciones y procesos unitarios de origen físicoquímico o biológico, o combinación de ellos que están envueltos por fenómenos de transporte y manejo de fluidos. Las aguas residuales se generan en residencias, instituciones y locales comerciales e industriales. Estas pueden tratarse en el sitio donde se generan (por ejemplo, fosas sépticas u otros medios de depuración) o bien pueden ser recogidas y llevadas mediante una red de tuberías y eventualmente bombas a una planta de tratamiento municipal. Los esfuerzos para recoger y tratar las aguas residuales domésticas de la descarga habitualmente están sujetos a regulaciones y normas locales, estatales y federales (regulaciones y controles). A menudo ciertos contaminantes de origen industrial presentes en las aguas residuales requieren procesos de tratamiento especializado. El tratamiento de las aguas residuales tiene como finalidad preservar la salud del medio que nos rodea y para lograrlo es necesario:   

La eliminación de las bacterias patógenas que contienen las aguas residuales. La estabilización de la materia orgánica presente en las aguas residuales. Evitar la contaminación de los cuerpos receptores favoreciendo así la flora y la fauna.

Las lagunas de estabilización son cuencas de gran tamaño y poca profundidad rodeadas por diques en tierra, donde el agua residual cruda es tratada por procesos exclusivamente naturales que involucran tanto algas como bacterias. Consisten en una estructura simple, básicamente formada por un reservorio excavado en el suelo, con mayor o menor protección de los taludes y del fondo, dependiendo del tipo de terreno donde sea implantada. Las LE se proyectan como grandes reservorios dentro de los cuales las aguas negras fluyen, entrando y saliendo después de un período de retención definido, contando únicamente con los procesos naturales de purificación biológica que ocurren en cualquier cuerpo natural de agua. El uso de las LE para el tratamiento de aguas residuales crudas tiene amplia aplicación en la práctica; generalmente se tiene como objetivo principal la remoción de material orgánico y sólidos en suspensión, aunque también son muy efectivas en la remoción de bacterias coliformes fecales, donde la energía solar es el único requerimiento para tal operación. El tiempo de retención es variable en función de la carga aplicada y las condiciones climáticas, de forma que la materia orgánica resulte degradada mediante la actividad de bacterias heterotróficas presentes en el medio [6]. Para el tratamiento de aguas residuales domésticas se consideran únicamente los sistemas de lagunas que tengan unidades anaerobias, aireadas, facultativas y de maduración.

II. CONCEPTOS GENERALES  Área Urbana: es el ámbito territorial de desenvolvimiento de un centro de población.  Captación: conjunto de infraestructura, equipamiento y demás elementos necesarios para obtener el agua de una fuente de abastecimiento superficial o subterráneo para un sistema de agua potable.  Conexión: unión del sistema público de abastecimiento de agua potable o de saneamiento con el sistema privado. Efluente: es lo relativo a los sistemas de tratamiento es el caudal que sale de la última unidad de tratamiento.  Fuentes de abastecimiento superficiales: este tipo de fuente incluye ríos, quebradas, lagos, lagunas y embalses y excepcionalmente agua salina y agua salobre; la explotación de las aguas superficiales puede realizarse principalmente mediante represamientos, toma lateral o tomas de captación directa. Aunque las aguas de lluvia no se consideran fuentes superficiales, podrían ser consideradas como una fuente adicional.  Fuentes de abastecimiento subterráneas: este tipo de fuente incluye manantiales y acuíferos; la explotación de las aguas subterráneas puede realizarse principalmente mediante pozos profundos o excavados, galerías de infiltración y captación de manantiales. Período de diseño: Tiempo para el cual se diseña un sistema o los componentes de éste, durante el cual se tendrá la capacidad requerida para atender la demanda proyectada al final de dicho período.  Planta potabilizadora: conjunto de infraestructura, equipamiento y demás elementos necesarios para ejecutar los procesos de potabilización del agua proveniente de una o varias fuentes de abastecimiento; incluye todo proceso de pretratamiento, tratamiento y postratamiento, así como tratamientos especiales o no convencionales requeridos para suministrar agua para abastecimiento poblacional. También, incluye la correcta disposición de los desechos que se generen de cada unidad de tratamiento, cumpliendo con la legislación nacional y normativa técnica aplicable.  Planta de tratamiento de aguas residuales: conjunto de infraestructura, equipamiento y demás elementos necesarios para ejecutar los procesos de tratamiento de las aguas residuales, incluidas las de tipo ordinario, las de tipo especial y los aportes por infiltración; incluye tratamientos especiales o no convencionales requeridos para cumplir con la calidad de vertido del agua residual. También incluye la correcta disposición de los desechos que se generen de cada unidad de tratamiento, según la legislación nacional y normativa técnica aplicable.  Presión nominal: presión interna máxima de referencia, a la cual puede estar sometida una tubería, considerando un factor de seguridad, y que es dada por el fabricante según la norma técnica correspondiente.  Presión máxima de trabajo: valor máximo estimado de la presión de agua que el tubo es capaz de soportar continuamente con un alto grado de certeza de que se producirá una falla en el tubo si es superada esta presión, este valor es dado por el fabricante.  Presión de trabajo: es la presión interna a la cual estará sometida continuamente la tubería según el valor de diseño, el cual incluye sobrepresiones.  Prevista (sistema de agua potable): sección longitudinal de tubería, que se instala desde la red de distribución hasta el punto de conexión con el sistema de abastecimiento privado del inmueble; se extiende hasta el límite de la propiedad donde se ubica el inmueble al que se

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le brindará el servicio. También se le denomina acometida una vez que se realiza la conexión del servicio. Prevista (sistema de saneamiento): sección longitudinal de tubería, que se instala desde la red terciaria hasta el punto de conexión con la sección del sifón sanitario que se ubica dentro del área de la acera. Proyecto de desarrollo urbanístico (proyecto o desarrollo urbanístico): proyecto de infraestructura con fines urbanos, construida en apertura de espacios (fraccionamientos, urbanizaciones, condominios, centros comerciales, torres de viviendas u oficinas, entre otras infraestructuras), donde existirán servicios de: agua potable, recolección, tratamiento y disposición de aguas residuales y de recolección y disposición de aguas pluviales. Red terciaria o red General: red que está en vía pública y que conecta la red pública a la red privada mediante una prevista. Esta red recolecta el agua directamente de las viviendas, comercios u otros. Red secundaria o subcolectores: red que tributa directamente a colectores y que recogen las aguas de la red terciaria; se localizan en vía pública o en márgenes de ríos, entre otros. Red primaria o colectores: red que traslada las aguas residuales de los subcolectores hasta una planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR); se localizan en vía pública, en márgenes de ríos, entre otros. Servidumbre de acceso público: Derecho real de ingreso o tránsito de peatones o vehículos a favor de entes públicos y sobre un predio ajeno. Implica para su dueño una limitación al ejercicio pleno de los atributos del derecho de propiedad, sin que por ello la porción de terreno pierda su condición de propiedad privada. Servidumbre de paso y tubería: Derecho real de instalar tubería de agua y/o de alcantarillado sanitario sobre un predio ajeno, para la operación administración y mantenimiento por parte de AYA. Implica una utilidad permanente y continúa del acceso para el cumplimiento de su fin público, así como un límite al ejercicio del derecho de propiedad por parte de su dueño. Incluye toda servidumbre que conste debidamente inscrita sobre uno o varios inmuebles en el Registro de la Propiedad. Sifón sanitario: conducto subterráneo de tres bocas por donde fluyen las aguas residuales hacia la red terciaria en funcionamiento, el flujo se origina dentro del inmueble al que se le prestará el servicio. La sección del sifón con dos bocas se ubica dentro de la propiedad del inmueble y cumple con la función de eliminar olores hacia el interior del inmueble, provenientes del sistema de alcantarillado. La tercera boca que se ubica en el área de la acera, se utiliza por parte del operador para labores de desobstrucción y mantenimiento hacia la prevista y red terciaria. Sistema a presión constante: sistema mecanizado para recolectar y trasegar aguas residuales ordinarias operando a una presión constante superior a la atmosférica, de forma que se mantenga la misma presión en todo el sistema. Sistema a presión negativa: sistema mecanizado para recolectar y trasegar aguas residuales ordinarias operando a una presión menor que la atmosférica (presión negativa) generando un efecto de succión de las aguas residuales. Sistema de abastecimiento de agua potable (sistema de agua potable): es el conjunto de fuentes del recurso hídrico y de la infraestructura y equipamiento para su captación, potabilización y distribución, lo cual incluye: plantas potabilizadoras, tanques de almacenamiento, líneas de aducción y conducción, estaciones de bombeo, pozos, redes distribución, hidrantes, hidrómetros y demás elementos necesarios para el suministro de agua potable a un núcleo de población.

 Sistema de saneamiento: es el conjunto de infraestructura incluida las estaciones de bombeo y los pozos de registro (pozos de inspección), equipamiento y demás elementos necesarios para la recolección de las aguas residuales a través de redes terciarias, secundarias o primarias, incluye el tratamiento y la disposición final de aguas residuales tratadas a un cuerpo receptor. El diseño del sistema de saneamiento considera además de las aguas residuales de tipo ordinario, los aportes por aguas de infiltración y aguas residuales tratadas de tipo especial, que cumplan con los límites máximos permisibles establecidos en el Reglamento de Vertido y Reúso de Aguas Residuales vigentes.  Sistema de tratamiento: es el conjunto de procesos físicos, químicos y biológicos cuya finalidad es mejorar la calidad del agua.  Sistema pluvial: es el conjunto de líneas de tuberías o conductos (abiertos o cerrados) y obras accesorias que conducen las aguas provenientes de las precipitaciones (aguas de lluvia) hacia lugares naturales de disposición. Sistema privado: infraestructura de abastecimiento de agua potable o de recolección de aguas residuales del inmueble o edificación a la que se le brinda el servicio público.  Vía terciaria (ruta terciaria): son las rutas que conectan los poblados con el centro del cantón o un poblado a otro poblado.  Zona de saturación: zona cuya población no presentará crecimiento alguno, por haber alcanzado la densidad de población máxima. III. PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales – PTAR realiza la limpieza del agua usada y las aguas residuales para que pueda ser devuelto de forma segura a nuestro medio ambiente. A) Objetivos del tratamiento de aguas residuales: 

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Eliminar los sólidos: desde trapos y plásticos hasta arena y partículas más pequeñas que se encuentran en las aguas residuales. Reducir la materia orgánica y los contaminantes: bacterias útiles y otros microorganismos naturales que consumen materia orgánica en las aguas residuales y que luego se separan del agua. Restaurar el oxígeno: el proceso de tratamiento asegura que el agua puesta de nuevo en nuestros ríos o lagos tiene suficiente oxígeno para soportar la vida.

B) ¿De dónde provienen las aguas residuales?  

Hogares: residuos domésticos y de los baños, lavabos, bañeras, lavavajillas, trituradoras de basura, lavadoras y desagües. Industria, Escuelas y Negocios: Residuos químicos y otros de fábricas, operaciones de servicio de alimentos, actividades escolares, hospitales, centros comerciales, etc.

C) ¿Cómo funciona una planta de tratamiento de aguas residuales? El tratamiento de aguas residuales se realiza básicamente en tres etapas: Tratamiento preliminar y primario , que elimina 40-60% de los sólidos.

Tratamiento secundario, que elimina aproximadamente el 90% de los contaminantes y completa el proceso para la parte líquida de las aguas residuales separadas. Tratamiento terciario y eliminación de lodos (biosólidos)

Figura 1. Funcionamiento de una PTAR

3.1. PROCESOS Pasos para Tratamiento de Aguas Residuales: 3.1.1. Tratamiento primario (asentamiento de sólidos): o o o o

Remoción de sólidos. Remoción de arena. Tanque de sedimentación primaria en la planta de tratamiento rural. Sedimentación.

3.1.2. Tratamiento secundario (tratamiento biológico de la materia orgánica disuelta presente en el agua residual, transformándola en sólidos suspendidos que se eliminan fácilmente): o o o

Fangos activos. Camas filtrantes (camas de oxidación). Sedimentación secundaria.

3.1.3. Tratamiento terciario (pasos adicionales como lagunas, micro filtración o desinfección) o o o o o

Filtración. Lagunaje. Tierras húmedas construidas. Remoción de nutrientes. Desinfección.

3.1.4. Tratamiento químico: Este paso es usualmente combinado con procedimientos para remover sólidos como la filtración. o

Eliminación del hierro del agua potable.

o o o

Eliminación del oxígeno del agua de las centrales térmicas. Eliminación de los fosfatos de las aguas residuales domésticas. Eliminación de nitratos de las aguas residuales domésticas y procedentes de la industria.

3.1.5. Tratamiento biológico: Lechos oxidantes o sistemas aeróbicos. Post – precipitación. Liberación al medio de efluentes, con o sin desinfección según las normas de cada jurisdicción. 3.1.6. Tratamiento físico químico:  Remoción de sólidos.  Remoción de arena.  Precipitación con o sin ayuda de coagulantes o floculantes.  Separación y filtración de sólidos, el agregado de cloruro férrico ayuda a precipitar en gran parte a la remoción de fósforo y ayuda a precipitar biosólidos.

Figura 2. Procesos de una PTAR

IV. LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN. Entre las técnicas de bajo costo en el campo del tratamiento de aguas residuales, los sistemas lagunares son los que han encontrado mayor aplicación. Las primeras lagunas de estabilización fueron en realidad embalses construidos como sistemas reguladores de agua para riego. Se almacenaban los excedentes de agua residual utilizada en riegos directos, sin tratamiento previo. En el curso de este almacenamiento se observó que la calidad del agua mejoraba sustancialmente, por lo que empezó a estudiarse la posibilidad de utilizar las lagunas como método de tratamiento de aguas residuales. Las lagunas de estabilización son el método más simple de tratamiento de aguas residuales que existe. Están constituidos por excavaciones poco profundas cercadas por taludes de tierra. Generalmente tiene forma rectangular o cuadrada. Las lagunas tienen como objetivos:

1. Remover de las aguas residuales la materia orgánica que ocasiona la contaminación. 2. Eliminar microorganismos patógenos que representan un grave peligro para la salud. 3. Utilizar su efluente para reutilización, con otras finalidades, como agricultura. La eficiencia de la depuración del agua residual en lagunas de estabilización depende ampliamente de las condiciones climáticas de la zona, temperatura, radiación solar, frecuencia y fuerza de los vientos locales, y factores que afectan directamente a la biología del sistema. Tratamiento de Aguas Residuales en Pequeñas Comunidades. Las lagunas de estabilización operan con concentraciones reducidas de biomasa que ejerce su acción a lo largo de periodos prolongados. La eliminación de la materia orgánica en las lagunas de estabilización es el resultado de una serie compleja de procesos físicos, químicos y biológicos, entre los cuales se pueden destacar dos grandes grupos. • Sedimentación de los sólidos en suspensión, que suelen representar una parte importante (4060 % como DBO5 ) de la materia orgánica contenida en el agua residual, produciendo una eliminación del 75-80 % de la DBO5 del efluente (Romero, 1999). • Transformaciones biológicas que determinan la oxidación de la materia orgánica contenida en el agua residual. Los procesos biológicos más importantes que tienen lugar en una laguna son: 1. Oxidación de la materia orgánica por bacterias aerobias. La respiración bacteriana provoca la degradación de la DBO5 del agua residual hasta CO2 y H2 O produciendo energía y nuevas células. 9𝐶6 𝐻14 𝑂2 𝑁 + 3,35𝑂2 → 0,12𝑁𝐻4+ + 0,12𝑁𝐻 + 1,6𝐶𝑂2 + 0,88𝐶5 𝐻7 𝑁𝑂2 + 3,62𝐻2 𝑂 2. Producción fotosintética de oxígeno. La fotosíntesis algal produce, a partir de CO2 , nuevas algas, y O2 , que es utilizado en la respiración bacteriana. + 106CO2 + 16NH4+ + HPO2− 4 + 100H2 O → C106 H263 O110 N16 P + 103𝑂2 + 2𝐻

3. Digestión anaeróbica de la materia orgánica con producción de metano. CHONS + H2 O → 𝐶𝐻4 + 𝐶𝑂2 + 𝐶5 H7 NO2 + 𝑁𝐻3 + H2 S + calor Materia Orgánica

Nuevas células bacterianas

4.1. TIPOS DE LAGUNAS DE ESTABILIZACION. Las lagunas de estabilización suelen clasificarse en: • Aerobias. • Anaerobias. • Facultativas. • Maduración.

4.1.1.

Lagunas anaerobias.

El tratamiento se lleva a cabo por la acción de bacterias anaerobias. Como consecuencia de la elevada carga orgánica y el corto periodo de retención del agua residual, el contenido de oxígeno disuelto se mantiene muy bajo o nulo durante todo el año. El objetivo perseguido es retener la mayor parte posible de los sólidos en suspensión, que pasan a incorporarse a la capa de fangos acumulados en el fondo y eliminar parte de la carga orgánica. La estabilización es estas lagunas tiene lugar mediante las etapas siguientes. • Hidrólisis: los compuestos orgánicos complejos e insolubles en otros compuestos más sencillos y solubles en agua. • Formación de ácidos: los compuestos orgánicos sencillos generados en la etapa anterior son utilizados por las bacterias generadoras de ácidos. Produciéndose su conversión en ácidos orgánicos volátiles. • Formación de metano: una vez que se han formado los ácidos orgánicos, una nueva categoría de bacterias actúa y los utiliza para convertirlos finalmente en metano y dióxido de carbono. Las lagunas anaerobias suelen tener profundidad entre 2 y 5 m, el parámetro más utilizado para el diseño de lagunas anaerobias es la carga volumétrica que por su alto valor lleva a que sean habituales tiempos de retención con valores comprendidos entre 2-5 días.

Figura 3.Esquema de una laguna anaerobia

Los estanques anaerobios se usan para el tratamiento de agua residual de alto contenido orgánico que también contengan una alta concentración de sólidos. Generalmente un estanque anaerobio es un estanque profundo excavado en el terreno, dotado de un sistema de conductos de entrada y de salida adecuados. Para conservar la energía calorífica y mantener las condiciones anaerobias, se construyen estanques de profundidades que varian entre los 2.4 m y los 9 m, siendo profundidades típicas entre 4 y 5 m Los residuos a tratar en el estanque sedimentan en el fondo del mismo, y el efluente parcialmente clarificado se vierte, normalmente, a otro proceso posterior.

Generalmente, estos estanques son anaerobios en toda su profundidad, excepto en una estrecha franja cercana a la superficie. La estabilización se consigue por medio de una combinación de precipitación y de conversión anaerobia de los residuos orgánicos en 𝐶𝑂2 𝐶𝐻4 otros productos gaseosos finales, ácidos orgánicos y tejido celular. Normalmente, es fácil conseguir, de forma continua, rendimientos de eliminación de la DB05 superiores al 70%. En condiciones óptimas de funcionamiento, es posible conseguir eficacias de eliminación de hasta el 85%. Su función es similar al tanque séptico, remueven una alta cantidad de carga orgánica y sólidos en suspensión. Una vez que los sólidos se sedimentan en el fondo de la laguna son sometidos a un proceso de descomposición anaeróbica por la acción de bacterias. Debido a esta acumulación de sedimentos es necesario limpiar las lagunas cada cierto tiempo (generalmente 3 a 5 años). La limitante del uso de estas lagunas es la producción de malos olores por lo que el diseño de las mismas deberá considerar un valor máximo de carga de DBO, según la siguiente ecuación: ƛ𝑖 =

𝐿𝑖 ∗ 𝑄 𝐿𝑖 = 𝑉 𝑡

ƛi = es la carga volumétrica diaria de DBO en 𝑔/𝑚3 *dia Li = es el DBO ultimo del afluente a la laguna en mg/l o 𝑔/𝑚3 Q = es el caudal de diseño de la laguna en 𝑔/𝑚3 V = es el volumen calculado de la laguna anaerobia en 𝑚3 T = es el tiempo de retención de la laguna en días Para un correcto diseño el valor de ƛi debe estar en un rango entre 100 a 400 𝑔/𝑚3 día. De acuerdo a experiencia de autores, el grado de remoción de DBO de una laguna anaerobia esta relacionado con el tiempo de retención Las principales consideraciones que se han tomado en cuenta al diseñar las lagunas se describen a continuación:        

La carga orgánica del efluente El caudal diario. La constante global de eliminación de la 𝐷𝐵𝑂5 La temperatura del agua del mes más frío. El tiempo de retención hidráulica. El factor de dispersión del estanque. El área disponible para la instalación de las lagunas. El volumen y la profundidad de operación.

Diseño de Lagunas Anaerobias El diseño de lagunas anaerobias debe fundamentarse en cargas volumétricas entre 0.1 y 0.4Kg 𝐷𝐵𝑂5 /𝑚3 *dia Los valores alrededores de 0.1 deben ser utilizados en zonas donde la estacion fria es prolongada y alrededor de 0.4 donde hay valores anuales de temperatura templada (2730℃) El volumen de la laguna será: 𝑉=

𝐿𝑖 ∗ 𝑄 ƛ𝑉

Donde: V = Volumen de la laguna en 𝑚3 ƛV = carga volumétrica en g 𝐷𝐵𝑂5 /𝑚3 *día (100-400) Li = concentración del 𝐷𝐵𝑂5 del efluente en mg/l Q = caudal de entrada en 𝑚3 /𝑑

Teóricamente no hay límite para la profundidad de la laguna anaerobia, pero una profundidad de 4 m, puede considerarse como optima desde el punto de vista del tratamiento. Para conservar la energía calorífica y mantener las condiciones anaerobias, se han construido estanques de profundidades de hasta 9 . 1 metros. Los datos para el dimensionamiento son muy variados, todos ellos fruto de diferentes investigaciones. Diferentes autores proponen valores de la carga volumétrica que varían entre los 40 y los 500 g 𝐵𝐷𝑂5 /𝑚3 /𝑑𝑖𝑎 y tiempos de retención entre 2 y 50 días (Muñoz, Lehmann y Martínez, 1996 )

4.1.2. Lagunas facultativas. Son aquellas que poseen una zona aerobia y una anaerobia, siendo respectivamente en superficie y fondo. La finalidad de estas lagunas es la estabilización de la materia orgánica en un medio oxigenado proporcionando principalmente por las algas presentes. En este tipo de lagunas se puede encontrar cualquier tipo de microorganismos, desde anaerobios estrictos, en el fango del fondo, hasta aerobios estrictos en la zona inmediatamente adyacente a la superficie. Además de las bacterias y protozoarios, en las lagunas facultativas es esencial la presencia de algas, que son los principales suministradoras de oxígeno disuelto. El objetivo de las lagunas facultativas es obtener un efluente de la mayor calidad posible, en el que se haya alcanzado un elevada estabilización de la materia orgánica, y una reducción en el contenido en nutrientes y bacterias coliformes.

Figura 4. Esquema de una laguna facultativa La profundidad de las lagunas facultativas suele estar comprendida entre 1 y 2 m para facilitar así un ambiente oxigenado en la mayor parte del perfil vertical. Las bacterias y algas actúan en forma simbiótica, con el resultado global de la degradación de la materia orgánica. Las bacterias utilizan el oxígeno suministrado por las algas para metabolizar en forma aeróbica los compuestos orgánicos. En este proceso se liberan nutrientes solubles (nitratos, fosfatos) y dióxido de carbono en grandes cantidades, estos son utilizados por las algas en su crecimiento. De esta forma, la actividad de ambas es mutuamente beneficiosa. En la siguiente figura se representa un diagrama de la actividad coordinada entre algas y bacterias.

Figura 5. Actividad entre algas y bacterias En una laguna facultativa existen tres zonas: 1. Una zona superficial en la que existen bacterias aerobias y algas en una relación simbiótica, como se ha descrito anteriormente. 2. Una zona inferior anaerobia en la que se descomponen activamente los sólidos acumulados por acción de las bacterias anaerobias. 3. Una zona intermedia, que es parcialmente aerobia y anaerobia, en la que la descomposición de los residuos orgánicos la llevan a cabo las bacterias facultativas. Los sólidos de gran tamaño se sedimentan para formar una capa de fango anaerobio. Los materiales orgánicos sólidos y coloidales se oxidan por la acción de las bacterias aerobias y facultativas empleando el oxígeno generado por las algas presentes cerca de la superficie. El dióxido de carbono, que se produce en el proceso de oxidación orgánica, sirve como fuente de carbono por las algas. La descomposición anaerobia de los sólidos de la capa de fango implica la producción de compuestos orgánicos disueltos y de gases tales como el CO2, H2S y el CH4, que o bien se oxidan por las bacterias aerobias, o se liberan a la atmósfera.

Figura 6. Zonas de la laguna facultativa

El diseño de la laguna dependerá de la carga superficial de DBO aplicada a la laguna, es decir la cantidad de DBO aplicada por unidad de área de superficie de laguna por día. Esta carga superficial tendrá un valor límite máximo pasado el cual la laguna se volverá anaerobia. La ecuación para calcular dicho valor límite máximo es 𝑪𝑺𝒎 = 𝟑𝟓𝟕, 𝟒 ∗ 𝟏, 𝟎𝟖𝟓𝑻−𝟐𝟎

𝑪𝑺𝒎 = 𝟒𝟎𝟎, 𝟔 ∗ 𝟏, 𝟎𝟗𝟗𝟑𝑻𝒂𝒊−𝟐𝟎 Donde: CSm: es la carga superficial máxima en Kg DBO/ha*día T: es la temperatura del agua del mes más Frioen °C Tai: es la temperatura del aire del mes más frío, en °C

La carga superficial de diseño tendrá un valor algo menor que la carga superficial máxima debido a:    

La existencia de variaciones bruscas de temperatura La forma de la laguna (las lagunas de forma alargada son sensibles a variaciones y deben tener menores cargas) La existencia de desechos industriales El tipo de sistema de alcantarillado.

El área de la laguna facultativa se calcula con las siguiente ecuación:

𝐴=

𝐿𝑖 ∗ 𝑄𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 𝐶𝑆𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜

Donde: A: es el área a la mitad de la profundidad de la laguna Li: es el DBO último del afluente a la laguna facultativa Q diseño: es el caudal de diseño de la laguna facultativa CS diseño: es la carga superficial de BDO de diseño de la laguna

El tiempo de retención de la laguna facultativa se lo calcula con la siguiente ecuación:

𝑡=

𝐴ℎ 𝑄𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜

Donde: h: es la altura efectiva de líquido en la laguna facultativa t: es el tiempo de retención hidráulica de la laguna El valor de DBO último a la salida de la laguna facultativa se calcula por la siguiente ecuación

𝐷𝐵𝑂 𝑢𝑙𝑡𝑖𝑚𝑜 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 =

𝐷𝐵𝑂 𝑢𝑙𝑡𝑖𝑚𝑜 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 1 + 𝑘′𝑙𝑡

Donde:

K’1: es el coeficiente de descomposición del 𝐷𝐵𝑂5 en 𝑑𝑖𝑎𝑠 −1 Este coeficiente es función de la temperatura del agua y se lo calcula así: 𝐾 ′ 1 = 0.3 ∗ (1.05)𝑇−20

Para que una laguna sea considerada facultativa su altura líquida efectiva deberá estar entre 1.50 y 2.50 m.

Las lagunas facultativas pueden ser las primeras de una serie o seguir a las lagunas anaerobias.

4.2. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN. 4.2.1. Ventajas. • La estabilización de la materia orgánica alcanzada es muy elevada. • La eliminación de microorganismos patógenos es muy superior a la alcanzada mediante otros métodos de tratamiento. • Presentan una gran flexibilidad en el tratamiento de puntas de carga y caudal. • Pueden emplearse para el tratamiento de aguas residuales industriales con altos contenidos en materia biodegradables. • Desde el punto de vista económico, es mucho más barato que los métodos convencionales, con bajos costos de instalación y mantenimiento. • El consumo energético es nulo. • En el proceso de lagunaje se generan biomasas potencialmente valorizables una vez separada del efluente. 4.2.2. Inconvenientes. • La presencia de materia en suspensión en el efluente, debido a las altas concentraciones de fitoplancton. • Ocupación de terreno, que es superior a la de otros métodos de tratamiento. • Las pérdidas considerables de agua por evaporación en verano. 4.3. FACTORES CLIMÁTICOS QUE AFECTAN A LAS LAGUNAS. 4.3.1. Temperatura. Las reacciones físicas, químicas y bioquímicas que ocurren en las lagunas de estabilización son muy influenciadas por la temperatura. En general y para los intervalos de temperatura normales en las lagunas, se puede decir que la velocidad de degradación aumenta con la temperatura, en especial en lo que concierne a la actividad de las bacterias. Estos fenómenos son retardados por las bajas temperaturas. Por eso, el proyecto de las lagunas debe tener en cuenta siempre las condiciones de temperaturas más adversas. Una caída de 10°C en la temperatura reducirá la actividad microbiológica aproximadamente 50%. La actividad de fermentación del lodo no ocurre significativamente en temperaturas por debajo de l7° C. 4.3.2. Radiación solar. La luz es fundamental para la actividad fotosintética, ésta depende no solo de la luz que alcanza la superficie del agua, sino de la que penetra en profundidad. Como la intensidad de la luz varía a lo largo del año, la velocidad de crecimiento de las algas cambia de misma forma. Este fenómeno da lugar a dos efectos: el oxígeno disuelto y el pH del agua presentan valores mínimos al final de la noche, y aumentan durante las horas de luz solar hasta alcanzar valores máximos a media tarde. 4.3.3. Viento. El viento tiene un efecto importante en el comportamiento de las lagunas, ya que induce a la mezcla vertical del líquido de la laguna, una buena mezcla asegura una distribución más uniforme de DBO, oxígeno disuelto (importante para lagunas aerobias y facultativas), bacterias y algas y por lo tanto un mejor grado de estabilización del agua residual. En ausencia de mezcla inducida por el viento, la población de algas tiende a estratificarse en banda estrecha, de unos 20 cm de ancho, durante las horas de luz del día. Esta banda concentrada de algas se mueve hacia arriba o hacia abajo en la capa superior, de 50 cm de espesor.

4.3.4. Evaporación. La repercusión principal de la evaporación es la concentración de los sólidos que contiene el agua almacenada. El consiguiente aumento de la salinidad puede resultar perjudicial si el efluente se va a emplear en riego. 4.3.5. Precipitación. El oxígeno disuelto suele bajar después de tormentas debido a la demanda adicional de oxígeno provocada por los sólidos arrastrados por el agua de lluvia y los sedimentos de las lagunas que se mezclan con la columna de agua. Otro efecto de la lluvia es una cierta oxigenación en la zona superficial de las lagunas, debido tanto al propio contenido en oxígeno de la lluvia como a la turbulencia que provoca con su caída.

4.4. FACTORES FÍSICOS. 4.4.1. Estratificación. La densidad del agua cambia con la temperatura, es mínima a 4 °C y aumenta para temperaturas mayores o menores, el agua más cálida es más ligera y tiende a flotar sobre las capas más frías. Durante los meses de primavera y verano el calentamiento tiene lugar desde la superficie, la capas superiores están más calientes que las inferiores, son menos densas y flotan sobre ellas sin que se produzca la mezcla entre unas y otras. Durante la primavera, la mayoría de las lagunas tienen una temperatura casi uniforme, por lo tanto se mezclan con facilidad gracias a las corrientes inducidas por los vientos. Cuando se aproxima el verano, las aguas de las capas superiores se calientan y su densidad disminuye produciéndose una estratificación estable. 4.4.2. Flujo a través de las lagunas. La circulación del agua a través de la laguna viene afectada por la forma y tamaño de ésta, la situación de entradas y salidas, velocidad y dirección de los vientos dominantes y la aparición de diferencias de densidad dentro de la misma. Las anomalías de flujo más frecuentes se manifiestan en la aparición de zonas muertas, es decir, partes de la laguna en las que el agua permanece estancada durante largos periodos de tiempo. 4.4.3. Profundidad. La profundidad de las lagunas es normalmente 1.5, aunque se pueden usar profundidades entre 1 y 2 m. El límite inferior viene condicionado a la posibilidad de crecimiento de vegetación emergente para profundidades menores, lo cual se desaconseja normalmente para evitar el desarrollo de mosquitos (Romero, 1999). Existen varias razones por las que en estos sistemas profundos se obtiene mayor eficacia de tratamiento como es la mayor productividad de las algas en un medio en el que tienden a sedimentar en la zona profunda y morir. La zona profunda tiende a estar en condiciones anaerobias, y en ella se produce la degradación lenta de compuestos orgánicos y microorganismos sedimentados desde la superficie. De esta forma se generan nutrientes solubles que se reincorporan a la capa superficial y contribuyen a la actividad biológica. En las zonas climas cálidos la mayor profundidad repercute en una disminución de la evaporación relativa, lo que es beneficioso desde el punto de vista del almacenamiento para riegos como para evitar aumentos de salinidad en el efluente. 4.5. FACTORES QUÍMICOS Y BIOQUÍMICOS. 4.5.1. ph. El valor de pH en las lagunas viene determinado fundamentalmente por la actividad fotosintética del fitoplancton y la degradación de la materia orgánica por las bacterias. Las algas consumen anhídrido carbónico en la fotosíntesis, lo que desplaza el equilibrio de los carbonatos y da lugar a un aumento del pH. Por otra parte, la degradación de la materia orgánica conduce a la formación de dióxido de carbono como producto final, lo que causa una disminución de pH. Como la fotosíntesis depende de la radiación solar, el pH de las lagunas presenta variaciones durante el día y el año. Cuanto mayor es la intensidad luminosa, los valores del pH son más altos.

Estas variaciones diarias son muy marcadas en verano, cuando pueden alcanzarse valores de pH en torno a 9 o mayores, partiendo de valores de 7-7.5, al final de la noche. 4.5.2. Oxígeno disuelto. El contenido en oxígeno disuelto es uno de los mejores indicadores sobre el funcionamiento de las lagunas. La principal fuente de oxígeno disuelto es la fotosíntesis, seguida por la reaireación superficial. La concentración de oxígeno disuelto presenta una variación senoidal a lo largo del día. El contenido en oxígeno es mínimo al amanecer y máximo por la tarde, y puede oscilar entre un valor nulo hasta la sobresaturación. Durante el verano es posible encontrar que las capas superficiales de las lagunas están sobresaturadas de oxígeno disuelto. El oxígeno disuelto presenta variaciones importantes en profundidad. La concentración de oxígeno disuelto es máxima en superficie, y a medida que aumenta la profundidad va disminuyendo hasta anularse. La profundidad a la que se anula el oxígeno disuelto se llama oxipausa, y su posición depende de la actividad fotosintética, el consumo de oxígeno por las bacterias y el grao de mezcla inducido por el viento. En invierno la capa oxigenada tiende a ser mucho más reducida que en verano. 4.5.3. Nutrientes. Los nutrientes son fundamentales para la buena marcha del tratamiento en lagunas. A medida que progresa la depuración se va produciendo una eliminación de nutrientes que puede dar lugar a que uno o varios alcancen concentraciones limitantes para el desarrollo subsiguiente de algas o bacterias. En lagunas de estabilización el agotamiento de nutrientes solo ocurre en pocas de intensa actividad biológica, y suelen venir de la eliminación de materia orgánica hasta los niveles máximos en este tipo de tratamiento. 4.6. CONSTRUCCIÓN DE LA LAGUNA DE ESTABILIZACIÓN. 4.6.1. Materiales y Equipo. a. Mapa de localización o mapa principal de alcantarillado. b. Dibujo del diseño de la laguna. c. Dibujo del diseño de la salida, entrada y terraplenes. d. Lista de materiales. Si más de una laguna será construida se debe tener: o o o

Diseño de la disposición del sistema de lagunas. Dibujos de los sistemas de interconexión. Accesorios de los materiales a emplearse.

4.6.2. Preparación del sitio. a) Localizar el sitio y marcarlo temporalmente en la tierra. b) Llevar los trabajadores, materiales y herramientas necesarias para comenzar con los trabajos. c) Despejar el sitio de la laguna y del terraplén, todos los árboles, arbustos, grandes rocas y cualquier otro material que impida la construcción de la laguna. d) Quitar tierra vegetal o el césped del sitio y colóquelo en otro lado. Esto será utilizado más delante para acabar el terraplén.

4.6.3. Marcaje del sitio y localización de tubería. A. Fijar las estacas de referencias, indicando los límites del fondo de la laguna, encuentre la elevación de cada estaca usando el nivel topográfico.

Figura 7.Construccion de las lagunas de estabilización B. Medir la distancia y la elevación de las estacas de referencia, fije las estacas que indican los puntos en los cuales se va a comenzar a construir el terraplén y a excavar la laguna. Fijar las estacas indicando la localización de la tubería, esto elimina las porciones de reexcavación del terraplén. 4.6.4. Excavación de la laguna. Se comienza a excavar en las estacas de zonas interiores, hasta que se alcance la elevación inferior. La nivelación se comprueba con un nivel y la barra de un topógrafo.

Figura 8. Excavación de las lagunas de estabilización

Continuar excavando a lo largo del fondo de la laguna, utilice el suelo excavado para acumular los terraplenes. El fondo de la laguna debe estar tan llano y uniformemente como sea posible. Si hay puntos o raíces suaves de árbol, cávelos hacia fuera. 4.6.5. Construcción de los terraplenes. a) Comenzar la construcción de los terraplenes como la laguna es excavada, los terraplenes se deben apisonar bien, con los lados inclinados según especificaciones de diseño. b) Deje los boquetes en el terraplén, en las localizaciones de la tubería. Puede también ser conveniente dejar unos o más boquetes amplios para el retiro del suelo excavado. c) La parte superior del terraplén debe ser nivelada, bien apisonada, y por lo menos 1.0 m de ancho. La distancia de la tapa del terraplén al fondo de la laguna deberá ser igual a la profundidad del diseño de la laguna más 1.0 m.

Figura 9. Construcción de terraplenes 4.6.6. Colocación de la tubería. a. Excavar las zanjas para las tuberías con la profundidad y las localizaciones del diseño. Los fondos de las zanjas deben ser bien apisonadas. b. Construya las bases cerca de los 0.5 m de alto para la tubería de entrada, de concreto o piedra. El propósito de las bases es levantar la tubería de entrada sobre el fondo de la laguna. c. Construya las losas para las tuberías de salida, de concreto o de la piedra. El propósito de la losa es apoyar la tubería de salida y prevenir la erosión a la descarga de las aguas residuales tratadas. Construir las losas bajo todas las localizaciones de la válvula.

Figura 10. Colocación de las tuberías d) Colocar la tubería del alcantarillado y el mortero juntos. Instale las válvulas. Construya la salida vertical de acuerdo a la profundidad de la laguna. Deberá ser igual a la profundidad del diseño calculado por el diseñador del proyecto. Las secciones envueltas permitirán que la laguna se drene cuando sea necesario. e) Rellenar cuidadosamente las zanjas de las tuberías con suelo húmedo y apisonarlo. 4.6.7. Estructuras de ingresos Existe bastante controversia en cuanto si la tubería de entrada a una laguna debe ir sumergida o sobre el nivel del agua. Los argumentos a favor de las tuberías sumergidas son su bajo costo y sencillos métodos de construcción. Los argumentos en su contra son: el asentamiento de lodo en caudales bajos con la consecuente obstrucción de la tubería y la aparición de material asentado alrededor de la desembocadura.

Figura 11. Entrada sumergida y elevada Los argumentos a favor de las tuberías elevadas son la ausencia de obstrucciones con caudales bajos porque se aseguran velocidades mínimas mediante secciones de flujo parcial, mientras que los canales sumergidos están siempre llenos. El efecto de mezcla y las condiciones de dispersión del afluente en el cuerpo de agua se aseguran debido a la turbulencia originada por la caída del afluente. El control visual de los caudales aproximados es posible desde cualquier punto de la coronación del dique. Los argumentos en contra son: costos más altos debido a los soportes para las tuberías (por ejemplo pilares de albañilería) y exposición al vandalismo. Las tuberías de entrada, tanto sumergidas como elevadas, deberán distar de los bordes. En lagunas cuadradas la tubería de entrada generalmente termina en el centro, En lagunas rectangulares termina en un punto de la línea central más larga, equidistante de tres de los lados. Esto evita que las aguas crudas lleguen hasta los bordes. Algunos autores recomiendan tuberías de entrada sumergidas terminando en una pequeña pieza vertical apuntada hacia arriba a fin de que la boca no tome contacto con el material sedimentado. Esta práctica ofrece mayor riesgo de obstrucción. Otros indican que es preferible colocar la tubería al nivel del suelo, prolongándola unos 2 m o más por encima de una depresión circular, de 0.5 m de profundidad y 10 m o más de diámetro, donde se acumulará la arena por muchos años sin interferir con la boca del canal. Con frecuencia las tuberías de entrada descargan sobre una losa de concreto de aproximadamente 1 m de diámetro cuando van sumergidas y en el caso ingresos sobre el nivel del agua descarga sobre un revestimiento de piedra de aproximadamente 1 x 2 m justo debajo de la boca de la tubería para evitar la socavación del fondo de la laguna durante la fase de llenado. 6.6.8 Estructuras de salida La estructura de salida de una laguna determina el nivel del agua dentro de ella y podrá colocarse en cualquier punto del borde, ordinariamente al pie del dique y opuesto a la tubería de entrada. Hay muchos tipos de salidas. La mayoría contempla el tendido de una tubería en el fondo de la laguna que atraviesa el dique. Esto permite vaciar completamente la laguna en caso necesario. El dispositivo de salida más sencillo consta de una tubería vertical cuyo extremo superior alcanza el punto del nivel de agua deseado. El extremo inferior se conecta a la tubería de descarga.

Las tuberías de descarga que atraviesan los diques deberán instalarse con anterioridad a la construcción de los mismos a fin de evitar cortes y rellenos en una obra recién construida, corriéndose el peligro de debilitar algún punto. Las estructuras salida más convenientes son con dispositivos para variar el nivel del agua con fines operativos. Por ejemplo, disminuyendo el nivel en 0.50 m se facilitará enormemente la eliminación de maleza y reparación de los taludes erosionados por el choque de las olas. Tal dispositivo de salida puede consistir simplemente de una caja cuadrada vertical cuya base repose sobre el fondo, al pie del dique, y su extremo superior sobresalga sobre el nivel del agua. Uno de los lados de esta caja se construye parcialmente y se colocan planchas de contención, que pueden ponerse o quitarse a voluntad, a manera de un vertedero de altura variable.

Figura 12. Estructura de salida Actualmente se recomienda la instalación de una pantalla alrededor del dispositivo de salida para impedir que penetre materia flotante y espuma en el efluente y la consiguiente salida de huevos y quistes de parásitos. 4.6.9. Terminado de los terraplenes. Completar cualquier boquete en el terraplén que fuera utilizado para poner la tubería o remover el suelo excavado. Apisonar a fondo la tapa y las pendientes y hacerlas uniformes con el terraplén existente. Alinear la pendiente del terraplén con las rocas y las piedras planas. Esto previene la erosión, debido a la acción de la onda durante la operación de la laguna. Las rocas y las piedras se deben colocar suavemente para conformarse con el diseño de la pendiente del terraplén. Evitar usar grava y los guijarros porque este material tiende mover la pendiente.

Figura 13. Terminado de los terraplenes

V. INSTALACIONES Y EQUIPOS DE LAS LAGUNAS 5.1. Preliminares El tratamiento de aguas residuales por medio de lagunas de estabilización es un proceso natural de tratamiento biológico. Se las ha desarrollado con el propósito de suministrar efluentes adecuados para la mayoría de las aguas receptoras a bajo costo y utilizando mano de obra no calificada. Por otro lado, después que el diseñador ha dimensionado el sistema de tratamiento los procesos de estabilización, prácticamente quedarán a merced de las fuerzas naturales y, por lo tanto, es muy poco lo que se puede hacer además de mantener la laguna en buenas condiciones. Consecuentemente, la denominación "operación de lagunas" es un tanto inadecuada puesto que darle mantenimiento es casi todo lo que se puede hacer. Por esta razón, las instalaciones, servicios y equipos de la laguna deberán ser mínimos a fin de no interferir con su simplicidad. Si se considera absolutamente indispensable una planta de bombeo, el caso cambia y la operación se hace obligatoria. En estas ocasiones existe la ventaja de realizar algún tipo de pretratamiento ya que, de cualquier forma, habrá un operador permanente. El pretratamiento abarcar tan solo la remoción de arena, material grueso y flotantes. En el caso de desechos industriales, un ajuste adicional del pH y la adición de nutrientes podrían ser necesarios. 5.2 Estaciones de bombeo Si es imposible conducir el agua servida hasta la laguna por gravedad, habrá que instalar una estación de bombeo. Esto deberá evitarse cada vez que sea posible rediseñado, la alcantarilla de entrada con una pendiente más pequeña o trasladando la ubicación de las lagunas a un lugar más favorable. El inconveniente de las estaciones de bombeo es que requieren una línea de transmisión eléctrica, constante asistencia y un operador capacitado. Las bombas sufren obstrucciones, desgaste, fugas. Inclusive cuando funcionan normalmente son blanco de sospechas por posibles desperfectos. Es más, las bombas centrifugas baten los flóculos ya formados en el afluente hasta transformarlos en turbiedad, obstaculizando así su asentamiento en el fondo de la laguna. Además se requiere de mano de obra calificada para su mantenimiento. Las bombas de tornillo de Arquímedes presentan menos desventajas y son unidades de flujo variable con ajuste

automático. El caudal aguas arriba es igual al caudal aguas abajo. Las bombas de tornillo cuestan más que las bombas centrifugas pero menos que las bombas centrifugas de velocidad variable. No necesitan de una cámara de succión y frecuentemente prescinden de la rejilla para materiales gruesos.

Figura 14. Estación de bombeo

De cualquier modo, una estación de bombeo es fuente de innumerables problemas y por lo tanto vale la pena intentar eliminarla. 5.3. Rejas Si se incluye una estación de bombeo, deberá instalarse una rejilla de barras delante de las bombas a fin de evitar su obstrucción. En ausencia de una estación de bombeo, las opiniones en cuanto a la conveniencia de instalar una rejilla se dividen: hay quienes están a favor de equipar la entrada con este dispositivo a fin de eliminar el aspecto antiestético que ofrece el desecho flotante. Otros, por el contrario, están en contra de las rejillas porque requieren atención constantemente. Es más, el material retenido se compone de material grueso, sin importar que flote o se asiente y, en este último caso, es conveniente dejar el material más pesado en el afluente. De cualquier forma, el material flotante se puede remover fácilmente mediante una desnatadora de mango largo tan pronto como éste se acerque al borde de la laguna impulsado por el viento. El material cribado o flotante que se retira de las lagunas deberá quemarse o enterrarse. Las rejillas se construyen de barras paralelas rectas o curvas y pueden limpiarse, ya sea en forma manual o mecánica, por medio de rastrillos. Para instalaciones más pequeñas, de hasta 50 L/s por ejemplo, son adecuadas las rejillas de limpieza manual. Por encima de los 150 L/s generalmente se prefieren las rejillas de limpieza mecánica. Entre los 50 y 150 LIs habrá que elegir tomando en cuenta los argumentos en pro y en contra. 5.4. Desarenadores Algunas autoridades en el tema recomiendan desarenadores como medio para minimizar la acumulación de sedimentos en la laguna. Se han reportado casos de acumulación de arena hasta

tal punto severos que surgió una isla en medio de una laguna de relativamente poca profundidad. Tales casos son excepcionales y la acumulación de materiales asentados no se debe únicamente a la arena puesto que intervienen todo tipo de sedimentos (lodos). Si el sistema de alcantarillado es del tipo separativo, se puede esperar muy poca arena, aproximadamente 1 a 3 L percápita anualmente. En lagunas cuyo lecho tiene un área de 2 m por persona servida esto significaría una capa de 1 mm anual si se esparce uniformemente. Aún centuplicando este valor, tomarían 20 años llenar completamente una laguna de 2 m de profundidad. Bajo condiciones normales es un hecho que el material granular constituye aproximadamente el 5% del peso del material asentado y, en estos casos, remover la arena ofrece muy pocas ventajas. La figura cambia si el sistema de alcantarillado es del tipo combinado en el cual las aguas pluviales pueden contener considerable cantidad de materia arenosa. En estas circunstancias el uso de un desarenador puede resultar ventajoso. Algunos desechos industriales contienen arena en cantidades apreciables, como son los que provienen del lavado de raíces y tubérculos, del pulimento de vidrio y mármol, etc. Estas aguas residuales pueden ocasionar depósitos perjudiciales en las lagunas. En estas ocasiones los desarenadores pueden ser útiles para la remoción de los desperdicios. Excepto en los casos mencionados, se debe evitar el uso de desarenadores porque aumentan innecesariamente el número horas-hombre requeridas para la operación y mantenimiento de las instalaciones de la laguna. Hay varios tipos de desarenadores. Los de uso más frecuente son del tipo de limpieza manual. La más simple consiste en un canal largo y recto dotado de un vertedero adecuado y con sección transversal de tal forma que el agua residual fluya a una velocidad constante de aproximadamente 0.3 m/s, independientemente del caudal. Una buena combinación es un canal trapezoidal con canal Parshall. La arena removida podrá contener materia putrescible en alta proporción que, por lo tanto, debe ser enterrada. Los desarenadores se pueden reemplazar por una depresión en el lecho de la laguna, justo debajo del extremo de la tubería de entrada. Esta excavación deberá tenerse suficiente volumen para almacenar materia asentada durante un par de años. 5.5. Vivienda del operador Se recomienda que el operador habite junto a la laguna a fin de que tome interés en la buena marcha de las instalaciones y vele porque no se produzcan inmundicias. En este caso un sólo hombre será suficiente para realizar el trabajo relacionado con la operación y el mantenimiento de una laguna de mediano tamaño. No hay mucho que hacer y con frecuencia habrá tiempo de sobra para otras tareas fuera del sitio de la laguna tales como desobstruir alcantarillas y ayudar al personal de mantenimiento del sistema de alcantarillado. 5.6 Suministro de agua Se deberá instalar algún medio de abastecimiento de agua en el sitio de la laguna, especialmente si hay una vivienda para el operador. De cualquier modo, el operador necesita, por lo menos,

lavar sus manos y las herramientas con agua inobjetablemente limpia. La mejor solución es conectar la instalación de agua al servicio público, pero si esto no es posible por razones económicas o técnicas, se podrá proveer un suministro local similar a los que se utilizan en granjas alejadas, obteniendo agua subterránea mediante un molino de viento, por ejemplo. Si el operador no reside junto a la laguna, un pozo con torno será suficiente en instalaciones pequeñas. No debe olvidarse que el tratamiento por lagunas de estabilización es una solución de índole económica. Por lo tanto, incluir aparatos costosos en sus instalaciones equivale a desperdiciar dinero valioso. 5.7 Instalación eléctrica Si se va a instalar una estación de bombeo o una vivienda para el operador, deberá suministrarse energía eléctrica. Generalmente no es difícil traer un cable eléctrico pero, en caso contrario, se puede instalar un generador diesel. La energía eléctrica se usa, entonces, para hacer funcionar las bombas y los artefactos domésticos. En este caso es aconsejable iluminar lugares tales como construcciones, veredas, puntos de muestreo y medición de caudal, entradas y salidas, cercas, rejas, etc. Esto contribuye a la seguridad. Si no se cuenta con una estación bombeo o vivienda para el operador, la energía eléctrica es de poca utilidad, aún si se instala un pequeño laboratorio, ya que las instalaciones de la laguna deben ser baratas. 5.8 Laboratorio En países en vías de desarrollo lo no se puede esperar mucho del operador, quien se encarga generalmente de la operación y el mantenimiento de la laguna. Un laboratorio razonable requiere de un profesional del grado medio por lo menos. A no ser que exista efectuar trabajos de investigación, no vale la pena contratar personal altamente remunerado. Sin embargo, hay pruebas simples que un obrero no calificado puede realizar después de un breve entrenamiento, determinaciones sencillas tales como leer un termómetro, un medidor de caudal, un cono Imhoff, un papel indicador del pH o identificar olores y colores. Este trabajo ayuda a mantener al operador contento y a que se sienta importante y que no se aburra o fastidie con la monotonía de su trabajo. El laboratorio de la laguna debe limitarse a cumplir pruebas rudimentarias. Más aún, las instalaciones para la recolección y preservación de muestras pueden incluirse si las pruebas se van a hacer en el laboratorio principal. En este caso el operador estará a cargo de recolectar y etiquetar las muestras y se le deberá entrenar para desempeñar estas funciones correctamente. 5.9 Estación meteorológica Una vez más, en caso de existir interés por trabajos de investigación, se pueden instalar instrumentos meteorológicos a fin de mejorar los conocimientos sobre la influencia de las condiciones climáticas locales. La estación puede contar con un anenómetro, termómetro, evaporimetro, higrómetro, pluviómetro, actinómetro, etc. Normalmente no lo maneja el operador de la laguna, salvo casos muy especiales.

5.10 Acciones de emergencia: teléfono, alarmas, primeros auxilios Pueden suscitarse accidentes en el lugar de la laguna. Los operadores, visitas y extraños están sujetos a contingencias, pudiendo resultar heridos, caerse a la laguna y hasta ahogarse. A fin de reducir al mínimo las consecuencias de estos infortunados hechos, habrá de tenerse a la mano ciertos artefactos de emergencia, ya que generalmente las lagunas están distantes de las áreas urbanas de las cuales se puede obtener ayuda. El teléfono es un medio relativamente barato y sumamente efectivo para lograr el tipo adecuado de ayuda. Una alarma, como por ejemplo una sirena, puede utilizarse para atraer la atención de personas que se encuentran cerca cuando el operador se halla solo, mal herido y sus movimientos están obstaculizados, laboratorio o si está socorriendo a un herido o ahogado y no puede dejarlo solo. Tanto los chalecos salvavidas como los botiquines de primeros auxilios deben hallarse accesibles para casos menos severos.

5.11 Otras facilidades Otras facilidades podrían ser: veredas, caminos, estacionamientos, servicios higiénicos, armario para implementos y herramientas, sala del operador, etc. Las áreas desocupadas deberán cubrirse con césped y flores. Deberá seleccionarse árboles, plantas ornamentales y arbustos que no pierdan demasiadas hojas. Algunas especies de pasto reducen al mínimo la conservación y poda del césped. Se deberá preferir estas y existen estudios realizados por operadores de lagunas en el sentido que se pueden reducir considerablemente los costos de mantenimiento seleccionando sensatamente la especie de pasto a sembrar. 5.12 Implementos y herramientas de mantenimiento La mayoría de las instalaciones se mantienen mediante simple operaciones. Lo adecuado es contar, por ejemplo, con desnatadoras, implementos de jardinería tales como rastrillo, azada, zapapico, pala, grúa de tijeras guadaña, y herramientas tales como llave de manguera, llave para tubos serrucho, desarmador, martillo, cortadora, taladro, alicates, tijeras, prenda: protectoras, cascos, botas y guantes de jebe, etc. Un bote pequeño o bote salvavidas serán de utilidad para recolectar muestras. Con estas ayudas el operador puede efectuar pequeñas reparaciones de compuertas de madera, tuberías, accesorios y otros dispositivos así como mantener las instalaciones en buen estado. • Mantener limpias las estructuras de entrada, interconexión y salida. • Mantener las en las lagunas facultativas primarias un color vede intenso brillante, el cual indica el pH y el oxígeno disuelto alto.

• Mantener libre de vegetación la superficie del agua. • Mantener un efluente con concentraciones mínimas de DBO y sólidos suspendidos (Romero, 1999). Las labores típicas de operación y mantenimiento incluyen: • Mantener limpia la rejilla en todo momento, remover el material retenido, desaguarlo y enterrarlo diariamente. Es recomendable medir el volumen diario de material dispuesto. • Mantener controlada la vegetación de los diques impidiendo su crecimiento más allá del nivel del triturado o grava de protección contra la erosión. • Remover toda la vegetación emergente en el talud interior de las lagunas • Inspeccionar y prevenir cualquier dalo en diques, cerca o unidades de entrada, interconexión y salida. 5.13. OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y CONTROL. Las lagunas tienen requerimientos operacionales y de mantenimiento mínimo que, sin embargo, deben revisarse y cumplirse periódicamente, por el operador, con el objeto de eliminar problemas que frecuentemente se presentan en este tipo de plantas. 5.13.1. Arranque. Antes de poner en servicio una laguna se debe realizar una inspección cuidadosa de la misma a fin de verificar la existencia de las condiciones siguientes: • Ausencia de plantas y vegetación en el fondo y en los taludes interiores de la laguna. • Funcionamiento y estado apropiado de las unidades de entrada, rejilla, unidades de aforo, unidades de paso y salida. En el procedimiento para poner en funcionamiento las lagunas de estabilización se deben tener en cuenta los siguientes requerimientos generales.va y los guijarros porque este material tiende mover la pendiente. En lo posible las lagunas se deben de arrancar en el verano, pues a mayor temperatura se obtiene mayor eficiencia de tratamiento y menor tiempo de aclimatación. • El llenado de las lagunas debe hacerse lo más rápidamente posible, para prevenir el crecimiento de vegetación emergente y la erosión de los taludes si el nivel del agua permanece por debajo del margen o tratamiento protegido. • Para prevenir la generación de malos olores y el crecimiento de vegetación, las lagunas deben llenarse, por lo menos, hasta un nivel de operación de 0.6 m. 5.13.2. Operación y mantenimiento. La operación y el mantenimiento de las lagunas de estabilización tiene como objetivos básicos lo siguientes: • Mantener limpias las estructuras de entrada, interconexión y salida. • Mantener las en las lagunas facultativas primarias un color vede intenso brillante, el cual indica el pH y el oxígeno disuelto alto. • Mantener libre de vegetación la superficie del agua. • Mantener un efluente con concentraciones mínimas de DBO y sólidos suspendidos (Romero, 1999). Las labores típicas de operación y mantenimiento incluyen:

• Mantener limpia la rejilla en todo momento, remover el material retenido, desaguarlo y enterrarlo diariamente. Es recomendable medir el volumen diario de material dispuesto. • Mantener controlada la vegetación de los diques impidiendo su crecimiento más allá del nivel del triturado o grava de protección contra la erosión. • Remover toda la vegetación emergente en el talud interior de las lagunas • Inspeccionar y prevenir cualquier dalo en diques, cerca o unidades de entrada, interconexión y salida.