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1 Page 1 Lagunas de oxidacion

2 Page 2 Lagunas de oxidacion Las lagunas de estabilización son el método más simple de tratamiento de aguas residuales que existe. Están constituidos por excavaciones poco profundas cercadas por tierra. Generalmente tiene forma rectangular o cuadrada.

3 Page 3 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.

4 Page 4 Lagunas de oxidacion 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.

5 Page 5 TIPOS DE LAGUNAS DE ESTABILIZACION.  Aerobicas.  Anaerobicas.  Facultativas.  Maduración.

6 Page 6 Aeróbicas: Como su nombre lo indica son lagunas que operan en presencia del aire, son de poca profundidad, de 1.20 a 0.80 metros, lo que propicia la proliferación de algas que suministran una buena parte del oxígeno necesario. Se logran eficiencias de DBO de 65% a 75%. Su desventaja principal es la cantidad de terreno que requieren. En las lagunas aeróbicas las sustancias degradables suspendidas y disueltas son estabilizadas por la flora aeróbica microbiana

7 Page 7 Anaeróbicas Generalmente se usan como una primera depuración o pre-tratamiento, se puede considerar como un digestor ya que se le aplican cantidades de materia orgánica o carga orgánica por unidad de volumen, de tal manera que prevalezcan las condiciones anaeróbicas, es decir la ausencia de oxígeno, la eficiencia esperada con este tipo de lagunas varia con el tiempo de retención hidráulica; con tiempos de 1 a 10 días se obtiene una eficiencia de remoción de DBO de 20 al 60%

8 Page 8 Una desventaja de este tipo de lagunas es la producción de malos olores que impide su localización en lugares cercanos (500 m) de zonas habitadas. Generalmente son estanques de 3.00 a 5.00 metros de profundidad.

9 Page 9 Facultativas Se puede decir que es una combinación de las dos anteriores. Se diseñan con una profundidad variando normalmente entre 1.50 a 2.00 metros y una cantidad de materia orgánica o carga orgánica por unidad de volumen que permita el crecimiento de organismos aeróbicos y facultativos (estos últimos pueden reproducirse tanto en presencia como en ausencia de oxígeno).

10 Page 10 Es el tipo de lagunas más usado por su flexibilidad; requieren menos terreno que las aerobias y no producen los posibles olores de las anaerobias. Como en todos los procesos biológicos, el factor que afecta su eficiencia es la temperatura. Las eficiencias esperadas en estas lagunas van desde el 60% hasta el 85% en remoción de DBO.

11 Page 11 De maduración Se utilizan como una segunda etapa de tratamiento a continuación de lagunas facultativas. Se diseñan para disminuir el número de organismos patógenos, ya que las bacterias y virus mueren en un tiempo razonable, mientras que los quistes y huevos de parásitos intestinales requieren más tiempo. También reducen la población de algas. Hay pequeña remoción de la DBO.

12 Page 12 Ventajas  En las lagunas con grandes períodos de retención hidráulicos, generalmente se eliminan los huevos y quistes de los parásitos intestinales, lo que no ocurre con tratamientos convencionales, aún con desinfección.  Pueden tratar gran variedad de aguas residuales domésticas, industriales y agrícolas cuando la carga de las mismas es biodegradable.

13 Page 13 Inconvenientes En comparación a la cantidad de experiencias efectuadas, hay pocos modelos matemáticos y formulaciones de proyecto. En nuestro país no se han desarrollado investigaciones para obtener parámetros racionales de diseño. Se requiere disponer de terrenos aptos para la ejecución de la laguna. Deben estar alejados de la zona poblada, lo que obliga a proyectar emisarios de gran longitud. En cursos sin agua permanente como ocurre en zonas secas no es aconsejable la aplicación de lagunas, ya que las algas del efluente pueden producir olores al descomponerse.

14 Page 14 En el funcionamiento de las lagunas de estabilización influyen diversos factores Físicos: 1.Temperatura: cuando es mayor de 30 ºC la actividad de las algas decrece, las bacterias consumen más oxígeno y hay mayor producción de gases en el fondo. 2.Iluminación: las algas utilizan entre 2- 9 % de la luz solar 3.Vientos: favorecen el intercambio de oxígeno en la superficie 4.Infiltración y evaporación: si son grandes, el nivel de la laguna baja y no hay efluente (se afecta la actividad de las algas y bacterias). 5.Precipitación: su valor equivale aproximadamente al de la evaporación.

15 Page 15 Químicos: 1. Nutrientes: el más utilizado por las algas es el CO 2 libre 2. Oxígeno disuelto: depende de la actividad microbiana y varía con la temperatura 3. pH: relativamente estable, en condiciones anaeróbicas hay reducción. 4. Compuestos orgánicos: algunos ofrecen resistencia a la oxidación.

16 Page 16 Generalidades de las algas Los organismos capaces de sintetizar materia orgánica compleja contienen pigmentos fotosintéticos denominados clorofila, mediante la cual producen oxígeno absorbiendo energía de la luz solar y convirtiéndola en calor y energía química. Entre las acciones que desarrollan las algas en las lagunas podemos citar: Producir oxígeno para la descomposición de la materia orgánica y mantener las condiciones aeróbicas del líquido Remueven los nutrientes como son los compuestos del fósforo, nitrógeno y carbono para satisfacer necesidades nutricionales. La mayor parte de la población algacea se encuentra en los primeros centímetros de la capa superficial.

17 Page 17 Procesos que se desarrollan en las lagunas de estabilización La materia orgánica que ingresa en la laguna de estabilización se halla en estado de sólidos sedimentables y sólidos en suspensión, éstos a su vez en estado diluido. Los sólidos sedimentables, sedimentan en el fondo de la laguna y particularmente en la zona de ingreso. En cambio, el resto de la materia orgánica permanece en la masa líquida.

18 Page 18 Los sólidos biodegradables depositados son estabilizados por las bacterias formadoras de ácidos y de metano que en condiciones anaeróbicas producen gases que escapan a la atmósfera, y compuestos solubles en la masa líquida. Las bacterias, especialmente las facultativas, estabilizan la fracción no sedimentables de la materia orgánica presente en el efluente y la solubilizada del lodo sedimentado.

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20 Page 20 Factores que influyen en las reacciones biológicas (no controlables por el hombre) 1.Radiación solar: En las lagunas facultativas es fundamental la fotosíntesis realizada por las algas para producir el oxígeno requerido por las bacterias aeróbicas. 2.Temperatura del agua en las lagunas: Es un factor fundamental en el diseño de la laguna. Los procesos de reducción de la materia orgánica por acción bacteriana son dependientes de la temperatura. 3.Vientos: Influyen en la aireación y homogenización de los líquidos de las lagunas, además de regular la temperatura.

21 Page 21 Factores que influyen en las reacciones biológicas (controlables por el hombre) Carga orgánica superficial (kg DBO/d.hab). Profundidad de la laguna (m). Distribución del ingreso de la carga hidráulica. Período de detención hidráulica (d). Operación en serie o en paralelo.

22 Page 22 Condiciones generales para el diseño Debe ubicarse alejadas de núcleos urbanos (como mínimo 1000 m) La dirección de los vientos predominantes debe seguir la dirección del flujo en la laguna para alejar olores. La relación ancho: largo será de 3:6 y se evitará la formación de islas. Radio mínimo en extremo: 5m Cuando exista infiltración, debe impermeabilizarse el fondo. El sistema de salida no debe dejar lugares muertos. Se recomienda igual número de entradas que de salidas.

23 Page 23 Formula para el calculo de la Laguna de oxidación T= (n/k) [(C O /C N ) 1/n – 1] A = Q T H V= QT

24 Page 24 # de lagunas Tiempo de retención (dias) Área (m 2 ) Volumen Área x laguna Área/n N = 1 N = 2 N= 3 N=4 N= 5

25 Page 25 Una planta procesadora de textil está pensando construir un sistema de tratamiento de aguas residuales, para lo cual considera la construcción de lagunas de oxidación, considerando el volumen de 2,800 mts3/día de aguas residuales que genera la planta, las cuales cuentan con una DBO de 4,000 mg/L. 1. Calcular el tiempo de Retención Hídrica, el área total de las lagunas y el volumen que puede tratar, si se piensa construir 4 o 5 lagunas. 2. Cuantas lagunas recomendaría construir para tratar las aguas residuales el tiempo de retención hídrica, el volumen que se puede tratar y el costo de construir 4 o 5 lagunas. El consumo promedio de agua por persona en una comunidad es de 5 lts por día, considerando que en la comunidad habitan 8500 personas y que le promedio de DBO de agua residual del hogar es de 2500 mg/L, calcular el tiempo de retención hídrica, el área total y el volumen a tratar si se contemplan construir 4, 5 0 6 lagunas para tratar las aguas residuales.

26 Page 26 Fitodepuración de aguas Residuales

27 Page 27 Fitodepuración de aguas Residuales La fitodepuración es una técnica de purificación caracterizada por tratamientos de tipo biológicos, en el cual las plantas creciendo en agua saturada de nutrientes desarrollan un papel clave y directo sobre las bacterias que colonizan el sistema de raíces y al rizoma. Estos tratamientos son vistos como alternativas y como apoyo a los sistemas tradicionales basados en procesos biológicos y químicos y reacciones físicas.

28 Page 28 Los Fitodepuradoras son plantas que recrean los sistemas naturales conocidos como humedales (wetlands) los cuales cumplen con la función de depurar las aguas a través de las relaciones que se establecen entre plantas, microorganismos y materiales inertes presentes en el sistema. El término “humedal” indica “fitodepuración”, sistemas de aguas residuales designados para recrear artificialmente condiciones ecológicas similares a las establecidas en las áreas de aguas.

29 Page 29 Sistemas de fitodepuración La fitodepuración a flujo horizontal La fitodepuración a flujo vertical

30 Page 30 Componentes del sistema Agua: El agua es uno de los elementos más importantes de un sistema de fitodepuración ya que para que pueda ser considerado como tal ésta debe estar presente casi permanentemente Sustrato: Los materiales más comúnmente utilizados como sustrato en un sistema de fitodepuración son las arenas y las gravas, además de los sedimentos y residuos que se van depositando a medida que el efluente circula lentamente por toda la superficie

31 Page 31 Vegetación La vegetación que se encuentra presente en un humedal es aquella que está adaptada a condiciones de saturación y puede sobrevivir y desarrollarse en ellas. Por lo general son especies flotantes o sumergidas cuya eficiencia en la remoción de contaminantes depende no sólo del tipo de humedal en cuestión sino que también de las características inherentes a ellas.

32 Page 32 Microorganismos: La eficiencia de los humedales como sistemas de tratamiento está condicionada fundamentalmente por la actividad microbiológica que en ellos se lleva a cabo. Es por esto que, al diseñar y construir un humedal artificial, se debe tomar muy en cuenta la creación de un ambiente propicio para el crecimiento de los microorganismos. Animales: Los humedales constituyen un hábitat natural para numerosas especies animales, especialmente invertebrados. Muchos de ellos contribuyen al tratamiento de las aguas residuales ya que descomponen la materia orgánica, incluso lo hacen en grandes cantidades durante su etapa larvaria.

33 Page 33 Funciones Proceso de Remoción Físico: Los humedales construidos son capaces de proporcionar una alta remoción de contaminantes asociados con material sedimentable. Esto se debe a que el flujo es muy lento y por lo general laminar, dando suficiente tiempo a los materiales para sedimentar.

34 Page 34 Proceso de Remoción Químico: El proceso químico de mayor importancia en los humedales es la absorción que logra la retención a corto plazo y/o la inmovilización a largo plazo de algunas clases de contaminantes. Proceso de Remoción Biológico: El proceso de remoción biológico se basa en el hecho que los contaminantes son formas de nutrientes esenciales para las plantas

35 Page 35 Beneficios de la fitodepuración Construcción simple y no invasiva Presencia de pocos elementos electromecánicos, lo que significa bajo consumo de energía y disminución de ruidos No hay producción de lodos excedentes (sólo lodos primarios) Impacto visual nulo Proveen sitios de importancia para la vida silvestre, tienen una función recreativa, etc. (sistemas extensivos) Reducción en la formación de vapores, olores desagradables e insectos molestos o vectores de enfermedades (sistemas a flujo sub-superficial)

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37 Page 37 Procesos utilizados por las plantas para asimilar contaminantes. TipoProceso InvolucradoContaminación Tratada Fitoextracción Las plantas se usan para concentrar metales en las partes cosechables (hojas y raíces) Cadmio, cobalto, cromo, níquel, mercurio, plomo, plomo selenio, zinc Fitovolatilización Las plantas captan y modifican metales pesados o compuestos orgánicos y los liberan a la atmósfera con la transpiración. Mercurio, selenio y solventes clorados (tetraclorometano y triclorometano) Fitoestimulación Se usan los exudados radiculares para promover el desarrollo de microorganismos degradativos (bacterias y hongos) Hidrocarburos derivados del petróleo y poliaromáticos, benceno, tolueno, atrazina, etc. Rizofiltración Las raíces de las plantas se usan para absorber, precipitar y concentrar metales pesados a partir de efluentes líquidos contaminados y degradar compuestos orgánicos Cadmio, cobalto, cromo, níquel, mercurio, plomo, plomo selenio, zinc isótopos radioactivos, compuestos fenólicos Fitoestabilización Las plantas tolerantes a metales se usan para reducir la movilidad de los mismos y evitar el pasaje a capas subterráneas o al aire. Lagunas de desecho de yacimientos mineros. Propuesto para fenólicos y compuestos clorados. Fitodegradación Las plantas acuáticas y terrestres captan, almacenan y degradan compuestos orgánicos para dar subproductos menos tóxicos o no tóxicos. Municiones (TNT, DNT, RDX, nitrobenceno, nitrotolueno), atrazina, solventes clorados, DDT, pesticidas fosfatados, fenoles y nitrilos, etc.TNTDNTRDXDDT

38 Page 38 Plantas Utilizadas