lagunas para tratamiento de aguas residuales ing. qca. luz stella cadavid r. m.sc

LAGUNAS PARA LAGUNAS PARA TRATAMIENTO DE AGUAS TRATAMIENTO DE AGUAS

RESIDUALESRESIDUALES

Ing. Qca. Luz Stella Cadavid R. Ing. Qca. Luz Stella Cadavid R. M.M.SScc

TRATAMIENTO CON TRATAMIENTO CON LAGUNASLAGUNAS• Sistemas naturales, excavación en un terrenoSistemas naturales, excavación en un terreno

PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTOPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO

• nCOnCO2 2 + H+ H22OO (CH (CH22O)n + OO)n + O2 2

• (CH(CH22O)n + OO)n + O22 nCOnCO2 2 + H+ H22OO

ENERGIA SOLAR

ALGAS

TRATAMIENTO CON TRATAMIENTO CON LAGUNASLAGUNAS

Ventajas:Ventajas:• Costo mínimo de mantenimientoCosto mínimo de mantenimiento• Operación simpleOperación simple• Fácil ampliación Altas eficienciasFácil ampliación Altas eficiencias• No es necesario energíaNo es necesario energía• Altas remociones de patógenos Altas remociones de patógenos • Buena tolerancia a metales pesadosBuena tolerancia a metales pesadosDesventajasDesventajas• Altos requerimientos de áreaAltos requerimientos de área• Eficiencia disminuye a bajas temperaturasEficiencia disminuye a bajas temperaturas

LAGUNAS DE LAGUNAS DE ESTABILIZACIONESTABILIZACION

ANAEROBICASANAEROBICAS• Alta carga orgánica Alta carga orgánica • Pocas algasPocas algas• Área superficial poco importanteÁrea superficial poco importante

PROCESOSPROCESOS• Sedimentación de sólidosSedimentación de sólidos• Digestión anaerobia intensa (producción de Digestión anaerobia intensa (producción de

CHCH44 y CO y CO22))• Funciona muy similar a un tanque séptico Funciona muy similar a un tanque séptico

abiertoabierto• Interviene el mismo grupo de bacterias de un Interviene el mismo grupo de bacterias de un

tanque séptico o un digestor anaerobio.tanque séptico o un digestor anaerobio.

CONDICIONESCONDICIONES: pH > 6,5 deseable 7,5: pH > 6,5 deseable 7,5

• Buena remoción de SS y DBOBuena remoción de SS y DBO55

• Reduce los requerimientos de área para Reduce los requerimientos de área para todo el sistematodo el sistema

• Deben proyectarse L.A. En la mayoría de Deben proyectarse L.A. En la mayoría de los sistemas a excepción de pequeñas los sistemas a excepción de pequeñas comunidades (< a 1000 personas) comunidades (< a 1000 personas)

PROBLEMASPROBLEMAS

• Olores por el HOlores por el H22SS

7,50 pH

% H2S HS-

S=

• Penetración limitada de luzPenetración limitada de luz• Presencia de compuestosPresencia de compuestos

Proteínas (hidrólisis) Proteínas (hidrólisis)

Urea Urea

HH22S SulfatosS Sulfatos Una L.A que funcione bien no debe oler Una L.A que funcione bien no debe oler

(mucho), depende de:(mucho), depende de:• capa de natas: como tanque séptico (barrera capa de natas: como tanque séptico (barrera

física)física)• carga orgánica: entre 100 y 400 g/mcarga orgánica: entre 100 y 400 g/m33dd

NH+4 / NH3

• En general no hay problema de olores si En general no hay problema de olores si <500 mg/l<500 mg/l

• pH > 9 desaparece HpH > 9 desaparece H22S, pero es S, pero es complejo trabajar a este pHcomplejo trabajar a este pH

• Para mantener pH en la laguna:Para mantener pH en la laguna: -Adicionar cal-Adicionar cal -Recircular efluente de última laguna-Recircular efluente de última lagunaCasi no hay remoción de NitrógenoCasi no hay remoción de Nitrógeno

SO2

4

LAGUNAS LAGUNAS FACULTATIVASFACULTATIVAS

TiposTipos- PrimariasPrimarias- SecundariasSecundarias

• Alta presencia de Alta presencia de microalgas (500-microalgas (500-2000 mg/l clorofila 2000 mg/l clorofila a)a)

• En LFP capa de En LFP capa de lodos en el fondo, lodos en el fondo, digestión anaerobiadigestión anaerobia

Mat. orgánica

BacteriasNuevas células

CO2, NH+4, PO=

4

Algas

Luz

Nuevas células

O2

•Simbiosis Algas-bacteriasSimbiosis Algas-bacterias

PROBLEMASPROBLEMAS

• Arrastre de algas en el efluenteArrastre de algas en el efluente• SobrecargaSobrecargaMezcla y estratificaciónMezcla y estratificaciónEl viento generaEl viento genera-Mezcla vertical-Mezcla vertical-Distribución uniforme de algas y -Distribución uniforme de algas y

bacteriasbacteriasEn ausencia de viento ocurre En ausencia de viento ocurre

estratificación térmicaestratificación térmica

Termoclima: cambio abrupto de temperatura Termoclima: cambio abrupto de temperatura (capas calientes: zona superior, capas frías: (capas calientes: zona superior, capas frías: zona inferior)zona inferior)

Estratificación se destruye por:Estratificación se destruye por:

Viento y enfriamiento de las capas superioresViento y enfriamiento de las capas superiores

caliente

frío

Día Noche

caliente

frío

Igual Tº

Estratificación de las algas: se mueven buscando buenas condiciones ambientales

• Oxigeno disueltoOxigeno disuelto

80 cms debajo de la superficie

20 cms superficie

[OD] mg/l

15

10

5

4 16 4 Hora día

• Variación diurna de pHVariación diurna de pH

-fotosíntesis consume CO-fotosíntesis consume CO22

-si la velocidad de consumo > velocidad de -si la velocidad de consumo > velocidad de suministro entonces:suministro entonces:

2 HCO2 HCO33- - COCO33

= = + H+ H22O + COO + CO22

COCO332-2- + H + H22O COO CO2 2 + 2OH+ 2OH--

OHOH- - se acumula y pH sube (hasta 9-10)se acumula y pH sube (hasta 9-10)-factor importante para remoción de -factor importante para remoción de

patógenospatógenos

Interacciones en la laguna Interacciones en la laguna facultativafacultativa• Dos ambientes, aeróbico y anaeróbicoDos ambientes, aeróbico y anaeróbico

Zonas bien definidas, separadas por un Zonas bien definidas, separadas por un barrera, casi no hay transporte de productos barrera, casi no hay transporte de productos químicos, Oquímicos, O22, ni material, ni material

Bacterias fotosintéticas

1,5 m

Z. ae

Z. ana

Termoclima o isopausa

Algas

oxipausa

Bacterias aerobias

Digestión anaerobia

• Zona aerobiaZona aerobia

-Organismos quimioorganótrofos, como -Organismos quimioorganótrofos, como Pseudomonas, Achomobacter, Pseudomonas, Achomobacter, otras.otras.

-Bacterias fotosintéticas: verdes y rojas -Bacterias fotosintéticas: verdes y rojas del azufre (filtro de sulfido). del azufre (filtro de sulfido). Indicadores de sobrecarga.Indicadores de sobrecarga.

-Algas -Algas Euglena, Chlorella, Euglena, Chlorella, Chlamidomonas.Chlamidomonas.

Euglena

• Zona anaerobiaZona anaerobia (igual que LA) (igual que LA)

-Remoción de -Remoción de NitrógenoNitrógeno:~ 80%:~ 80%-Depende de pH, algas, T°, TRH-Depende de pH, algas, T°, TRH

Bioutilización: las algas requieren N, Bioutilización: las algas requieren N, mayor remoción a pH alto por mayor remoción a pH alto por predominio de algas.predominio de algas.

-Remoción de -Remoción de FósforoFósforo: incorporado en : incorporado en las células de algas y precipitado, a las células de algas y precipitado, a pH alto, como hidroxilapatita.pH alto, como hidroxilapatita.

Spirulina

LAGUNAS DE MADURACIONLAGUNAS DE MADURACION

• Remoción de coliformes fecales y Remoción de coliformes fecales y otros patógenosotros patógenos

• Muy baja remoción de DBOMuy baja remoción de DBO

• Serie de lagunas más eficiente que Serie de lagunas más eficiente que una sola de tamaño equivalenteuna sola de tamaño equivalente

• Tamaño y número dependen de la Tamaño y número dependen de la calidad requerida del efluente finalcalidad requerida del efluente final

Salmonella E. coli

Yersinia

Mecanismos de remoción de Mecanismos de remoción de patógenospatógenos

• Tiempo y temperaturaTiempo y temperatura

• Radiación U.VRadiación U.V

• Altas concentraciones de ODAltas concentraciones de OD

• Bajas concentraciones de COBajas concentraciones de CO22

• Altos valores de pHAltos valores de pH

• Falta de sustratoFalta de sustrato

• Depredación por protozoarios y Depredación por protozoarios y microinvertebrados microinvertebrados

• Remoción de nutrientesRemoción de nutrientes-Nitrógeno y fósforo se incorporan a nueva biomasa-Nitrógeno y fósforo se incorporan a nueva biomasa

-A pH alto parte del NH-A pH alto parte del NH3 3 se volatiliza y P precipitase volatiliza y P precipita• Remoción de Nitrógeno total:~80% (95% como Remoción de Nitrógeno total:~80% (95% como

NHNH3 3 ))• Remoción de Fósforo:~45%Remoción de Fósforo:~45%

Muerte de coliformes fecales

Incremento de T°

Luz solar

Alta actividad fotosintética Foto oxidación

pH>9

O2

Sistemas de lagunas de estabilizaciónSistemas de lagunas de estabilización• Recursos naturales:Recursos naturales:--Energía solarEnergía solar-Bacterias-Bacterias-Algas-Algas

P=~1,5 m

Θ=10-20 días

EA M

F

F

MA

P=~4 m

Θ=1-2 días

P=~1,5 m

Θ=? Depende del grado de pulimento