Lagunas de oxidación

Los sistemas de lagunas de oxidación se utilizan generalmente en las zonas rurales, para el tratamiento de las aguas residuales.Este tipo de lagunas son frecuentemente utilizados por pequeños municipios y también por algunas industrias, en la creencia, errónea por cierto, de que

funcionan con muy poco mantenimiento.Si bien el mantenimiento no requiere mano de obra intensiva, sí necesita controlarse adecuadamente la biomasa del mismo, de manera que pueda lograr el objetivo primordial de sanear el efluente para ser volcado a los cuerpos receptores sin contaminar.

Por lo general, están constituidos por tres lagunas: la primera anaeróbica, la segunda facultativa y la tercera aeróbica.

Estos sistemas si no son correctamente mantenidos, transcurrido cierto tiempo de funcionamiento, comienzan a colapsar provocando sobrenadantes en superficie y emanaciones de olores desagradables. Esto a su vez, provoca el vuelco posterior a cursos de agua sin cumplir con los parámetros estipulados en las normativas vigentes.

Generalmente estos problemas se deben a dos temas fundamentales:• El diseño y construcción • La administración del sistema

Con respecto a la construcción, es particularmente importante, la forma en que ingresa el afluente y como son conectadas. En el diseño deben establecerse las profundidades correctas, a fin de lograr los sistemas biológicos adecuados en cada una de ellas.

En cuanto a la administración, no basta con hacer simplemente un mantenimiento de limpieza, sino que es fundamental generar y conservar la biomasa correcta.

Los microorganismos en su proceso de degradación, actúan como bio-polímeros, formando flock que al precipitar, forma un lecho bacteriano.Este lecho puede trabajar en forma anaeróbica, generando gas metano; cuando esto ocurre y la cantidad de gas supera a través de su presión el peso de los

barros, éstos se liberan hacia la superficie, generando olor a pantano.Otras veces ocurre esto mismo cuando, debido al proceso de fermentación en los barros aumenta la temperatura; esto hace bajar la densidad del agua y se produce “la inversión”, o sea, suben los barros hacia la superficie. En este caso el beneficio es que se pone en contacto con el afluente crudo, una mayor cantidad de microorganismos contenidos en dichos barros.

En un sistema administrado adecuadamente, se puede manejar la incorporación de distintas cepas microbianas; por ejemplo, podemos aplicar más bacilos para solubilizar los sólidos, o podemos detectar si necesitamos enzimas y de que tipo, según tengamos proteínas y/o grasas, y en que cantidad se necesitan; de esta forma se logra que las otras bacterias tengan la eficiencia buscada para metabolizar la materia presente.

Todo esto nos indica que además de diseñar correctamente el sistema de lagunas, es fundamental controlar el tipo de biomasa que se desarrollará en el sistema. En Dinámica Ambiental nos dedicamos a diseñar Sistemas de Lagunas para el tratamiento de efluentes de diversas procedencias. Asimismo realizamos evaluaciones de eficiencia degradativa de las lagunas ya existentes, modificando su condición biológica si fuera necesario.Ajustamos y controlamos la biomasa del sistema mediante el uso de productos biológicos específicos que contienen microorganismos de acción dirigida. Éstos actúan con diferentes valores de pH, oxígeno disuelto, temperatura, etcétera, permitiendo formar una adecuada biomasa que degrade y transforme eficientemente la materia orgánica presente, evitando las emanaciones desagradables y logrando un vuelco de efluentes dentro de las normas establecidas.

Laguna aeróbicaEn el tratamiento de las aguas servidas, se llaman lagunas aeróbicas o lagunas de oxidación, cuando se usa el oxígeno molecular disuelto como aceptador de electrones, el proceso es aeróbico y se conoce también como respiración aeróbica. En la forma simplificada:

Materia Orgánica + O2 -> H2O + CO2 + Biomasa

La oxidación biológica aeróbica es la conversión bacterial de los elementos, de su forma orgánica a su forma inorgánica altamente oxidada, en un proceso conocido también como Mineralización.

La mineralización o descomposición microbiológica del material orgánico de las aguas residuales en productos finales inorgánicos como dióxido de carbono, agua, nitrógeno amoniacal o nitratos, ortofosfatos y sulfuros es característica de la oxidación aeróbica de carbohidratos ylípidos; sin embargo, no se aplica a muchos compuestos aromáticos que tienen masa molecular alta, estado de oxidación alto y son estables bioquímicamente, como la lignina, materia húmica y muchos hidrocarburos aromáticos clorados.

En todo proceso biológico, los organismos se desarrollarán apropiadamente si se les

provee, básicamente, lo siguiente:

Nutrientes suficientes

Ausencia de compuestos tóxicos

Condiciones ambientales apropiadas.

En general las bacterias requieren,

principalmente, carbono, nitrógeno, hidrógeno y oxígeno; en menor

proporción, fósforo, azufre, potasio,calcio, hierro y magnesio, y como suplemento

nutricional cantidades mínimas de zinc y molibdeno. Comúnmente, las aguas residuales

domésticas contienen los nutrientes requeridos para el crecimiento bacterial, pero algunos

residuos industriales puede que no. En general se considera una relación apropiada de

DBO/N/P de 100/5/1.

Muchas aguas residuales industriales contienen compuestos difíciles o imposibles de

descomponer microbiológicamente, en estos casos es necesario utilizar procesos físico-

químicos para removerlos. Algunos materiales como la lignina solo pueden ser

descompuestos por bacterias especializadas y son resistentes a la utilización biológica. La

celulosa se compone de unidades de glucosa, unidas por lo que se conoce como el enlace

beta, el cual requiere para su hidrólisis la producción de la enzima celulosa. Solamente un

número limitado de bacterias son capaces de producir la enzima celulosa. La tolerancia del

crecimiento biológico bacterial y demás microorganismos a los compuestos tóxicos, como

los metales pesados, es variable, según la biomasa, el tipo de proceso, el grado de

aclimatación, el tipo de residuo y otros factores.

La actividad metabólica depende de muchos factores ambientales, es decir, de las

condiciones de vida. Dependiendo de la especie y tipo de organismo, los factores

ambientales aceleran, retardan o inhiben su crecimiento. Para cada factor, por ejemplo:

intensidad solar, temperatura, pH, contenido de sólidos disueltos; existen límites dentro de

los cuales los organismos se desarrollan apropiadamente.

En el tratamiento biológico, las enzimas o catalizadores bioquimicos son necesarios para

la descomposición. La acción de las enzimas es afectada por la temperatura y el pH. En

general, la mayoría de las enzimas requieren pH entre 3.5 y 9.5. Sin embargo, algunas

enzimas tienen un pH de acción efectivo relativamente estrecho.

La temperatura del agua residual a tratar afecta la tasa de actividad biológica, los

requerimientos de oxígeno en el proceso aeróbico, la producción de lodos y el volumen

requerido por el reactor biológico.

La temperatura máxima para la actividad biológica aeróbica eficiente es del orden de 38oC;

para el proceso anaeróbico, en general la temperatura óptima es de 32-38oC. El efecto de

la temperatura sobre la tasa de reacción de un proceso biológico se determina,

generalmente por la ecuación clásica:1

Rt = r20.Ro^{T-20}

Donde:

Rt = Tasa de reacción a ToC

r20 = Tasa de reacción a 20oC

Ro = Coeficiente de actividad a la temperatura

T = Tempertura en oC

Valores típicos de Ro2

Ro = 1.04 para procesos de lodo activado.

Ro = 1.08 para lagunas aireadas.

Ro = 1.035 para filtros percoladores

La mayoría de los sistemas biológicos aeróbicos operan favorablemente con

pH entre 6.5 y 8.5, valores superiores o inferiores a dichos límites deterioran la

eficiencia. Los procesos de nitrificación requieren suficiente alcalinidad para

reaccionar con el ión hidrógeno producido.

Ventajas y desventajas del sistema[editar]

Ventajas Desventajas

Ausencia de oloresTasa alta de síntesis celular y por consiguinte alta

producción de lodos.

Mineralización de todos los

compuestos biodegradablesRequiere de energía eléctrica para oxigenación y mezcla.

-

Gran proporción de células en los lodos que hace, en

algunos casos, necesaria su digestión, antes de secarlos y

disponerlos.