Monografýa fco. 160903

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

Facultad de Tecnología de la Construcción

TITULO:

EVALUACIÓN OPERACIONAL DE LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN PRIMARIAS DEL BARRIO “EL COCAL”

DE LA CIUDAD DE LEÓN

AUTOR: Br. Francisco José Jarquin Guido.

TUTOR: Ing. María Elena Baldizón Aguilar.

León, septiembre del 2003

RESUMEN

Evaluación Operacional de las Lagunas de Estabilización Primarias del Barrio El Cocal de la ciudad de León

El presente trabajo se realizó con el objetivo de evaluar el funcionamiento operacional del Sistema de Lagunas Primarias de Estabilización ubicadas en el Barrio El Cocal, Zona II de la ciudad de León, determinar los parámetros que sirvieron de insumos en el diseño de las lagunas secundarias, y así reducir el nivel de contaminación en la descarga vertida al Río Chiquito. Además de este sistema de tratamiento, en la ciudad de León, existen otros sistemas que se ubican al Suroeste del barrio de Sutiava, que en conjunto brindan tratamiento a las aguas residuales de origen doméstico de toda la ciudad, ambos sistemas descargan sus efluentes en el Río Chiquito. El Sistema de Tratamiento en estudio esta compuesta de un módulo de dos lagunas facultativas primarias conectadas en paralelo, además de sus dispositivos de entrada y salida. El muestreo se llevó en el período comprendido entre Septiembre y Diciembre de 1996 con el objetivo de abarcar las últimas lluvias y temperaturas medias del invierno y parte de la estación seca. Durante siete días de muestreo se determinaron parámetros físicos tales como temperatura del aire, temperatura del agua, sólidos sedimentables. Los parámetros bioquímicos determinados fueron: DBO5, DQO, nitrógenos en sus diferentes formas, fósforo, alcalinidad y como parámetros microbiológicos se calcularon los coli totales y coli fecales, utilizando las técnicas recomendadas en el Stándar Método de 1995, las cuales una vez procesados reflejaron como resultado el comportamiento real del sistema de auto depuración analizado. Las muestras compuestas y aforos se efectuaron en tres puntos distintos donde se realizaron siete muestreos de veinticuatro horas cada uno, haciéndose registros cada dos horas, se utilizaron vertederos triangulares y canaletas Parshall para medir el flujo real del sistema. Para predecir la calidad del agua se aplicaron correlaciones o modelos recomendados por CEPIS, que han sido verificadas y calibradas en condiciones ambientales similares a las de nuestro país, como resultado de esta se pude asegurar que el comportamiento de remoción del sistema se asemeja a un flujo disperso, ver capitulo VII. La eficiencia total encontrada del sistema según la carga orgánica fue del 70.30%, la remoción de coliformes fecales y Totales es de 94.31% y 95.11% respectivamente con una eficiencia bacteriológica promedio total de 94.71%, indicando el alto nivel de contaminación bacteriológica residual que aun tiene el efluente. En capitulo IX de este trabajo se exponen algunas recomendaciones que ayudaran a mejorar la eficiencia real de sistema de lagunas primarias facultativas.

UNI-RUPAP Francisco José Jarquin Guido 1


DEDICATORIA

Dedico el esfuerzo realizado del presente trabajo, con el cual culmino mi carrera a: Mi esposa Adelaida y mi hijo Yarod Octavio, quines son la luz que necesito para seguir adelante conquistando el presente y el futuro cosechando los objetivos propuestos en nuestras vidas, resultados de sacrificios y satisfacciones que siempre compartimos. A Mis Padres: Mi querida madre Irma Guido Guzmán, mi padre Francisco Jarquín Ramírez, Forjadores de mi vida, que con su lucha y sacrificio me han dado este triunfo con mucho amor les dedico y a través de el expongo mi más sincero agradecimiento. A Mis Hermanos: Que con su calor familiar contribuyeron a mi formación como persona de bien útil para esta sociedad. Dedico este esfuerzo muy en especial a mi hermanita MAYELA YAHOSKA JARQUIN GUIDO. Que vive para siempre en mis recuerdos, y que estaría feliz compartiendo este mi triunfo, triunfo de toda mi familia.

Francisco José Jarquin Guido



AGRADECIMIENTO

Agradezco a todas aquellas personas cercanas y amigos que me han ayudado a seguir adelante

en esta etapa de mi vida en la que preciso culminar la carrera que fue y es mi sueño hecho

realidad Agradezco especialmente a mi tutora Ing. María Elena Baldizón A. por dedicar su tiempo,

para guiarme y brindar sus experiencias y conocimientos en la elaboración del presente

trabajo.

Al programa de Investigación y docencia de Medio Ambiente (PIDMA) por darme la

oportunidad de realizar mi trabajo, a la Ing. Yalena Navarro por dedicar parte de su

tiempo y brindarnos sus conocimiento y experiencia.

A la Universidad Tecnológica de Delft (TU-DELFT) de Holanda, en especial al Ing. Idsart

Dijktra por sus conocimientos y brindar el financiamiento.

A ENACAL, León y en especial al Ing. Francisco Moreno por darnos espacio para realizar

parte de este trabajo en las instalaciones que están a su cargo.

Y a todas aquellas personas y amigos que me han ayudado a seguir adelante.

Ing. Julio Maltez.

Lic. Carmen Rugama

Arq. Ivania Meza

Sr. Pedro Sánchez.



INTRODUCCIÓN 1.1. GENERALIDADES El desarrollo industrial de la sociedad, ha traído consigo uno de los problemas más grandes que aquejan al mundo en la actualidad, como es la contaminación del medio ambiente a niveles alarmantes. Dentro de este contexto, las fuentes naturales de agua, ríos, lagos y lagunas, entre otras, se ven afectadas por desechos industriales vertidos sobre ellas (ref. 16). Los países industrializados en busca de solucionar este problema, han legislado sobre este aspecto, tomando medidas estrictas que permiten reducir al mínimo los riesgos sanitarios y el nivel de contaminación de los desechos domésticos e industriales expuestos al ambiente. En algunos países sub-desarrollados como el nuestro, existe legislación pero, es incipiente sin la capacidad y experiencia para resolver el gran problema de contaminación en las principales ciudades del país, que a pesar de ser poco industrializado, existen algunos ejemplos de contaminación a fuentes de agua, entre los que se destacan: la Laguna de Tiscapa, La Laguna de Masaya, Río Grande de Matagalpa, los lagos Xolotlán y Cocibolca y el Río Chiquito entre otros. Una de las medidas adoptadas para evitar la creciente contaminación de estas fuentes naturales de agua, es la construcción de lagunas de estabilización, sistemas administrados por La Empresa Nicaragüense de Acueductos y Alcantarillados (ENACAL). Con la finalidad de tratar aguas residuales domésticas, de modo que se reduzca al mínimo su carga contaminante antes de ser vertidas sobre los cuerpos receptores. El sistema de lagunas el cocal fue diseñado en el año 1973, iniciándose su construcción en ese mismo año y finalizando en 1975. A inicios de operación, el sistema constaba de una laguna, posteriormente se construyó una segunda laguna en paralelo a la existente cuya operación se inició en 1993. La alimentación al sistema proviene de una red de alcantarillados sanitario constituido por 3,632 conexiones, correspondiente al 30% del total de conexiones domiciliares de la ciudad de León (ref. 7). El efluente tratado es vertido en el cauce del río Chiquito.

Tomando en consideración lo antes expuesto se hizo necesario un estudio encaminado proponer alternativas en lo concerniente a la tratabilidad y depuración del efluente de estas lagunas, siendo este el propósito principal del presente estudio. En este documento se muestra los resultados del funcionamiento en la planta de tratamiento de aguas residuales que recolectan para su auto depuración los vertidos de la población que habita en el sector Sur de la Ciudad de León.



1.2 ANTECEDENTES

Los datos más antiguos sobre el almacenamiento o tratamiento de aguas residuales provienen de Alemania donde hace 60 años existían para el almacenamiento de aguas de albañal, al principio el uso de las lagunas se experimentó de forma accidental pero la purificación observada estimulo el uso de este tipo de instalaciones. La primera Laguna construida por ingenieros de forma deliberada para tratar las aguas de albañal fue la MADDOCK, en Dakota del norte en el año 1948, los resultados favorables obtenidos llevaron al convencimiento de que las lagunas de estabilización pueden constituir un sistema efectivo para tratar aguas residuales. En los países centro americanos Costa Rica se puede considerar como la pionera en el uso de lagunas de estabilización, ya que construyó las primeras lagunas de estabilización en la ciudad de Cañas de Guanacaste en el año 1959. En el Municipio de León Nicaragua, en el año 1973 fue diseñado el sistema en estudio, iniciándose su construcción en ese mismo año, y finalizando en 1975. A inicios de operación, el sistema constaba de una laguna, posteriormente se construyó una segunda laguna en paralelo a la existente cuya operación se inició en el año 1993. La alimentación al sistema proviene de una red de alcantarillados sanitario constituido por 3,632 conexiones, correspondiente al 30% del total de conexiones domiciliares de la Zona II1 de la ciudad de León. El afluente tratado es vertido en el cauce del Río chiquito, que sirve de cuerpo receptor de estas, en 1995 se realizó una rehabilitación en la infraestructura en general mejorando los canales de aproximación, colocaron distribuidores de caudales en la caja de entrada, y canaletas Parshall en los canales de salida de cada una de las lagunas, además se realizó actividades como limpieza de taludes, extracción de lodos y zonas muertas2, además se colocaron rejas en los canales de entrada para la remoción de sólidos de sobre tamaño que tratan de ingresar a las lagunas de estabilización del Barrio el Cocal de la ciudad de León. 1 Zona de influencia Sur del cauce del Río Chiquito.


2 Sólidos suspendidos sobre nadantes en la superficie de las lagunas y acumulados por acción del viento en áreas determinadas.


1.3 JUSTIFICACIÓN La ciudad de León enfrenta serios problemas de saneamiento ambiental, como el poco tratamiento de los desechos municipales e industriales la contaminación de los cuerpos de agua, particularmente la destrucción por contaminación del Río Chiquito esto por la descontrolada descarga de aguas crudas provenientes de casas particulares y tenerías artesanales que se encuentran ubicadas a lo largo de la rivera del río, que no cuentan con el servicio de alcantarillado sanitario, se suma a esto la poca eficiencia de los sistemas de tratamiento de aguas residuales existentes, este problema a convertido al río en una corriente de color gris, característico de aguas residuales domésticas, la cual provocan un impacto ambiental severo reflejado en el deterioro total de la fauna y flora acuática además de provocar una serie de enfermedades gastrointestinales que son de gran preocupación para las autoridades Municipales, que con el apoyo del gobierno y países amigos han impulsados una campaña de mejoramiento de los sistemas existentes y nuevas construcciones y de ésta manera dar un mejor tratamiento a las aguas residuales que drenan por el sistema de alcantarillado existente en esta zona de la ciudad. Esta problemática es debido al incremento de la población urbana y los limitados recursos financieros existentes para satisfacer la creciente demanda de servicios de saneamiento. Dadas las continuas advertencias acerca del incremento en los niveles de contaminación de este río, originadas entre otros factores por el crecimiento en forma desordenada de la población en la zona de influencia del Río, por lo que se hace necesario determinar si el efluente del sistema de laguna de estabilización, está contribuyendo con el deterioro del río. Por lo descrito en el párrafo anterior, se identifica la necesidad de evaluar la calidad del agua de las lagunas de estabilización del barrio “EL COCAL” determinando así el aporte de aguas residuales que ingresan al sistema, carga orgánica, período de retención teórico, en sí los parámetros básicos de diseño necesarios para el dimensionamiento de lagunas secundarias, sobre la base de los resultados obtenidos, y plantear una solución adecuada que contribuya a mejorar las condiciones higiénicas tanto del cuerpo receptor como de la población que reside en los márgenes de éste.



1.4.- ALCANCES Y LIMITACIONES 1.4.1- ALCANCES Mediante la aplicación de correlaciones recomendadas por el CEPIS se logró caracterizar el afluente y efluente de ambas lagunas, conocer la capacidad auto depurativa, además de evaluar el funcionamiento bajo distintos comportamiento de flujo hidráulicos y remocional del sistema. 1.4.2.- LIMITACIONES Los recursos económicos para ejecutar este trabajo fueron asumidos por el programa DUT-UNI, los que limitaron el muestreo compuesto únicamente a tres días consecutivos y los restante cuatros días una vez por semana (el día de mayor caudal)

1. Por las razones antes expuestas no se determinó el tiempo de retención in situ, a través de trazadores, compensándose esto con el empleo de una correlación teórica basada en los factores de forma de las lagunas.

2. Debido a la falta de reactivos productos de las mismas restricciones no se determinó el

nivel de contaminación del cuerpo receptor (Río Chiquito) y así medir el impacto consecuencia de la descarga del efluente de las lagunas en este.

3. En el año 1996 se planteó la necesidad de determinar la eficiencia de las lagunas

primarias y en base a los resultados obtenidos se realizó el diseño de las lagunas secundarias, en esta dirección el programa DUT-UNI, con la colaboración PIDMA, impulsa y financia la ejecución de los estudios correspondientes y los resultados encontrados se analizan en pre- defensa, desde entonces y por motivos muy particulares no se logró realizar la defensa final, por tal razón en diciembre del 2002 se solicitó antes la FTC cambio de tema, utilizando los mismos datos, como resultado de esta gestión se obtuvo la autorización de defender estos resultados, bajo los términos de reinscripción del tema el cual pasaría por los mismos requerimientos exigidos para presentar un nuevo trabajo de tesis, razón por la cual los datos de campo aquí presentados corresponden a los resultados obtenidos en el año 1996.



II.- OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GENERAL

• Evaluar el funcionamiento operacional del Sistema de Lagunas Primaria del Cocal de

la ciudad de León y el perído de retención teórico a través de la calidad del Agua.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Determinar la variación del caudal de entrada y salida del sistema de lagunas Primarias.

2. Caracterizar la calidad de los afluentes y los efluentes de las lagunas primarias y

determinar la eficiencia remocional de estas a través de los parámetros físicos, químicos y microbiológicos como son: DBO5, DQO, Sólidos Totales, Sólidos Totales Volátiles, Sólidos Sedimentables, Alcalinidad, pH, Nitrógenos (Orgánico, Amoniacal, Nitrato), Fósforo, E Coli- Totales y Coli-Fecales, esto mediante análisis en el campo y en el laboratorio.

3. Determinar el funcionamiento operacional de las Lagunas basadas en el período de

retención teórico y cargas aplicadas.



III. DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO.

3.1.- UBICACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO El Municipio de León, ubicado al Nor-Occidente de Nicaragua entre los 12o54’48” latitud Norte, los 86o17’25” y 87o07’08” de longitud Oeste del Departamento de León, tiene por cabecera la ciudad con su mismo nombre, fue fundada en 1,524, con el nombre de Santiago de los Caballeros a orillas del lago de Managua, no lejos de las faldas del volcán Momotombo, una violenta erupción y el aumento del nivel de las aguas del lago obligaron a los moradores a trasladarse a un sitio más distante y menos peligroso en el año de 1610, lugar que actualmente ocupa. ( figura 1) (Fig. No. 1) Ciudad de León depto de León. Nic. _____ Río Chiquito _____ Zona II de la Ciudad de León

Las Lagunas “ El cocal “ están situadas al Sur – Oeste de la ciudad de León y colinda al Norte con el matadero ( rastro) de la ciudad al Sur con los terrenos del Fortín de Acosasco, al Este con los barrios Walter Ferrety, las Brisas, el cocal y al Oeste con el río chiquito.

(Fig. No 2)

Ubicación de las Lagunas facultativas del barrio el cocal, Ciudad de León

Nicaragua.



3.2.- CARACTERÍSTICAS DEMOGRÁFICAS

Respecto a su población el municipio cuenta con 208,623 habitantes en una superficie de 862 km2, con una densidad bruta de 242 hab./ km2. De esta población un total de 172,680 habitantes corresponden a 19 poblaciones urbanas (incluyendo la ciudad de León, Poneloya y las Peñitas), que representan el 83.0% en una superficie de 23.5 km2, que representan el 3.0% de la superficie total del municipio, con una densidad bruta de 7,348 hab./km2. El resto de la población es rural (35,943 hab.), representa el 17.0%, en una superficie de 838.5 km2 que representan el 97.0% de la superficie total, con una densidad bruta de 43 hab./km2. En el municipio de León se observa como fenómeno de distorsión territorial, que el 2.6% de su superficie se concentra el 82% de su población total, específicamente en la ciudad de León. En el año 1990 un sector de la población (muy pobres) se estableció en los alrededores de la ciudad inclusive en la zona donde están ubicadas las lagunas de estabilización “EL COCAL”, sin considerar las condiciones de riesgo de contaminación a que se expone la población por la proximidades en que se encuentran sus viviendas, (aproximadamente a unos 50 mts.) muy por debajo de la distancia recomendada por las normas de diseño de lagunas de estabilización que en algunos casos exige que sea de quinientos metros (ref. 10). 3.3. CARACTERÍSTICAS GEOFÍSICAS : La ciudad de León y sus periferias participan de formaciones piroclásticas predominantes, estas unidades descansan en discordancia por la formación de la sierra y el Tamarindo. Estos depósitos de regular compactación meteorizados, cuya granulometría varía de limos a gravas finas redondeadas, los que están formados por una sucesión de tubos aglomeráticos, tobas líticas blandas, lapillis, pómez y cenizas. El espesor de esta formación dentro del área estudiada se estima en unos 120 m. Los estratos característicos del sitio “El Cocal” a 3 Km. al Sur-Oeste de la ciudad de León son de la formación Tamarindo. Según investigaciones básicas la elevación morfológica o lomo está formado por una capa superpuesta. En el Sur-Oeste la formación Tamarindo se entrelazan con la extensa formación sedimentaria marina del fraile compuesta por 2,700 m de aglomerados, areniscas, conglomerados, calizas y bosques fósiles también con depósitos volcánicos sedimentados dentro del agua. La formación Tamarindo es de gran importancia identificada como la unidad geológica más antigua del territorio y que aflora en dirección Sur y Sur-Oeste, y está constituida por un grupo de rocas volcánicas de edad miocénica que se presenta suavemente inclinadas hacia el Océano Pacífico.



3.4- CARACTERÍSTICAS HIDROLÓGICAS. El clima de la zona en estudio es tropical de sabana, que caracteriza a toda la región del pacífico. Abarca elevaciones desde el nivel del mar hasta los 1000 m. aproximadamente. Se caracteriza por una pronunciada estación seca entre los meses de Noviembre y Abril; y una estación lluviosa entre los meses de Mayo a Octubre, con una temperatura promedio de 26 a 29oC. La precipitación promedio mensual es de 378.00 mm, siendo septiembre el mes más lluvioso. La humedad relativa promedio se encuentra entre el 67% y 89% cuando se registran las menores temperaturas.

3.5- EPIDEMIOLOGÍA Según información obtenida en noviembre de 1996 en el Centro de Salud de Sutiava “Félix Pedro Carrillo”, las enfermedades que más predominaban en el sector son: respiratorias y diarreas agudas; la primera representa el 16% de las 10 principales causas siguiéndole la E.D.A3 con 2.2%, las enfermedades crónicas continúan ocupando los últimos lugares (tercer y sexto lugar), situación dada por la sub secuencia en la atención de forma sistemática cada mes.

La infección virosis y urinaria también están dentro de los primeros 10 lugares de morbilidad, cabe señalar que pasa a ser una enfermedad de mucha prevención, una de las causas probables es que la población no tiene hábito de ingerir líquidos en cantidades sufrientes lo que ha venido provocando grandes cantidades de pacientes con trastornos renales. 3.6- ACTIVIDAD ECONÓMICA Existe poca incidencia del sector primario en la economía de la ciudad, porque no se está dando el monocultivo de algodón que en años atrás fue el eje económico de la ciudad de León, toda la economía leonesa giraba en torno al cultivo, y exportación del algodón vegetal. En la actualidad se cultiva soya, sorgo, ajonjolí, maíz, cítricos, pastos, etc. en pequeñas áreas y no se puede contabilizar la mano de obra porque es mínima, lo que significa que hay grandes áreas de tierra en descanso y en conflicto legales por la tenencia de estas. Alrededor del sector “El COCAL” solamente se encuentra plantaciones de plátanos ornamentales, la población aledaña se desempeña básicamente en trabajos tradicionales temporales como elaborar y vender tortillas, la compra y venta de verduras y granos básicos. La mayoría de la población expresa que no tiene ninguna actividad económica lo cual se puede detectar a simple vista por la condiciones de pobreza en que viven.


3 Enfermedades Diarreicas Agudas.


3.7.- DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO Y TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA CIUDAD DE LEÓN “EL COCAL” 3.7.1.- SISTEMA DE RECOLECCIÓN Y CONDUCCIÓN. El sistema de recolección de la Zona II, se compone esencialmente de una serie de colectoras orientadas en dirección paralela al río Chiquito que conducen las aguas residuales hasta un punto situado en el extremo occidental de la zona. En el proyecto original, el sistema de colectoras propuesto para esta zona, contaba de 5,695 metros de tubería, actualmente cuenta con 14,820 metros de tubería de concreto y PVC. El efluente de las lagunas de estabilización, son descargadas en el río Chiquito; sin embargo, aguas arriba del punto de vertido esta corriente, recibe las descargas de tenerías, por lo cual su aspecto a la altura del matadero Municipal es de aguas negras frescas. Este sistema de alcantarillado sanitario fue diseñado para conducir solamente aguas residuales domésticas, sin embargo en tiempo de lluvia se observa el incremento de su descarga en las lagunas de estabilización “El Cocal” y el cambio de color gris a color café oscuro confirmando que hay infiltración de parte del alcantarillado pluvial, posiblemente de tragantes en las calles. La red del alcantarillado sanitario que descarga en las lagunas “El Cocal” cuenta con una longitud de aproximadamente 14,820 metros lineales y está constituida de la siguiente forma:

DIÁMETRO (mm)

DIÁMETRO (PULGADAS)

LONGITUD (METRO)

200 8” 10,170 250 10” 1,900 300 12” 2,050 375 15” 150 525 21” 550

TOTAL 14,820 En la zona II de la ciudad de León se registraba 3,632 conexiones domiciliares lo que totalizaba un 30 % del total de conexiones existentes en los registros de la filial de INAA4 León. El número de conexiones domiciliares de la ciudad de León hasta el mes de octubre del año 1996, era de 12,107 de las cuales 8,475 conexiones (70%) descargan a las lagunas de Sutiava.


4 Ente administrador del agua en la década de 1980-1990


3.7.2. -DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO El sistema de tratamiento del Barrio El Cocal de la ciudad de León constaba de dos lagunas facultativas orientadas en paralelo cuyo fin ha sido mejorar la calidad del agua residual proveniente del alcantarillado sanitario. 3.7.3 -FORMAS DE LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN “EL COCAL”:

Estas lagunas son de forma rectangular orientadas en paralelo de Este a Oeste, cada laguna con dimensiones de 150 m. de largo por 72.05 m. de ancho, para una superficie por laguna de 10,807.50 m2; el agua presenta generalmente un color verde oscuro, pero sin embargo en la zona donde están las tres canaletas de descarga, el color es gris y en pequeñas cantidades ésta se torna color café oscuro.

L A G U N A N o 1 .

L A G U N A N o 2 .

E S Q U E M A S D E L A G U N A S D E E S T A B IL IZ A C IÓ N " E L C O C A L " .

D e s c a r g a fin a l.Canaletas de salida.

RIUITO. Canaletas Parshal

C .D .R ........ . C a n a l d e d e s c a r g a a l.

s Parsha

O CHIQ

Canaleta

l

Canale salida.

tas de

C a n a le ta s d e e v a c u a c ió nC aja d e sa lid a G ra l.

P .M ... .........P u n to d e m u e s tr e o . r io c h iq u ito .

C L A V E .

Canaletas de entrada.Canaleta

trad

C an a le ta s d e a p ro x im a c io n

C a ja d e e n tr a d a .

P .M . # 3 .

2 .

P .M . # 1 .

P .M . = P u n t o d e M u e s tr e o

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as

Fig. No 3. Sistema de Lagunas El Cocal, León.

3.7.4.- CAJA DE ENTRADA: Unidad de sección rectangular construida de concreto reforzado, orientada de Este a Oeste con dimensiones de 2m. x 2m. x 1.5m recoge las agua residuales domésticas provenientes del sistema de alcantarillado sanitario.

Frente al tubo de entrada se encuentra una pantalla de concreto reforzado, que disipa la fuerza del flujo de descarga y así deshace los sólidos que aún llegan a la caja de entrada; perpendicular a ésta se encuentra una sección también de concreto reforzado rematada con un parte aguas para distribuir el caudal en dos secciones compuestas de vertederos triangulares las que descargan y regulan el caudal que ingresa a las lagunas. En la sección Norte dentro de la caja se ha conectado una tubería de 16 pulgadas de diámetro, que descarga directamente en



el río Chiquito, ésta tubería cubierta por una pantalla de acero se utiliza para desviar el flujo en exceso debido a la suma de aguas pluviales que invaden el alcantarillado sanitario en horas de lluvia. La caja de entrada está situada aproximadamente a unos 10 metros de las lagunas. 3.7.5.- CANALETAS DE ENTRADA: Estas canaletas de concreto reforzado y de forma rectangular se encuentran en perfectas condiciones estructurales. Las canaletas de entrada tienen una plantilla de 0.6 metros por 1.10 metros de alto con 125.31 metros de longitud y una pendiente de ½ %, equipadas con rejas, con el objetivo de retener los sólidos de considerable tamaño que tratan de ingresar a las lagunas. Estas unidades están construidas con 9 varillas de acero liso de ½ pulgada espaciadas a 0.0063 metros de centro a centro conectadas en una bandeja metálica de 0.65 por 0.65 metros con ángulo de inclinación de 45o. Las canaletas descargan en las lagunas mediante delantales de concreto de 1.00 metros de ancho y 4.40 metros de largo, para evitar la erosión de los taludes, cada laguna cuenta con tres (3) descargas esto ayuda a prevenir la formación de zonas muertas a la entrada y socavamiento de los taludes. 3.7.6.- MEDIDORES DE CAUDALES:

En la caja principal de distribución existen medidores vertederos triangulares y canaletas parshall en los canales de salidas de cada laguna.

3.7.7.- ESTRUCTURAS DE SALIDA: Existen cuatro cajas de salida las que descargan a través de orificios sumergidos, compuestos por tubos de PVC de 8 de diámetro y pendiente de 2%, capacidad de 25 lps cada una esta estructura consiste en cajas de mampostería y concreto reforzado con dimensiones exteriores de 1.20 metros de ancho y 1.70 metros. La evacuación de las aguas de salida hacia el punto de disposición en común se realiza mediante canaletas recolectoras de concreto reforzado de 0.50 metros de plantilla con una longitud de 60 metros equipadas con un par de canaletas Parshall, cada una descarga el agua tratada a una caja de concreto reforzado con sección de 1 metros x 1 metros y 1.45 metros de altura. 3.7.8.- CANAL DE DESCARGA AL CUERPO RECEPTOR. La descarga final de las lagunas se da a través de un canal rectangular (tipo aireador de cascada) de concreto reforzado con pendiente de 22.07% y una longitud de 32 metros medidos desde la caja de salida hasta finalizar el canal en el margen del cuerpo receptor, donde de existen seis dados de concreto que sirve de disipador de velocidad del flujo los que evitan socavamiento en el área de descarga.



IV.- MARCO TEÓRICO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO. 4.1. GENERALIDADES. Las aguas residuales sanitarias son desechos líquidos constituidos de residuos domésticos e industriales lanzados a la red pública. Los desechos domésticos constituyen la parte más significativa de los residuales sanitarios y provienen principalmente de residencia y edificios públicos o comerciales, donde se concentran aparatos sanitarios, lavanderías y cocinas. De forma general puede decirse que los desechos sanitarios están constituido por aproximadamente 99.9% de agua y 0.1% de sólido en peso seco. El líquido es nada más un medio de transporte de innumerables sustancias orgánicas, inorgánicas y microorganismos eliminados por los hogares diariamente

Debido a la variedad de sustancia que componen los residuales sanitarios, se utilizan para su caracterización determinaciones físicas, químicas y biológicas, cuyos valores permiten conocer su grado de contaminación y determinar su eficiencia. El tratamiento de residuales sanitarios antes de ser vertidos a cualquier cuerpo hídrico, tiene como objetivo: • Prevenir y reducir la diseminación de enfermedades transmisibles causadas por los

microorganismos patógenos. • Conservar las fuentes de abastecimiento de agua para uso doméstico, industrial y agrícola. • Preservar la fauna y flora acuática.

4.2- MÉTODOS DE TRATAMIENTO. Existen diferentes métodos para la remoción de las sustancias contaminantes presentes en las aguas residuales. Estos tratamientos se clasifican según el nivel de remoción de contaminantes que se alcanzan a medida que avanzan los procesos unitarios y biológicos, aplicándose unos a continuación de otros, en dependencia de la composición que tenga el agua residual a tratar, y su clasificación es:

Tratamientos • Preliminares. • Primarios • Secundarios • Terciarios o avanzados

Los tratamientos preliminares: Tienen como objetivo aumentar la efectividad de los tratamientos posteriores para degradar todo el material sólido, contaminantes gruesos y



desperdicios que puedan ocasionar problemas de atascamiento en los diferentes equipos: aireadores, bombas, canales, etc. Para este tipo de tratamiento, se usan como equipos principales rejillas, trituradores, desarenadores, trampas de grasas, etc. Los tratamientos primarios: Tienen como objetivo remover aquellos contaminantes que puedan sedimentar, como sólidos sedimentables y suspendidos, también aquellos que puedan flotar como por ejemplo las grasas.

Los tratamientos secundarios: Estos fundamentan la remoción del material contaminante a través de procesos bioquímicos, en los cuales los microorganismos son los encargados de la degradación de la materia orgánica contenidas en las aguas residuales. Dentro de los tratamientos secundarios podemos encontrar varios tipos (los cuales pueden ser aeróbicos, anaeróbicos y facultativos, entre los conocidos se mencionan:

− Lodos activados − Lagunas de estabilización − Filtros percoladores − Zanjas de oxidación − Biodiscos − Sedimentador secundario.

Los tratamientos terciarios o avanzados: Están basados en el mejoramiento de la salida del efluente a través de tratamientos específicos. En dependencia de sus características se pueden utilizar para: remoción de Nitrógeno (intercambio iónico, desnitrificación, cloración), remoción de Fósforo (precipitación química) y remoción de inorgánicos disueltos (oxidación química y carbón activado). También los tratamientos terciarios se aplican para el acondicionamiento y disposición final de los lodos a través de la concentración, digestión, incineración y disposición final de éstos mediante procesos específicos para cada etapa. Se puede decir, que todos los tratamientos anteriormente mencionados se dividen según los procesos biológicos y además procesos físico-químicos (tratamientos secundarios). 4.3- LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN. Pueden ser definidas como una estructura simple para embalsar residuos líquidos de naturaleza orgánica con períodos de retención de magnitud considerable (1 a 40 días). Su tratamiento se efectúa a través de procesos naturales: físicos, biológicos y bioquímicos, denominados auto- depuración o estabilización. Estos procesos naturales condiciones parcialmente controladas son los responsables de la transformación de compuestos orgánicos putrescibles compuestos minerales u orgánicos más estables. La materia orgánica que ingresa a la laguna de estabilización está constituida de sólidos sedimentables y no sedimentables, coloidales y en solución. El material sedimentable y coloidal floculado, sedimenta principalmente en las proximidades de la entrada para formar



una camada de lodo, la materia restante permanece en medio líquido. La camada de lodo y los sólidos orgánicos sedimentados son estabilizados por bacterias formadoras de ácido y metano que, en condiciones anaerobias, liberan gases a la atmósfera y compuestos solubles al medio líquido. A determinadas condiciones de temperaturas y cantidades de materia orgánica presente en la laguna, la gasificación puede ser responsable de la reducción de un 20 a 30% de carga orgánica expresada como demanda bioquímica de oxígeno (DBO) aplicada a la laguna. La materia orgánica soluble resultante de esa composición, acarrea un incremento de DBO en medio líquido. Ref. 17. 4.4.- REACCIONES BIOLÓGICAS EN UNA LAGUNA DE ESTABILIZACIÓN Los micro organismos presentes en una planta de tratamiento de aguas residuales pueden dar lugar a mucho cambios bioquímicos. Las principales reacciones biológicas que se observan en una laguna de estabilización comprenden los siguientes fenómenos 1. Oxidación de materia orgánica por bacterias aerobias. 2. Nitrificación de las proteínas y de otros compuestos nitrogenados por bacterias aerobias. 3. Reducción de la materia orgánica por bacterias anaerobias presentes en los depósitos y

estratos líquidos del fondo. 4. Oxigenación de los estratos líquidos superficiales, por las algas. Actualmente se aceptan ciertos hechos básicos relativos a la oxidación de los residuos orgánicos:

− El oxígeno disuelto se reduce durante la estabilización de la materia orgánica.

− La rapidez de la oxidación es independiente de la cantidad de oxígeno disuelto disponible.

− El tipo y el número de organismo presente es importante.

− Los cambios del contenido de oxígeno pueden servir para medir la cantidad y el

carácter de la materia orgánica oxidable, ref. 17. 4.5.- TIPOS DE LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN.



Las lagunas de estabilización pueden ser clasificadas en: Anaerobias: Son aquellas que operan con cargas orgánicas de modo tal que no exista oxígeno molecular libre a través de todo su volumen o los procesos de fermentación ácida y metanogénica predominan en la camada de lodo y no en el líquido sobrenadante. Pueden alcanzar una profundidad de hasta seis metros, con el objetivo de mantener el calor y las condiciones anaerobias. a) Aerobias: Son lagunas que permiten la penetración de la luz en toda su profundidad. Las lagunas aerobias aceleradas tienen una profundidad de 0.3 a 0.5 metros y son mezcladas mecánicamente de modo que todas las algas estén expuestas a la iluminación solar, evitando asimismo, la formación de una camada de lodo en el fondo. Son proyectadas para maximizar la producción de algas. Otro tipo de lagunas aerobias pueden alcanzar una profundidad de 1.5 m. y se utilizan para elevar al máximo la producción de oxígeno. b) Facultativas: Modelo dinámico de las lagunas facultativas donde se da la transferencias de fases como la mezcla producto del viento, la acción de la irradiación solar, sedimentación, desprendimiento de gases, proceso de fotosíntesis de la algas etc.

ZONA AEROBICAZONA FACULTATIVAZONA ANAEROBICAGases

Vientos

Vientos

Metano

Vientos

Luz Solar

Son aquellas donde ocurre una estabilización aerobia en una zona donde la penetración de la luz es efectiva y una fermentación anaerobia en la camada de lodo en el fondo. La producción de oxígeno proviene, en mayor proporción, de la actividad fotosintética de las algas y en mayor grado, de la reaireación superficial. Fig. 4. LAGUNA FACULTATIVA Ref. Diseño, evaluación y mantenimiento de las lagunas de Estabilización. Fabián Yánez c) De maduración: En el fondo de las lagunas se forma la primera zona que es un estrato de lodo anaerobio conformado por los sólidos sediméntables que se acumulan en el los microorganismo, en esta UNI-RUPAP Francisco José Jarquin Guido 18


son utilizadas para el tratamiento terciario de efluentes de estaciones de oxidación biológica, tales como filtros biológicos, lodos activados y lagunas facultativas. La finalidad es producir un efluente de alta calidad a través de la concentración de nitratos y fosfatos y en pequeñas proporciones, una reducción adicional de DBO. 4.6.- LAGUNAS TIPO FACULTATIVO Los estanques de estabilización facultativos son aquellos en los que la capa superior es aerobia, la zona central contiene bacterias facultativas y la zona de fangos es realmente anaerobia. Actualmente la mayoría de los estanques de estabilización que tratan aguas residuales crudas son del tipo facultativo. Los sólidos sedimentables forman en si una capa de fangos de organismos animales y vegetales, en las lagunas que reciben agua residual cruda la formación de sólidos sedimentables está en función de la temperatura. Los estanques facultativos se oxigenan principalmente por la actividad fotosintética de las algas bajo la influencia de la radiación solar, aunque en los grandes estanques la aireación superficial por la acción del viento también aporta una importante proporción de oxígeno. El efecto del viento produce además, uno de los factores más importantes, para el funcionamiento de un estanque facultativo como es la mezcla, producto de la energía del viento lo cual depende de la extensión superficial del estanque. Ref. 17. El efecto de la mezcla en el funcionamiento del estanque es sumamente importante, pues durante el día la mezcla proporciona una distribución uniforme de la temperatura y del oxígeno en toda la masa de agua estableciendo así condiciones aerobias hasta las zonas más profundas de éste. Esta mezcla es utilizada también para transportar a las algas que carecen de movimiento propio a la zona donde existe energía luminosa utilizable. Es típico que durante horas de la mañana en donde la temperatura es uniforme en todo el estanque se produce mezcla completa; sin embargo, debido a la irradiación solar, la temperatura aumenta gradualmente y con la colaboración de la acción del viento en la capas superiores de las aguas de las lagunas dan origen a la formación de temperaturas diferentes entre los estratos de agua superficiales las aguas que se ubican en el fondo de las lagunas. Después del mediodía y por la tarde puede iniciarse un segundo período de mezcla en las formas que se indican a continuación: a) Encima de la termoclina y en condiciones de calma (sin viento), las capas superiores de

agua pierden su calor más rápidamente que las capas de agua del fondo, las más frías se hunden provocando una mezcla en donde la temperatura bajo la termoclina permanece constante en todo el estanque.

b) Cuando sopla viento, en general durante el período de temperaturas decrecientes, la energía transmitida por éste al agua situada por encima de la zona de transferencia de



calor, en algunas etapas sobrepasa las fuerzas de estratificación ocasionando que la temperatura sea uniforme en toda la capa de líquido.

Es posible que durante el verano y cuando las velocidades del viento son bajas, el enfriamiento por radiación no sea suficiente para homogenizar la temperatura en todo el sistema de laguna y persista la zona de transferencia de calor los vientos continuos y fuertes aumentan la mezcla y compensan también la disminución de la oxigenación fotosintética que resulta cuando se presenta un cielo moderadamente cubierto.

La mezcla es un parámetro físico importante que afecta el crecimiento de las algas ya que muchas algas no son móviles por sí mismas y se precisa de la mezcla para llevarlas a la zona de penetración efectiva de la luz. A causa de la adsorción de la luz solar por las células de las algas la penetración efectiva puede ser inferior a 1 metro, en consecuencia, la formación de oxígeno suele quedar limitada a la capa superior. La temperatura es de gran importancia porque afecta la velocidad de la degradación bioquímica, la mezcla, la temperatura media, las fluctuaciones diarias y las variaciones anuales influyen todas ellas en los procesos biológicos, físicos y químicos del estanque. Es un hecho relevante e importante de mencionar que los procesos antes mencionados están controlados esencialmente aunque no totalmente por el tiempo de retención, la mezcla, la temperatura y la actividad fotosintética de las algas. Ref. 14, 15, 16.

4.7.-ARREGLO O DISPOSICIÓN DE LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN. El tratamiento de aguas residuales se puede efectuar en una, dos o más lagunas; cada laguna se denomina célula y el conjunto, sistema de lagunas. La experiencia ha demostrado que el tratamiento biológico en una serie de lagunas es más eficiente que en una laguna de área equivalente. Existen los siguientes arreglos: a) Operación en serie: Particularmente en caso de ser usadas tres o más lagunas. En este tipo de arreglo, el líquido fluye de una unidad a la otra. La primera célula recibe el residual bruto y se llama laguna o célula primaria, la segunda recibe el efluente tratado por la primera y se llama secundaria y así sucesivamente. Normalmente, tratándose de residuales sanitarios, una tercera laguna se considera de maduración o pulimento. Este sistema tiende a minimizar las cantidades de algas y otros contaminantes en la última célula, obteniéndose un efluente de mejor calidad. b) Operación en paralelo:



Cuando se desea reducir la carga orgánica de células primarias. En este tipo de sistema, dos o más células, reciben, simultáneamente, cargas orgánicas proporcionales a sus capacidades y pueden recibir residuales brutos o efluentes parcialmente tratados de unidades que las anteceden. Este arreglo proporciona mejor distribución de sólidos sedimentables y la flexibilidad de retirar, provisionalmente, una célula para limpieza y distribuir, durante esa fase, la carga a las demás unidades. Por último, existe la posibilidad de utilizar bombas para recircular el efluente de una laguna a su propia entrada o la entrada de cualquier laguna precedente en un sistema de lagunas en serie. En algunos casos, ésta recirculación se considera en lagunas facultativas unicelulares, donde el bombeo del efluente a la entrada de la misma laguna corrige las deficiencias de oxígeno disuelto, sirve de auxiliar en la prevención de olores y en el surgimiento de condiciones anaerobias en la zona de alimentación de la laguna. 4.8.- FACTORES QUE AFECTAN EL FUNCIONAMIENTO DE LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN FACULTATIVAS. Existen factores constituidos por fenómenos meteorológicos que pueden afectar el funcionamiento de las lagunas de estabilización facultativa entre los cuales podemos nombrar: a) Vientos: Tiene un papel importante en la homogenización de la masa líquida, permitiendo un mejor contacto del afluente con los microorganismos existentes en las lagunas. La energía del viento depende de la extensión superficial del estanque, éste puede contribuir a la introducción de oxígeno del aire en la masa líquida, cuando la concentración de oxígeno disuelto de saturación es mayor que el oxígeno en las lagunas y se considera recomendable que la dirección del viento ocurra del efluente hacia el afluente. c) Temperatura: Afecta la velocidad de la fotosíntesis y el metabolismo de las bacterias responsables de la depuración de residuales. A temperaturas bajas la concentración de oxígeno disuelto tiende a ser mayor y la actividad biológica decrece. En relación a la digestión del estrato de lodo se puede afirmar que la actividad de fermentación no ocurre significativamente bajo 170C; a partir de 300C, la fermentación anaerobia de lodo se intensifica a tal punto que los gases producidos podrían en lagunas con profundidades de 2 metros arrastrar a la superficie placas de lodo del estrato del fondo, la producción óptima de oxígeno ocurre en torno a 200C y 250C. c) Precipitación Pluviométrica: No produce efectos duraderos que afecten las lagunas, sin embargo provoca una dilución de las aguas residuales, disminución del tiempo de retención, cambios súbitos de temperatura en la



masa líquida, arrastres significativos de población de algas y por lo tanto una reducción o anulación temporal del rendimiento de la laguna. d) Evaporación: Una evaporación intensa podría teóricamente, producir un aumento de la salida del medio, con efectos nocivos para los procesos osmóticos en las paredes celulares de los microorganismos. e) Factores Químicos: Los principales factores químicos que afectan en la operación normal de una laguna facultativa son: pH, materiales tóxicos, nutrientes y oxígeno disuelto. Las lagunas facultativas necesitan un ambiente ligeramente alcalino para el mejor desempeño del proceso de oxidación. El pH en una laguna varía a lo largo del día en los diferentes estratos de líquido prevaleciendo en la superficie los valores más elevados. Normalmente, los valores de pH son bajos durante las primeras horas de la mañana, aumentando al transcurrir el día, en el período en el cual las algas se encuentran en plena actividad fotosintética, para descender nuevamente en la noche. Tanto las bacterias como las algas necesitan de una fuente de nutrientes para crecer y multiplicarse, requiriéndose en mayor cantidad: nitrógeno, fósforo y carbono, elementos que abundan en los residuales domésticos. Para las bacterias aerobias una relación aproximada de DBO / Nitrógeno / Fósforo de 100:5:1 se considera suficiente.

4.9.- FUNCIÓN DE LAS ALGAS EN UNA LAGUNA DE ESTABILIZACIÓN En las lagunas de estabilización las algas son un valioso elemento por que producen oxígeno a

través del mecanismo conocido como fotosíntesis, por la noche cuando no hay luz para ejercer su función fotosintética las lagas consumen oxígeno en las respiración. Esta acción también tiene lugar en presencia de la luz solar, sin embargo la reacción neta es la producción de oxígeno.

La capacidad de las algas para producir oxígeno es vital para ecología del medio acuoso, para

que un estanque de oxidación aerobio o facultativo funcione eficazmente es imprescindible que las algas proporcionen oxígeno a las bacterias aerobias y heterótrofas.

El oxígeno liberado por la algas a través de proceso de fotosíntesis es utilizado por la bacterias

en la degradación aerobia de la materia orgánica. Los nutrientes y el anhídrido carbónicos liberados en la degradación, son a su vez utilizado por las algas ref .9, la relación cíclica simbiótica entre las algas y las bacterias se muestra en la figura 5.



A L G A S

B A C T E R IA SM A T E R IA O R G A N IC A

O X IG E N O

N U E V A S A L G A S

N U E V A B A C T E R IA S

C O 2 , N H 3 , P O 4 , H 2 O

E N E R G IA S O L A R

R E L A C IO N C IC L IC A

Fig. No 5 Relación cíclica simbiótica entre las algas y las bacterias. Como consecuencia de que las algas utilizan anhídridos carbónicos en su actividad

fotosintética pueden producirse elevados valores del pH, al aumentar el pH los componentes de la alcalinidad cambian, entonces la alcalinidad del carbonato y del hidróxido tiende a predominar al igual que en el caso del oxígeno disuelto y esto debido a que existe una variación diurna del pH, durante el día las algas consumen anhídridos carbónicos, lo que supone un aumento del pH mientras que por la noche lo produce, significando un descenso del pH.

La materia orgánica muerta o putrescible de las aguas residuales no es eliminada de las

lagunas de estabilización si que es ESTABILIZADA o dicho de otra manera es transformada en materia orgánica VIVA presente en el protoplasma de las algas, pero si mueren tornan a ser materia orgánica putrescible con un alta demanda DBO.

Existen investigaciones que indican que esto no sucede; ya que en el cuerpo receptor, las algas

se integran a la cadena alimenticia de los seres acuáticos siendo su desaparición final un proceso bastante complejo. Ref. 17. 4.10.- CARACTERÍSTICAS DEL FLUJO HIDRÁULICO. Al estudiar la cinética del proceso que se lleva a cabo en una laguna de estabilización, cabe mencionar varias hipótesis de flujo hidráulico: a) Flujo de mezcla completa: Este tiene lugar cuando las partículas que entran a la laguna son inmediatamente dispersas por todo el recinto, en donde las partículas salen del estanque en proporción a su población estadística. La mezcla completa se lleva a cabo si el contenido del estanque esta uniforme y continuamente distribuido, adema este tipo de mezcla sucede cuando las lagunas esta expuestas a buen viento y sin estratificación termal.



b) Flujo en Pistón: Este se da cuando las partículas del fluido pasa a través del estanque y son descargadas en el mismo orden con el que entran, las partículas conservan su identidad y permanecen en el, estanque durante un tiempo igual al de retención teórico. Este tipo de flujo es aproximadamente el que se produce en estanque alargados (L/B>3) y en los que no existe dispersión longitudinal. Sin embargo estudios realizados, demuestran que no hoy lagunas que trabajen totalmente bajo el régimen de flujo en pistón y mezcla completa, en realidad las lagunas lo hacen bajo un régimen de flujo disperso o arbitrarios. c) Flujo arbitrario o disperso: Se da cuando se presenta cualquier grado de mezcla parcial comprendida entre el flujo en pistón y el de mezcla completa o se presentan simultáneamente. Este tipo de flujo es más difícil de descubrirlo matemáticamente por lo que en el tratamiento matemático de los procesos biológicos y químicos se pueden emplear modelos ideales de flujo en pistón o de mezcla completa. El problema se complica aun más por la presencia indeseable de zonas muertas (donde no ocurre flujo alguno). (Ref. 18.) 4.11.- BALANCE HÍDRICO EN UNA LAGUNA DE ESTABILIZACIÓN. En una laguna de estabilización el balance suele ser dado por la Ecuación: Qe= Qa + (Pr + Pc) – (E + Pe) [m3 /d ó lts/d] De la cual: Qe = Caudal efluente. Qa = Caudal afluente de aguas residuales. Pr = Precipitación que recibe la laguna. Pc = Infiltración de agua subterránea a la laguna (ocurre cuando el nivel freático está sobre él de la laguna). E = Evaporación. Pe = Pérdidas por percolación (sucede cuando el nivel freático está por debajo de las lagunas y éstas no se han sellado). La mayoría de las lagunas de estabilización que no han logrado cumplir su objetivo ha sido por causa de un balance hídrico inadecuado ya que son pocas las lagunas que han fallado por aplicarle una carga orgánica mal calculada, puesto el diseño por carga orgánica es más flexible que por balance hídrico. ( Ref. 17)



4.12.- DIFERENTES MODELOS DE CÁLCULOS DE LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN Procedimiento para el tratamiento de la información a través de diferentes tópicos a) CARGA TOTAL APLICADA (Cta) A LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN. Se define como la tasa de flujo afluente a la laguna multiplicado por la demanda de oxígeno que impone la carga de residuos que ingresa a la unidad expresada por la BDO5. Cta = ( Qa * DBO5)* 86.4 ( Kg.DBO5/d) (1) ref. 15 b) CARGA SUPERFICIAL A UNA LAGUNA FACULTATIVA. Esta carga es inversamente proporcional a la extensión superficial de la laguna; y debe estar dentro de rango de carga admisible para lagunas del tipo facultativo.

Csa = Cta / Área ( Kg.DBO5 / Ha.d) (2) ref. 15

c) CARGA SUPERFICIAL LIMITE ADMISIBLE (Csm) PARA LAGUNAS FACULTATIVAS. Existe un límite máximo de carga orgánica para lagunas facultativas y que tiene que ser siempre mayor que la carga que reciben los estanques primarios, para que este estanque no corra el riesgo de tornarse anaerobio; es decir que el estanque primario fallaría como facultativo, eliminando su estrato aerobio y convirtiéndose en anaerobio en toda su extensión. Ref. 15. Se han determinado 2 correlaciones para cuantificar la carga máxima admisible la cual varía con:

1. La temperatura promedio mensual del agua en el mes más frío. (t)

2. La temperatura promedio del aire en el mes más frío, (tai). En ambas correlaciones la temperatura se expresa en 0C.

3. La correlación obtenida en función de la temperatura del agua, se desarrolló en el

Perú, con el procesamiento de datos de carga en función de la fracción del amoníaco presente. La ganancia de amoníaco – NH3 – sólo es posible como resultado de los procesos anaerobios, Yánez concluyó que para cargas sobre 357.4 Kg/(Ha.día) predominan los procesos anaeróbicos, quedando establecida la carga máxima admisible por la correlación.:

e) Csm = 357.4 * (1.085) ( t-20) ( Kg DBO5 / Ha.d ) (3)



Alternativa cuando no se cuenta con datos de temperatura del agua residual, se estima la carga máxima admisible con la siguiente correlación reportada por Mc Garry y Pescod:

f) Csm = 400.6 * 1.0993 (tai-20) ( Kg, BDO5/Had) (4)

Esta correlación fue determinada a través del procesamiento de datos operativos de muchas instalaciones en el mundo. Es importante indicar que el valor de carga límite aplicable debe determinarse en consideración a factores tales como:

1. La existencia de variaciones bruscas de temperatura. 2. La forma de la laguna (las lagunas de forma alargada son sensibles a variaciones

y deben tener menores cargas) 3. La existencia de desechos industriales 4. El tipo de sistema de alcantarillado.

g) TIEMPO DE RETENCIÓN HIDRÁULICO

PR = V /Qa (días) (5) Donde: V = volumen de la laguna en m3

Qa = Caudal afluente a la laguna en m3 /d.

h) CONSTANTE DE BIODEGRADABILIDAD DE LA DBO A 200 C ( K 20

0C). Utilizando los modelos en equilibrio continuo uno de los principales problemas ha sido escoger una la más adecuada para la constante de reacción global - K - los valores reportados por varios investigadores para esta constante, varían ampliamente desde 0.1 hasta valores por encima de 2. En general la tendencia ha sido mayores valores de K para menores periodos de retención. Investigaciones realizadas en San Juan, Lima, Perú han servido para desarrollar la correlación - K - versus el periodo de retención – PR – para las lagunas primarias y secundarias los datos de la constante – K – han sido procesados según la formula: K= PR / ( A + B * PR ) (6)

De un estudio de regresión efectuado en la mencionada investigación se obtuvieron datos estadísticos de A = - 14.77 y B = 4.46 para todas las observaciones dentro de los límites de confianza del 96% y con un coeficiente de correlación de 0.916 lo cual es estadísticamente significativo sustituyendo estos valores en la siguiente ecuación obtenemos:



K 200C = PR / (14.77 + 4.46 * PR) (D –I) (7)

El uso de la correlación anterior es recomendado para períodos de retención de 8 o más días. i) CONSTANTE DE BIODEGRABILIDAD DE LA DBO A LA TEMPERATURA - Kt – DEL AGUA La dependencia de la temperatura en la constante de velocidad de la reacción biológica – Kt – es muy importante al momento de valorar la eficiencia total de un proceso de tratamiento biológico. La temperatura no sólo influye en las actividades metabólicas de la población microbiológica sino que tiene un profundo efecto en los factores tales como las tasas de transferencias de gases y características de sedimentación de los sólidos biológicos. El efecto de la temperatura sobre la velocidad de reacción de un proceso biológico se expresa de la siguiente forma: Kt = F 200c * θ (t-20) ( 8)

Donde: K 200

C = velocidad de reacción a 20oC θ = coeficiente actividad-temperatura = 1.085 para degradaciones de DBO t = temperatura a que funcionan las lagunas primarias y secundarias. J) FACTOR DE DISPERSIÓN “d” EN LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN Del factor de dispersión depende la eficiencia de remoción de coliformes fecales, tal factor en investigaciones a escala de campo se determina con trazadores, dependiendo en función de varianza y retención promedio; el factor de dispersión varia desde cero (0) en el caso de un reactor con flujo en pistón hasta infinito ( ∞ ) para un reactor de mezcla completa. Aunque este intervalo es teóricamente desorbitante los estudios efectuados indican que su margen de variación es estrecho; en lagunas de estabilización este varia de 0.2 a 4. Ref. 1 Para la determinación del factor de dispersión, éste se obtuvo en base a un estudio exclusivo de datos de 24 pruebas de trazadores, a escala completa válidas por un alto porcentaje de recuperación del trazador. Los factores de dispersión han sido agrupados para las diferentes lagunas, según la respectiva relación largo/ancho - L / B - y se desarrolló la siguiente correlación con un significativo coeficiente de relación de 0.99954. d= (L/B) / ( -0.26118+0.25392 (L/B) + 1.01368 ( L/B)2) (adimensional) (9) El uso de la correlación de la carga removida para lagunas primarias, ofrece las mejores ventajas de uso, como son la simplicidad y dependencia solamente de una variable.



k) METODOLOGÍA DEL CEPIS PARA DETERMINAR LA MATERIA ORGÁNICA REMOVIDA El empleo de la metodología del CEPIS para la determinación de la cantidad de materia orgánica removida es recomendable a falta de mejores herramientas. El cálculo de cargas removidas considera pérdidas por infiltración, En evaluaciones realizadas en San Juan Lima, Perú mediante el procedimiento de datos se obtuvieron las siguientes correlaciones: Carga removida para lagunas primarias: Csr = 7.67 + 0.8063 * Csa (10) l) MODELO EN EQUILIBRIO CONTINUO Y MEZCLA COMPLETA PARA LA REMOCIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA.

La formulación principal para reducción de compuestos orgánicos fue propuesta por Marais y Shaw; y está basado en un balance de material, asumiendo reacción de primer orden y mezcla completa. La solución en estado de equilibrio continuo es:

S = Sa / (1 + Kt * PR) ( mg /lt) (11) Donde: Sa DBO5 total del afluente. mg / lt

S DBO5 soluble del efluente. mg/lt Kt : Constante de biodegradabilidad ó tasa neta de asimilación

de DBO a la temperatura del desecho d-1

PR: Períodos de retención. (Días)

m) TASA DE MORTALIDAD NETA DE COLIFORMES FECALES – Kb-

La tasa de mortalidad de coliformes fecales es aplicable también para salmonellas, establecidas para una velocidad de reacción de 200 d-1, con un promedio aceptable de 0.84 d-1 en lagunas facultativas. Para las condiciones del Perú se ha asumido un factor de dependencia de temperatura. La corrección de temperatura es:

Kb = 0.84 * 1.07 ( t-20) ( d-1) (12)

Donde: t = temperatura del agua de desecho.

n) MODELO DE MARAIS –SHAW (MEZCLA COMPLETA ) PARA REDUCCIÓN DE COLI FECALES Marais desarrollo tasas globales de mortalidad de coliforme fecal a través de determinaciones en afluente y efluente bajo la suposición de mezcla completa. Estos valores variaron de 0.3 a 8 con un promedio de 2d-1 bajo estas suposiciones se propuso la siguiente formula:



N = No / (1 + Kb * PR) (NMP /100ML) (13) Eficiencia = ((No – N) / N ) * 100

Donde : No = Conteos de coliformes fecales en el afluente. NMP / 100ml N = Conteos de coliformes fecales en el efluente, NMP/100ml Kb = Tasa de mortalidad de coliformes d -1 PR = Períodos de retención por módulos. (Días). Ñ) MODELO DE WEHNER Y WILHELM (FLUJO DISPERSO PARA REDUCCIÓN DE BACTERIAS. La aplicación de este modelo es correcta para describir la reducción de bacterias en una laguna de estabilización, en donde la población microbiana está directamente asociada con el líquido. En una evaluación intensiva donde las lagunas no se ajustan a sub-modelos hidráulicos de flujo de tipo pistón o de mezcla completa, la evaluación debe efectuarse con la ayuda de modelos más complicados, el modelo de dispersión axial es el más empleado, porque en sus límites cubre los dos anteriores, y tiene aplicabilidad para la descripción real de la reducción de bacterias. La inclusión de las características de dispersión en las ecuaciones de diseño predicen mejores resultados porque ésta da razón de los fenómenos hidráulicos que ocurren en las lagunas; forma del estanque, velocidad de flujo, corto circuito y dispositivos de entrada y salida. Sin embargo, el uso del modelo de flujo disperso no da razón de la existencia de zonas muertas o estancadas las cuales reducen el volumen efectivo. La siguiente relación permite interpretar adecuadamente los datos para reducción bacteriana de una evaluación intensiva de campo de una laguna funcionando en equilibrio continuo. N = NO * ( 4 a e ( 1/2d).)/ ((1+a)2 e a/2d – (1 –a )2 e –a/2d ) (14) A = ( 1 + 4 * Kb * d * PR)1/2 (adimensional) No = Conteos de coliformes fecales en el afluente. NMP/100ml N =Conteos de coliformes fecales en el efluente. NMP/100ml. a: constante del modelo, expresada por correlación e: exponencial. d: factor de dispersión. Correlación



V. METODOLOGÍA PROCEDIMIENTO. 5.1. I Etapa: Esta etapa se realizó con el fin de conocer a fondo el problema y las posibles formas de enfrentarlo, abarcando los siguientes aspectos:

• Reconocimiento del campo de trabajo. • Ubicación de los puntos de muestreos y de medición del caudal (Fig. 3). • Capacitación de las técnicas de análisis de laboratorio para aguas residuales. • Preparación de materiales, reactivos y maleta de campo. 5. 2.- II. Etapa: Una vez finalizada la etapa anterior, con el conocimiento del problema planteado y con un plan de trabajo definido, se desarrollaron las siguientes actividades: 5. 2.1 - Recolección y preparación de muestra: Los muestreos se efectuaron durante siete días; tres días consecutivos y cuatro días una vez por semana durante un mes. La toma de muestra y medición de caudales se realizó en puntos seleccionados como los más representativos (Entrada general y salidas individuales de cada laguna) durante un período consecutivo de veinticuatro horas a intervalos de dos hora cada toma de muestra. El tipo de muestra recolectada es compuesta y en forma manual. La preservación de las muestras se realizó en termos con hielo. 5. 2.2- Medición de caudales: La medición del flujo de aguas crudas se realizó a través los vertederos triangulares tipo Thompson ubicados en la caja de entrada, en la salida se efectuó mediante lectura en estructuras de régimen critico (Canaletas Parshall), para determinar el comportamiento del flujo en el transcurso de todo el día se empleo la siguiente correlación: Vertedro triangular Tipo Thompson 90° Q = 1.4 * H5/2 (m3/seg) H Carga Hidráulica Canaletas Parshall Q = 2.2 * W * H3/2 Q Caudal en m3/s W Ancho de la garganta en metros H Carga o altura de la lámina de agua en metros 5.2.3- Parámetros físicos-químicos y bacteriológicos Evaluados



Los parámetros determinados in situ (en el campo) fueron sólidos sedimentables, oxígeno disuelto, pH, y temperatura. El restante de los parámetros se determinó en el laboratorio del “Programa de Investigación y Docencia en Medio Ambiente” (PIDMA-UNI). Las técnicas de laboratorio utilizadas en la determinación de los parámetros físicos, químicos y microbiológicos se resumen a continuación:

ANÁLISIS MÉTODOS E INSTRUMENTOS Microbiológicos: E. coli-fecales y totales

NMP/100 (Numero más probable)

Físicos: Temperatura Sólidos Totales Sólidos Sediméntales Caudal

Termómetro Diferencias de pesos Conos Imhoff Vertederos, Triangulares y canaletas Parshall

Químicos: Alcalinidad Demanda Bioquímica de Oxigeno Demanda Química de Oxigeno Nitrógeno Amoniacal Nitrógeno Orgánico Nitrógeno del Nitrato Fósforo Total

Titulación a la Fenolftaleína Winkler e incubación Dicromato de potasio. (Reflujo cerrado) Destilación Macro Kjeldahl Bricina Vanadomolibdato

Tabla 5.1 5.2.4- Verificación de dimensiones del sistema de lagunas: Se procedió a tomar en cuenta las consideraciones expuestas por mediciones efectuadas días antes al inicio del muestreo de cada laguna; la medición del tirante de las lagunas no se realizó por motivo económico y tiempo, por lo cual se considero el valor de 1.65 m valor obtenido por la filial de INAA un mes antes a esta evaluación. 5. 2.5- Determinación del tiempo de retención: El período de retención para cada laguna del sistema se obtuvo en forma teórica, siendo el valor presentado una relación entre el volumen calculado tomando en cuenta el balance hídrico y el caudal afluente promedio. 5. 2.6- Procesamientos de datos: Los resultados de las determinaciones de los diferentes parámetros, son presentados como valores promedios, siendo estos valores la base fundamental para interpretar los resultados. VI. DISCUSIÓN DE RESULTADOS OBTENIDOS UNI-RUPAP Francisco José Jarquin Guido 31


6.1. COMPORTAMIENTO HIDRÁULICO

6.1.1. APORTES, DISTRIBUCIÓN Y VARIACIÓN DE CAUDALES.

En las tablas No. 7 y No. 8, del anexo II se muestran los resultados del aforo de caudales efectuado durante 72 horas obteniéndose caudales mínimos, máximos y promedio que ingresan y egresan del sistema; según resultados del muestreo efectuado durante el período que duró la actividad de campo, el caudal promedio fue de 44.47 lts/seg, equivalente a 3,925.47 metros cúbicos por día, correspondiente al 90.87% de la capacidad de diseño 4,320.00 metros cúbicos por día. FLUCTUACIONES DE CAUDALES PARA LAS LAGUNAS. Como resultado de las fluctuaciones se obtuvieron gráficos del caudal que circula en cada laguna. Los resultados indican caudales máximos y mínimos registrados dan un promedio de 173.93 lts/seg ocurrido en horas de tormentas y 13.42 lts/seg en la madrugadas entre las 02:00am y 03:00 AM, donde la actividad doméstica particular se reduce al máximo.

Fig. 6.1 que compara el caudal máximo y mínimo que ingresa al sistema

caudal (lts/seg)

173.93

13.42

0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 160.00 180.00

Caudal máximo

Caudal mínimo

6.1.2. BALANCE HÍDRICO UNI-RUPAP Francisco José Jarquin Guido 32


Los resultados obtenidos a través del balance hídrico indican que se dan pérdidas hasta de 8.78 lts/seg en todo el sistema de lagunas, considerando que la precipitación pluvial tuvo incidencias considerables durante el período de muestreo; y que la temperatura del ambiente fue la más baja del año, además que la presencia de nubosidad provocó que la evaporación no produjera efectos por lo que las pérdidas indicadas pueden ser producto de dos situaciones una de las cuales puede ser error de calibración en los medidores de caudales, la otra posibilidad que justifica las pérdidas es la percolación, se llega a esta conclusión en vista de que el nivel freático de las lagunas está muy por debajo de las lagunas y las pérdidas por percolación se dan cuando se presenta esta situación. El siguiente cuadro nos muestra la variación promedio del caudal en la entrada y salida de cada laguna y el sistema en general, de igual forma se muestran las perdidas. cuadro No 6.1. Variación promedio del caudal en las lagunas. Caudal Laguna No 1. Laguna No 2. Sistema

entrada (lts/seg) entrada (ltrs/s) en general lts/segCaudal de Entrada(lts/seg) 21.93 22.54 44.47Caudal de Salida(lts/seg) 16.2 19.49 35.69Perdidas 5.73 3.05 8.78 En la figura 6.12 se muestran los caudales que circulan en cada laguna y en el sistema en general, además de las pérdidas totales y las de cada laguna de estabilización.

Caudal de Entrada(lt 21.93 22.54 44.47Caudal de Salida(lts 16.2 19.49 35.69

Perdidas 5.73 3.05 8.78

21.93

16.2

5.73

22.54

19.49

3.05

44.47

35.69

8.78

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

01/01/1900 02/01/1900 03/01/1900Caudal de Entrada(lts/seg) Caudal de Salida(lts/seg) Perdidas

Figura 6.12 Variación de caudales en lagunas . De acuerdo con lo antes expuesto no se consideró evaporación ni percolación quedando reducida la ecuación de balance hídrico de la siguiente manera:



Qentrada = Qa+ Pr Qsalida = Qevp+Qe+Qinfl En donde: Pr=0.73 mm/mes=1.26 E 2 m/d

E =2.56 mm/mes= 8.53 E 3 m/d Pr =Precipt.(m/d)*Area superf.( m2) E=vaporación(m/d)*Area superf. (m2)

6.1.3.- EXTENSIÓN SUPERFICIAL, VOLUMÉTRICA PERIODO DE RETENCIÓN

TEÓRICO Y FACTOR DE FORMA DE LAS LAGUNAS. En primer término, es importante recalcar que el período de retención es fundamental en la reducción de carga orgánica y patógenos; el valor teórico obtenido corresponde a ocho días (8 días) tiempo que se encuentra dentro del rango recomendado en la literatura especializada (de siete a diez días ) para lagunas facultativas (ref. 1). En el cuadro 6.13. se expone el área superficial total de cada una de las lagunas y del sistema de tratamiento en general, considerando el tirante promedio se obtuvo la capacidad de cada laguna y del sistema en general, además se expone el factor de forma producto de la relación largo y ancho de las lagunas del sistema de tratamiento, el volumen y el período de retención teórico de cada laguna de estabilización. Cuadro 6.13. Períodos de retención de lagunas.

LAGUNA Área superficial(m2) Volumen (m3) Tirante(m) P/Retención Factor de forma

Laguna No.1 10,807.50 16,751.63 1.55 8.00 2.08

Laguna No.2 10,807.50 16,751.63 1.55 8.00 2.08

En el sistema 21,615.00 33,503.25 8.00

6.2. CALIDAD FÍSICA Y QUÍMICAS DEL AGUA RESIDUAL CRUDA 6.2.1 Caracterización de los afluentes según su nivel de contaminación UNI-RUPAP Francisco José Jarquin Guido 34


La calidad físico-química del agua proveniente del alcantarillado se clasificó dentro de la composición típica de las aguas residuales domésticas, según los parámetros más representativos. El afluente general se clasifica según el nivel de concentración y basado en los parámetros como medianamente fuerte (ver cuadro 6.21)

Parámetros Valor Observado Composición Típica

Nivel de Contaminación

DBO5 A20oC (mg/lt) 328 <300 Fuerte

DQO (mg/lt) 414.11 500-1000 Medianamente fuerte

Nitrógeno total (mg/lt) 45.43 40-85 Medianamente fuerte

Fósforo total (mg/lt) 10 10-20 Medianamente fuerte

Sólidos totales (mg/lt) 617.12 700-1200 Medianamente fuerte

Sólidos sedimen. (ml/lt) 3.12 5-10 Medianamente fuerte

Cuadro 6.21 . Concentración promedio de afluentes. Al comparar la composición típica que define el nivel de contaminación del efluente con los valores observados podemos decir que según el nivel de contaminación el 83% de los parámetros evaluación en el afluente es medianamente fuerte y el 17% fuerte.

Grado de contaminacion de afluente

38%

4%

1%

57%

Fuerte Med. Fuerte Med. fuerte Med. fuerte Med. fuerte

6.2.2 Concentración de los parámetros evaluados. • Temperatura. El valor promedio obtenido en el afluente es de 29.83oC, favoreciendo el crecimiento de los microorganismos encargados de la depuración. UNI-RUPAP Francisco José Jarquin Guido 35


En la figura 6.14 se observa la variación de la temperatura en la caja de ingreso y salida del sistema, durante el día en el efluente se observa una considerable variación de temperatura debido a obtienen calor a través de la irradiación solar, la mayor incidencia se da entre la ocho de la mañana y la seis de la tarde alcanzando su máxima temperatura al medio día, mientras tanto el afluente producto que su descarga proviene del alcantarillado sanitario la temperatura se mantiene bajo comportamiento constantes.

Temperatura en la caja de Entrada y Salida de las lagunas.

25

27

29

31

33

35

37

39

8:00am 10:00am 12:00m 2:00pm 4:00pm 6:00pm 8:00pm 10:00pm 12:00am 2:00am 4:00am 6:00am

Tiempo en Horas.

Tem

pera

tura

en o C

Salida

Entrada

Figura 6.14 Variación de temperatura del agua en lagunas. • PH El pH de las aguas residuales es un valor de mucha importancia para el crecimiento de los microorganismos, ya que en su mayoría no pueden tolerar niveles pH por encima de 9.5 ó por debajo de 4; el pH óptimo para el crecimiento se encuentra entre 6.5 y 7.5 (ref. 2,9 y 11) es por eso que podemos afirmar que el pH encontrado en el afluente de las lagunas es el adecuado para la proliferación de microorganismos.

El afluente presentó en un rango de 7.33 a 6.83 para un promedio de pH promedio de 7.06 para ambas lagunas; sin embargo en el efluente se obtuvieron valores de 8.83 y 6.26 para las lagunas 1 y 2 respectivamente.



Variación del pH en la caja de Entrada y Salida de las Lagunas.

6

6.5

7

7.5

8

8.5

9

9.5

10

8am 10am 12pm 2pm 4pm 6pm 8pm 10pm 12am 2am 4am 6amTiempo en Horas.

pH

Entrada Salida

Fig. 6.15. Variación de pH en lagunas. En el afluente el valor del pH se considera normal para aguas de desechos domésticos (ver tabla 3 y 4 del anexo II). Mientras que los valores del efluente son altos debido a que las algas usan bióxido de carbono en su actividad fotosintética, ello puede dar lugar a condiciones de pH altos con alcalinidad relativamente altos. En estos casos las algas presentes en las lagunas facultativas obtienen el carbono necesario para la síntesis celular de bicarbonato presente en el agua lo que produce altas variaciones diurnas del pH como se muestra en la Fig. 6.15.. • Alcalinidad. La alcalinidad este no es un parámetro de gran importancia, pues depende de las variaciones del pH para saber si se debe a la presencia de carbonato o bicarbonatos estas variaciones no ocurren en el sistema. La determinación de la alcalinidad en el agua residual es importante cuando se va efectuar un tratamiento químico, razón por la cual carece de importancia como parámetro para evaluar en este sistema de tratamiento biológico. En la figura 6.16 se muestran los resultados promedios del sistema .

Variación de la Alcalinidad en el sistema de tratamiento

0

100

200

300

400

500

13/09/96 14/09/96 15/09/96 21/09/96 28/09/96 05/10/96 12/10/96

Tiempo en días

Alc

alin

idad

en

mg/

lts.

Entrada

Salida

Figura 6.16 Variaciones promedios de alcalinidad en el sistema de lagunas.



Los resultados obtenidos podemos decir que el promedio en el efluente es de 172.14 mg/l para ambas lagunas, en el efluente el promedio es de 319 y 387 mg/l para la laguna 1 y 2. • Sólidos totales. Los sólidos del efluente de las lagunas de estabilización están compuestos de: Una porte de sólidos suspendido entrantes al sistema, y otra parte de ellos son retenidos en las lagunas por sedimentación o suspensión, los sólidos biológicos o sea los que se convierten en biomasa sólida y que se producen por la actividad fotosintética de las lagas celulares, además se componen de los sólidos que generan las bacterias en la degradación de la metería orgánica y de los sólidos que se producen por las reacciones químicas. En el afluente de las lagunas los sólidos totales se encontraron en concentraciones promedios de 617.10 y 617.11 mg/l para las dos lagunas. En el efluente se observaron concentraciones de 477.10 y 505.70 mg/l. La eficiencia remocional de sólidos totales es de 20.41% para todo el sistema, lo que indica la poca capacidad de las lagunas para remover los sólidos coloidales presentes en el agua residual. (Ver anexo tabla No 5 y No. 6) En el cuadro 6.22 se muestran los volúmenes de sólidos totales que ingresan y egresan del sistema, el volumen retenido es de 284.20 metros cúbicos al año, con una reducción de la capacidad volumétrica anual de 1.51% para la laguna No 1, y 1.12% para la laguna No 2.

LAGUNA Afluente Efluente Vret m3/año

Laguna No. 1 Vst.m3/año 395,19 232,13 163,06

Laguna No. 2 Vst.m3/año 417,01 295,87 121,14

En el sistema 812,20 528,00 284,20

Cuadro 6.22 Volúmenes de sólidos Totales en el sistema de lagunas. La presencia indeseables de estos sólidos totales contribuyen a que exista materia orgánica remanente que pueda ser aun biodegradable (sólidos biológicos) además que justifica la existencia de un DBO considerablemente alto en el efluente, estos sólidos reducen muy significativamente la capacidad volumétrica de las lagunas.



En la figura 6.17. se muestra la capacidad de reducción de sólidos totales que ingresan al sistema

De los 812.20 m3/año de sólidos totales que ingresan al sistema el 17 % son retenidos en las lagunas y el 33% es vertido al cuerpo receptor.

812.20m3/año 33%

17%

Afluente Efluente Retenido

• Sólidos sedimentables. La concentración de los sólidos sedimentables en el efluente oscila entre 2.2 a 4.3 ml/l para ambas lagunas; sin embargo durante la ocurrencia de lluvia se registraron valores máximos de 8 a 10 ml/l, esto es debido a la presencia de agua de lluvia que ingresa al alcantarillado sanitario. En el efluente los valores máximos varían de 3 a 2 ml/l para las lagunas 1 y 2 respectivamente; obteniéndose promedios de 0.36 ml/l en la laguna 1 y 0.7 ml/l en la laguna 2 (ver tabla 1 y tabla 2 del anexo II). Basado en los volúmenes de sólidos totales y los sedimentables encontrados, se dedujo que un 80 % de los sólidos totales que ingresan al sistema son sedimentables y el 20 % son filtrables, en cuanto a este parámetro podemos afirmar que el sistema en general no cumple con las normas de vertido, este exceso puede ser producto de la falta de un desarenador en los dispositivos de acceso. Cuadro 6.23 Sólidos sedimentables en lagunas.

LAGUNA Afluente Efluente Volumen Retenido neto m3/año

Reuccion volumetrica de las lagunas

Laguna No. 1 (Vss.m3/año) 324.609 54.860 269.749 0.025 Laguna No. 2 (Vss.m3/año) 324.609 106.680 217.929 0.020 En el sistema 649.218 161.540 487.678



Los resultados presentados en el cuadro 6.23 verifican la sedimentación de estos sólidos; se estima que el volumen de lodos acumulados en las lagunas equivale a 487.678 m3/hab año de lodo húmedo, distribuido en las dos lagunas, con una reducción de la capacidad volumétrica por año de 0.025% y 0.020% para las lagunas No. 1 y No. 2 respectivamente.

161.54m3/año

Solidos sedimentables que

ingresan 649.22m3/año

487.68m3/año

Afluente Efluente Volumen Retenido neto m3/año

Figura 6.18. Se muestra la muestra la capacidad de reducción de sólidos sedimentables que ingresan al sistema. Las lagunas de estabilización son sedimentadores sobredimensionados, por consiguiente en las lagunas primarias es retenido casi el 100% de los sólidos sedimentables. En estas lagunas de estabilización no ocurre una sedimentación secundaria; esto hace que la acumulación de lodos sea considerablemente altos. como referencia se indica que este volumen está entre 150 y 200 lts./hab*año de acumulación de lodo húmedo por el proceso de digestión anaeróbica que se lleva a cabo en el fondo de la mismas. De acuerdo a lo previsto en el diseño, cuando se procede a drenar y secar laguna para su limpieza, el volumen de lodo seco llega a ser menor (del orden de 50 lts./hab.año). Para esta última operación deberá aprovecharse la estación seca. • Oxígeno disuelto. El oxígeno disuelto se determinó en cada uno de los puntos de muestreo; en el afluente resultaron valores de cero, excepto ciertos casos que presentan bajas concentraciones producto de la caída de agua desde el vertedero al recipiente de toma de muestra.



El efluente presentó oxígeno en concentraciones promedio de 3.84 mg/l a 3.80 mg/l valores que explican la subsistencia de una gran cantidad de pequeños peces ( pepesca ), tortugas y altas concentraciones de algas. • Demanda Bioquímica de Oxígeno ( DBO5 ). De acuerdo a los resultados obtenidos las aguas del afluente tienen un alto contenido DBO5, (327.6 mg/l), el valor promedio para ambas lagunas en el efluente es de 97.70 mg/l, para una remoción de 70.3% (ver tabla 1 y tabla 2 del anexo II. Figura 6.19 se muestra el comportamiento del DBO5 tanto en la entrada como en la salida de cada laguna

5 0

1 0 0

1 5 0

2 0 0

2 5 0

3 0 0

3 5 0

4 0 0

4 5 0

5 0 0

1 3 /0 9 /9 6 1 4 /0 9 /9 6 1 5 /0 9 /9 6 2 1 /0 9 /9 6 2 8 /0 9 /9 6 0 5 /1 0 /9 6 1 2 /1 0 /9 6

T ie m p o e n d í a s .

DB

O e

n m

g/lts

.

E n t r a d a S a lid a

• Demanda Química de Oxígeno ( DQO ). En el efluente se obtuvieron valores máximos de hasta 464 mg/l para un promedio de 414.11 mg/l; mientras que en el efluente los valores variaron de 168.90 mg/l a 244.00 mg/l en la laguna 1 y 2 respectivamente con una concentración en la descarga total de 212.45 mg/l resultando una eficiencia remocional de 50.20% (ver cuadro 6.24).



0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/09/96 14/09/96 15/09/96 21/09/96 28/09/96 05/10/96 12/10/96Tiempo en días.

DQ

O e

n m

g/lts

.

Entrada SalidaPromedio, Entrada Promedio, Salida

Figura 6.20 Variaciones de la DQO en ambas lagunas. Los valores de la DQO son mayores que los valores de la DBO5, esto se debe a que la oxidación de la materia orgánica es más rápido que la degradación de los elementos químicos presentes en el agua lo que indica que en la naturaleza la oxidación enzimática destruye rápidamente los compuestos biológicos que existen en las aguas residuales. • Nitrógeno total. En el efluente se observan concentraciones de 46.45 y 44.96 mg/l para las lagunas 1 y 2 respectivamente. Las concentraciones promedios para cada laguna en el efluente fueron de 35.42 y 32.47 mg/l, obteniéndose eficiencias de aproximadamente 26 %. • Nitrógeno orgánico. Los resultados obtenidos indican que la eficiencia de remoción de las lagunas es de 24.35 % para la laguna 1 y 31.28 % en la laguna 2. • Nitrógeno amoniacal. Los valores promedios del afluente son de 12.09 y 12.10 mg/l, mientras en el afluente los valores promedios variaron entre 6.00 y 2.9 mg/l (eficiencia promedio de 63 % ). Las concentraciones de nitrógeno total y orgánica se encuentran en cantidades más altas que las que exigen las normas de vertidos para aguas residuales tratadas (20.00 mg/l ), esto puede deberse al alto contenido de proteínas que se encuentran en los desechos orgánicos humanos descargados en las lagunas y la asimilación del amonio por algas y bacterias presentes en las lagunas se estabilización. • Fósforo Los resultados del análisis de fósforo total indican que se encuentran en cantidades UNI-RUPAP Francisco José Jarquin Guido 42


relativamente altas con valores de 10 a 8 mg/l, por encima del valor que establecen las normas de vertidos (5 mg/l). Pero aun así esto refleja un porcentaje normal para aguas residuales de origen domésticas puesto que contienen residuos humanos y detergentes. Estos últimos normalmente contienen fósforo en su composición química. 6.2.3. CARACTERÍSTICAS MICROBIOLÓGICAS Y REMOCIÓN DE COLIFORMES.

La velocidad de remoción de bacteria aumenta con la presencia de oxígeno disuelto y con

valores de pH superiores a niveles de 9.0 (ref. 3, 2, 8). Los resultados obtenidos en los muestreos realizados confirman que tales condiciones difícilmente se logran en el sistema. La falta de mantenimiento (Sábado y Domingo) permite que en la mayor parte del tiempo se observe una capa sobrenadante (nata) en aproximadamente un 5 % de superficie de las lagunas. Dificultando el paso de la luz solar a regiones más profundas y afectando al proceso de eliminación de bacterias coliformes y la actividad fotosintética.

La concentración de coliformes totales y fecales obtenidas en el efluente indican que estas

aguas no deben ser vertidas en un cuerpo receptor (Río Chiquito) por no cumplir con las normas de calidad (Decreto 33 - 95) (ver tabla 1 y 2 del anexo II).

COLIFORMES TÉCNICA ENTRADA SALIDA

TOTALES NMP/100ML 3.18X105 1.81X104

FECALES NMP/100ML 3.7X105 1.81X105

Cuadro 6.23 Resultados promedios de Coliformes en lagunas. Aunque el porcentaje promedio de remoción de coliformes fecales es de 98 %, para ambas lagunas, la cantidad de coliformes fecales remanentes en el sistema es alta alcanzando valores de 1.81x 10 4 NMP/100ml correspondiente al 2% del total que ingresan al sistema esto según los valores encontrados, esta cantidad sobrepasa los parámetro de las norma de vertidos de efluente de sistema de tratamiento que descargan en cuerpos receptores naturales.

En el anexo II tabla 1 y 2 se resumen las concentraciones de coliformes totales y fecales del efluente; estos resultados indican que las lagunas primarias no son suficientes para garantizar una eficiencia bacteriológica que satisfaga lo recomendado en las normas de vertidos nacionales e internacionales.

6.3.- EFICIENCIA DE REMOCIÓN DEL SISTEMA.

Para el cálculo de cargas removidas no se consideraron pérdidas por infiltración de aguas subterráneas, la materia orgánica en el efluente se calcula en base a DBO5 soluble. Los datos de estudio son comparados con diferentes modelos. Los resultados obtenidos en las muestras realizadas en el presente estudio confirman que las



lagunas no se comportan bajo sub modelos de flujo hidráulico, de flujo en pistón, y de mezcla completa sino más bien posee características de flujo disperso, ello lo muestran la eficiencia obtenidas en base a los modelos y estimación en el campo (ver el comportamiento remocional de las lagunas y los modelos en las siguiente figura 7.1).

78,82%

70,90% 70,20%

80,80%

71,62%70,30%

Laguna N o1 Laguna N o2M ezc la C . F .D isper. E v. A c t.

Figura 6.21 Comparación de la eficiencia de remoción de DBO (Modelos vs observados) 6.4 .- COMPORTAMIENTO OPERACIONAL DEL SISTEMA 6.4.1.- Relación estequiometrica.

La relación debe ser estimada con la DBO20 ó ultima y no con la DBO5, por que la DQO refleja la demanda total de oxígeno de materias carbonosas, nitrógeno oxidable y ciertos compuestos reductores, a través de catalizadores químicos y la DBO última refleja la demanda de oxígeno de las materias carbonosas y las nitrogenadas, a través de procesos biológicos, por consiguiente la DQO es siempre mayor que la DBO; ante el planteamiento expuesto la relación DBO / DQO no se estimó debido a que la única información que se poseía era de la DQO y la DBO5. En vista que la DBO5 indica una degradación parcial de la materia orgánica que generalmente es del (60 al 70 % ), por consiguiente no tendría sentido comparar una degradación biológica parcial con una degradación química completa.

6.4.2 COMPORTAMIENTO OPERACIONAL.

CUADRO 6.24. CONCENTRACIÓN DE MATERIA ORGÁNICA Y EFICIENCIA CONSIDERANDO LAS CARGAS, LA DBO5 Y EL CAUDAL QUE ENTRA Y SALE DE LAS LAGUNAS.

Cargas Laguna No 1

Laguna No 2 Promedios en el sistema

CSAafluente (Kg.Ha/d)

611.86 652.48 632.17

CSAefluente (Kg.Ha/d) 134.99 133.05 134.02



Eficiencia de remoción % 77.94 79.61 78.775

CSMadmisible(Kg.Ha/d) 876.76 876.76 876.76

Eficiencia según DBO5 % según su DBO

70.17 70.33 70.25

Este sistema fue diseñado para que funciones como anaerobio, donde la carga superficial, la población contribuyente, el período de retención y otros parámetros considerados importantes para su evaluación, actualmente están por debajo de los valores propuestos en el diseño e inclusive más bajos que los resultados de evaluación hechas en el año 1993, esto explica el funcionamiento facultativo de las lagunas actualmente, esta lagunas tienen una eficiencia de remoción de materia orgánica promedio de 78.78%, la carga superficial aplicada tanto en el efluente como en afluente son menores que la carga superficial máxima admisible, confirmado el funcionamiento facultativo. REMOCIÓN DE MATERIA ORGÁNICA SEGÚN LOS MODELOS EVALUADOS Eficiencia de remoción de DBO5 obtenida con los modelos y la obtenida en el sitio.

MODELO SISTEMA Marais – Shaw(Mezcla Completa) 79.81 % CEPIS (Flujo Disperso) 70.76 % Evaluación actual 78.78 %

Cuadro 6.25 Según los resultados del presente estudio las lagunas no se comportan bajo el sub-modelo de flujo disperso, además el modelo del CEPIS engloban una sola variable en la cual entran en consideración otros factores como son: la naturaleza de la población que genera el caudal afluente al sistema de tratamiento, el caudal mismo, la carga orgánica, las dimensiones superficiales de cada laguna, la eficiencia del sistema demuestra el comportamiento del flujo disperso que predomina en las lagunas, la que se analizó en base a la eficiencias obtenidas con los modelos de remoción de carga orgánica CEPIS, Marais-Shaw y lo estimado en el campo.

45

C o m p a r a c ió n d e R e m o c ió n O r g á n ic a s e g ú n lo s M

o d e lo s p r o p u e s to s

7 8 ,7 8 %7 9 ,8 1 %

7 0 ,7 6 %

6 6 0 0 %

6 8 ,0 0 %

7 0 ,0 0 %

7 2 ,0 0 %

7 4 ,0 0 %

7 6 ,0 0 %

7 8 ,0 0 %

8 0 ,0 0 %

8 2 ,0 0 %

UNI-RUPAP Francisco José Jarquin Guido


Figura 6.22 El modelo de flujo disperso analiza muchas más variables que el modelo de mezcla completa y fundamentalmente caracteriza el submodelo hidráulico (dispersión) de una laguna y predice con mayor aproximación los remanentes en cuanto a coliformes fecales. Sin embargo este modelo asume que tanto la biomasa como el líquido tienen el mismo comportamiento en relación con el submodelo hidráulico, este como se sabe, es incorrecto solamente para el líquido, más no para la biomasa (ref.11, 2). En síntesis se hace necesario la experimentación para obtener submodelos que incluyan más variables que intervienen en el funcionamiento de una laguna, y que analice el submodelo líquido y sólido. Cuadro 6.26 Comparación de cargas superficiales observadas (Csa) según Yánez, Mc Garry-Pescod y la carga superficial máxima admisible (csm) para lagunas facultativas.

Cuadro 6.26

LAGUNA K20O

C (d-1)* Kt (d-1)** Factor de dispersión D(Yanez)

Csa (Kg.DBO5/Ha.d)

Csm (KgDBO5/Ha.d)

Yánez Mc Garry – Pescod

Laguna No. 1 0.38 0.79 0.45 876.76 f (ToC agua)

f (ToC aire)

Laguna No. 2 0.38 0.79 0.45 876.76 731.05 728.48

* Constante de biodegradabilidad a 20oc (k20

oc) ** Temperatura de las lagunas (kt).

Tanto Yánez como Mc Garry en relación a sus correlaciones para determinar la carga orgánica superficial máxima admisible en el sistema, nos confirma que el sistema trabaja como facultativo sin que se corra el riesgo que se torne anaerobio.




VII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 7.1 CONCLUSIONES 1. En base a los resultados de carga orgánica en donde la carga superficial aplicada es

menor que la superficial máxima permisible se puede asegurar que estaban funcionando bajo condiciones facultativas, sin correr el riesgo de tornarse anaerobias ya que reciben una carga orgánica inclusive menor que la de diseño.

2. El período de retención teóricos es de ocho días para ambas lagunas, encontrándose en

los niveles mínimos que permiten las normas de vertidos (10 días). 3. Según el balance hídrico se encontró que las pérdidas del caudal en el sistema es de

8.78 lts/seg, lo que representa el 21.40 % de pérdidas en el efluente, cantidad que sobrepasa los parámetros, según bibliografías este valor debe ser menor que el diez por ciento del caudal que ingresa, esto puede estar ocurriendo por infiltración o es producto de un dato distorsionado por la posible descalibración de los vertederos de régimen critico.

4. Existen interconexiones de parte del sistema de alcantarillado pluvial al sistema de

alcantarillado sanitario, reflejado en el rápido incremento de los caudales durante períodos de tormentas, resultando una descarga que satura el sistema de entrada de las lagunas

5. La eficiencia de remoción de DBO5 relativamente baja (70.3 %), sin embargo la

concentración final cumple con las normas de vertido en cuerpo receptores (decreto 33 - 95 ).

6. Las concentraciones promedio de coliformes totales y fecales en el efluente fluctúan

entre 1.81 x 104 y 1.81 x 105 NMP / 100 ml aunque la remoción de COLIFORME en el sistema sea alta el remanente alcanzando corresponde al 1% del total que ingresan al sistema que comparado con las normas de vertido Nacionales, resulta que el efluente del sistema se encuentra contaminado sobrepasando los niveles que exigen las normas de vertido para aguas tratadas por lagunas facultativas.

7. Las lagunas están trabajando como grandes sedimentadores reteniendo las partículas

sólidas discretas, tal como se evidencia en el porcentaje de remoción de los sólidos sedimentables ( 70.31 % ), la cantidad de sólidos que se sedimentan al año indica la medida aproximada de la cantidad de fango que se eliminará mediante sedimentación durante un año, sin embargo 487.68 m3 de sólidos sedimentables se acumulan en las lagunas en el mismo período de tiempo; valor que comparado con el volumen total de las lagunas representa una reducción volumétrica de 0.022 % muy distante del 10% recomendado para considerar una evacuación de los lodos de lagunas facultativas, este al valor de partículas sólidas discretas que se sedimentan puede tener su explicación en la inexistencia de un desarenador en las entradas de las lagunas.



8. La disponibilidad de nutrientes para el crecimiento de las algas en las lagunas es mucho mayor que el requerido, las concentraciones de Nitrógeno y Fósforo son altas, lo que podría estar provocando un aumento descontrolado de la flora acuática, la que durante su actividad fotosintética producen altas concentraciones de materia nueva sintetizada que se evidencia en la coloración verdosa intensa del agua en la caja de salida.

9. Cada laguna acumula 284.03 m3 de lodo durante un año (27 % del volumen total de

laguna) y teniendo en cuenta que el sistema fue rehabilitado en el año 1993, será necesario evacuar los lodos en el año 2013.

7.2 RECOMENDACIONES. Basados en el estado del funcionamiento de las lagunas, es necesario tomar ciertas medidas que conllevarán al mejoramiento de la eficiencia de remoción del sistema de tratamiento biológico, y estas son: 1. Garantizar mantenimiento los fines de semana (Sábado y Domingo) el que consistirá en:

limpieza de rejas y desnatado. 2. Colocar limnímetros en los vertederos triangulares ubicados en la caja de entrada para

llevar un control del caudal que descarga en las lagunas durante las dos estaciones del año, (invierno y verano).

3. Calibrar las canaletas parshall de las salidas de las lagunas para evitar datos distorsionados

del flujo que egresan de estas, lo que facilitará el calculo correcto del balance hídrico en el sistema.

4. Capacitar al personal de mantenimiento en medición de caudales y proporcionarles una

lancha (pequeña de aluminio), para que pueda extraer las natas con mayor facilidad, medir el tirante, y poder llevar un registro promedio en las etapas secas y lluviosas.

5. Los desechos sólidos suspendidos que se extraen de las lagunas y de las rejas debe ser incinerados y no depositados a orillas de las lagunas y canaletas de aproximación.

6. Se hace necesario la construcción de lagunas secundarias para lograr cumplir con las

normas de vertido, específicamente en relación a Coliformes Fecales. 7. Implementar el uso de plantas macrófitas con el objetivo de reducir las concentraciones de

nutrientes (N y P), además de reducir hasta niveles acéptales la concentraciones de coliformes fecales remanentes del sistema de lagunas primarias.

8. La necesidad de tratar el efluente nos lleva a recomendar, conducir una investigación

orientada a determinar el contenido de las algas existentes y al mismo tiempo la identificación de estas para tener una base de resultados más completa a la hora de evaluar una posible recuperación del efluente.



9. Proponer la realización de un estudio donde el objetivo principal sea la posibilidad de

independizar las líneas del alcantarillado sanitario de las líneas del alcantarillado pluvial, para evitar sobre cargas en el sistema de lagunas en época de mayor precipitación (tiempo de tormenta).



VIII. NOMENCLATURA. 1. GLOSARIO. Aeración: Proceso de transferencia de masa, generalmente referido a la transferencia de oxígeno al agua por medios de naturales (flujo natural, cascada, etc.) o artificiales (agitación mecánica o difusión de aire comprimido. Afluente: Agua, agua residual u otro líquido que ingresa a un reservorio, planta de tratamiento o proceso de tratamiento. Aguas residuales: El agua luego de ser usada por una comunidad o industria, que contiene material disuelto y en suspensión. Aguas residuales domésticas: Agua residual de origen doméstico, comercial e institucional que contiene desechos humanos. Anaeróbio: Condición en la cual hay ausencia de aire u oxígeno libre. Biodegradación: La degradación de la materia orgánica por acción de microorganismos, en el suelo, cuerpos receptores o procesos de tratamiento de aguas residuales. Carga superficial: Caudal o masa de un parámetro por unidad de área, que se usa para dimensionar un proceso de tratamiento (vg/(m2 .d)), kg.DBO/(Ha.d)). Caudal pico: Caudal máximo en un intervalo de tiempo dado. Caudal máximo horario: Caudal a la hora de máxima descarga. Coniformes:



Bacterias gram negativas de formas alargadas capaces de fermentar lactosa con producción de gas a la temperatura de 35 a 37o C (coliformes totales). Aquellas que tienen las mismas propiedades a la temperatura de 44 o 44.5oC se denominan coliformes fecales. Demanda química de oxígeno (DBO): Cantidad de oxígeno usado en la estabilización de la materia orgánica bajo condiciones de tiempo y temperatura especificadas (generalmente de 5 días y 20o C). Demanda de oxígeno: Término similar a la demanda bioquímica de oxígeno. Demanda química de oxígeno (DQO): Medida de la cantidad de oxígeno requerido para oxidación química de la materia orgánica (carbonácea) del agua residual, usando como oxidantes sales inorgánicas de permanganato o dicromato en una prueba que dura 2 horas. Efluente: Líquido que sale de una planta de tratamiento de aguas residuales. Fuente propia: Aforos y análisis realizados por: Francisco José Jarquin Guido. Muestra compuesta: Combinación de alícuotas de muestras individuales (normalmente de 24 horas) cuyo volumen parcial se determina en proporción al caudal del agua residual al momento de cada muestreo. Nutrientes: Cualquier sustancia que al ser asimilada por organismos, promueve crecimiento. En aguas residuales se refiere normalmente al nitrógeno y fósforo, pero también pueden ser otros elementos esenciales en cantidades trazas. Oxígeno disuelto: Concentración medida en un líquido, por debajo de la saturación, normalmente expresada en mg/l. Polución:



Una condición creada por la presencia de elementos o compuestos objetables y dañinos en el agua en tal forma que lo hacen no apta para el uso deseado. Pretratamiento: Proceso de tratamientos localizados antes del tratamiento primario. Tratamiento biológico: Proceso de tratamiento en los cuales se intensifica la acción de los microorganismos para estabilizar la materia orgánica presente. 2 - SIMBOLOGÍA. A: Área de lagunas en m2. a : Constante del modelo del flujo disperso ( adimensional ). B : Ancho de la laguna. Csa : Carga superficial aplicada ( kg. DBO5 / Ha.d ). Csr : DBO removido ( kg. DBO5 / Ha.d ). Cta : Carga total aplicada ( kg. DBO5 /d ). d : Factor de dispersión ( adimensional ). E : Evaporación ( m3 / d ). e : exponencial. Ff : Factor de forma ( adimencional ). h : altura de lámina ( mts ). Kb : Tasa de mortalidad de bacteria ( d - 1 ). Kt : Constante de biodegradabilidad a la temperatura del agua ( d - 1 ). K20

oc : Constante de biodegradabilidad a 20o C ( d - 1 ). N : Conteos de coliformes fecales en el efluente ( NMP / 100 ml ). No : Constante de coliformes fecales en el afluente ( NMP / 100 ml ).



L : Largo de la laguna ( mts ). Pc : Infiltración de agua subterranea en una laguna ( m3 / d ). Pe : Pérdidas por percolación ( m3 / d ). Pr : Precipitación ( m3 / d ). Qa : Caudal afluente ( m3 / d ). Qe : Caudal efluente ( m3 / d ). S : DBO5 soluble ( mg / lts ). Sa : DBO5 total ( mg / lts ). t : Temperatura media del agua en el mes más frío ( oC ). BIBLIOGRAFIA



1. - CEPIS Repindex: Lagunas de Estabilización Junio de 1992, Lima, Perú

2. - Fayer, Geyer y Okun

Purificación de Aguas y Tratamiento y Remoción de Aguas Residuales Editorial Limusa, Tomo II México D.F., 1979 (Primera Edición)

3. - Facultad de Ingeniería Química

Programa Interfase de Desarrollo Tecnológico Tratamiento de Agua Potable y Residuales. Universidad Nacional de Ingeniería Septiembre de 1993.

4. - José Francisco Fernández Martínez Donald Antonio García Gousen Monografía: Evaluación de Lagunas en el COCAL Ciudad de León

5. - Lic. J. R. Quintana Torres

Lic. Julio Delgadillo A. Propuesta de Proyecto Piloto de Tratamiento Experimental para Aguas Residuales Domésticas de León, Nicaragua. Alcaldía de Utrecht. de Noviembre de 1994.

6. - Dr. Jun VI, Dr. Kunitoshi Sakural Arq. Hiroto Hosana Expertos en Tratamiento de Aguas Residuales

7. - Daniel Orozco E & Asociados Octubre 1993.

Evaluación del sistema de lagunas de estabilización “El cocal”. 8. - Jorge Humberto Sierra C.

Ingeniero Sanitario Profesor U. de A. Análisis de Aguas y Aguas Residuales

9. Metcalf-Eddy

Ingeniería Sanitaria, Tratamiento Evaluación y Reutilización de Aguas Residuales. Editorial Labor, S.A.; 2da Edición Madrid, España, 1985

10.- Pan Leiva Luis Miguel Tratamiento de Efluente de Industria Lácteas en Reactores Anaeróbicos de Alta Carga. Julio de 1991, España.



11.- Rojas Vargas Ricardo Evaluación de Lagunas de Estabilización Métodos Experimentales (CEPIS) Oficial de Tratamiento de Aguas Residuales y disposición de Excretas (Artículo Condensado del Manual de Métodos Experimentales).

12.- Sáenz Rodolfo

Lagunas de Estabilizasen y otros Sistemas Simplificados para el Tratamiento de Aguas Residuales. Eda. Edición, Lima, Perú Octubre de 1985

13.- Yánez Cossio Fabián

Manual de Métodos Experimentales: Evaluación de Lagunas de Estabilización en Serie Técnica 24 Lima, Perú Noviembre, 1990.


Criterios para la Selección de Procesos de Tratamiento de Aguas Residuales Universidad de Antioquía Colombia, 1983.


Lagunas de Estabilización: Teoría, Diseño, Evaluación y Mantenimiento 16. Disposiciones para el control de la contaminación proveniente de las descargas de

aguas residuales domésticas, industriales y agropecuarias. Elaborados por la comisión inter-institucional (MARENA, INAA, MINSA, INETER, INE, UNI, MAN, OPS/OMS). Managua, Nicaragua, 19 de Mayo de 1,995.

17.- Earnest F. Gloyna D. Ing. Estanque de Estabilización de aguas residuales. 18.- Martín Gaitan y Flor Áreas Morales

Monografía: Evaluación modular de la calidad del aguas de Lagunas de Mazaya.



ANEXOS



ANEXO I

FOTOGRAFIAS


Panorámica general donde se muestra la laguna No 1 del sistema de tratamiento del barrio el Cocal de la ciudad de León.

Vista general de la laguna No 2, del sistema de tratamiento de aguas residuales del Barrio el

58 UNI-RUPAP Francisco José Jarquin Guido


cocal de la ciudad de León.


59


Personal de mantenimiento evacuado zona muerta que se acumulan en el área de salida de las lagunas del cocal de la ciudad de León

Rejilla de retención de sólidos en los canales de aproximación.

Caja de entrada, distribuidores de caudal tipo Thompson.

60 UNI-RUPAP Francisco José Jarquin Guido



Medidor de caudal Canaletas Parshall, ubicadas en los canales de aproximación.



ANEXO II

TABLA DE RESULTADOS PROMEDIOS

CONTENIDO DEL ANEXO II



Tabla No 1 Informe de análisis de Aguas Negras.

Tabla No 2 Informe de análisis de Aguas Negras.

Tabla No 3 Promedios de resultados de análisis que se obtuvieron a la misma hora todo los

días de muestreo continuo en la laguna No 1

Tabla No 4 Promedios de resultados de análisis que se obtuvieron a la misma hora todos los

días de muestreo continuos en la laguna No 2

Tabla No 6 Comparación de los resultados de la evaluación actual y la de 1994 Laguna No

1.

Tabla No 7 Comparación de los resultados de la evaluación actual y la de 1994 Laguna No

1.

Aforo laguna No 1

Aforo laguna No 1

fgnhkjhlf


EL COCAL LEON. LAGUNA # 1. FECHA De el día 13/09/1996 hasta el día12/10/96

COMPUESTA. TRANSPORTE: REFRIGERADA

FECHAS.PARAMETROS u/m Entrd. Salid. Entrd. Salid. Entrd. Salid. Entrd. Salid. Entrd. Salid. Entrd. Salid. Entrd. Salid. Entrd. Salid.

DBO5. mg/l 398,00 105,00 331,00 110,00 324,00 100,00 310,00 90,30 320,00 96,00 300,00 93,00 310,00 90,00 327,57 97,70

DQO. mg/l 406,93 124.2 411.09 240,00 424,05 209,10 379.5 133.3 403,26 156.8 410,00 103,00 464,00 168,00 414,11 168,90

SOLID. SED. ml /l 2,20 0,30 2,63 0,60 1,00 0,35 2,15 0,34 3,20 0,54 2.2 0* 1,50 0.4 2,13 0.36

SOLID. TOTALES. mg /l 600,00 540,00 640,00 570,00 600,00 580,00 530,00 430,00 680,00 450,00 670,00 340,00 600,00 430,00 617.1 477.1

ALCALINIDAD. mg /l 184,00 386,00 176,00 336,00 160,00 312,00 133,00 379,48 178,00 348,00 190,00 452,00 184,00 400,00 172,14 373,35

FOSFORO. mg /l 10,00 9,00 10,00 9,00 10,00 7,00 9,60 10,40 10,60 7,10 11,00 7,10 10,70 7,10 10,00 8,00

NITRATOS. mg /l 3,60 17,44 1,38 11,35 0,00 5,54 1,38 12,40 6,40 15,23 1,38 12,46 4,02 13,84 2,56 11,34

NITROG. ORG. mg/l 33,65 22,12 43,18 24,18 45,36 23,21 38,97 28,40 26,58 26,20 37,30 31,92 36,59 26,22 37,90 28,67

NITRO. AMONIC. mg/l 10,47 3,75 14,06 4,93 14,22 5,04 12,54 6,22 11,48 5,11 11,65 7,62 11,59 6,38 12,09 6,00

NITRO.TOTAL. mg/l 44,12 25,87 57,24 29,11 59,58 28,25 51,51 34,62 38,06 31,31 48,95 39,54 48,18 32,60 46,45 35,42

COLI. TOTAL. nmp/100 1,70E+05 7,90E+03 9,20E+05 1,30E+04 5,40E+05 2,20E+04 2,40E+05 3,50E+04 1,70E+05 1,70E+04 9,20E+04 1,30E+05 5,40E+04 3,18E+05 3,18E+00 1,89E+04

COLI.F FECAL. nmp/100 1,70E+05 7,90E+03 9,20E+06 1,30E+04 3,50E+05 2,20E+04 2,40E+05 3,50E+04 1,70E+05 1,70E+04 9,20E+05 1,30E+04 5,40E+05 3,70E+05 3,70E+05 1,89E+04OBSERVACIONES 0* Son cantidades menores que 0,1

Tabla . No 1. INFORME DE ANALISIS DE AGUAS NEGRAS

12/10/199613/09/1996 14/09/1996 15/09/1996 21/09/1996 28/09/1996 05/10/1996 PROMEDIO


64


EL COCAL LEON. LAGUNA # 2. FECHA De el día 13/09/1996 hasta el día. 12/10/1996.COMPUESTA TRANSPORTE: REFRIGERADO.

FECHAS 13/09/1996 14/09/1996 15/09/1996 21/09/1996 28/09/1996 05/10/1996 12/10/1996 PROMEDIOPARAMETROS u/m Entrd. Salid. Entrd. Salid. Entrd. Salid. Entrd. Salid. Entrd. Salid. Entrd. Salid. Entrd. Salid. Entrd. Salid.DBO mg /l 398,0 110,0 331,0 110,0 324,0 95,0 310,0 98,5 320,0 102,0 310,0 100,0 300,0 95,0 327,6 97,2DQO mg /l 406,9 155,0 411.09 360,0 424,1 240,0 379.5 225,0 403,3 271,0 410,0 272,0 464,0 190,0 414,1 244,0SOLID. SED. mg /l 3,4 0,8 2,6 0,6 4.00 0,2 2,2 1,1 3,2 0,7 2.2 0,3 4.3 1,0 2,1 0,7SOLID. TOTALES mg/l 600,0 540,0 640,0 620,0 600,0 590,0 530,0 500,0 680,0 480,0 670,0 330,0 600,0 480,0 617.1 505,7ALCALINIDAD mg /l 184,0 368,0 176,0 390,0 160,0 418,0 379,5 406,0 178,0 374,0 190,0 396,0 184,0 360,0 207,0 387,0FOSFORO mg/l 10,0 8,0 10,0 8,0 10,0 8,0 9,6 10,0 10,6 80,0 11,0 8,0 10,7 8,0 10,0 8,0NITRATOS mg/l 3,6 22,4 1,4 18,8 0,0 9,7 1,4 18,8 6,4 18,3 1,4 18,3 4,0 18,6 2,6 17,8NITROG. ORG. mg/l 33,7 22,3 43,2 23,0 45,4 25,6 39,0 27,1 26,6 28,0 37,3 25,7 36,6 28,1 37,4 25,7NITRO. AMONIC. mg/l 10,5 0,3 14,1 1,1 14,2 3,3 12,5 3,2 11,5 3,9 11,7 3,1 11,6 3,3 12,1 2,9NITRO.TOTAL. mg/l 44,12 22,62 57,24 24,08 59,58 28,89 51,51 30,24 38,06 31,94 48,95 28,88 48,18 31,32 44,96 32,47COLI. TOTAL nmp/100ml 1,7E+05 7,9E+03 9,2E+05 1,3E+04 5,4E+05 2,2E+04 2,4E+05 3,5E+04 1,7E+05 1,7E+04 9,2E+04 1,3E+05 5,4E+04 3,2E+05 3,18E+00 1,89E+04COLI.F FECAL. nmp/100ml 1,7E+05 7,9E+03 9,2E+06 1,3E+04 3,5E+05 2,2E+04 2,4E+05 3,5E+04 1,7E+05 1,7E+04 9,2E+05 1,3E+04 5,4E+05 3,7E+05 3,70E+05 1,89E+04OBSERVACIONES0* Son cantidades menores que 0,1

Tabla No 2. INFORME DE ANALISIS DE AGUAS NEGRAS


65


PUNTOSHORA pH Aspct O.D pH Aspct O.D

Aire Agua Color Mg/L Aire Agua Color Mg/L

8:00am 30.83 30.27 7.33 Gris 0.00 30.83 33.33 8.00 Verde 4.07

10:00am 31.83 30.43 6.83 Gris 0.00 31.83 36.33 8.43 Verde 3.47

12:00m 33.00 30.33 7.27 Gris 0.00 33.00 38.10 8.53 Verde 4.10

2:00pm 34.50 30.5 7.17 Gris 0.00 34.50 36.33 8.83 Verde 4.00

4:00pm 28.00 29.67 7.08 Gris 0.00 28.00 33.50 7.75 Verde 4.00

6:00pm 26.67 29.27 6.83 Gris 0.02 26.67 31.77 7.00 Verde 3.40

8:00pm 24.33 29.83 7.00 Gris 0.00 24.33 31.10 7.33 Verde 4.17

10:00pm 24.33 29.83 7.00 Gris 0.00 24.33 30.67 7.25 Verde 3.60

12:00am 24.00 29.83 7.00 Gris 0.01 24.00 30.17 7.25 Verde 4.10

2:00am 24.00 31.93 7.25 Gris 0.00 24.00 30.10 6.25 Verde 3.57

4:00am 25.00 29.67 7.00 Gris 0.00 25.00 30.50 6.25 Verde 4.07

6:00am 28.67 29.33 7.00 Gris 0.00 28.67 30.13 7.00 Verde 3.57

Total 330.16 358.1 84.76 Gris 0.03 330.16 392.03 89.87 Verde 46.12

Promed 27.23 29.84 7.06 Gris 0.00 27.2 32.67 7.49 Verde 3.84

OBSERVACIONES : Son valores menores que 0,1 (no representativos)Esta tabla representa los valores promedios de los días 13.14.15/09/96.

Tabla No 3. PROMEDIO DE RESULTADOS DE ANÁLISIS QUE SE OBTUVIERON A LAS MISMAS HORAS EN TODOS LOS DÍAS DE MUESTREO CONTINUO LAGUNA No. 1

T ( º C ) T ( º C )ENTRADA SALIDA


66



67

H O R AS EN T O D O S LO S D ÍAS D E M UES T R EO C O N T IN UOLAG UN A # 2

PUNTO S ENTRAD A HO RA pH Aspct O .D pH Aspct O .D

A ire Agua Color M g/L A ire Agua Color M g/L

8:00am 30.83 30,27 7,33 G ris. 3,00 30,83 33,43 8,07 Verde. 4,17

10:00am 31.83 30,43 6,83 G ris. 2,90 31,83 36,00 8,33 Verde. 3,80

12:00m 33.00 30,43 7,27 G ris. 3,00 33,00 37,90 8,53 Verde. 3,63

2:00pm 34.50 30,50 7,17 G ris. 3,00 34,50 36,67 9,00 Verde. 4,27

4:00pm 28.00 29,67 7,08 G ris. 2,90 28,00 33,33 7,83 Verde. 3,75

6:00pm 26.67 29,67 6,83 G ris. 3,01 26,67 31,00 7,33 Verde. 3,20

8:00pm 24.33 29,83 7,00 G ris. 3,00 24,33 30,77 7,17 Verde. 3,87

10:00pm 24.33 29,83 7,00 G ris. 3,00 24,33 30,00 6,75 Verde. 3,77

12:00am 24.00 29,83 7,00 G ris. 3,00 24,00 30,00 6,50 Verde. 3,75

2:00am 24.00 28,60 7,25 G ris. 2,96 24,00 30,33 6,25 Verde. 3,60

4:00am 25.00 29,67 7,00 G ris. 2,98 25,00 30,00 7,00 Verde. 3,87

6:00am 28.67 29,33 7,00 G ris. 3,00 28,67 30,00 7,00 Verde. 3,50

Total 330,16 358,1 84,76 G ris. 35,9 330,2 390,6 89,76 Verde. 45,18

Prom ed 27,23 29,84 7,06 G ris. 2,98 27,23 33,00 7,48 Verde. 3,80

O BSER VAC IO N ES : Son v alores m enores que 0,1 (no representativ os)Esta tabla representa los v alores prom edios de los días 13.14.15/09/96.

T abla N o 4. P R O M ED IO D E R ES ULT AD O S D E AN ÁLIS IS Q UE SE O BT UVIER O N A LAS M IS M AS

SALID AT ( º C ) T ( º C )


LUGAR: El Cocal, León, Laguna No. 2 TRANSPORTE: RefrigeradaTIPO DE MUESTRA: Compuesta

NORMASVERTIDO

ENTRADA SALIDA ENTRADA SALIDA

Caudal prom. lt/seg 22.55 19.49 29.78 17.50

Temp. Aire oC 28.48 28.48 33.50 33.50

Temp. Agua oC 29.83 32.70 30.38 31.88

pH Und. 7.04 7.60 7.00 7.15 6 ; 9

Oxígeno dis. mg/lt 0.00 4.10 0.30 5.30

Sólidos Sed. mg/lt 3.12 0.70 5.00 0.50 1

Sólidos Tot. mg/lt 617.10 505.70 680.00 606.00 80

Sólidos volát. mg/lt 350.00 271.40 376.00 334.00

DBO5 mg/lt 327.60 97.20 340.00 80.00 110

DQO mg/lt 414.12 244.00 496.00 232.00 220

Alcalinidad mg/lt 207.00 387.00 287.00 267.00

Nitratos mg/lt 2.56 17.80 6.00 8.90

Fósforo Tot mg/lt 10.00 8.00 6.32 1.59 5

Coliforme fec NMP/100ML 3.18E+05 1.83E+05 3.70E+05 1.89E+04 1.00E+03

NOTA: Los parámetros de caudal, Temperatura, pH y Oxígeno disuelto corresponden al promedio de 12 muestras de cada punto realizado en el campo (Información obtenida por la filial INAA).

Tabla No. 5. COMPARACION DE LOS RESULTADOS DELA EVALUACION DEL 96 Y ANALISIS REALIZADO POR ENACAL EN 1994.

PARAMETRO U/MLAGUNA DE ESTABILIZACION "EL COCAL", LEON

EVALUACION DEL 96 EVALUACION DEL 94 (INAA)


68


LUGAR: El Cocal, León, Laguna No. 2 TRANSPORTE: RefrigeradaTIPO DE MUESTRA: Compuesta

NORMASVERTIDO

ENTRADA SALIDA ENTRADA SALIDAFecha capt.

Caudal prom. lt/seg 22.55 19.49 29.78 17.50

Temp. Aire oC 28.48 28.48 33.50 33.50

Temp. Agua oC 29.83 32.70 30.38 31.88

pH Und. 7.04 7.60 7.00 7.15 6 ; 9

Oxígeno dis. mg/lt 0.00 4.10 0.30 5.30

Sólidos Sed. mg/lt 3.12 0.70 5.00 0.50 1

Sólidos Tot. mg/lt 617.10 505.70 680.00 606.00 80

Sólidos volát. mg/lt 350.00 271.40 376.00 334.00

DBO5 mg/lt 327.60 97.20 340.00 80.00 110

DQO mg/lt 414.12 244.00 496.00 232.00 220

Alcalinidad mg/lt 207.00 387.00 287.00 267.00

Nitratos mg/lt 2.56 17.80 6.00 8.90

Fósforo Tot mg/lt 10.00 8.00 6.32 1.59 5

Coliforme fec. NMP 3.18E+05 1.83E+05 3.10E+05 1.84E+04 1.00E+03

NOTA: Los parámetros de caudal, Temperatura, pH y Oxígeno disuelto corresponden al promde 12 muestras de cada punto realizado en el campo (Información obtenida por la filial INAA)

13/09/1996 05/08/1994

Tabla No. 6. COMPARACION DE LOS RESULTADOS DELA EVALUACION DEL 96 Y ANALISIS REALIZADO POR ENACAL EN 1994.

PARAMETRO U/MLAGUNA DE ESTABILIZACION "EL COCAL", LEON

EVALUACION DEL 96 EVALUACION DEL 94 (INAA)


69



70

Lugar: Laguna "EL COCAL" León. Tipo de muestreo: Puntual.Tipo de vertedero: Triangular Tipo de medidor: Canaletas parshall.Tiempo

Horas Caudal en Lts/seg, Caudal m3/seg. Caudal GPM. Caudal Lts/seg, Caudal m3/seg. Caudal en GPM. Fecha.10.00 28.6000 0.0286 453.3686 18.0000 0.0180 285.3369 13/09/199612.00 25.4000 0.0254 402.6420 17.0000 0.0170 269.4848 14.00 22.3000 0.0223 353.5007 16.0000 0.0160 253.6328 16.00 14.5000 0.0145 229.8547 15.5000 0.0155 245.7067 18.00 12.3000 0.0123 194.9802 14.0000 0.0140 221.9287 20.00 14.5000 0.0145 229.8547 14.0000 0.0140 221.9287 22.00 11.3000 0.0113 179.1281 12.5000 0.0125 198.1506 24.00 9.5000 0.0095 150.5945 11.0000 0.0110 174.3725 2.00 7.1000 0.0071 112.5495 9.5000 0.0095 150.5945 14/09/19964.00 7.1000 0.0071 112.5495 8.0000 0.0080 126.8164 6.00 15.7000 0.0157 248.8771 8.0000 0.0080 126.8164 8.00 30.3000 0.0303 480.3170 13.0000 0.0130 206.0766 10.00 32.1614 0.0322 509.8240 17.0000 0.0170 269.4848 12.00 28.6303 0.0286 453.8489 15.5000 0.0155 245.7067 14.00 19.4742 0.0195 308.7059 13.5000 0.0135 214.0026 16.00 22.2927 0.0223 353.3849 11.5000 0.0115 182.2985 18.00 22.2927 0.0223 353.3849 12.0000 0.0120 190.2246 20.00 19.4742 0.0195 308.7059 13.0000 0.0130 206.0766 22.00 16.8811 0.0169 267.6000 12.0000 0.0120 190.2246 24.00 12.3454 0.0123 195.6999 9.5000 0.0095 150.5945 2.00 8.6325 0.0086 136.8428 9.0000 0.0090 142.6684 15/09/19964.00 7.8265 0.0078 124.0661 6.5000 0.0065 103.0383 6.00 13.4001 0.0134 212.4190 7.5000 0.0075 118.8904 8.00 28.6000 0.0286 453.3686 13.0000 0.0130 206.0766 10.00 44.3000 0.0443 702.2457 17.0000 0.0170 269.4848 12.00 32.2000 0.0322 510.4359 18.0000 0.0180 285.3369 14.00 19.5000 0.0195 309.1149 17.5000 0.0175 277.4108 16.00 19.5000 0.0195 309.1149 17.0000 0.0170 269.4848 18.00 17.5000 0.0175 277.4108 18.0000 0.0180 285.3369 20.00 15.3000 0.0153 242.5363 23.0000 0.0230 364.5971 22.00 7.8000 0.0078 123.6460 17.0000 0.0170 269.4848 24.00 7.1000 0.0071 112.5495 16.0000 0.0160 253.6328 16/09/19962.00 7.5000 0.0075 118.8904 14.5000 0.0145 229.8547 4.00 20.4000 0.0204 323.3818 10.0000 0.0100 158.5205 6.00 32.2000 0.0322 510.4359 10.0000 0.0100 158.5205 8.00 38.6000 0.0386 611.8890 13.5000 0.0135 214.0026

TABLA No. 7. COMPORTAMIENTO HIDRAULICOCAUDALES DE ENTRADA Y SALIDA DE LA LAG.No. 1.

( Viernes 13/09/1996- Sabado 12/10/1996)

ENTRADA LAGUNA NO 1 SALIDA LAGUNA NO 1


Tiempo ENTRADA LAGUNA NO 1 SALIDA LAGUNA NO 1Horas Caudal en Lts/seg, Caudal m3/seg. Caudal GPM. Caudal Lts/seg, Caudal m3/seg. Caudal en GPM. Fecha.10.00 35.9400 0.0359 569.7226 19.0000 0.0190 301.1889 21/09/199612.00 28.6300 0.0286 453.8441 18.5000 0.0185 293.2629 14.00 25.3400 0.0253 401.6909 18.2000 0.0182 288.5073 16.00 23.7800 0.0238 376.9617 18.5000 0.0185 293.2629 18.00 20.8500 0.0209 330.5152 20.0000 0.0200 317.0410 20.00 12.7600 0.0128 202.2721 17.5000 0.0175 277.4108 22.00 8.6300 0.0086 136.8032 16.0000 0.0160 253.6328 24.00 7.0669 0.0071 112.0248 13.0000 0.0130 206.0766 2.00 7.0669 0.0071 112.0248 10.0000 0.0100 158.5205 4.00 6.3540 0.0064 100.7239 8.0000 0.0080 126.8164 6.00 9.4860 0.0095 150.3725 8.5000 0.0085 134.7424 8.00 30.3700 0.0304 481.4267 11.0000 0.0110 174.3725 10.00 35.9400 0.0359 569.7226 16.0000 0.0160 253.6328 28/09/199612.00 35.9400 0.0359 569.7226 17.5000 0.0175 277.4108 14.00 32.1600 0.0322 509.8018 19.0000 0.0190 301.1889 16.00 26.9500 0.0270 427.2127 19.5000 0.0195 309.1149 18.00 40.0000 0.0400 634.0819 31.0000 0.0310 491.4135 20.00 18.1500 0.0182 287.7147 29.5000 0.0295 467.6354 22.00 11.3400 0.0113 179.7622 23.0000 0.0230 364.5971 24.00 11.3400 0.0113 179.7622 20.0000 0.0200 317.0410 2.00 7.8200 0.0078 123.9630 17.5000 0.0175 277.4108 29/09/19964.00 7.0669 0.0071 112.0248 15.0000 0.0150 237.7807 6.00 7.0669 0.0071 112.0248 10.0000 0.0100 158.5205 8.00 10.3900 0.0104 164.7028 8.5000 0.0085 134.7424 10.00 48.8300 0.0488 774.0555 29.0000 0.0290 459.7094 05/10/199612.00 44.2700 0.0443 701.7701 30.0000 0.0300 475.5614 14.00 34.0200 0.0340 539.2867 29.0000 0.0290 459.7094 16.00 28.6300 0.0286 453.8441 26.5000 0.0265 420.0793 18.00 25.4500 0.0255 403.4346 24.0000 0.0240 380.4491 10.00 37.9200 0.0379 601.1096 13.0000 0.0130 206.0766 12/109612.00 30.3600 0.0304 481.2682 17.5000 0.0175 277.4108 14.00 23.7800 0.0238 376.9617 17.5000 0.0175 277.4108 16.00 85.3070 0.0853 1,352.29 26.0000 0.0260 412.1532 18.00 23.7900 0.0238 377.1202 29.0000 0.0290 459.7094

promedio 21.9329 0.0219 347.6820 16.2029 0.0162 256.8485


71


Lugar: Laguna "EL COCAL" León. Tipo de muestreo: Puntual.Tipo de vertedero: Triangular Tipo de medidor: Canaletas parshall.

Tiempo ENTRADA LAGUNA NO2. SALIDA LAGUNA NO2.Horas Caudal en Lts/seg, Caudal M3/seg Caudal GPM. Caudal Lts/seg Caudal M3/seg Caudal GPM. Fecha.10.00 28.6300 0.0286 453.8441 19.0000 0.0190 301.1889 13/09/199612.00 26.9500 0.0270 427.2127 18.5000 0.0185 293.2629 14.00 19.4700 0.0195 308.6394 19.5000 0.0195 309.1149 16.00 19.8800 0.0199 315.1387 18.0000 0.0180 285.3369 18.00 18.5100 0.0185 293.4214 16.5000 0.0165 261.5588 20.00 16.8800 0.0169 267.5826 16.0000 0.0160 253.6328 22.00 11.3400 0.0113 179.7622 14.5000 0.0145 229.8547 24.00 11.3400 0.0113 179.7622 12.5000 0.0125 198.1506 2.00 7.8300 0.0078 124.1215 9.0000 0.0090 142.6684 14/09/19964.00 7.8300 0.0078 124.1215 8.0000 0.0080 126.8164 6.00 15.6700 0.0157 248.4016 10.5000 0.0105 166.4465 8.00 30.3600 0.0304 481.2682 14.0000 0.0140 221.9287 10.00 31.4600 0.0315 498.7054 18.5000 0.0185 293.2629 12.00 30.3600 0.0304 481.2682 18.0000 0.0180 285.3369 14.00 22.2900 0.0223 353.3421 16.0000 0.0160 253.6328 16.00 22.2900 0.0223 353.3421 15.0000 0.0150 237.7807 18.00 23.7900 0.0238 377.1202 15.0000 0.0150 237.7807 20.00 20.8500 0.0209 330.5152 14.5000 0.0145 229.8547 22.00 16.8800 0.0169 267.5826 13.5000 0.0135 214.0026 24.00 12.3400 0.0123 195.6143 12.5000 0.0125 198.1506 2.00 8.6300 0.0086 136.8032 10.0000 0.0100 158.5205 15/09/19964.00 7.0700 0.0071 112.0740 9.5000 0.0095 150.5945 6.00 14.5100 0.0145 230.0132 10.0000 0.0100 158.5205 8.00 32.1600 0.0322 509.8018 13.0000 0.0130 206.0766 10.00 46.5200 0.0465 737.4373 18.0000 0.0180 285.3369 12.00 34.0000 0.0340 538.9696 20.0000 0.0200 317.0410 14.00 15.6700 0.0157 248.4016 19.0000 0.0190 301.1889 16.00 19.4700 0.0195 308.6394 19.0000 0.0190 301.1889 18.00 15.6600 0.0157 248.2431 21.0000 0.0210 332.8930 20.00 12.3400 0.0123 195.6143 25.0000 0.0250 396.3012 22.00 8.6300 0.0086 136.8032 20.0000 0.0200 317.0410 24.00 7.0700 0.0071 112.0740 18.0000 0.0180 285.3369 16/09/19962.00 7.0700 0.0071 112.0740 16.0000 0.0160 253.6328 4.00 12.3400 0.0123 195.6143 12.5000 0.0125 198.1506 6.00 28.6300 0.0286 453.8441 13.0000 0.0130 206.0766 8.00 32.1600 0.0322 509.8018 13.0000 0.0130 206.0766

TABLA No. 8. COMPORTAMIENTO HIDRAULICOCAUDALES DE ENTRADA Y SALIDA DE LA LAG. No. 2.

( Viernes 13/09/1996- Sabado 12/10/1996)


72


Tiempo ENTRADA LAGUNA NO. 2 SALIDA LAGUNA NO. 2

Horas Caudal en Lts/seg, Caudal m3/seg. Caudal GPM. Caudal Lts/seg, Caudal m3/seg. Caudal en GPM. Fecha.10.00 39.9800 0.0400 633.7649 21.0000 0.0210 332.8930 21/09/199612.00 32.1600 0.0322 509.8018 20.5000 0.0205 324.967014.00 28.6300 0.0286 453.8441 20.0000 0.0200 317.041016.00 25.3400 0.0253 401.6909 20.0000 0.0200 317.041018.00 22.2900 0.0223 353.3421 22.0000 0.0220 348.745020.00 13.1800 0.0132 208.9300 19.6000 0.0196 310.700122.00 8.6200 0.0086 136.6446 18.0000 0.0180 285.336924.00 7.0669 0.0071 112.0248 14.0000 0.0140 221.92872.00 7.0669 0.0071 112.0248 10.0000 0.0100 158.52054.00 7.0669 0.0071 112.0248 10.0000 0.0100 158.52056.00 10.3900 0.0104 164.7028 10.0000 0.0100 158.52058.00 32.8900 0.0329 521.3738 14.5000 0.0145 229.854710.00 33.2200 0.0332 526.6050 16.0000 0.0160 253.6328 28/09/199612.00 39.9700 0.0400 633.6063 18.0000 0.0180 285.336914.00 34.0200 0.0340 539.2867 19.5000 0.0195 309.114916.00 28.6300 0.0286 453.8441 20.0000 0.0200 317.041018.00 39.9700 0.0400 633.6063 30.5000 0.0305 483.487520.00 15.4700 0.0155 245.2312 30.0000 0.0300 475.561422.00 12.3400 0.0123 195.6143 25.0000 0.0250 396.301224.00 10.3500 0.0104 164.0687 22.5000 0.0225 356.67112.00 8.6400 0.0086 136.9617 19.5000 0.0195 309.1149 29/09/19964.00 7.8200 0.0078 123.9630 130.5000 0.1305 2068.69226.00 7.8200 0.0078 123.9630 12.5000 0.0125 198.15068.00 11.3400 0.0113 179.7622 10.0000 0.0100 158.520510.00 53.6600 0.0537 850.6209 29.5000 0.0295 467.6354 05/10/199612.00 40.5200 0.0405 642.3250 30.0000 0.0300 475.561414.00 32.9400 0.0329 522.1664 29.5000 0.0295 467.635416.00 30.6700 0.0307 486.1823 29.0000 0.0290 459.709418.00 28.6300 0.0286 453.8441 27.5000 0.0275 435.931310.00 39.1500 0.0392 620.6077 14.5000 0.0145 229.8547 12/109612.00 32.1600 0.0322 509.8018 18.8000 0.0188 298.018514.00 25.3400 0.0253 401.6909 18.8000 0.0188 298.018516.00 88.6200 0.0886 1404.8085 27.0000 0.0270 428.005318.00 25.3400 0.0253 401.6909 30.0000 0.0300 475.5614

promed 22.5454 0.0225 357.3914 19.4886 0.0195 308.9338


73


ESTACION: LEON UBICACION:COORDENAS: 12O 54' 48'' N 86O 17' 25'' W

AÑO: 1994 ELEVACION: 140 m.s.n.m.

PARAMETROS ENE. FEB. MAR. ABR. MAY. JUN. JUL. AGO. SEP. OCT. NOV. DIC.PRECIPITACION 0,0 0,0 1,7 0,0 131,7 106,1 1,7 218,0 295,8 239,0 282,8 0,0HUMEDAD RELATIVA 64 59 59 58 74 76 64 76 82 87 83 83TEMPERATURA MEDIA 21,1 28,2 28,8 29,5 28,5 27,6 29,1 27,7 26,8 26,3 26,0 26,0T. MAX. ABSOLUTA 35,2 36,1 37,4 37,6 37,4 35,5 38,0 37,8 34,6 33,5 33,0 33,7T. MIN. ABSOLUTA 17,4 19,2 18,9 21,6 22,7 21,0 20,2 19,8 21,0 21,0 19,0 18,4

AÑO: 1995


AÑO: 1996


TABLA No 9.INSTITUTO NICARAGÜENSE DE ESTUDIO TERRITORIALESDIRECCION DE METEREOLOGIA DATOS Y ESTADISTICAS


74



75

ANEXO III

GRÁFICOS, CAUDALES Y COMPORTAMEINTO DE PARAMETROS FISICOS Y QUIMICOS


Grafico. No 1. Caudal de entrada Vrs. Caudal de salida de Laguna #1

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

8 8 10 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 8 10 12 14 16 18 10 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 8

Tiempo en horas [10am Viernes 13/09/96 hasta 8am Lunes 16/09/96]

Cau

dal e

n lit

ros

por s

egun

doEntrada Lag #1Salida Lag #1Promedio Entrada Lag #1Promedio Salida Lag #1


76


Grafico No 2. (Caudal de entrada vrs. salida de Laguna #2)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

10 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 8

Tiempo en horas(10am Viernes 13/09/96 hasta lunes 16/09/96)

Cau

dal e

n lit

ros

por

seg

undo

s

Entrada lag. #2Salida lag. #2Promedio Entrada Lag.#2Promedio Salida Lag.#2


77


Grafico No. 3. Variación de la Temperatura en la caja de Entrada.

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

6:00am. 8:00am 10:00am 12:00m 2:00pm 4:00pm 6:00pm 8:00pm 10:00pm 12:00am 2:00am 4:00am 6:00amTiempo en Horas.

Tem

pera

tura

en

Gra

dos

Cen

tígra

dos.

AireAguaTemp. promd. AireTemp. promd. Agua


78


Grafico No. 4. Variación de la Temperatura en la Caja de Salida de las lagunas.

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

6:00am 8:00am 10:00am 12:00m 2:00pm 4:00pm 6:00pm 8:00pm 10:00pm 12:00am 2:00am 4:00am 6:00amTiempo en Horas.

Tem

pera

tura

en

Gra

dos

Cen

tígra

dos.

(Temp.aire) (Temp.agua)Tem. Promed. AireTem. Promed. Agua


79


Grafico No 5. Variación de la Temperatura en la caja de Entrada y Salida de las lagunas.

25

27

29

31

33

35

37

39

8:00am 10:00am 12:00m 2:00pm 4:00pm 6:00pm 8:00pm 10:00pm 12:00am 2:00am 4:00am 6:00amTiempo en Horas.

Tem

pera

tura

en

Gra

dos

Cen

tígra

dos.

SalidaEntradaPromed EntradaPromed Salida


80


Grafica No 6. Variación de los Sólidos Totales en la entrada y salida del Sistema.

300

350

400

450

500

550

600

650

700

13/09/96 14/09/96 15/09/96 21/09/96 28/09/96 05/10/96 12/10/96

Fecha en días de muestreo.

Sólid

os e

n m

g/lts

.

Entrada Salida Prom.S.T Entrada Prom.S.T salida


82


Grafica No 7. Variación del pH en la caja de Entrada y Salida de las Lagunas.

6

6.5

7

7.5

8

8.5

9

9.5

10

8am 10am 12pm 2pm 4pm 6pm 8pm 10pm 12am 2am 4am 6amTiempo en Horas.

pH

EntradaSalidapH Promed. EntradapH Promed. Salida


83


Grafica No 8 Variación de la Alcalinidad en el Sistema de tratamiento

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/09/96 14/09/96 15/09/96 21/09/96 28/09/96 05/10/96 12/10/96Tiempo en días

Alc

alin

idad

en

mg/

lts.

EntradaSalidaPromedio, EntradaPromedio, Salida


84


Grafica No 9. Variación de la DBO en la entrada y salida del Sistema.

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/09/96 14/09/96 15/09/96 21/09/96 28/09/96 05/10/96 12/10/96Tiempo en días.

DB

O e

n m

g/lts

.

EntradaSalidaProm. EntradaProm. Salida


85

Grafica No 10. Variación de la DQO en la entrada y salida del Sistema de Lagunas

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/09/96 14/09/96 15/09/96 21/09/96 28/09/96 05/10/96 12/10/96Tiempo en días.

DQ

O e

n m

g/lts

.

EntradaSalidaPromedio, EntradaPromedio, Salida



86


Fig. No 2. ESQUEMAS DE LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN "EL COCAL".C.D.R Caja de entrada. P.M. #1, y # 2.

Canaletas de aproximacion

Canaletas de entradas Canaletas de entrada.

LAGUNA No 2. LAGUNA No 1.

Canaletas de salida. Canaletas de salida.P.M . # 4.

Caja de salida lag.NO 2 Caja de salida Gral.Canaletas de evacuación

P.M # 3.

CLAVE.C.D.R......... Canal de descarga al. Descarga final.

rio chiquito.P.M ............Punto de mues treo. AIRADOR .

RIO CHIQUITO.

72.05 m

150 m

72.05 m

150 m


87


Punto deMuestreo # 3.

Descarga lag.# 2.

Punto de muestreo # 4.

PERFIL

Descarga de la laguna # 2.

Descarga de la laguna # 1.

Descarga hacia el aereador.


88



89

Fig. No 3. PERFIL DEL SISTEMA DE LAGUNAS " EL COCAL" .

CAJA DE ENTRADALAGUNA DE ESTABILIZACION.

CANALETAS DE APROXIMACION AIRADOR.

CAJA DE SALIDA.

CAUCE DEL RIO CHIQUITO



91


ENTRADA GENERAL (Diametro 22")

Canal de descargaal río chiquito.

VERTEDERO TRIANGULAR.

DESCARGA DE LA LAGUNA No 1.

DESCARGA DE LALAGUNA No 2.

Fig. No 1. DIAGRAMA DE LA CAJA DE ENTRADA


92



93

Monografýa fco. 160903

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