Tipos de lagunas aireadas.

Existen dos tipos de lagunas aireadas claramente diferenciables, dependiendo del método de oxigenación y/o la densidad de energía, que define el grado de mezcla de la biomasa. Estos tipos de lagunas aireadas están esquematizados en la Figura 7.10 y se describen a continuación:

7.3.3.1 Laguna aireada de mezcla completa.

Llamada también laguna aireada de biomasa en suspensión, en la cual la presencia de algas no es aparente. Este puede considerarse como un proceso incipiente de lodos activados, sin separación y recirculación de lodos. La densidad de la biomasa es considerablemente menor que en los procesos de lodos activados y para el dimensionamiento de la laguna se relaciona el periodo de retención con la tasa de generación de sólidos activos, de modo que no se produzca un lavado de biomasa del sistema. No habiendo recirculación en este caso, el período de retención es igual a la edad de lodos.

Debido a que el efluente de este proceso contiene material sólido (activo, endógeno e inerte) en concentraciones iguales a las de la laguna, se hace necesario el utilizar el tratamiento, adicional, siendo lo más ventajoso tener una laguna facultativa después de la laguna a mezcla completa.

La producción de biomasa activa en esta laguna es resultante de la conversión de sólidos solubles y en suspensión a sólidos volátiles. La laguna aireada a mezcla completa actúa entonces como un biofloculador, lo cual facilita la sedimentación de estos sólidos en la laguna facultativa secundaria.

Hay información contradictoria en relación con la densidad de energía necesaria para la mezcla completa en lagunas. Esto se debe a que este parámetro no contiene toda la información para caracterizar adecuadamente el grado de mezcla.

Como se verá más adelante, los requisitos de densidad de la energía para mezcla completa están en función del tamaño y dimensiones de la laguna y decrecen con un aumento del volumen. Eckenfelder sugiere una densidad de 20 W/m3, Fleckseder y Malina indican un requisito de 20 w/m3 para una laguna de 500 m3 y de 10 w/m3 para una de 2,000 m3 y Balasha y Sperber , recomiendan una densidad de 3-4 w/m3 para una laguna de 14,000 m3 Estos datos, que siguen una tendencia definida, sugieren la especificación del volumen para cada densidad de energía, con el objeto de caracterizar el estado de la mezcla completa en lagunas aireadas.

Los modelos matemáticos se aplican exclusivamente a este tipo de lagunas, en donde puede calcularse la demanda de oxígeno con un buen grado de precisión. También el modelo de Marais, permite el cálculo de la demanda de oxígeno en la laguna facultativa secundaria, bajo la suposición de mezcla completa y ausencia de demanda en el lodo.

DEPOSITO DE LODOS AEREADA FACULTATIVA 1 - 2 W / m³ TODA LA BIOMASA ESTA EN SUSPENSION NO HAY ALGAS EN EL EFLUENTE >6 W / m³ (PARA 1,000 m³)

LAGUNA AEREADA DE MEZCLA COMPLETA

HAY ALGAS EN EL EFLUENTE

LAGUNA AEREADA FACULTATIVA

BIOMASA PARCIALMENTE EN SUSPENSION

Fuente: Proyecto MESIAS, 1998

Figura 7.10: Tipo de Lagunas Aireadas.

7.3.3.2 Laguna aireada facultativa.

Este tipo de laguna es también conocido como laguna con biomasa en suspensión parcial o lagunas de mezcla parcial es recomendable para climas templados o cálidos. En este proceso el oxígeno es abastecido totalmente en forma artificial por medio de aireadores mecánicos y la producción de oxígeno por fotosíntesis está ausente o juega un papel muy reducido en la oxigenación de la materia orgánica.

En la Figura 7.10 se presenta una esquematización de los dos tipos de lagunas discutidas anteriormente. En condiciones de clima cálido y con buena insolación se puede observar un apreciable crecimiento de algas en la superficie. Otro fenómeno muy común es la aparición de grandes burbujas de biogas, producto de la digestión de sólidos.

En igual forma que para las lagunas aireadas de biomasa en suspensión la información de densidad de energía para estas lagunas no es consistente. Eckenfelder sugiere densidades de 2 a 4 w/m3 para este tipo de lagunas. Ellis sugiere densidades de energía de 1 a 2 w/m3. Observaciones de Fabian Yañez en Campina Grande, Brasil indican que con densidades de 5.5 w/m3 y volúmenes de 53,900 m3 no se produce mezcla completa. Estas diferencias son ocasionadas por la geometría del estanque, el número y posición de los aireadores y, sobre todo el diámetro y velocidad de rotación del aireador. Es muy conocido en la teoría de mezcladores que la eficiencia de la mezcla aumenta con menores velocidades de rotación y mayor profundidad.

Debido a la incertidumbre de saber si la laguna va a operar como de mezcla completa al final del período de diseño o como facultativa en los años iniciales de operación, es difícil el desarrollo de una metodología racional y consistente de diseño, por lo cual para el dimensionamiento se tiene que usar la teoría de lagunas a mezcla completa, a falta de mejores herramientas.

El sistema de lagunas aireadas es un método de tratamiento biológico de aguas residuales en que los organismos vivos aeróbicos y los sólidos orgánicos, presentes en esas aguas, se mezclan íntimamente en un medio favorable para la descomposición aerobia de los sólidos. La eficiencia del proceso depende del mantenimiento continuo del oxígeno disuelto durante el tratamiento. El énfasis de este proceso es de reducir la carga orgánica del agua residual a valores tolerables antes de descargarla a la masa receptora, así como evitar el problema de malos olores por falta de oxigeno en la primera fase de tratamiento. Las lagunas de mezcla parcial o facultativas son aquellas que se encuentran diseñadas con un grado de turbulencia limitado a asegurar un nivel adecuado de oxigeno disuelto en la laguna. La gran mayoría de sólidos no se mantienen en suspensión y se sedimentan en el fondo de la laguna, haciendo así innecesaria la instalación de un proceso adicional de disposición de lodos.

El abastecimiento de oxígeno es principalmente por aeración mecánica superficial, aunque las algas pueden encontrarse en números reducidos no influyen en la producción de oxígeno. Las lagunas aireadas de mezcla parcial requieren una baja potencia de aeración, siendo aproximadamente 2 w/m3 el requerimiento mínimo de energía. Las lagunas aireadas facultativas, dependiendo del periodo de retención, presentan eficiencia de remoción de DBO entre 70 y 80 %. En la presente alternativa las lagunas de mezcla parcial consideran una densidad de potencia de 2 watts por m3 de agua presente en la laguna.