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Las lagunas facultativas son un tipo de estanque de estabilización de residuos que se utiliza para el tratamiento biológico de aguas residuales industriales y domésticas . Las aguas residuales o los desechos orgánicos del procesamiento de alimentos o fibras pueden catabolizarse en un sistema de estanques construidos donde se disponga de espacio suficiente para proporcionar un tiempo promedio de retención de desechos que exceda un mes. Una serie de estanques evita la mezcla de desechos no tratados con aguas residuales tratadas y permite un mejor control del tiempo de residencia de los desechos para lograr una eficiencia de tratamiento uniforme.

Laguna facultativa en Kenia.

Fundamentos [ editar ]

Primer estanque [ editar ]

1. La laguna facultativa en la secuencia del estanque funciona como el clarificador primario de un sistema de tratamiento de aguas residuales convencional . Los sólidos pesados ​​se depositarán en el fondo de la laguna y los sólidos más ligeros flotarán. Esta laguna facultativa carece de la capacidad de remoción de lodos de un clarificador primario, por lo que una población de organismos anaeróbicos colonizará los lodos acumulados en el fondo de la laguna. La superficie de la laguna debe ser lo suficientemente grande para proporcionar oxígeno atmosférico.tasa de transferencia adecuada para prevenir condiciones anaeróbicas en la superficie de la laguna. Las profundidades intermedias de la laguna albergan microorganismos facultativos capaces de oxidar tanto las sustancias orgánicas disueltas como en suspensión de las aguas residuales originales y los productos del catabolismo anaeróbico en el fondo de la laguna. [1] [2]

Las áreas con un clima consistentemente fresco, pero sin heladas, pueden soportar condiciones facultativas en el primer estanque de estabilización cuando se trata agua levemente contaminada a bajas temperaturas favorables a altas concentraciones de oxígeno disuelto con bajas tasas metabólicas . La estratificación facultativa del estanque se vuelve inestable durante el clima frío, lo que aumenta la liberación de gases malolientes cuando la temperatura del agua desciende por debajo de 4 grados Celsius (39 grados Fahrenheit); [3]y la formación de hielo en la superficie del estanque evitará eficazmente la transferencia de oxígeno atmosférico al bioma del estanque. Los estanques de estabilización en climas con variaciones estacionales significativas de temperatura pueden liberar gases malolientes durante la temporada de temperaturas crecientes, ya que el bioma del estanque consume los desechos acumulados durante el clima frío con tasas metabólicas crecientes que exceden la tasa de transferencia de oxígeno atmosférico en la superficie del estanque. [4]

Estanques de pulido posteriores [ editar ]

Laguna facultativa (estanque de pulido) que proporciona tratamiento terciario después de un humedal construido en Hamburg-Allermöhe, Alemania

El desbordamiento de la laguna facultativa puede dirigirse a través de uno o más estanques de pulido que soportan poblaciones más bajas de microorganismos anaeróbicos y una mayor proporción de organismos aeróbicos adaptados para sobrevivir en concentraciones más bajas de material orgánico. El efluente del estanque de pulido final puede ser adecuado para su descarga en aguas receptoras naturales. [5]

Transferencia de oxígeno y algas [ editar ]

Los olores objetables son probables cuando la tasa de transferencia de oxígeno desde la superficie de la laguna es menor que la tasa de consumo de oxígeno en los niveles más bajos de la laguna. Una laguna facultativa de 1 acre (4.000 m 2 ) podría proporcionar 50 libras de oxígeno por día (5 gramos de oxígeno por metro cuadrado por día) para el catabolismo bioquímico. La actividad biológica dentro de una laguna facultativa varía directamente con la temperatura. El clima cálido requerirá grandes tasas de transferencia de oxígeno, y la acumulación de desechos durante el clima frío puede hacer que los requisitos de oxígeno a corto plazo en clima cálido superen las tasas de carga de desechos a largo plazo. [5] Las algas pueden proporcionar oxígeno a la superficie durante las horas del día, pero la respiración de las algas puede requerir oxígeno adicional durante la oscuridad. [6] Las esteras de hielo o espuma pueden reducir la superficie de transferencia de oxígeno. Algunas lagunas facultativas utilizan aireadores superficiales mecánicos para aumentar la transferencia de oxígeno atmosférico, pero la profundidad de mezcla del aireador no debe volver a suspender el lodo anaeróbico del fondo de la laguna. La operación del aireador puede limitarse a períodos de grandes cargas de desechos, altas temperaturas, oscuridad, baja velocidad del viento u otras condiciones que amenacen con causar condiciones anaeróbicas en la superficie de la laguna. [1]

Los estanques de estabilización facultativa se estratifican con una capa superficial aeróbica y una capa anaeróbica debajo de la superficie. La capa superficial aeróbica limita la liberación de gases malolientes de la zona bentónica anaeróbica. Las algas y cianobacterias crecen típicamente en la zona aeróbica y proporcionan a las bacterias en el estanque mucho oxígeno durante el día. [7] Sin embargo, la fotorrespiración de las algas puede consumir oxígeno durante la noche cuando está oscuro. Los estanques de estabilización de desechos con grandes poblaciones de algas pueden mostrar una fluctuación diurna significativa en las concentraciones de oxígeno con un pico al final de la tarde y un mínimo al amanecer. [8]

Los tipos de algas que crecen en los estanques de tratamiento incluyen algas verdes, rojas y marrones del medio ambiente. [7]

Temperatura mínima [ editar ]

La estratificación vertical que incluye una capa superficial aeróbica, una capa inferior anaeróbica y una capa intermedia facultativa es esencial para el funcionamiento adecuado de un ecosistema de laguna facultativa. La estratificación se mantiene mediante un gradiente térmico de agua fría y densa en el fondo de la laguna cubierta por agua más cálida y menos densa en la superficie. Este gradiente térmico se vuelve inestable cuando el agua alcanza su densidad máxima a 4 grados Celsius (39 grados Fahrenheit). Las lagunas facultativas son imprácticas en climas fríos, porque las lagunas dejan de funcionar cuando las temperaturas del aire más frías hacen que la temperatura del agua baje por debajo de este valor crítico. [9]

Consideraciones de diseño [ editar ]

Los sólidos inertes en las aguas residuales se acumularán en el fondo de la laguna y gradualmente reducirán la profundidad hasta que haya espacio inadecuado para la zona facultativa. Se prefieren profundidades de laguna entre 2 y 5 pies (60 a 150 cm) para un tratamiento eficaz. Las lagunas facultativas paralelas con estanques de pulido comunes permiten que el tratamiento de aguas residuales continúe mientras una laguna está fuera de servicio para la remoción de lodos. [5]

La precipitación que cae sobre la superficie de las lagunas y los estanques de pulido aumentará el volumen de aguas residuales que requieren eliminación. Por el contrario, el volumen de aguas residuales puede reducirse por evaporación de la superficie del agua en climas áridos.

Los nutrientes de las aguas residuales pueden causar un crecimiento continuo de algas en los estanques de pulido después de que los desechos originales hayan sido catabolizados. Las algas pueden causar una contribución medible a la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) y las concentraciones de sólidos suspendidos totales (SST) donde las regulaciones de descarga incluyen limitaciones en esas concentraciones. [5] La contribución de TSS de las algas tiende a alcanzar su punto máximo en los meses de verano, pero la DBO a largo plazo de las algas en descomposición puede no ser evidente dentro de la prueba típica de 5 días. [10] Agencia de Protección Ambiental de los Estados UnidosLas regulaciones describen las lagunas facultativas como un "tratamiento equivalente al tratamiento secundario" cuando se elimina el 65 por ciento de la DBO y el SST del afluente y las concentraciones de DBO y SST del efluente no superan un promedio de 7 días de 65 mg / L y un promedio de 30 días de 45 mg / L. Los estados individuales pueden establecer limitaciones alternativas de efluentes. [11]

Procesos similares [ editar ]

La laguna facultativa puede ser reemplazada por una laguna aireada como el primer estanque de la serie. Las lagunas aireadas tienen aireadores mecánicos que minimizan las zonas anaeróbicas al mezclar completamente la laguna para lograr el catabolismo a través de un proceso llamado aireación extendida .

Ver también [ editar ]

  • Lista de tecnologías de tratamiento de aguas residuales

Notas [ editar ]

  1. ^ a b Metcalf y Eddy (1972) pp.552-554
  2. ^ Ashworth, J; Skinner, M (19 de diciembre de 2011). "Manual de diseño de estanques de estabilización de residuos" (PDF) . Corporación de Energía y Agua. Archivado desde el original (PDF) el 7 de marzo de 2017 . Consultado el 11 de febrero de 2017 .
  3. ^ Reid, George K. (1961). Ecología de aguas continentales y estuarios . Van Nostrand Reinhold Company. pag. 11 .
  4. ^ Martillo, Mark J. (1975). Tecnología de agua y aguas residuales . John Wiley e hijos. págs. 399–402. ISBN 0-471-34726-4.
  5. ^ a b c d Hammer (1975) págs. 399-402
  6. ↑ Fair, Geyer y Okun (1968) p.34-11
  7. ↑ a b Cincinnati, O. (2010, 29 de junio). Visualización de documentos NEPIS .
  8. ^ Sutherson, Suthan S. (2001). Sistemas de remediación naturales y mejorados . Prensa CRC. pag. 279. ISBN 1420033069.
  9. ^ Reid (1961) p.115
  10. ↑ Weston (1971) p.7-1
  11. ^ Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA), Washington, DC "Tratamiento equivalente al tratamiento secundario". Código de Regulaciones Federales, 40 CFR 133.105 . Consultado el 4 de mayo de 2013.

Referencias [ editar ]

  • Fair, Gordon Maskew; Geyer, John Charles y Okun, Daniel Alexander (1968). Ingeniería de agua y aguas residuales, Volumen 2 . John Wiley e hijos. ISBN 0-471-25131-3.
  • Hammer, Mark J. (1975). Tecnología de agua y aguas residuales . John Wiley e hijos. ISBN 0-471-34726-4.
  • Metcalf y Eddy, Inc. (1972). Ingeniería de Aguas Residuales . Compañía de libros McGraw-Hill. ISBN 0-07-041675-3.
  • Reid, George K. (1961). Ecología de aguas continentales y estuarios . Van Nostrand Reinhold Company.
  • Weston, Roy F. (1971). Manual de diseño de procesos para la mejora de plantas de tratamiento de aguas residuales existentes . Agencia de Proteccion Ambiental de los Estados Unidos.
  • EPA (2002). "Lagunas facultativas". Hoja de datos sobre tecnología de aguas residuales. Documento núm. EPA 832-F-02-014.