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¿ QUE ES UN AGUA RESIDUAL ? 
ES EL AGUA QUE DESPUES DE 
HABER SIDO UTILIZADA 
CONTIENE MATERIAL 
DISUELTO Y EN SUSPENSION
¿ QUE TIPOS DE AGUAS RESIDUALES 
EXISTEN ? 
 AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES 
 RESIDENCIAL 
 COMERCIAL 
 INSTITUCIONAL 
 AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES
COMPOSICION TIPICA DEL AGUA RESIDUAL DOMESTICA 
COMPONENTE UNIDAD 
CONCENTRACION 
FUERTE MEDIA DEBIL 
SOLIDOS TOTALES mg/l 1.200 720 350 
SOLIDOS DISUELTOS TOTALES mg/l 850 500 250 
SOLIDOS DISUELTOS FIJOS mg/l 525 300 145 
SOLIDOS DISUELTOS VOLÁTILES mg/l 325 200 105 
SOLIDOS SUSPENDIDOS mg/l 350 220 100 
SOLIDOS SUSPENDIDOS FIJOS mg/l 75 55 20 
SOLIDOS SUSPENDIDOS VOLATILES mg/l 275 165 80 
SOLIDOS SEDIMENTABLES mg/l 20 10 5 
DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGENO DBO5 mg/l 400 220 110 
CARBONO ORGANICO TOTAL COT mg/l 290 160 80 
DEMANDA QUÍMICA DE OXIGENO DQO mg/l 1.000 500 250 
NITROGENO TOTAL mg/l 85 40 20 
NITROGENO ORGANICO mg/l 35 15 8 
NITROGENO AMONIACAL mg/l 50 25 12 
NITRITOS mg/l 0 0 0 
NITRATOS mg/l 0 0 0 
FOSFORO TOTAL mg/l 15 8 4 
FOSFORO ORGANICO mg/l 5 3 1 
FOSFORO INORGANICO mg/l 10 5 3 
CLORUROS mg/l 100 50 30 
SULFATOS * mg/l 50 30 20 
ALCALINIDAD EN CaCO3 mg/l 200 100 50 
ACEITES Y GRASAS mg/l 150 100 50 
COLIFORMES TOTALES NMP/100 ml 107 a 109 107 a 108 106 a 107 
COMPUESTOS ORGANICOS VOLATILES g/l >400 100 a 400 <100 
FUENTE: METCALF AND EDDY (1991)
¿ POR QUE HAY QUE TRATAR LAS AGUAS RESIDUALES ? 
LAS AGUAS RESIDUALES NECESITAN SER APROPIADAMENTE 
TRATADAS PARA CUMPLIR CON LOS SIGUIENTES OBJETIVOS: 
 PROTECCION EPIDEMIOLOGICA, A TRAVES DE LA DISMINUCION DE 
ORGANISMOS PATOGENOS PRESENTES EN LAS AGUAS RESIDUALES Y 
DIFICULTANDO LA TRANSMISION DE LOS MISMOS 
 PROTECCION ECOLOGICA A TRAVES DE LA DISMINUCION DE LA 
CARGA ORGANICA (DBO5) DE LAS AGUAS RESIDUALES, LOGRANDOSE 
DE ESTA MANERA QUE EL NIVEL DE OXIGENO DISUELTO (OD) EN LOS 
CUERPOS RECEPTORES SE VEA MENOS COMPROMETIDO, CON EL 
CONSIGUIENTE BENEFICIO DE LOS PECES Y DEMAS ORGANISMOS 
ACUATICOS. 
 PRODUCIR EFLUENTES MICROBIOLOGICAMENTE SEGUROS 
PARA SU REUSO EN AGRICULTURA Y ACUICULTURA.
¿ CUALES SON LOS NIVELES DE TRATAMIENTO QUE 
SE LE PUEDE DAR A LAS AGUAS RESIDUALES ? 
 Pretratamiento 
Se realiza mediante procesos físicos y/o mecánicos 
(rejillas, desarenadores, trampas de grasas), para 
eliminar material extraño que pueda interferir en los 
subsiguientes procesos de tratamiento. 
 Tratamiento primario 
Proceso físico de asentamiento en unidades de 
sedimentación, cuyo principal objetivo es la remoción 
de sólidos suspendidos y DBO5 en las aguas 
residuales.
¿ CUALES SON LOS NIVELES DE TRATAMIENTO QUE SE LE 
PUEDE DAR A LAS AGUAS RESIDUALES ? (CONTINUACION) 
 Tratamiento secundario 
Se efectúa fundamentalmente por medio de procesos biológicos 
que transforman la materia orgánica fina coloidal y disuelta 
contenida en el agua residual en floc biológico sedimentable y 
sólidos inorgánicos que pueden ser removidos en unidades de 
sedimentación. Un tratamiento secundario típico remueve 
aproximadamente 85 % tanto de la DBO como de los sólidos 
suspendidos. 
Los procesos biológicos más comúnmente utilizados son: 
• Proceso de lodos activos • Biodiscos 
• Lagunas aireadas • Lagunas de estabilización 
• Filtros percoladores
¿ CUALES SON LOS NIVELES DE TRATAMIENTO QUE SE LE 
PUEDE DAR A LAS AGUAS RESIDUALES ? (CONTINUACION) 
 Tratamiento terciario 
Son tratamientos avanzados que tienen como 
finalidad principal la eliminación de nutrientes 
contenidos en las aguas residuales tales como el 
nitrógeno y el fósforo, para evitar la eutroficación 
de los cuerpos receptores. Pueden ser de tipo 
biológico y/o químico.
Comparación del consumo de energía en los 
procesos de nivel secundario más utilizados 
Proceso de tratamiento Consumo de energía 
(kWh/año) 
Fangos activos 1.000.000 
Lagunas aireadas 800.000 
Biodiscos 120.000 
Lagunas de estabilizacion Ninguno 
Los datos corresponden a un 33 % de todas las Estaciones 
Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR) de los EE.UU, para un 
caudal de 3.780 m3/d equivalente a 17.000 habitantes (Middlebrooks 
et al., 1982)
Remoción de gérmenes patógenos en Lagunas de 
estabilización y en procesos de tratamientos convencionales 
(fangos activos, filtros percoladores, biodiscos) (Feachem et al.,1983) 
Patógeno Remoción en Lagunas Remoción en 
de estabilización Tratam. convencionales 
Bacterias Hasta 6 unidades log. De 1-2 unidades log. 
Virus Hasta 4 unidades log. De 1-2 unidades log. 
Protozoan 100 % 90 - 99 % 
cyst 
Huevos de 100 % 90 - 99 % 
Helminth 
1 unidad log. = 90 % de remoción; 2= 99 %; 3= 99.9, etc.
Comparación de costos de tratamiento de aguas 
residuales 
Según un reporte del Banco Mundial (Arthur, 1983) se da una detallada 
comparación económica de distintos tipos de tratamiento de aguas residuales 
con la siguiente información: 
Lugar: Ciudad de Sana´a república árabe de Yemen. 
Población servida: 250,000 habitantes 
Dotación per-cápita: 120 l/hab.d 
Concentración de coliformes fecales en el Influente: 2x107/100 ml 
Concentración de coliformes fecales en el Efluente: 1x104/100 ml 
Aporte percápita DBO5: 40 g / hab.d (330 mg DBO5/l) 
DBO5 en el efluente: 25 mg/l. 
El Valor Presente Neto asume una tasa de retorno del 12 %. 
Costo de terreno: U.S. $. 5 / m2 
La laguna aireada requiere de una segunda laguna de maduración.
Comparación de costos de tratamiento de aguas 
residuales (continuación) 
Costo Lagunas de Lagunas Zanja de Biofiltros 
(Milllones U.S.$) estabilización aireadas oxidación 
Inversión de Capital 5.68 6.98 4.80 7.77 
Operación 0.21 1.28 1.49 0.86 
Ingresos 
(Milllones U.S.$) 
Irrigación 0.43 0.43 0.43 0.43 
Piscicultura 0.30 0.30 -- -- 
Valor Presente Neto 5.16 7.53 5.86 8.20 
Area (ha) 46 50 20 25 
El costo de clorinación para cada uno de los do últimos procesos es de U.S.$ 
0.22 millones por año
¿ QUE SON LAS LAGUNAS DE 
ESTABILIZACION ? 
Las lagunas de estabilización de aguas 
residuales son estructuras muy simples para 
embalsar agua, con poca profundidad (1-4 
m) y con períodos de retención de magnitud 
considerable (de 1 a 40 días), en las que se 
llevan a cabo procesos depuradores naturales 
altamente eficientes, muy complejos y aún 
no muy bien comprendidos
¿ CON QUE OBJETIVOS SE CONSTRUYEN LAS 
LAGUNAS DE ESTABILIZACION ? 
Las lagunas de estabilización se construyen con los siguientes 
objetivos: 
a) Protección epidemiológica, a través de la disminución de los 
organismos patógenos presentes en las aguas residuales 
dificultando la transmisión de enfermedades 
b) Protección ecológica a través de la disminución de la carga 
orgánica (DBO5) de las aguas residuales, lográndose de esta 
manera que el nivel de oxígeno disuelto (OD) en los cuerpos 
receptores se vea menos comprometido, con el consiguiente 
beneficio para los peces y demás organismos acuáticos. 
c) Reuso directo de las aguas residuales tratadas en la agricultura y 
piscicultura, evitando los riesgos e inconvenientes del reuso de 
aguas residuales crudas.
¿ QUE TIPO DE PROCESOS TIENEN LUGAR EN 
LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACION ? 
Los procesos que tienen lugar en las lagunas de estabilización 
pueden ser: 
a) Aerobicos, procesos que se caracterizan porque la 
descomposición de la materia orgánica se lleva a cabo en 
presencia de oxígeno disuelto (molecular) 
b) Anaerobicos, procesos en los que la descomposición orgánica 
se realiza en ausencia de oxígeno disuelto (molecular), son más 
lentos y producen malos olores. 
c) Facultativos, procesos en los que la descomposición de la 
materia orgánica se lleva a cabo tanto en presencia como en 
ausencia de oxígeno disuelto (molecular)
PROCESO AEROBICO EN LAGUNAS DE 
ESTABILIZACION 
El Dr. Ernest Gloyna representa esta reacción de la siguiente manera: 
CaHbNcOdPe + (a+ b/4 + 3c/2 - d/2 + 2e ) O2 Bacterias/ enzimas 
a CO2 + (b/2) H2O + cNO3 
- + e PO4 
- 
106 CO2 + 90 H2O +16 NO3 
- + PO4 
- + Luz (fotosíntesis) Algas 
C106H180O45N16P + 154.5 O2
PROCESO ANAEROBICO EN LAGUNAS DE 
ESTABILIZACION 
El Dr. Ernest Gloyna representa esta reacción de la siguiente manera: 
(CH2O)x Bacterias/ enzimas x CH3COOH 
CH3COOH CH4 + CO2
¿ CUALES SON LAS PRINCIPALES FUENTES 
DE OXIGENO DE LAS LAGUNAS DE 
ESTABILIZACIÓN ? 
a) El aporte de oxígeno de las algas mediante su 
proceso fotosintético. 
b) La difusión de oxígeno en la interfase Agua-Aire 
por efecto del viento en la superficie de las lagunas. 
c) Los microorganismos anaeróbicos captan el 
oxígeno de los compuestos químicos que lo 
contienen en forma combinada, tales como sulfatos, 
carbonatos, etc.
¿ CUALES SON LAS HIPOTESIS DE LA CINETICA DEL 
PROCESO QUE SE LLEVA A CABO EN UNA LAGUNA 
DE ESTABILIZACION? 
a) Mezcla completa, es la más empleada y supone una mezcla 
instantánea y total entre el agua que ingresa a la laguna con el 
resto del agua de la laguna. 
b) Flujo Pistón, supone que el agua residual recién ingresada 
fluye como un pistón en un cilindro y se va estabilizando en 
forma gradual hasta su punto de salida. 
c) Flujo disperso, Estudios realizados demuestran que no hay 
lagunas que trabajen totalmente bajo el régimen de mezcla 
completa, o totalmente bajo el régimen de flujo pistón. En 
realidad las lagunas trabajan bajo un régimen de un flujo 
disperso, en el que se presentan simultáneamente ambos tipos 
de flujos. 
Adicionalmente el problema se complica por la presencia de 
cortocircuitos y zonas muertas (donde no ocurre flujo alguno)
MODELO MEZCLA COMPLETA 
DBO EFL. / DBO AFL. = 1 / ( 1 + K´ R) K´ = 1.2 x 1.085 T-35 (Gloyna) 
NMP EFL. / NMP AFL. = 1 / ( 1 + K´b R) K´b = 3.6 x 1.07 T-20 (Gutiérrez) 
MODELO DE FLUJO DISPERSO 
DBOEFL. / DBO AFL. = 4 a e ((1-a)/2 d) / (1+a)2 
a = ( 1 + 4 K R d ) 1/2 K = 0.12 x 1.05 T-20 (Salas, Gonzáles y Gutiérrez) 
NMPEFL. / NMP AFL. = 4 a e ((1-a)/2 d) / (1+a)2 
a = ( 1 + 4 Kb R d ) 1/2 Kb = 0.84 x 1.07 T-20 (Mansini) 
d = ( 1.158 ( R ( W + 2Z)) 0.489 W 1.511 ) / ( ( T+42.5) 0.734 - (LZ) 1.489) 
(Polprasert y Battrai) 
W: Ancho (m); Z: Profundidad (m); L: Longitud; T: Temperatura agua (°C) 
R: Tiempo de retención (días)
¿ CUALES SON LOS FACTORES QUE AFECTAN 
EL PROCESO DEPURADOR DE LAS LAGUNAS 
DE ESTABILIZACION ? 
a) Luz solar, ejerce una influencia muy importante en toda la 
actividad microbiana, y en especial en la remoción de 
gérmenes patógenos. Además es factor indispensable para 
que se lleve a cabo el proceso fotosintético de las algas para 
producir grandes cantidades de oxígeno disuelto. 
b) Temperatura, ejerce una influencia notable en la biomasa 
y su metabolismo, que se refleja en el rendimiento de las 
lagunas. Este efecto se ha logrado expresar matemáticamente 
a través de una constante de reacción que depende 
directamente de la temperatura. 
c) Nutrientes y tóxicos, los nutrientes presentes en las aguas 
residuales de origen doméstico tales como: carbono, 
nitrógeno, fósforo y azufre juegan un papel muy importante 
en el comportamiento de las lagunas. La presencia de tóxicos, 
normalmente provenientes de la actividad industrial tienen un 
efecto negativo sobre la biomasa.
¿COMO SE CLASIFICAN LAS LAGUNAS DE 
ESTABILIZACION ? 
Las lagunas de estabilización se clasifican de acuerdo a 
sus características principales: 
a) Según su funcionamiento pueden ser: Aeróbicas, 
facultativas y anaeróbicas. 
b) Según el número de estanques se dividen en: simples 
y compuestas. 
c) De acuerdo a su posición en el sistema lagunar son: 
primarias, secundarias, terciarias, etc. 
d) De acuerdo a sus conexiones pueden trabajar en serie 
o en paralelo.
ESQUEMAS DE FUNCIONAMIENTO DE LAGUNAS 
DE ESTABILIZACION. 
1 2 3 
1) Rejas 2) Desarenador 3) Laguna facultativa única 
1 2 3 4 
1) Rejas 2) Desarenador 3) Laguna facultativa 4) Laguna de acabado
ESQUEMAS DE FUNCIONAMIENTO DE LAGUNAS 
DE ESTABILIZACION.(CONTINUACION) 
1 
2 
3 
4 5 
1) Rejas 2) Laguna anaeróbica primaria 3) Laguna anaeróbica primaria 4) Laguna facultativa 5) Laguna de cabado 
1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
8 
9 
1, 2, 3 ) Lagunas facultativas primarias 4, 5, 6 ) Lagunas de acabado 7, 8, 9 ) Lagunas de acabado
LAGUNAS EN SERIE 
De acuerdo a las experiencias existentes, se ha podido 
apreciar una mejoría importante en la calidad 
bacteriológica del efluente al colocar varias lagunas 
facultativas en serie. En proyectos en que se requiera 
mejorar en alto grado la calidad bacteriológica, se usan 
lagunas terciarias, cuaternarias y aún de grado mayor. 
El uso de una laguna anaeróbica primaria (y en 
algunos casos de una secundaria), como tratamiento 
previo a las lagunas facultativas logra una importante 
economía de área en el proyecto.
LAGUNAS EN PARALELO 
El uso de lagunas en paralelo no mejora la calidad del 
afluente, pero en cambio, ofrece muchas ventajas 
desde el punto de vista constructivo y operativo. 
Un buen diseño debe tener por lo menos dos lagunas 
primarias en paralelo. Las lagunas primarias acumulan 
gran cantidad de lodos por lo que requieren ser 
limpiadas periódicamente. El contar con dos lagunas 
primarias permite recargar temporalmente una mientras 
se lleva a cabo la limpieza en la otra.
¿ CUANDO SE DEBEN UTILIZAR LAGUNAS 
AIREADAS MECANICAMENTE ? 
Se utilizan en lugares en donde el terreno es caro o escaso. 
Existen experiencias en latinoamérica con muy buenos 
resultados. 
La aireación mecánica puede realizarse por medio de aireadores 
superficiales, y por medio de compresores, tuberías y 
boquillas difusoras. 
La disminución del área requerida se obtiene a cambio de 
gastar dinero en equipo mecánico, su mantenimiento y su 
consumo de energía. En ciertas áreas de los países en vías de 
desarrollo, debe recurrirse a la aireación mecánica sólo en casos 
extremos.
¿ ES NECESARIO LA REMOCION DE ALGAS 
DE LOS EFLUENTES DE LAS LAGUNAS DE 
ESTABILIZACION ? 
La carga orgánica de las aguas residuales (DBO) no es eliminada 
en las lagunas de estabilización sino que es “Estabilizada”, o dicho 
de otra manera es transformada en materia orgánica “viva” 
presente en el protoplasma de las algas. Estas algas mientras viven 
son productoras de oxígeno, pues a través de su proceso fotosintético 
producen más oxígeno que el consumen en su respiración, pero si 
mueren es de suponer que tornan a ser materia orgánica 
degradable ejerciendo una alta DBO. 
Hay estudios como el llevado a cabo por el Instituto Costarricense de 
Acueductos y Alcantarillados en 1976, que indican que esto no 
sucede. Es probable que las algas se integren en la cadena 
alimenticia de los seres acuáticos siendo su desaparición final un 
proceso bastante complejo.
¿ ES CONVENIENTE LA CLORACION 
FINAL DEL EFLUENTE? 
Aunque en algunos lugares de los EE.UU. Se hace la 
cloración final del efluente de las lagunas de estabilización 
para eliminar los patógenos remanentes, tal práctica no se 
recomienda por su alto costo. 
Por otro lado, cada día hay más reservas sobre si es adecuada 
la práctica de clorar aguas con alto contenido de materia 
orgánica, la cual da origen a la formación de compuestos 
organo-clorados (trihalometanos entre ellos) cuyas 
propiedades cancerígenas han sido comprobadas.
CALCULO DE LAGUNAS PARA 
REMOCION DE CARGA ORGANICA 
LAGUNAS ANAEROBICAS 
Se construyen fundamentalmente para reducir la carga orgánica sedimentable. Las 
cargas impuestas suelen estar comprendidas entre 1000 y 2000 kg (DBO5)/ha.d. La 
carga volumétrica debe ser siempre mayor a 40 g (DBO5)/m3 y no exceder los 400 
g (DBO5)/m3 
El modelo de Vincent (asume mezcla completa) aplicado con relativo éxito en 
regiones tropicales y sub-tropicales es bastante popular su expresión matemática es 
la siguiente: 
CR/C0 = ( 1 ) / ( kan* (CR/C0)n *R + 1) 
CR : DBO5 del efluente; C0: DBO5 del afluente, kan: constante de reacción (DBO) (día-1), 
R:período de retención en días, n: constate adimensional. 
Se recomienda diseñar lagunas anaeróbicas para eficiencias entre 30 y 50 %. Las constantes 
kan y n se de deben evaluar experimentalmente, para elevaciones moderadas (menos de 1000 
m y temperaturas de 22 °C , se ha encontrado kan = 6 y n = 4.8
CALCULO DE LAGUNAS PARA REMOCION DE 
CARGA ORGANICA (CONTINUACION) 
LAGUNAS FACULTATIVAS 
Se recomienda usar el siguiente modelo que supone mezcla completa: 
CR/C0 = ( 1 ) / ( kF *R + 1) 
CR : DBO5 del efluente; C0: DBO5 del afluente, kF: constante de 
reacción (DBO) (día-1), R:período de retención en días. 
kF = 1.2 * (1.085) (T-35) 
T: temperatura a la cual trabaja la laguna (°C) 
La carga máxima permisible para lagunas facultativas, recomendada 
por los investigadores: Suwannakarn; Gloyna, y McGarry y Pescod, 
obedece a la siguiente ecuación: 
Lat = 357.4 * (1.085) (T-20) 
Lat : carga máxima permisible (kg DBO5/ ha.d), T: temperatura del agua que 
se toma generalmente en el mes más frío
RECOMENDACIONES Y DETALLES 
CONSTRUCTIVOS 
PROFUNDIDADES RECOMENDADAS PARA LAGUNAS DE 
ESTABILIZACION 
Las profundidades se seleccionan de acuerdo a las condiciones del 
lugar de emplazamiento, recomendándose los siguientes rangos: 
Tipo de laguna Profundidad (m) 
Anaeróbicas 2.5 - 4.5 
Facultativas 1.6 - 2.4 
Maduración 1.2 - 1.8
RECOMENDACIONES Y DETALLES 
CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) 
LOCALIZACION 
La ubicación del lugar de emplazamiento debe ser aguas 
debajo de la cuenca hidrográfica y fuera de la zona de 
influencia de cauces sujetos a inundaciones y avenidas. 
El área debe estar lo más alejada posible de las 
urbanizaciones con viviendas ya existentes, se recomienda 
las siguientes distancias: 
1.- Para lagunas anaeróbicas un mínimo de 1000 m 
2.- Para lagunas facultativas un mínimo de 500 m 
3.- Para lagunas aireadas un mínimo de 100 m.
RECOMENDACIONES Y DETALLES 
CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) 
CONFIGURACION GEOMETRICA 
Usualmente se han utilizado relaciones (largo/ancho) de 2 a 3 como 
criterio de diseño, las lagunas más alargadas y estrechas serán 
preferibles debido a un menor valor del coeficiente de dispersión. 
Sin embargo se señala,que las formas muy alargadas no son 
recomendables, debido a que los reactores de flujo a pistón son 
sensibles a los aumentos bruscos de carga, requiriendo un tiempo 
apreciable para su recuperación. 
Para el caso de las lagunas primarias y principalmente las 
anaeróbicas deberá utilizarse la relación (largo/ancho) mínima, ya 
que no es conveniente un flujo tipo pistón. 
Una buena práctica se diseño es trabajar con relaciones 
(largo/ancho) entre 2 y 4.
RECOMENDACIONES Y DETALLES 
CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) 
ORIENTACION DEL EJE LONGITUDINAL DE LA LAGUNA 
Siempre que sea posible, se recomienda orientar el eje longitudinal 
de la laguna y el sentido general de circulación en la laguna en la 
dirección contraria a los vientos predominantes, lo cual permite un 
mezclado eficiente de las aguas dentro de la laguna. 
En la práctica el viento y la temperatura son los dos factores 
naturales que mayor influencia tienen en el mezclado, lo cual es de 
importancia en el funcionamiento de la misma, dado que incide en los 
siguientes aspectos: 
- Disminución de cortocircuitos y de zonas de estancamiento 
- Mejora en la uniformidad de distribución vertical del oxígeno, algas 
y bacterias.
RECOMENDACIONES Y DETALLES 
CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) 
BORDE LIBRE 
El borde libre puede oscilar entre 0.4 y 0.8 m, en dependencia 
de las dimensiones de la laguna y de la dirección e intensidad 
de vientos. Es usual un valor de 0.6 m. 
TALUDES 
Deberán determinarse a partir de un mínimo de ensayos de 
mecánica de suelos. Sin embargo para la gran mayoría de 
suelos un talud 1:3 (V:H) resultaría perfectamente estable y en 
la mayor parte de casos sería admisible 1: 2.5 siendo este 
último valor el recomendable. Los diques de tierra hechos con 
material con un alto contenido de arcilla logran una buena 
estabilidad con un talud (1:2).
RECOMENDACIONES Y DETALLES 
CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) 
ANCHO DE LA CORONA DEL DIQUE 
Es variable y la adopción de un valor determinado 
dependerá, además de las consideraciones económicas, 
de las facilidades requeridas para la construcción y el 
mantenimiento. 
En donde es necesario una circulación de camiones, así 
como de grúas pequeñas deberá considerarse un ancho 
mínimo de 3.0 - 3.5 m. Sin embargo es factible utilizar 
anchos menores en dependencia de los requerimientos 
de circulación de vehículos por la corona de los diques.
RECOMENDACIONES Y DETALLES 
CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) 
En la construcción de las lagunas deben tenerse en 
cuenta los siguientes aspectos: 
REPLANTEO 
Una vez definidos en un plano la ubicación de las 
lagunas y obras accesorias, se procederá a efectuar el 
replanteo en el terreno, siguiendo estrictamente las 
indicaciones en los planos en cuanto a distancias, 
rumbos, etc. Se colocarán estacas indicando el corte o 
el relleno necesarios para alcanzar el nivel de obra 
terminada.
RECOMENDACIONES Y DETALLES 
CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) 
DESMONTE 
Consiste en el corte y desenraizado de árboles, arbustos, 
hierbas o cualquier otro tipo de vegetación, y su retiro. 
Todo este material removido debe sacarse fuera de los 
límites del predio de la instalación de tratamiento y de sus 
accesos. 
DESCAPOTE 
Consiste en el retiro del material que se considera 
inapropiado, ya sea para el fondo de la laguna o para la 
fundación de los diques, tuberías u obras de arte. 
Generalmente es la capa vegetal la que debe retirarse.
RECOMENDACIONES Y DETALLES 
CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) 
EXCAVACION 
Las excavaciones se ejecutan con el objeto de 
obtener los niveles deseados para el fondo, así 
como para formar las secciones del proyecto. 
Algunas entidades admiten una tolerancia 
máxima de 10 cm entre los cortes proyectados y 
los ejecutados. 
Por lo general, la excavación se realiza con equipo 
de construcción pesado similar al utilizado en 
carreteras.
RECOMENDACIONES Y DETALLES 
CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) 
ESCARIFICACION 
Consiste en la rotura de unos 15 cm del terreno 
sobre el cual se van a formar los terraplenes. Se 
entiende que estos 15 cm son después de efectuado 
el descapote. 
La escarificación se realiza con el fin de lograr una 
liga íntima entre el terreno natural y el material de 
los terraplenes.
RECOMENDACIONES Y DETALLES 
CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) 
FORMACION DE TERRAPLENES 
Una vez concluidos el descapote y la escarificación , los terraplenes 
se construyen con el material producto de las excavaciones, o del 
obtenido mediante préstamos. 
El material se irá colocando en capas delgadas que se van 
compactando con el peso del mismo tractor. De ser posible se 
utilizará equipo especial de compactación (pata de cabra). El espesor 
de las capas, el porcentaje de humedad permisible, lo mismo que el 
grado de compactación requerido, será fijado con base a los estudios 
de suelos que se realicen. 
Es recomendable que el material empleado en los terraplenes 
contenga suficiente arcilla para garantizar la impermeabilidad de los 
mismos. No se permitirá involucrar en los diques piedras mayores a 
10 cm, a menos que sea un dique enrocado con núcleo de arcilla.
RECOMENDACIONES Y DETALLES 
CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) 
AFINACION DE LAS SECCIONES 
La afinación de las secciones de los terraplenes se efectúa con 
el auxilio de una motoniveladora. Es conveniente hacer un 
retoque manualmente agregando material faltante y retirando 
el excedente, con el fin de obtener el perfil y secciones 
proyectadas. 
PREPARACION DEL FONDO 
Los estudios de conductividad hidráulica y permeabilidad 
del material encontrado en el fondo, serán los que indiquen si 
a éste se le deberá hacer algún tratamiento especial o 
revestirlo con algún material impermeable natural (arcilla) 
o artificial (membranas sintéticas)
RECOMENDACIONES Y DETALLES 
CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) 
PROTECCION DE LOS TALUDES 
En varios países se han hecho protecciones de piedra o con 
baldosas de concreto en los diques. Estas protecciones se 
suelen hacer en la zona más cercana al espejo de agua de la 
laguna, y su objetivo es proteger a los diques contra la 
erosión de las olas y contra el crecimiento de plantas con 
raíces en la zona que logra penetrar la luz solar (15-20 cm). 
Por otra parte si se siembran los terraplenes hacia arriba de 
la línea que marca el espejo de agua, con hierba de tipo 
perenne, extensiva y de bajo crecimiento se logrará una 
excelente protección contra la erosión a muy bajo costo.
RECOMENDACIONES Y DETALLES 
CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) 
OBRAS DE ARTE 
Las obras de arte más importantes de las lagunas de 
estabilización son: 
• Estructuras para medición de caudales 
• Estructura para distribución proporcional de 
caudales entre varias lagunas. 
• Estructuras de entrada. 
• Estructuras de interconexión 
• Estructuras de salida. 
• Estructuras de reunión.
PROCESO AEROBICO EN LAGUNAS DE 
ESTABILIZACION 
El Dr. Ernest Gloyna representa esta reacción de la siguiente manera: 
CaHbNcOdPe + (a+ b/4 + 3c/2 - d/2 + 2e ) O2 Bacterias/ enzimas 
a CO2 + (b/2) H2O + cNO3 
- + e PO4 
- 
106 CO2 + 90 H2O +16 NO3 
- + PO4 
- + Luz (fotosíntesis) Algas 
C106H180O45N16P + 154.5 O2
PROCESO ANAEROBICO EN LAGUNAS DE 
ESTABILIZACION 
El Dr. Ernest Gloyna representa esta reacción de la siguiente manera: 
(CH2O)x Bacterias/ enzimas x CH3COOH 
CH3COOH CH4 + CO2
MODELO MEZCLA COMPLETA 
DBO EFL. / DBO AFL. = 1 / ( 1 + K´ R) K´ = 1.2 x 1.085 T-35 (Gloyna) 
NMP EFL. / NMP AFL. = 1 / ( 1 + K´b R) K´b = 3.6 x 1.07 T-20 (Gutiérrez) 
MODELO DE FLUJO DISPERSO 
DBOEFL. / DBO AFL. = 4 a e ((1-a)/2 d) / (1+a)2 
a = ( 1 + 4 K R d ) 1/2 K = 0.12 x 1.05 T-20 (Salas, Gonzáles y Gutiérrez) 
NMPEFL. / NMP AFL. = 4 a e ((1-a)/2 d) / (1+a)2 
a = ( 1 + 4 Kb R d ) 1/2 Kb = 0.84 x 1.07 T-20 (Mansini) 
d = ( 1.158 ( R ( W + 2Z)) 0.489 W 1.511 ) / ( ( T+42.5) 0.734 - (LZ) 1.489) 
(Polprasert y Battrai) 
W: Ancho (m); Z: Profundidad (m); L: Longitud; T: Temperatura agua (°C) 
R: Tiempo de retención (días)
COMPOSICION TIPICA DEL AGUA RESIDUAL DOMESTICA 
COMPONENTE UNIDAD 
CONCENTRACION 
FUERTE MEDIA DEBIL 
SOLIDOS TOTALES mg/l 1.200 720 350 
SOLIDOS DISUELTOS TOTALES mg/l 850 500 250 
SOLIDOS DISUELTOS FIJOS mg/l 525 300 145 
SOLIDOS DISUELTOS VOLÁTILES mg/l 325 200 105 
SOLIDOS SUSPENDIDOS mg/l 350 220 100 
SOLIDOS SUSPENDIDOS FIJOS mg/l 75 55 20 
SOLIDOS SUSPENDIDOS VOLATILES mg/l 275 165 80 
SOLIDOS SEDIMENTABLES mg/l 20 10 5 
DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGENO DBO5 mg/l 400 220 110 
CARBONO ORGANICO TOTAL COT mg/l 290 160 80 
DEMANDA QUÍMICA DE OXIGENO DQO mg/l 1.000 500 250 
NITROGENO TOTAL mg/l 85 40 20 
NITROGENO ORGANICO mg/l 35 15 8 
NITROGENO AMONIACAL mg/l 50 25 12 
NITRITOS mg/l 0 0 0 
NITRATOS mg/l 0 0 0 
FOSFORO TOTAL mg/l 15 8 4 
FOSFORO ORGANICO mg/l 5 3 1 
FOSFORO INORGANICO mg/l 10 5 3 
CLORUROS mg/l 100 50 30 
SULFATOS * mg/l 50 30 20 
ALCALINIDAD EN CaCO3 mg/l 200 100 50 
ACEITES Y GRASAS mg/l 150 100 50 
COLIFORMES TOTALES NMP/100 ml 107 a 109 107 a 108 106 a 107 
COMPUESTOS ORGANICOS VOLATILES g/l >400 100 a 400 <100 
FUENTE: METCALF AND EDDY (1991)

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Aguas residuales Industriales

  • 1. ¿ QUE ES UN AGUA RESIDUAL ? ES EL AGUA QUE DESPUES DE HABER SIDO UTILIZADA CONTIENE MATERIAL DISUELTO Y EN SUSPENSION
  • 2. ¿ QUE TIPOS DE AGUAS RESIDUALES EXISTEN ?  AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES  RESIDENCIAL  COMERCIAL  INSTITUCIONAL  AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES
  • 3. COMPOSICION TIPICA DEL AGUA RESIDUAL DOMESTICA COMPONENTE UNIDAD CONCENTRACION FUERTE MEDIA DEBIL SOLIDOS TOTALES mg/l 1.200 720 350 SOLIDOS DISUELTOS TOTALES mg/l 850 500 250 SOLIDOS DISUELTOS FIJOS mg/l 525 300 145 SOLIDOS DISUELTOS VOLÁTILES mg/l 325 200 105 SOLIDOS SUSPENDIDOS mg/l 350 220 100 SOLIDOS SUSPENDIDOS FIJOS mg/l 75 55 20 SOLIDOS SUSPENDIDOS VOLATILES mg/l 275 165 80 SOLIDOS SEDIMENTABLES mg/l 20 10 5 DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGENO DBO5 mg/l 400 220 110 CARBONO ORGANICO TOTAL COT mg/l 290 160 80 DEMANDA QUÍMICA DE OXIGENO DQO mg/l 1.000 500 250 NITROGENO TOTAL mg/l 85 40 20 NITROGENO ORGANICO mg/l 35 15 8 NITROGENO AMONIACAL mg/l 50 25 12 NITRITOS mg/l 0 0 0 NITRATOS mg/l 0 0 0 FOSFORO TOTAL mg/l 15 8 4 FOSFORO ORGANICO mg/l 5 3 1 FOSFORO INORGANICO mg/l 10 5 3 CLORUROS mg/l 100 50 30 SULFATOS * mg/l 50 30 20 ALCALINIDAD EN CaCO3 mg/l 200 100 50 ACEITES Y GRASAS mg/l 150 100 50 COLIFORMES TOTALES NMP/100 ml 107 a 109 107 a 108 106 a 107 COMPUESTOS ORGANICOS VOLATILES g/l >400 100 a 400 <100 FUENTE: METCALF AND EDDY (1991)
  • 4. ¿ POR QUE HAY QUE TRATAR LAS AGUAS RESIDUALES ? LAS AGUAS RESIDUALES NECESITAN SER APROPIADAMENTE TRATADAS PARA CUMPLIR CON LOS SIGUIENTES OBJETIVOS:  PROTECCION EPIDEMIOLOGICA, A TRAVES DE LA DISMINUCION DE ORGANISMOS PATOGENOS PRESENTES EN LAS AGUAS RESIDUALES Y DIFICULTANDO LA TRANSMISION DE LOS MISMOS  PROTECCION ECOLOGICA A TRAVES DE LA DISMINUCION DE LA CARGA ORGANICA (DBO5) DE LAS AGUAS RESIDUALES, LOGRANDOSE DE ESTA MANERA QUE EL NIVEL DE OXIGENO DISUELTO (OD) EN LOS CUERPOS RECEPTORES SE VEA MENOS COMPROMETIDO, CON EL CONSIGUIENTE BENEFICIO DE LOS PECES Y DEMAS ORGANISMOS ACUATICOS.  PRODUCIR EFLUENTES MICROBIOLOGICAMENTE SEGUROS PARA SU REUSO EN AGRICULTURA Y ACUICULTURA.
  • 5. ¿ CUALES SON LOS NIVELES DE TRATAMIENTO QUE SE LE PUEDE DAR A LAS AGUAS RESIDUALES ?  Pretratamiento Se realiza mediante procesos físicos y/o mecánicos (rejillas, desarenadores, trampas de grasas), para eliminar material extraño que pueda interferir en los subsiguientes procesos de tratamiento.  Tratamiento primario Proceso físico de asentamiento en unidades de sedimentación, cuyo principal objetivo es la remoción de sólidos suspendidos y DBO5 en las aguas residuales.
  • 6. ¿ CUALES SON LOS NIVELES DE TRATAMIENTO QUE SE LE PUEDE DAR A LAS AGUAS RESIDUALES ? (CONTINUACION)  Tratamiento secundario Se efectúa fundamentalmente por medio de procesos biológicos que transforman la materia orgánica fina coloidal y disuelta contenida en el agua residual en floc biológico sedimentable y sólidos inorgánicos que pueden ser removidos en unidades de sedimentación. Un tratamiento secundario típico remueve aproximadamente 85 % tanto de la DBO como de los sólidos suspendidos. Los procesos biológicos más comúnmente utilizados son: • Proceso de lodos activos • Biodiscos • Lagunas aireadas • Lagunas de estabilización • Filtros percoladores
  • 7. ¿ CUALES SON LOS NIVELES DE TRATAMIENTO QUE SE LE PUEDE DAR A LAS AGUAS RESIDUALES ? (CONTINUACION)  Tratamiento terciario Son tratamientos avanzados que tienen como finalidad principal la eliminación de nutrientes contenidos en las aguas residuales tales como el nitrógeno y el fósforo, para evitar la eutroficación de los cuerpos receptores. Pueden ser de tipo biológico y/o químico.
  • 8. Comparación del consumo de energía en los procesos de nivel secundario más utilizados Proceso de tratamiento Consumo de energía (kWh/año) Fangos activos 1.000.000 Lagunas aireadas 800.000 Biodiscos 120.000 Lagunas de estabilizacion Ninguno Los datos corresponden a un 33 % de todas las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR) de los EE.UU, para un caudal de 3.780 m3/d equivalente a 17.000 habitantes (Middlebrooks et al., 1982)
  • 9. Remoción de gérmenes patógenos en Lagunas de estabilización y en procesos de tratamientos convencionales (fangos activos, filtros percoladores, biodiscos) (Feachem et al.,1983) Patógeno Remoción en Lagunas Remoción en de estabilización Tratam. convencionales Bacterias Hasta 6 unidades log. De 1-2 unidades log. Virus Hasta 4 unidades log. De 1-2 unidades log. Protozoan 100 % 90 - 99 % cyst Huevos de 100 % 90 - 99 % Helminth 1 unidad log. = 90 % de remoción; 2= 99 %; 3= 99.9, etc.
  • 10. Comparación de costos de tratamiento de aguas residuales Según un reporte del Banco Mundial (Arthur, 1983) se da una detallada comparación económica de distintos tipos de tratamiento de aguas residuales con la siguiente información: Lugar: Ciudad de Sana´a república árabe de Yemen. Población servida: 250,000 habitantes Dotación per-cápita: 120 l/hab.d Concentración de coliformes fecales en el Influente: 2x107/100 ml Concentración de coliformes fecales en el Efluente: 1x104/100 ml Aporte percápita DBO5: 40 g / hab.d (330 mg DBO5/l) DBO5 en el efluente: 25 mg/l. El Valor Presente Neto asume una tasa de retorno del 12 %. Costo de terreno: U.S. $. 5 / m2 La laguna aireada requiere de una segunda laguna de maduración.
  • 11. Comparación de costos de tratamiento de aguas residuales (continuación) Costo Lagunas de Lagunas Zanja de Biofiltros (Milllones U.S.$) estabilización aireadas oxidación Inversión de Capital 5.68 6.98 4.80 7.77 Operación 0.21 1.28 1.49 0.86 Ingresos (Milllones U.S.$) Irrigación 0.43 0.43 0.43 0.43 Piscicultura 0.30 0.30 -- -- Valor Presente Neto 5.16 7.53 5.86 8.20 Area (ha) 46 50 20 25 El costo de clorinación para cada uno de los do últimos procesos es de U.S.$ 0.22 millones por año
  • 12. ¿ QUE SON LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACION ? Las lagunas de estabilización de aguas residuales son estructuras muy simples para embalsar agua, con poca profundidad (1-4 m) y con períodos de retención de magnitud considerable (de 1 a 40 días), en las que se llevan a cabo procesos depuradores naturales altamente eficientes, muy complejos y aún no muy bien comprendidos
  • 13. ¿ CON QUE OBJETIVOS SE CONSTRUYEN LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACION ? Las lagunas de estabilización se construyen con los siguientes objetivos: a) Protección epidemiológica, a través de la disminución de los organismos patógenos presentes en las aguas residuales dificultando la transmisión de enfermedades b) Protección ecológica a través de la disminución de la carga orgánica (DBO5) de las aguas residuales, lográndose de esta manera que el nivel de oxígeno disuelto (OD) en los cuerpos receptores se vea menos comprometido, con el consiguiente beneficio para los peces y demás organismos acuáticos. c) Reuso directo de las aguas residuales tratadas en la agricultura y piscicultura, evitando los riesgos e inconvenientes del reuso de aguas residuales crudas.
  • 14. ¿ QUE TIPO DE PROCESOS TIENEN LUGAR EN LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACION ? Los procesos que tienen lugar en las lagunas de estabilización pueden ser: a) Aerobicos, procesos que se caracterizan porque la descomposición de la materia orgánica se lleva a cabo en presencia de oxígeno disuelto (molecular) b) Anaerobicos, procesos en los que la descomposición orgánica se realiza en ausencia de oxígeno disuelto (molecular), son más lentos y producen malos olores. c) Facultativos, procesos en los que la descomposición de la materia orgánica se lleva a cabo tanto en presencia como en ausencia de oxígeno disuelto (molecular)
  • 15. PROCESO AEROBICO EN LAGUNAS DE ESTABILIZACION El Dr. Ernest Gloyna representa esta reacción de la siguiente manera: CaHbNcOdPe + (a+ b/4 + 3c/2 - d/2 + 2e ) O2 Bacterias/ enzimas a CO2 + (b/2) H2O + cNO3 - + e PO4 - 106 CO2 + 90 H2O +16 NO3 - + PO4 - + Luz (fotosíntesis) Algas C106H180O45N16P + 154.5 O2
  • 16. PROCESO ANAEROBICO EN LAGUNAS DE ESTABILIZACION El Dr. Ernest Gloyna representa esta reacción de la siguiente manera: (CH2O)x Bacterias/ enzimas x CH3COOH CH3COOH CH4 + CO2
  • 17. ¿ CUALES SON LAS PRINCIPALES FUENTES DE OXIGENO DE LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN ? a) El aporte de oxígeno de las algas mediante su proceso fotosintético. b) La difusión de oxígeno en la interfase Agua-Aire por efecto del viento en la superficie de las lagunas. c) Los microorganismos anaeróbicos captan el oxígeno de los compuestos químicos que lo contienen en forma combinada, tales como sulfatos, carbonatos, etc.
  • 18. ¿ CUALES SON LAS HIPOTESIS DE LA CINETICA DEL PROCESO QUE SE LLEVA A CABO EN UNA LAGUNA DE ESTABILIZACION? a) Mezcla completa, es la más empleada y supone una mezcla instantánea y total entre el agua que ingresa a la laguna con el resto del agua de la laguna. b) Flujo Pistón, supone que el agua residual recién ingresada fluye como un pistón en un cilindro y se va estabilizando en forma gradual hasta su punto de salida. c) Flujo disperso, Estudios realizados demuestran que no hay lagunas que trabajen totalmente bajo el régimen de mezcla completa, o totalmente bajo el régimen de flujo pistón. En realidad las lagunas trabajan bajo un régimen de un flujo disperso, en el que se presentan simultáneamente ambos tipos de flujos. Adicionalmente el problema se complica por la presencia de cortocircuitos y zonas muertas (donde no ocurre flujo alguno)
  • 19. MODELO MEZCLA COMPLETA DBO EFL. / DBO AFL. = 1 / ( 1 + K´ R) K´ = 1.2 x 1.085 T-35 (Gloyna) NMP EFL. / NMP AFL. = 1 / ( 1 + K´b R) K´b = 3.6 x 1.07 T-20 (Gutiérrez) MODELO DE FLUJO DISPERSO DBOEFL. / DBO AFL. = 4 a e ((1-a)/2 d) / (1+a)2 a = ( 1 + 4 K R d ) 1/2 K = 0.12 x 1.05 T-20 (Salas, Gonzáles y Gutiérrez) NMPEFL. / NMP AFL. = 4 a e ((1-a)/2 d) / (1+a)2 a = ( 1 + 4 Kb R d ) 1/2 Kb = 0.84 x 1.07 T-20 (Mansini) d = ( 1.158 ( R ( W + 2Z)) 0.489 W 1.511 ) / ( ( T+42.5) 0.734 - (LZ) 1.489) (Polprasert y Battrai) W: Ancho (m); Z: Profundidad (m); L: Longitud; T: Temperatura agua (°C) R: Tiempo de retención (días)
  • 20. ¿ CUALES SON LOS FACTORES QUE AFECTAN EL PROCESO DEPURADOR DE LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACION ? a) Luz solar, ejerce una influencia muy importante en toda la actividad microbiana, y en especial en la remoción de gérmenes patógenos. Además es factor indispensable para que se lleve a cabo el proceso fotosintético de las algas para producir grandes cantidades de oxígeno disuelto. b) Temperatura, ejerce una influencia notable en la biomasa y su metabolismo, que se refleja en el rendimiento de las lagunas. Este efecto se ha logrado expresar matemáticamente a través de una constante de reacción que depende directamente de la temperatura. c) Nutrientes y tóxicos, los nutrientes presentes en las aguas residuales de origen doméstico tales como: carbono, nitrógeno, fósforo y azufre juegan un papel muy importante en el comportamiento de las lagunas. La presencia de tóxicos, normalmente provenientes de la actividad industrial tienen un efecto negativo sobre la biomasa.
  • 21. ¿COMO SE CLASIFICAN LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACION ? Las lagunas de estabilización se clasifican de acuerdo a sus características principales: a) Según su funcionamiento pueden ser: Aeróbicas, facultativas y anaeróbicas. b) Según el número de estanques se dividen en: simples y compuestas. c) De acuerdo a su posición en el sistema lagunar son: primarias, secundarias, terciarias, etc. d) De acuerdo a sus conexiones pueden trabajar en serie o en paralelo.
  • 22. ESQUEMAS DE FUNCIONAMIENTO DE LAGUNAS DE ESTABILIZACION. 1 2 3 1) Rejas 2) Desarenador 3) Laguna facultativa única 1 2 3 4 1) Rejas 2) Desarenador 3) Laguna facultativa 4) Laguna de acabado
  • 23. ESQUEMAS DE FUNCIONAMIENTO DE LAGUNAS DE ESTABILIZACION.(CONTINUACION) 1 2 3 4 5 1) Rejas 2) Laguna anaeróbica primaria 3) Laguna anaeróbica primaria 4) Laguna facultativa 5) Laguna de cabado 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1, 2, 3 ) Lagunas facultativas primarias 4, 5, 6 ) Lagunas de acabado 7, 8, 9 ) Lagunas de acabado
  • 24. LAGUNAS EN SERIE De acuerdo a las experiencias existentes, se ha podido apreciar una mejoría importante en la calidad bacteriológica del efluente al colocar varias lagunas facultativas en serie. En proyectos en que se requiera mejorar en alto grado la calidad bacteriológica, se usan lagunas terciarias, cuaternarias y aún de grado mayor. El uso de una laguna anaeróbica primaria (y en algunos casos de una secundaria), como tratamiento previo a las lagunas facultativas logra una importante economía de área en el proyecto.
  • 25. LAGUNAS EN PARALELO El uso de lagunas en paralelo no mejora la calidad del afluente, pero en cambio, ofrece muchas ventajas desde el punto de vista constructivo y operativo. Un buen diseño debe tener por lo menos dos lagunas primarias en paralelo. Las lagunas primarias acumulan gran cantidad de lodos por lo que requieren ser limpiadas periódicamente. El contar con dos lagunas primarias permite recargar temporalmente una mientras se lleva a cabo la limpieza en la otra.
  • 26. ¿ CUANDO SE DEBEN UTILIZAR LAGUNAS AIREADAS MECANICAMENTE ? Se utilizan en lugares en donde el terreno es caro o escaso. Existen experiencias en latinoamérica con muy buenos resultados. La aireación mecánica puede realizarse por medio de aireadores superficiales, y por medio de compresores, tuberías y boquillas difusoras. La disminución del área requerida se obtiene a cambio de gastar dinero en equipo mecánico, su mantenimiento y su consumo de energía. En ciertas áreas de los países en vías de desarrollo, debe recurrirse a la aireación mecánica sólo en casos extremos.
  • 27. ¿ ES NECESARIO LA REMOCION DE ALGAS DE LOS EFLUENTES DE LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACION ? La carga orgánica de las aguas residuales (DBO) no es eliminada en las lagunas de estabilización sino que es “Estabilizada”, o dicho de otra manera es transformada en materia orgánica “viva” presente en el protoplasma de las algas. Estas algas mientras viven son productoras de oxígeno, pues a través de su proceso fotosintético producen más oxígeno que el consumen en su respiración, pero si mueren es de suponer que tornan a ser materia orgánica degradable ejerciendo una alta DBO. Hay estudios como el llevado a cabo por el Instituto Costarricense de Acueductos y Alcantarillados en 1976, que indican que esto no sucede. Es probable que las algas se integren en la cadena alimenticia de los seres acuáticos siendo su desaparición final un proceso bastante complejo.
  • 28. ¿ ES CONVENIENTE LA CLORACION FINAL DEL EFLUENTE? Aunque en algunos lugares de los EE.UU. Se hace la cloración final del efluente de las lagunas de estabilización para eliminar los patógenos remanentes, tal práctica no se recomienda por su alto costo. Por otro lado, cada día hay más reservas sobre si es adecuada la práctica de clorar aguas con alto contenido de materia orgánica, la cual da origen a la formación de compuestos organo-clorados (trihalometanos entre ellos) cuyas propiedades cancerígenas han sido comprobadas.
  • 29. CALCULO DE LAGUNAS PARA REMOCION DE CARGA ORGANICA LAGUNAS ANAEROBICAS Se construyen fundamentalmente para reducir la carga orgánica sedimentable. Las cargas impuestas suelen estar comprendidas entre 1000 y 2000 kg (DBO5)/ha.d. La carga volumétrica debe ser siempre mayor a 40 g (DBO5)/m3 y no exceder los 400 g (DBO5)/m3 El modelo de Vincent (asume mezcla completa) aplicado con relativo éxito en regiones tropicales y sub-tropicales es bastante popular su expresión matemática es la siguiente: CR/C0 = ( 1 ) / ( kan* (CR/C0)n *R + 1) CR : DBO5 del efluente; C0: DBO5 del afluente, kan: constante de reacción (DBO) (día-1), R:período de retención en días, n: constate adimensional. Se recomienda diseñar lagunas anaeróbicas para eficiencias entre 30 y 50 %. Las constantes kan y n se de deben evaluar experimentalmente, para elevaciones moderadas (menos de 1000 m y temperaturas de 22 °C , se ha encontrado kan = 6 y n = 4.8
  • 30. CALCULO DE LAGUNAS PARA REMOCION DE CARGA ORGANICA (CONTINUACION) LAGUNAS FACULTATIVAS Se recomienda usar el siguiente modelo que supone mezcla completa: CR/C0 = ( 1 ) / ( kF *R + 1) CR : DBO5 del efluente; C0: DBO5 del afluente, kF: constante de reacción (DBO) (día-1), R:período de retención en días. kF = 1.2 * (1.085) (T-35) T: temperatura a la cual trabaja la laguna (°C) La carga máxima permisible para lagunas facultativas, recomendada por los investigadores: Suwannakarn; Gloyna, y McGarry y Pescod, obedece a la siguiente ecuación: Lat = 357.4 * (1.085) (T-20) Lat : carga máxima permisible (kg DBO5/ ha.d), T: temperatura del agua que se toma generalmente en el mes más frío
  • 31. RECOMENDACIONES Y DETALLES CONSTRUCTIVOS PROFUNDIDADES RECOMENDADAS PARA LAGUNAS DE ESTABILIZACION Las profundidades se seleccionan de acuerdo a las condiciones del lugar de emplazamiento, recomendándose los siguientes rangos: Tipo de laguna Profundidad (m) Anaeróbicas 2.5 - 4.5 Facultativas 1.6 - 2.4 Maduración 1.2 - 1.8
  • 32. RECOMENDACIONES Y DETALLES CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) LOCALIZACION La ubicación del lugar de emplazamiento debe ser aguas debajo de la cuenca hidrográfica y fuera de la zona de influencia de cauces sujetos a inundaciones y avenidas. El área debe estar lo más alejada posible de las urbanizaciones con viviendas ya existentes, se recomienda las siguientes distancias: 1.- Para lagunas anaeróbicas un mínimo de 1000 m 2.- Para lagunas facultativas un mínimo de 500 m 3.- Para lagunas aireadas un mínimo de 100 m.
  • 33. RECOMENDACIONES Y DETALLES CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) CONFIGURACION GEOMETRICA Usualmente se han utilizado relaciones (largo/ancho) de 2 a 3 como criterio de diseño, las lagunas más alargadas y estrechas serán preferibles debido a un menor valor del coeficiente de dispersión. Sin embargo se señala,que las formas muy alargadas no son recomendables, debido a que los reactores de flujo a pistón son sensibles a los aumentos bruscos de carga, requiriendo un tiempo apreciable para su recuperación. Para el caso de las lagunas primarias y principalmente las anaeróbicas deberá utilizarse la relación (largo/ancho) mínima, ya que no es conveniente un flujo tipo pistón. Una buena práctica se diseño es trabajar con relaciones (largo/ancho) entre 2 y 4.
  • 34. RECOMENDACIONES Y DETALLES CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) ORIENTACION DEL EJE LONGITUDINAL DE LA LAGUNA Siempre que sea posible, se recomienda orientar el eje longitudinal de la laguna y el sentido general de circulación en la laguna en la dirección contraria a los vientos predominantes, lo cual permite un mezclado eficiente de las aguas dentro de la laguna. En la práctica el viento y la temperatura son los dos factores naturales que mayor influencia tienen en el mezclado, lo cual es de importancia en el funcionamiento de la misma, dado que incide en los siguientes aspectos: - Disminución de cortocircuitos y de zonas de estancamiento - Mejora en la uniformidad de distribución vertical del oxígeno, algas y bacterias.
  • 35. RECOMENDACIONES Y DETALLES CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) BORDE LIBRE El borde libre puede oscilar entre 0.4 y 0.8 m, en dependencia de las dimensiones de la laguna y de la dirección e intensidad de vientos. Es usual un valor de 0.6 m. TALUDES Deberán determinarse a partir de un mínimo de ensayos de mecánica de suelos. Sin embargo para la gran mayoría de suelos un talud 1:3 (V:H) resultaría perfectamente estable y en la mayor parte de casos sería admisible 1: 2.5 siendo este último valor el recomendable. Los diques de tierra hechos con material con un alto contenido de arcilla logran una buena estabilidad con un talud (1:2).
  • 36. RECOMENDACIONES Y DETALLES CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) ANCHO DE LA CORONA DEL DIQUE Es variable y la adopción de un valor determinado dependerá, además de las consideraciones económicas, de las facilidades requeridas para la construcción y el mantenimiento. En donde es necesario una circulación de camiones, así como de grúas pequeñas deberá considerarse un ancho mínimo de 3.0 - 3.5 m. Sin embargo es factible utilizar anchos menores en dependencia de los requerimientos de circulación de vehículos por la corona de los diques.
  • 37. RECOMENDACIONES Y DETALLES CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) En la construcción de las lagunas deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos: REPLANTEO Una vez definidos en un plano la ubicación de las lagunas y obras accesorias, se procederá a efectuar el replanteo en el terreno, siguiendo estrictamente las indicaciones en los planos en cuanto a distancias, rumbos, etc. Se colocarán estacas indicando el corte o el relleno necesarios para alcanzar el nivel de obra terminada.
  • 38. RECOMENDACIONES Y DETALLES CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) DESMONTE Consiste en el corte y desenraizado de árboles, arbustos, hierbas o cualquier otro tipo de vegetación, y su retiro. Todo este material removido debe sacarse fuera de los límites del predio de la instalación de tratamiento y de sus accesos. DESCAPOTE Consiste en el retiro del material que se considera inapropiado, ya sea para el fondo de la laguna o para la fundación de los diques, tuberías u obras de arte. Generalmente es la capa vegetal la que debe retirarse.
  • 39. RECOMENDACIONES Y DETALLES CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) EXCAVACION Las excavaciones se ejecutan con el objeto de obtener los niveles deseados para el fondo, así como para formar las secciones del proyecto. Algunas entidades admiten una tolerancia máxima de 10 cm entre los cortes proyectados y los ejecutados. Por lo general, la excavación se realiza con equipo de construcción pesado similar al utilizado en carreteras.
  • 40. RECOMENDACIONES Y DETALLES CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) ESCARIFICACION Consiste en la rotura de unos 15 cm del terreno sobre el cual se van a formar los terraplenes. Se entiende que estos 15 cm son después de efectuado el descapote. La escarificación se realiza con el fin de lograr una liga íntima entre el terreno natural y el material de los terraplenes.
  • 41. RECOMENDACIONES Y DETALLES CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) FORMACION DE TERRAPLENES Una vez concluidos el descapote y la escarificación , los terraplenes se construyen con el material producto de las excavaciones, o del obtenido mediante préstamos. El material se irá colocando en capas delgadas que se van compactando con el peso del mismo tractor. De ser posible se utilizará equipo especial de compactación (pata de cabra). El espesor de las capas, el porcentaje de humedad permisible, lo mismo que el grado de compactación requerido, será fijado con base a los estudios de suelos que se realicen. Es recomendable que el material empleado en los terraplenes contenga suficiente arcilla para garantizar la impermeabilidad de los mismos. No se permitirá involucrar en los diques piedras mayores a 10 cm, a menos que sea un dique enrocado con núcleo de arcilla.
  • 42. RECOMENDACIONES Y DETALLES CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) AFINACION DE LAS SECCIONES La afinación de las secciones de los terraplenes se efectúa con el auxilio de una motoniveladora. Es conveniente hacer un retoque manualmente agregando material faltante y retirando el excedente, con el fin de obtener el perfil y secciones proyectadas. PREPARACION DEL FONDO Los estudios de conductividad hidráulica y permeabilidad del material encontrado en el fondo, serán los que indiquen si a éste se le deberá hacer algún tratamiento especial o revestirlo con algún material impermeable natural (arcilla) o artificial (membranas sintéticas)
  • 43. RECOMENDACIONES Y DETALLES CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) PROTECCION DE LOS TALUDES En varios países se han hecho protecciones de piedra o con baldosas de concreto en los diques. Estas protecciones se suelen hacer en la zona más cercana al espejo de agua de la laguna, y su objetivo es proteger a los diques contra la erosión de las olas y contra el crecimiento de plantas con raíces en la zona que logra penetrar la luz solar (15-20 cm). Por otra parte si se siembran los terraplenes hacia arriba de la línea que marca el espejo de agua, con hierba de tipo perenne, extensiva y de bajo crecimiento se logrará una excelente protección contra la erosión a muy bajo costo.
  • 44. RECOMENDACIONES Y DETALLES CONSTRUCTIVOS (CONTINUACION) OBRAS DE ARTE Las obras de arte más importantes de las lagunas de estabilización son: • Estructuras para medición de caudales • Estructura para distribución proporcional de caudales entre varias lagunas. • Estructuras de entrada. • Estructuras de interconexión • Estructuras de salida. • Estructuras de reunión.
  • 45. PROCESO AEROBICO EN LAGUNAS DE ESTABILIZACION El Dr. Ernest Gloyna representa esta reacción de la siguiente manera: CaHbNcOdPe + (a+ b/4 + 3c/2 - d/2 + 2e ) O2 Bacterias/ enzimas a CO2 + (b/2) H2O + cNO3 - + e PO4 - 106 CO2 + 90 H2O +16 NO3 - + PO4 - + Luz (fotosíntesis) Algas C106H180O45N16P + 154.5 O2
  • 46. PROCESO ANAEROBICO EN LAGUNAS DE ESTABILIZACION El Dr. Ernest Gloyna representa esta reacción de la siguiente manera: (CH2O)x Bacterias/ enzimas x CH3COOH CH3COOH CH4 + CO2
  • 47. MODELO MEZCLA COMPLETA DBO EFL. / DBO AFL. = 1 / ( 1 + K´ R) K´ = 1.2 x 1.085 T-35 (Gloyna) NMP EFL. / NMP AFL. = 1 / ( 1 + K´b R) K´b = 3.6 x 1.07 T-20 (Gutiérrez) MODELO DE FLUJO DISPERSO DBOEFL. / DBO AFL. = 4 a e ((1-a)/2 d) / (1+a)2 a = ( 1 + 4 K R d ) 1/2 K = 0.12 x 1.05 T-20 (Salas, Gonzáles y Gutiérrez) NMPEFL. / NMP AFL. = 4 a e ((1-a)/2 d) / (1+a)2 a = ( 1 + 4 Kb R d ) 1/2 Kb = 0.84 x 1.07 T-20 (Mansini) d = ( 1.158 ( R ( W + 2Z)) 0.489 W 1.511 ) / ( ( T+42.5) 0.734 - (LZ) 1.489) (Polprasert y Battrai) W: Ancho (m); Z: Profundidad (m); L: Longitud; T: Temperatura agua (°C) R: Tiempo de retención (días)
  • 48. COMPOSICION TIPICA DEL AGUA RESIDUAL DOMESTICA COMPONENTE UNIDAD CONCENTRACION FUERTE MEDIA DEBIL SOLIDOS TOTALES mg/l 1.200 720 350 SOLIDOS DISUELTOS TOTALES mg/l 850 500 250 SOLIDOS DISUELTOS FIJOS mg/l 525 300 145 SOLIDOS DISUELTOS VOLÁTILES mg/l 325 200 105 SOLIDOS SUSPENDIDOS mg/l 350 220 100 SOLIDOS SUSPENDIDOS FIJOS mg/l 75 55 20 SOLIDOS SUSPENDIDOS VOLATILES mg/l 275 165 80 SOLIDOS SEDIMENTABLES mg/l 20 10 5 DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGENO DBO5 mg/l 400 220 110 CARBONO ORGANICO TOTAL COT mg/l 290 160 80 DEMANDA QUÍMICA DE OXIGENO DQO mg/l 1.000 500 250 NITROGENO TOTAL mg/l 85 40 20 NITROGENO ORGANICO mg/l 35 15 8 NITROGENO AMONIACAL mg/l 50 25 12 NITRITOS mg/l 0 0 0 NITRATOS mg/l 0 0 0 FOSFORO TOTAL mg/l 15 8 4 FOSFORO ORGANICO mg/l 5 3 1 FOSFORO INORGANICO mg/l 10 5 3 CLORUROS mg/l 100 50 30 SULFATOS * mg/l 50 30 20 ALCALINIDAD EN CaCO3 mg/l 200 100 50 ACEITES Y GRASAS mg/l 150 100 50 COLIFORMES TOTALES NMP/100 ml 107 a 109 107 a 108 106 a 107 COMPUESTOS ORGANICOS VOLATILES g/l >400 100 a 400 <100 FUENTE: METCALF AND EDDY (1991)