Monograf%DDa Fco. 160903

7/23/2019 Monograf%DDa Fco. 160903

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

Facultad de Tecnologa de la Construccin

TITULO:

EVALUACIN OPERACIONAL DE LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACINPRIMARIAS DEL BARRIO EL COCAL

DE LA CIUDAD DE LEN

AUTOR: Br. Francisco Jos Jarquin Guido.

TUTOR: Ing. Mara Elena Baldizn Aguilar.

Len, septiembre del 2003

RESUMEN


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Evaluacin Operacional de las Lagunas de Estabilizacin Primarias del Barrio El Cocal de la ciudad de Len

El presente trabajo se realiz con el objetivo de evaluar el funcionamiento operacional delSistema de Lagunas Primarias de Estabilizacin ubicadas en el Barrio El Cocal, Zona II de laciudad de Len, determinar los parmetros que sirvieron de insumos en el diseo de laslagunas secundarias, y as reducir el nivel de contaminacin en la descarga vertida al RoChiquito.

Adems de este sistema de tratamiento, en la ciudad de Len, existen otros sistemas que seubican al Suroeste del barrio de Sutiava, que en conjunto brindan tratamiento a las aguasresiduales de origen domstico de toda la ciudad, ambos sistemas descargan sus efluentes en elRo Chiquito.

El Sistema de Tratamiento en estudio esta compuesta de un mdulo de dos lagunasfacultativas primarias conectadas en paralelo, adems de sus dispositivos de entrada y salida.

El muestreo se llev en el perodo comprendido entre Septiembre y Diciembre de 1996 con elobjetivo de abarcar las ltimas lluvias y temperaturas medias del invierno y parte de laestacin seca. Durante siete das de muestreo se determinaron parmetros fsicos tales comotemperatura del aire, temperatura del agua, slidos sedimentables. Los parmetrosbioqumicos determinados fueron: DBO5, DQO, nitrgenos en sus diferentes formas, fsforo,alcalinidad y como parmetros microbiolgicos se calcularon los coli totales y coli fecales,utilizando las tcnicas recomendadas en el Stndar Mtodo de 1995, las cuales una vezprocesados reflejaron como resultado el comportamiento real del sistema de auto depuracinanalizado.

Las muestras compuestas y aforos se efectuaron en tres puntos distintos donde se realizaron

siete muestreos de veinticuatro horas cada uno, hacindose registros cada dos horas, seutilizaron vertederos triangulares y canaletas Parshall para medir el flujo real del sistema.

Para predecir la calidad del agua se aplicaron correlaciones o modelos recomendados porCEPIS, que han sido verificadas y calibradas en condiciones ambientales similares a las denuestro pas, como resultado de esta se pude asegurar que el comportamiento de remocin delsistema se asemeja a un flujo disperso, ver capitulo VII.

La eficiencia total encontrada del sistema segn la carga orgnica fue del 70.30%, laremocin de coliformes fecales y Totales es de 94.31% y 95.11% respectivamente con unaeficiencia bacteriolgica promedio total de 94.71%, indicando el alto nivel de contaminacin

bacteriolgica residual que aun tiene el efluente.

En capitulo IX de este trabajo se exponen algunas recomendaciones que ayudaran a mejorar laeficiencia real de sistema de lagunas primarias facultativas.

UNI-RUPAP Francisco Jos Jarquin Guido 1


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DEDICATORIA

Dedico el esfuerzo realizado del presente trabajo, con el cual culmino mi carrera

a:

Mi esposa Adelaiday mi hijo Yarod Octavio, quines son la luz que necesitopara seguir adelante conquistando el presente y el futuro cosechando losobjetivos propuestos en nuestras vidas, resultados de sacrificios y satisfaccionesque siempre compartimos.

A Mis Padres:

Mi querida madre Irma Guido Guzmn, mi padre Francisco JarqunRamrez, Forjadores de mi vida, que con su lucha y sacrificio me han dado estetriunfo con mucho amor les dedico y a travs de el expongo mi ms sinceroagradecimiento.

A Mis Hermanos:

Que con su calor familiar contribuyeron a mi formacin como persona de bientil para esta sociedad. Dedico este esfuerzo muy en especial a mi hermanitaMAYELA YAHOSKA JARQUIN GUIDO. Que vive para siempre en misrecuerdos, y que estara feliz compartiendo este mi triunfo, triunfo de toda mifamilia.

Francisco Jos Jarquin Guido



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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 sueo hecho

realidad

Agradezco especialmente a mi tutora Ing. Mara Elena Baldizn A. por dedicar su tiempo,

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

trabajo.

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

oportunidad de realizar mi trabajo, a la Ing. Yalena Navarro por dedicar parte de sutiempo y brindarnos sus conocimiento y experiencia.

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

Dijktra por sus conocimientos y brindar el financiamiento.

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

parte de este trabajo en las instalaciones que estn 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 Snchez.



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INTRODUCCIN

1.1. GENERALIDADES

El desarrollo industrial de la sociedad, ha trado consigo uno de los problemas ms grandesque aquejan al mundo en la actualidad, como es la contaminacin del medio ambiente aniveles alarmantes. Dentro de este contexto, las fuentes naturales de agua, ros, lagos ylagunas, entre otras, se ven afectadas por desechos industriales vertidos sobre ellas (ref. 16).

Los pases industrializados en busca de solucionar este problema, han legislado sobre esteaspecto, tomando medidas estrictas que permiten reducir al mnimo los riesgos sanitarios yel nivel de contaminacin de los desechos domsticos e industriales expuestos al ambiente.En algunos pases sub-desarrollados como el nuestro, existe legislacin pero, es incipientesin la capacidad y experiencia para resolver el gran problema de contaminacin en lasprincipales ciudades del pas, que a pesar de ser poco industrializado, existen algunosejemplos de contaminacin a fuentes de agua, entre los que se destacan: la Laguna deTiscapa, La Laguna de Masaya, Ro Grande de Matagalpa, los lagos Xolotln yCocibolca y el Ro Chiquito entre otros.

Una de las medidas adoptadas para evitar la creciente contaminacin de estas fuentes naturalesde agua, es la construccin de lagunas de estabilizacin, sistemas administrados por LaEmpresa Nicaragense de Acueductos y Alcantarillados (ENACAL). Con la finalidad detratar aguas residuales domsticas, de modo que se reduzca al mnimo su carga contaminanteantes de ser vertidas sobre los cuerpos receptores.

El sistema de lagunas el cocal fue diseado en el ao 1973, inicindose su construccin en esemismo ao y finalizando en 1975. A inicios de operacin, el sistema constaba de una laguna,posteriormente se construy una segunda laguna en paralelo a la existente cuya operacin seinici en 1993. La alimentacin al sistema proviene de una red de alcantarillados sanitarioconstituido por 3,632 conexiones, correspondiente al 30% del total de conexionesdomiciliares de la ciudad de Len (ref. 7). El efluente tratado es vertido en el cauce del roChiquito.

Tomando en consideracin lo antes expuesto se hizo necesario un estudio encaminadoproponer alternativas en lo concerniente a la tratabilidad y depuracin del efluente de estaslagunas, siendo este el propsito 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 depuracin los vertidos de la poblacin quehabita en el sector Sur de la Ciudad de Len.



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1.2 ANTECEDENTES

Los datos ms antiguos sobre el almacenamiento o tratamiento de aguas residuales provienende Alemania donde hace 60 aos existan para el almacenamiento de aguas de albaal, alprincipio el uso de las lagunas se experiment de forma accidental pero la purificacin

observada estimulo el uso de este tipo de instalaciones.

La primera Laguna construida por ingenieros de forma deliberada para tratar las aguas dealbaal fue la MADDOCK, en Dakota del norte en el ao 1948, los resultados favorablesobtenidos llevaron al convencimiento de que las lagunas de estabilizacin pueden constituirun sistema efectivo para tratar aguas residuales.

En los pases centro americanos Costa Rica se puede considerar como la pionera en el uso delagunas de estabilizacin, ya que construy las primeras lagunas de estabilizacin en laciudad de Caas de Guanacaste en el ao 1959.

En el Municipio de Len Nicaragua, en el ao 1973 fue diseado el sistema en estudio,inicindose su construccin en ese mismo ao, y finalizando en 1975. A inicios deoperacin, el sistema constaba de una laguna, posteriormente se construy una segundalaguna en paralelo a la existente cuya operacin se inici en el ao 1993.

La alimentacin al sistema proviene de una red de alcantarillados sanitario constituido por3,632 conexiones, correspondiente al 30% del total de conexiones domiciliares de la ZonaII1de la ciudad de Len. El afluente tratado es vertido en el cauce del Ro chiquito, quesirve de cuerpo receptor de estas, en 1995 se realiz una rehabilitacin en la infraestructuraen general mejorando los canales de aproximacin, colocaron distribuidores de caudales en lacaja de entrada, y canaletas Parshall en los canales de salida de cada una de las lagunas,

adems se realiz actividades como limpieza de taludes, extraccin de lodos y zonasmuertas2, adems se colocaron rejas en los canales de entrada para la remocin de slidos desobre tamao que tratan de ingresar a las lagunas de estabilizacin del Barrio el Cocal de laciudad de Len.

1Zona de influencia Sur del cauce del Ro Chiquito.


2Slidos suspendidos sobre nadantes en la superficie de las lagunas y acumulados por accin del viento en reasdeterminadas.


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1.3 JUSTIFICACIN

La ciudad de Len enfrenta serios problemas de saneamiento ambiental, como el pocotratamiento de los desechos municipales e industriales la contaminacin de los cuerpos de

agua, particularmente la destruccin por contaminacin del Ro Chiquito esto por ladescontrolada descarga de aguas crudas provenientes de casas particulares y tenerasartesanales que se encuentran ubicadas a lo largo de la rivera del ro, que no cuentan con elservicio de alcantarillado sanitario, se suma a esto la poca eficiencia de los sistemas detratamiento de aguas residuales existentes, este problema a convertido al ro en una corrientede color gris, caracterstico de aguas residuales domsticas, la cual provocan un impactoambiental severo reflejado en el deterioro total de la fauna y flora acutica adems de provocaruna serie de enfermedades gastrointestinales que son de gran preocupacin para lasautoridades Municipales, que con el apoyo del gobierno y pases amigos han impulsados unacampaa de mejoramiento de los sistemas existentes y nuevas construcciones y de sta maneradar un mejor tratamiento a las aguas residuales que drenan por el sistema de alcantarillado

existente en esta zona de la ciudad.

Esta problemtica es debido al incremento de la poblacin urbana y los limitados recursosfinancieros existentes para satisfacer la creciente demanda de servicios de saneamiento. Dadaslas continuas advertencias acerca del incremento en los niveles de contaminacin de este ro,originadas entre otros factores por el crecimiento en forma desordenada de la poblacin en lazona de influencia del Ro, por lo que se hace necesario determinar si el efluente del sistemade laguna de estabilizacin, est contribuyendo con el deterioro del ro.

Por lo descrito en el prrafo anterior, se identifica la necesidad de evaluar la calidad del aguade las lagunas de estabilizacin del barrioEL COCAL determinando as el aporte de aguas

residuales que ingresan al sistema, carga orgnica, perodo de retencin terico, en s losparmetros bsicos de diseo necesarios para el dimensionamiento de lagunas secundarias,sobre la base de los resultados obtenidos, y plantear una solucin adecuada que contribuya amejorar las condiciones higinicas tanto del cuerpo receptor como de la poblacin que resideen los mrgenes de ste.



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1.4.- ALCANCES Y LIMITACIONES

1.4.1- ALCANCES

Mediante la aplicacin de correlaciones recomendadas por el CEPIS se logr caracterizar el

afluente y efluente de ambas lagunas, conocer la capacidad auto depurativa, adems deevaluar el funcionamiento bajo distintos comportamiento de flujo hidrulicos y remocional delsistema.

1.4.2.- LIMITACIONES

Los recursos econmicos para ejecutar este trabajo fueron asumidos por el programa DUT-UNI, los que limitaron el muestreo compuesto nicamente a tres das consecutivos y losrestante cuatros das una vez por semana (el da de mayor caudal)

1. Por las razones antes expuestas no se determin el tiempo de retencin in situ, a travs

de trazadores, compensndose esto con el empleo de una correlacin terica basada enlos factores de forma de las lagunas.

2. Debido a la falta de reactivos productos de las mismas restricciones no se determin elnivel de contaminacin del cuerpo receptor (Ro Chiquito) y as medir el impactoconsecuencia de la descarga del efluente de las lagunas en este.

3. En el ao 1996 se plante la necesidad de determinar la eficiencia de las lagunasprimarias y en base a los resultados obtenidos se realiz el diseo de las lagunassecundarias, en esta direccin el programa DUT-UNI, con la colaboracin PIDMA,impulsa y financia la ejecucin de los estudios correspondientes y los resultadosencontrados se analizan en pre- defensa, desde entonces y por motivos muyparticulares no se logr realizar la defensa final, por tal razn en diciembre del 2002 sesolicit antes la FTC cambio de tema, utilizando los mismos datos, como resultado deesta gestin se obtuvo la autorizacin de defender estos resultados, bajo los trminosde reinscripcin del tema el cual pasara por los mismos requerimientos exigidos parapresentar un nuevo trabajo de tesis, razn por la cual los datos de campo aqupresentados corresponden a los resultados obtenidos en el ao 1996.



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II.- OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

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

la ciudad de Len y el perdo de retencin terico a travs de la calidad del Agua.

2.2 OBJETIVOS ESPECFICOS

1. Determinar la variacin del caudal de entrada y salida del sistema de lagunasPrimarias.

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

determinar la eficiencia remocional de estas a travs de los parmetros fsicos,qumicos y microbiolgicos como son: DBO5, DQO, Slidos Totales, SlidosTotales Voltiles, Slidos Sedimentables, Alcalinidad, pH, Nitrgenos (Orgnico,Amoniacal, Nitrato), Fsforo, E Coli- Totales y Coli-Fecales, esto mediante anlisisen el campo y en el laboratorio.

3. Determinar el funcionamiento operacional de las Lagunas basadas en el perodo deretencin terico y cargas aplicadas.



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III. DESCRIPCIN DEL REA DE ESTUDIO.

3.1.- UBICACIN DEL REA DE ESTUDIO

El Municipio de Len, ubicado al Nor-Occidente de Nicaragua entre los 12

o

5448 latitudNorte, los 86o1725 y 87o0708 de longitud Oeste del Departamento de Len, tiene porcabecera la ciudad con su mismo nombre, fue fundada en 1,524, con el nombre de Santiago delos Caballeros a orillas del lago de Managua, no lejos de las faldas del volcn Momotombo,una violenta erupcin y el aumento del nivel de las aguas del lago obligaron a los moradores atrasladarse a un sitio ms distante y menos peligroso en el ao de 1610, lugar que actualmenteocupa. ( figura1)

(Fig. No. 1)Ciudad de Len depto de Len. Nic.

_____ Ro Chiquito

_____ Zona II de la Ciudadde Len

Las Lagunas El cocal estn situadas al Sur Oeste de la ciudad de Len y colinda al Norte

con el matadero ( rastro) de la ciudad al Sur con los terrenos del Fortn de Acosasco, al Estecon los barrios Walter Ferrety, las Brisas, el cocal y al Oeste con el ro chiquito.

(Fig. No 2)Ubicacin de las Lagunas facultativasdel barrio el cocal, Ciudad de LenNicaragua.



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3.2.- CARACTERSTICAS DEMOGRFICAS

Respecto a su poblacin el municipio cuenta con 208,623 habitantes en una superficie de 862km2, con una densidad bruta de 242 hab./ km2. De esta poblacin un total de 172,680

habitantes corresponden a 19 poblaciones urbanas (incluyendo la ciudad de Len, Poneloya ylas Peitas), 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 lapoblacin es rural (35,943 hab.), representa el 17.0%, en una superficie de 838.5 km2 querepresentan el 97.0% de la superficie total, con una densidad bruta de 43 hab./km2. En elmunicipio de Len se observa como fenmeno de distorsin territorial, que el 2.6% de susuperficie se concentra el 82% de su poblacin total, especficamente en la ciudad de Len.

En el ao 1990 un sector de la poblacin (muy pobres) se estableci en los alrededores de laciudad inclusive en la zona donde estn ubicadas las lagunas de estabilizacin EL COCAL,sin considerar las condiciones de riesgo de contaminacin a que se expone la poblacin por

la proximidades en que se encuentran sus viviendas, (aproximadamente a unos 50 mts.) muypor debajo de la distancia recomendada por las normas de diseo de lagunas de estabilizacinque en algunos casos exige que sea de quinientos metros (ref. 10).

3.3. CARACTERSTICAS GEOFSICAS :

La ciudad de Len y sus periferias participan de formaciones piroclsticas predominantes,estas unidades descansan en discordancia por la formacin de la sierra y el Tamarindo. Estosdepsitos de regular compactacin meteorizados, cuya granulometra vara de limos a gravasfinas redondeadas, los que estn formados por una sucesin de tubos aglomerticos, tobaslticas blandas, lapillis, pmez y cenizas. El espesor de esta formacin dentro del reaestudiada se estima en unos 120 m.

Los estratos caractersticos del sitio El Cocal a 3 Km. al Sur-Oeste de la ciudad de Len sonde la formacin Tamarindo. Segn investigaciones bsicas la elevacin morfolgica o lomoest formado por una capa superpuesta.

En el Sur-Oeste la formacin Tamarindo se entrelazan con la extensa formacin sedimentariamarina del fraile compuesta por 2,700 m de aglomerados, areniscas, conglomerados, calizas ybosques fsiles tambin con depsitos volcnicos sedimentados dentro del agua.

La formacin Tamarindo es de gran importancia identificada como la unidad geolgica msantigua del territorio y que aflora en direccin Sur y Sur-Oeste, y est constituida por un grupode rocas volcnicas de edad miocnica que se presenta suavemente inclinadas hacia el OcanoPacfico.



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3.4- CARACTERSTICAS HIDROLGICAS.

El clima de la zona en estudio es tropical de sabana, que caracteriza a toda la regin delpacfico. Abarca elevaciones desde el nivel del mar hasta los 1000 m. aproximadamente.

Se caracteriza por una pronunciada estacin seca entre los meses de Noviembre y Abril; y unaestacin lluviosa entre los meses de Mayo a Octubre, con una temperatura promedio de 26 a29oC.

La precipitacin promedio mensual es de 378.00 mm, siendo septiembre el mes ms lluvioso.La humedad relativa promedio se encuentra entre el 67% y 89% cuando se registran lasmenores temperaturas.

3.5- EPIDEMIOLOGA

Segn informacin obtenida en noviembre de 1996 en el Centro de Salud de Sutiava FlixPedro Carrillo, las enfermedades que ms predominaban en el sector son: respiratorias ydiarreas agudas; la primera representa el 16% de las 10 principales causas siguindole laE.D.A3con 2.2%, las enfermedades crnicas continan ocupando los ltimos lugares (tercer ysexto lugar), situacin dada por la sub secuencia en la atencin de forma sistemtica cadames.

La infeccin virosis y urinaria tambin estn dentro de los primeros 10 lugares de morbilidad,cabe sealar que pasa a ser una enfermedad de mucha prevencin, una de las causas probableses que la poblacin no tiene hbito de ingerir lquidos en cantidades sufrientes lo que havenido provocando grandes cantidades de pacientes con trastornos renales.

3.6- ACTIVIDAD ECONMICA

Existe poca incidencia del sector primario en la economa de la ciudad, porque no se estdando el monocultivo de algodn que en aos atrs fue el eje econmico de la ciudad de Len,toda la economa leonesa giraba en torno al cultivo, y exportacin del algodn vegetal.

En la actualidad se cultiva soya, sorgo, ajonjol, maz, ctricos, pastos, etc. en pequeas reasy no se puede contabilizar la mano de obra porque es mnima, lo que significa que hay grandesreas de tierra en descanso y en conflicto legales por la tenencia de estas. Alrededor del sectorEl COCAL solamente se encuentra plantaciones de pltanos ornamentales, la poblacin

aledaa se desempea bsicamente en trabajos tradicionales temporales como elaborar yvender tortillas, la compra y venta de verduras y granos bsicos. La mayora de la poblacinexpresa que no tiene ninguna actividad econmica lo cual se puede detectar a simple vista porla condiciones de pobreza en que viven.


3Enfermedades Diarreicas Agudas.


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3.7.- DESCRIPCIN DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO Y TRATAMIENTODE AGUAS RESIDUALES DE LA CIUDAD DE LEN EL COCAL

3.7.1.- SISTEMA DE RECOLECCIN Y CONDUCCIN.

El sistema de recoleccin de la Zona II, se compone esencialmente de una serie de colectorasorientadas en direccin paralela al ro Chiquito que conducen las aguas residuales hasta unpunto situado en el extremo occidental de la zona.

En el proyecto original, el sistema de colectoras propuesto para esta zona, contaba de 5,695metros de tubera, actualmente cuenta con 14,820 metros de tubera de concreto y PVC.

El efluente de las lagunas de estabilizacin, son descargadas en el ro Chiquito; sin embargo,aguas arriba del punto de vertido esta corriente, recibe las descargas de teneras, por lo cual suaspecto a la altura del matadero Municipal es de aguas negras frescas.

Este sistema de alcantarillado sanitario fue diseado para conducir solamente aguas residualesdomsticas, sin embargo en tiempo de lluvia se observa el incremento de su descarga en laslagunas de estabilizacin El Cocal y el cambio de color gris a color caf oscuroconfirmando que hay infiltracin de parte del alcantarillado pluvial, posiblemente de tragantesen las calles.

La red del alcantarillado sanitario que descarga en las lagunas El Cocal cuenta con unalongitud de aproximadamente 14,820 metros lineales y est constituida de la siguiente forma:

DIMETRO

(mm)

DIMETRO

(PULGADAS)

LONGITUD

(METRO)200 8 10,170250 10 1,900300 12 2,050375 15 150525 21 550

TOTAL 14,820

En la zona II de la ciudad de Len se registraba 3,632 conexiones domiciliares lo que

totalizaba un 30 % del total de conexiones existentes en los registros de la filial de INAA

4

Len.

El nmero de conexiones domiciliares de la ciudad de Len hasta el mes de octubre del ao1996, era de 12,107 de las cuales 8,475 conexiones (70%) descargan a las lagunas de Sutiava.


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


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3.7.2. -DESCRIPCIN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTOEl sistema de tratamiento del Barrio El Cocal de la ciudad de Len constaba de dos lagunasfacultativas orientadas en paralelo cuyo fin ha sido mejorar la calidad del agua residualproveniente del alcantarillado sanitario.

3.7.3 -FORMAS DE LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACIN EL COCAL:

Estas lagunas son de forma rectangular orientadas en paralelo de Este a Oeste, cada lagunacon dimensiones de 150 m. de largo por 72.05 m. de ancho, para una superficie por lagunade 10,807.50 m2; el agua presenta generalmente un color verde oscuro, pero sin embargo enla zona donde estn las tres canaletas de descarga, el color es gris y en pequeas cantidadessta se torna color caf 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 ST A B I L I Z A C I N " E L C O C A L " .

D e s c a r g a f i n a l .

Canale

tasde

salida.

RI

UITO. C

analetasParshal

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

sParsha

OCHIQ

Canaleta

l

Canale

salida.

tasde

C a n a l e t a s d e e v a c u a c i nCaj a d e sa l i d a Gr a l .

P . M . . . . . . . . . . . . P u n to d e m u es tr eo.

r i o c h i q u i t o .

C L A V E .

Canaleta

sde

entrada.

Canaleta

trad

Can a l e t a s d eap r o x i m ac i o n

C a j a d e e n t r a d a .

P . M . # 3 .

2.

P . M . # 1 .

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

sde

en

P.M #

as

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

3.7.4.- CAJA DE ENTRADA:

Unidad de seccin rectangular construida de concreto reforzado, orientada de Este a Oestecon dimensiones de 2m. x 2m. x 1.5m recoge las agua residuales domsticas provenientes del

sistema de alcantarillado sanitario.

Frente al tubo de entrada se encuentra una pantalla de concreto reforzado, que disipa la fuerzadel flujo de descarga y as deshace los slidos que an llegan a la caja de entrada;perpendicular a sta se encuentra una seccin tambin de concreto reforzado rematada con unparte aguas para distribuir el caudal en dos secciones compuestas de vertederos triangulareslas que descargan y regulan el caudal que ingresa a las lagunas. En la seccin Norte dentro dela caja se ha conectado una tubera de 16 pulgadas de dimetro, que descarga directamente en



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el ro Chiquito, sta tubera cubierta por una pantalla de acero se utiliza para desviar el flujo enexceso debido a la suma de aguas pluviales que invaden el alcantarillado sanitario en horas delluvia. La caja de entrada est 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 perfectascondiciones estructurales. Las canaletas de entrada tienen una plantilla de 0.6 metros por 1.10metros de alto con 125.31 metros de longitud y una pendiente de %, equipadas con rejas,con el objetivo de retener los slidos de considerable tamao que tratan de ingresar a laslagunas. Estas unidades estn construidas con 9 varillas de acero liso de pulgada espaciadasa 0.0063 metros de centro a centro conectadas en una bandeja metlica de 0.65 por 0.65metros con ngulo de inclinacin de 45o.

Las canaletas descargan en las lagunas mediante delantales de concreto de 1.00 metros deancho y 4.40 metros de largo, para evitar la erosin de los taludes, cada laguna cuenta con tres(3) descargas esto ayuda a prevenir la formacin de zonas muertas a la entrada y socavamientode los taludes.

3.7.6.- MEDIDORES DE CAUDALES:

En la caja principal de distribucin existen medidores vertederos triangulares y canaletasparshall en los canales de salidas de cada laguna.

3.7.7.- ESTRUCTURAS DE SALIDA:

Existen cuatro cajas de salida las que descargan a travs de orificios sumergidos, compuestospor tubos de PVC de 8 de dimetro y pendiente de 2%, capacidad de 25 lps cada una estaestructura consiste en cajas de mampostera y concreto reforzado con dimensiones exterioresde 1.20 metros de ancho y 1.70 metros. La evacuacin de las aguas de salida hacia el puntode disposicin en comn se realiza mediante canaletas recolectoras de concreto reforzado de0.50 metros de plantilla con una longitud de 60 metros equipadas con un par de canaletasParshall, cada una descarga el agua tratada a una caja de concreto reforzado con seccin de 1metros 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 travs de un canal rectangular (tipo aireador de

cascada) de concreto reforzado con pendiente de 22.07% y una longitud de 32 metros medidosdesde la caja de salida hasta finalizar el canal en el margen del cuerpo receptor, donde deexisten seis dados de concreto que sirve de disipador de velocidad del flujo los que evitansocavamiento en el rea de descarga.



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desperdicios que puedan ocasionar problemas de atascamiento en los diferentes equipos:aireadores, bombas, canales, etc. Para este tipo de tratamiento, se usan como equiposprincipales rejillas, trituradores, desarenadores, trampas de grasas, etc.

Los tratamientos primarios: Tienen como objetivo remover aquellos contaminantes quepuedan sedimentar, como slidos sedimentables y suspendidos, tambin aquellos que puedan

flotar como por ejemplo las grasas.

Los tratamientos secundarios: Estos fundamentan la remocin del material contaminante atravs de procesos bioqumicos, en los cuales los microorganismos son los encargados de ladegradacin de la materia orgnica contenidas en las aguas residuales.

Dentro de los tratamientos secundarios podemos encontrar varios tipos (los cuales pueden seraerbicos, anaerbicos y facultativos, entre los conocidos se mencionan:

Lodos activados Lagunas de estabilizacin Filtros percoladores Zanjas de oxidacin Biodiscos Sedimentador secundario.

Los tratamientos terciarios o avanzados: Estn basados en el mejoramiento de la salida delefluente a travs de tratamientos especficos. En dependencia de sus caractersticas se puedenutilizar para: remocin de Nitrgeno (intercambio inico, desnitrificacin, cloracin),remocin de Fsforo (precipitacin qumica) y remocin de inorgnicos disueltos (oxidacinqumica y carbn activado). Tambin los tratamientos terciarios se aplican para el

acondicionamiento y disposicin final de los lodos a travs de la concentracin, digestin,incineracin y disposicin final de stos mediante procesos especficos para cada etapa.

Se puede decir, que todos los tratamientos anteriormente mencionados se dividen segn losprocesos biolgicos y adems procesos fsico-qumicos (tratamientos secundarios).

4.3- LAGUNAS DE ESTABILIZACIN.

Pueden ser definidas como una estructura simple para embalsar residuos lquidos denaturaleza orgnica con perodos de retencin de magnitud considerable (1 a 40 das). Sutratamiento se efecta a travs de procesos naturales: fsicos, biolgicos y bioqumicos,

denominados auto- depuracin o estabilizacin. Estos procesos naturales condicionesparcialmente controladas son los responsables de la transformacin de compuestos orgnicosputrescibles compuestos minerales u orgnicos ms estables.

La materia orgnica que ingresa a la laguna de estabilizacin est constituida de slidossedimentables y no sedimentables, coloidales y en solucin. El material sedimentable ycoloidal floculado, sedimenta principalmente en las proximidades de la entrada para formar



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una camada de lodo, la materia restante permanece en medio lquido. La camada de lodo y losslidos orgnicos sedimentados son estabilizados por bacterias formadoras de cido y metanoque, en condiciones anaerobias, liberan gases a la atmsfera y compuestos solubles al mediolquido.

A determinadas condiciones de temperaturas y cantidades de materia orgnica presente en la

laguna, la gasificacin puede ser responsable de la reduccin de un 20 a 30% de cargaorgnica expresada como demanda bioqumica de oxgeno (DBO) aplicada a la laguna. Lamateria orgnica soluble resultante de esa composicin, acarrea un incremento de DBO enmedio lquido. Ref. 17.

4.4.- REACCIONES BIOLGICAS EN UNA LAGUNA DE ESTABILIZACIN

Los micro organismos presentes en una planta de tratamiento de aguas residuales pueden darlugar a mucho cambios bioqumicos. Las principales reacciones biolgicas que se observan enuna laguna de estabilizacin comprenden los siguientes fenmenos

1. Oxidacin de materia orgnica por bacterias aerobias.

2. Nitrificacin de las protenas y de otros compuestos nitrogenados por bacterias aerobias.

3. Reduccin de la materia orgnica por bacterias anaerobias presentes en los depsitos yestratos lquidos del fondo.

4. Oxigenacin de los estratos lquidos superficiales, por las algas.

Actualmente se aceptan ciertos hechos bsicos relativos a la oxidacin de los residuosorgnicos:

El oxgeno disuelto se reduce durante la estabilizacin de la materia orgnica.

La rapidez de la oxidacin es independiente de la cantidad de oxgeno disueltodisponible.

El tipo y el nmero de organismo presente es importante.

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

carcter de la materia orgnica oxidable, ref. 17.

4.5.- TIPOS DE LAGUNAS DE ESTABILIZACIN.



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Las lagunas de estabilizacin pueden ser clasificadas en:

Anaerobias:

Son aquellas que operan con cargas orgnicas de modo tal que no exista oxgeno molecularlibre a travs de todo su volumen o los procesos de fermentacin cida y metanognica

predominan en la camada de lodo y no en el lquido sobrenadante. Pueden alcanzar unaprofundidad de hasta seis metros, con el objetivo de mantener el calor y las condicionesanaerobias.

a) Aerobias:

Son lagunas que permiten la penetracin de la luz en toda su profundidad. Las lagunasaerobias aceleradas tienen una profundidad de 0.3 a 0.5 metros y son mezcladasmecnicamente de modo que todas las algas estn expuestas a la iluminacin solar, evitandoasimismo, la formacin de una camada de lodo en el fondo. Son proyectadas para maximizarla produccin de algas. Otro tipo de lagunas aerobias pueden alcanzar una profundidad de 1.5

m. y se utilizan para elevar al mximo la produccin de oxgeno.

b) Facultativas:

Modelo dinmico de las lagunas facultativas donde se da la transferencias de fases como lamezcla producto del viento, la accin de la irradiacin solar, sedimentacin, desprendimientode gases, proceso de fotosntesis de la algas etc.

ZONA AEROBICAZONA FACULTATIVA

ZONA ANAEROBICAGases

Vientos

Vientos

Metano

Vientos

Luz Solar

Son aquellas donde ocurre una estabilizacin aerobia en una zona donde la penetracin de laluz es efectiva y una fermentacin anaerobia en la camada de lodo en el fondo. La produccinde oxgeno proviene, en mayor proporcin, de la actividad fotosinttica de las algas y enmayor grado, de la reaireacin superficial.

Fig. 4. LAGUNA FACULTATIVARef. Diseo, evaluacin y mantenimiento de las lagunas de Estabilizacin. Fabin Ynez

c) De maduracin:En el fondo de las lagunas se forma la primera zona que es un estrato de lodo anaerobioconformado por los slidos sedimntables que se acumulan en el los microorganismo, en esta



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son utilizadas para el tratamiento terciario de efluentes de estaciones de oxidacin biolgica,tales como filtros biolgicos, lodos activados y lagunas facultativas. La finalidad es producirun efluente de alta calidad a travs de la concentracin de nitratos y fosfatos y en pequeasproporciones, una reduccin adicional de DBO.

4.6.- LAGUNAS TIPO FACULTATIVO

Los estanques de estabilizacin facultativos son aquellos en los que la capa superior esaerobia, la zona central contiene bacterias facultativas y la zona de fangos es realmenteanaerobia. Actualmente la mayora de los estanques de estabilizacin que tratan aguasresiduales crudas son del tipo facultativo.

Los slidos sedimentables forman en si una capa de fangos de organismos animales yvegetales, en las lagunas que reciben agua residual cruda la formacin de slidossedimentables est en funcin de la temperatura.

Los estanques facultativos se oxigenan principalmente por la actividad fotosinttica de las

algas bajo la influencia de la radiacin solar, aunque en los grandes estanques la aireacinsuperficial por la accin del viento tambin aporta una importante proporcin de oxgeno.

El efecto del viento produce adems, uno de los factores ms importantes, para elfuncionamiento de un estanque facultativo como es la mezcla, producto de la energa delviento lo cual depende de la extensin superficial del estanque. Ref. 17.

El efecto de la mezcla en el funcionamiento del estanque es sumamente importante, puesdurante el da la mezcla proporciona una distribucin uniforme de la temperatura y deloxgeno en toda la masa de agua estableciendo as condiciones aerobias hasta las zonas msprofundas de ste. Esta mezcla es utilizada tambin para transportar a las algas que carecen demovimiento propio a la zona donde existe energa luminosa utilizable.

Es tpico que durante horas de la maana en donde la temperatura es uniforme en todo elestanque se produce mezcla completa; sin embargo, debido a la irradiacin solar, latemperatura aumenta gradualmente y con la colaboracin de la accin del viento en la capassuperiores de las aguas de las lagunas dan origen a la formacin de temperaturas diferentesentre los estratos de agua superficiales las aguas que se ubican en el fondo de las lagunas.

Despus del medioda y por la tarde puede iniciarse un segundo perodo de mezcla en lasformas que se indican a continuacin:

a) Encima de la termoclina y en condiciones de calma (sin viento), las capas superiores deagua pierden su calor ms rpidamente que las capas de agua del fondo, las ms fras sehunden provocando una mezcla en donde la temperatura bajo la termoclina permanececonstante en todo el estanque.

b) Cuando sopla viento, en general durante el perodo de temperaturas decrecientes, laenerga transmitida por ste al agua situada por encima de la zona de transferencia de



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calor, en algunas etapas sobrepasa las fuerzas de estratificacin ocasionando que latemperatura sea uniforme en toda la capa de lquido.

Es posible que durante el verano y cuando las velocidades del viento son bajas, elenfriamiento por radiacin no sea suficiente para homogenizar la temperatura en todo elsistema de laguna y persista la zona de transferencia de calor los vientos continuos y fuertes

aumentan la mezcla y compensan tambin la disminucin de la oxigenacin fotosinttica queresulta cuando se presenta un cielo moderadamente cubierto.

La mezcla es un parmetro fsico importante que afecta el crecimiento de las algas ya quemuchas algas no son mviles por s mismas y se precisa de la mezcla para llevarlas a la zonade penetracin efectiva de la luz. A causa de la adsorcin de la luz solar por las clulas de lasalgas la penetracin efectiva puede ser inferior a 1 metro, en consecuencia, la formacin deoxgeno suele quedar limitada a la capa superior.

La temperatura es de gran importancia porque afecta la velocidad de la degradacinbioqumica, la mezcla, la temperatura media, las fluctuaciones diarias y las variaciones

anuales influyen todas ellas en los procesos biolgicos, fsicos y qumicos del estanque.

Es un hecho relevante e importante de mencionar que los procesos antes mencionados estncontrolados esencialmente aunque no totalmente por el tiempo de retencin, la mezcla, latemperatura y la actividad fotosinttica de las algas. Ref. 14, 15, 16.

4.7.-ARREGLO O DISPOSICIN DE LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACIN.

El tratamiento de aguas residuales se puede efectuar en una, dos o ms lagunas; cada lagunase denomina clula y el conjunto, sistema de lagunas. La experiencia ha demostrado que eltratamiento biolgico en una serie de lagunas es ms eficiente que en una laguna de reaequivalente.

Existen los siguientes arreglos:

a) Operacin en serie:

Particularmente en caso de ser usadas tres o ms lagunas. En este tipo de arreglo, el lquidofluye de una unidad a la otra. La primera clula recibe el residual bruto y se llama laguna oclula primaria, la segunda recibe el efluente tratado por la primera y se llama secundaria yas sucesivamente. Normalmente, tratndose de residuales sanitarios, una tercera laguna seconsidera de maduracin o pulimento. Este sistema tiende a minimizar las cantidades de algasy otros contaminantes en la ltima clula, obtenindose un efluente de mejor calidad.

b) Operacin en paralelo:



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Cuando se desea reducir la carga orgnica de clulas primarias. En este tipo de sistema, dos oms clulas, reciben, simultneamente, cargas orgnicas proporcionales a sus capacidades ypueden recibir residuales brutos o efluentes parcialmente tratados de unidades que lasanteceden. Este arreglo proporciona mejor distribucin de slidos sedimentables y laflexibilidad de retirar, provisionalmente, una clula para limpieza y distribuir, durante esafase, la carga a las dems unidades.

Por ltimo, existe la posibilidad de utilizar bombas para recircular el efluente de una laguna asu propia entrada o la entrada de cualquier laguna precedente en un sistema de lagunas enserie. En algunos casos, sta recirculacin se considera en lagunas facultativas unicelulares,donde el bombeo del efluente a la entrada de la misma laguna corrige las deficiencias deoxgeno disuelto, sirve de auxiliar en la prevencin de olores y en el surgimiento decondiciones anaerobias en la zona de alimentacin de la laguna.

4.8.- FACTORES QUE AFECTAN EL FUNCIONAMIENTO DE LAS LAGUNASDE ESTABILIZACIN FACULTATIVAS.

Existen factores constituidos por fenmenos meteorolgicos que pueden afectar elfuncionamiento de las lagunas de estabilizacin facultativa entre los cuales podemos nombrar:

a) Vientos:

Tiene un papel importante en la homogenizacin de la masa lquida, permitiendo un mejorcontacto del afluente con los microorganismos existentes en las lagunas. La energa del vientodepende de la extensin superficial del estanque, ste puede contribuir a la introduccin deoxgeno del aire en la masa lquida, cuando la concentracin de oxgeno disuelto desaturacin es mayor que el oxgeno en las lagunas y se considera recomendable que ladireccin del viento ocurra del efluente hacia el afluente.

c) Temperatura:

Afecta la velocidad de la fotosntesis y el metabolismo de las bacterias responsables de ladepuracin de residuales. A temperaturas bajas la concentracin de oxgeno disuelto tiende aser mayor y la actividad biolgica decrece. En relacin a la digestin del estrato de lodo sepuede afirmar que la actividad de fermentacin no ocurre significativamente bajo 170C; apartir de 300C, la fermentacin anaerobia de lodo se intensifica a tal punto que los gasesproducidos podran en lagunas con profundidades de 2 metros arrastrar a la superficie placasde lodo del estrato del fondo, la produccin ptima de oxgeno ocurre en torno a 200C y250C.

c) Precipitacin Pluviomtrica:No produce efectos duraderos que afecten las lagunas, sin embargo provoca una dilucin delas aguas residuales, disminucin del tiempo de retencin, cambios sbitos de temperatura enla



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masa lquida, arrastres significativos de poblacin de algas y por lo tanto una reduccin oanulacin temporal del rendimiento de la laguna.

d) Evaporacin:

Una evaporacin intensa podra tericamente, producir un aumento de la salida del medio,

con efectos nocivos para los procesos osmticos en las paredes celulares de losmicroorganismos.

e) Factores Qumicos:

Los principales factores qumicos que afectan en la operacin normal de una lagunafacultativa son: pH, materiales txicos, nutrientes y oxgeno disuelto.

Las lagunas facultativas necesitan un ambiente ligeramente alcalino para el mejor desempeodel proceso de oxidacin. El pH en una laguna vara a lo largo del da en los diferentesestratos de lquido prevaleciendo en la superficie los valores ms elevados. Normalmente, los

valores de pH son bajos durante las primeras horas de la maana, aumentando al transcurrir elda, en el perodo en el cual las algas se encuentran en plena actividad fotosinttica, paradescender nuevamente en la noche.

Tanto las bacterias como las algas necesitan de una fuente de nutrientes para crecer ymultiplicarse, requirindose en mayor cantidad: nitrgeno, fsforo y carbono, elementos queabundan en los residuales domsticos. Para las bacterias aerobias una relacin aproximada deDBO / Nitrgeno / Fsforo de 100:5:1 se considera suficiente.

4.9.- FUNCIN DE LAS ALGAS EN UNA LAGUNA DE ESTABILIZACIN

En las lagunas de estabilizacin las algas son un valioso elemento por que producen oxgeno atravs del mecanismo conocido como fotosntesis, por la noche cuando no hay luz para ejercersu funcin fotosinttica las lagas consumen oxgeno en las respiracin. Esta accin tambintiene lugar en presencia de la luz solar, sin embargo la reaccin neta es la produccin deoxgeno.

La capacidad de las algas para producir oxgeno es vital para ecologa del medio acuoso, paraque un estanque de oxidacin aerobio o facultativo funcione eficazmente es imprescindibleque las algas proporcionen oxgeno a las bacterias aerobias y hetertrofas.

El oxgeno liberado por la algas a travs de proceso de fotosntesis es utilizado por la bacteriasen la degradacin aerobia de la materia orgnica. Los nutrientes y el anhdrido carbnicosliberados en la degradacin, son a su vez utilizado por las algas ref .9, la relacin cclicasimbitica entre las algas y las bacterias se muestra en la figura 5.



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A L G A S

B A C T E R I A SM A T E R I AO R G A N I C A

O X I G E N O

N U E V A SA L G A S

N U E V AB A C T E R I A S

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

H 2O

E N E R G I AS O L A R

R E L A C I O N C IC L I C A

Fig. No 5 Relacin cclica simbitica entre las algas y las bacterias.

Como consecuencia de que las algas utilizan anhdridos carbnicos en su actividadfotosinttica pueden producirse elevados valores del pH, al aumentar el pH los componentesdela alcalinidad cambian, entonces la alcalinidad del carbonato y del hidrxido tiende apredominar al igual que en el caso del oxgeno disuelto y esto debido a que existe unavariacin diurna del pH, durante el da las algas consumen anhdridos carbnicos, lo quesupone un aumento del pH mientras que por la noche lo produce, significando un descenso delpH.

La materia orgnica muerta o putrescible de las aguas residuales no es eliminada de laslagunas de estabilizacin si que es ESTABILIZADA o dicho de otra manera es transformadaen materia orgnica VIVA presente en el protoplasma de las algas, pero si mueren tornan a

ser materia orgnica putrescible con un alta demanda DBO.Existen investigaciones que indican que esto no sucede; ya que en el cuerpo receptor, las algasse integran a la cadena alimenticia de los seres acuticos siendo su desaparicin final unproceso bastante complejo. Ref. 17.

4.10.- CARACTERSTICAS DEL FLUJO HIDRULICO.

Al estudiar la cintica del proceso que se lleva a cabo en una laguna de estabilizacin, cabemencionar varias hiptesis de flujo hidrulico:

a) Flujo de mezcla completa:

Este tiene lugar cuando las partculas que entran a la laguna son inmediatamente dispersas portodo el recinto, en donde las partculas salen del estanque en proporcin a su poblacinestadstica. La mezcla completa se lleva a cabo si el contenido del estanque esta uniforme ycontinuamente distribuido, adema este tipo de mezcla sucede cuando las lagunas estaexpuestas a buen viento y sin estratificacin termal.



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b) Flujo en Pistn:

Este se da cuando las partculas del fluido pasa a travs del estanque y son descargadas en elmismo orden con el que entran, las partculas conservan su identidad y permanecen en el,

estanque durante un tiempo igual al de retencin terico. Este tipo de flujo esaproximadamente el que se produce en estanque alargados (L/B>3) y en los que no existedispersin longitudinal. Sin embargo estudios realizados, demuestran que no hoy lagunas quetrabajen totalmente bajo el rgimen de flujo en pistn y mezcla completa, en realidad laslagunas lo hacen bajo un rgimen de flujo disperso o arbitrarios.

c) Flujo arbitrario o disperso:

Se da cuando se presenta cualquier grado de mezcla parcial comprendida entre el flujo enpistn y el de mezcla completa o se presentan simultneamente. Este tipo de flujo es msdifcil de descubrirlo matemticamente por lo que en el tratamiento matemtico de los

procesos biolgicos y qumicos se pueden emplear modelos ideales de flujo en pistn o demezcla completa. El problema se complica aun ms por la presencia indeseable de zonasmuertas (donde no ocurre flujo alguno). (Ref. 18.)

4.11.- BALANCE HDRICO EN UNA LAGUNA DE ESTABILIZACIN.

En una laguna de estabilizacin el balance suele ser dado por la Ecuacin:

Qe= Qa + (Pr + Pc) (E + Pe) [m3/d lts/d]

De la cual:

Qe = Caudal efluente.Qa = Caudal afluente de aguas residuales.Pr = Precipitacin que recibe la laguna.Pc = Infiltracin de agua subterrnea a la laguna (ocurre cuando el nivel fretico

est sobre l de la laguna).E = Evaporacin.Pe = Prdidas por percolacin (sucede cuando el nivel fretico est por debajo de las

lagunas y stas no se han sellado).

La mayora de las lagunas de estabilizacin que no han logrado cumplir su objetivo ha sidopor causa de un balance hdrico inadecuado ya que son pocas las lagunas que han fallado poraplicarle una carga orgnica mal calculada, puesto el diseo por carga orgnica es msflexible que por balance hdrico. ( Ref. 17)



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4.12.- DIFERENTES MODELOS DE CLCULOS DE LAGUNAS DE ESTABILIZACIN

Procedimiento para el tratamiento de la informacin a travs de diferentes tpicos

a) CARGA TOTAL APLICADA (Cta) A LAGUNAS DE ESTABILIZACIN.

Se define como la tasa de flujo afluente a la laguna multiplicado por la demanda de oxgenoque 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 extensin superficial de la laguna; y debe estar

dentro de rango de carga admisible para lagunas del tipo facultativo.

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

c) CARGA SUPERFICIAL LIMITE ADMISIBLE (Csm) PARA LAGUNAS FACULTATIVAS.

Existe un lmite mximo de carga orgnica para lagunas facultativas y que tiene que sersiempre mayor que la carga que reciben los estanques primarios, para que este estanque nocorra el riesgo de tornarse anaerobio; es decir que el estanque primario fallara comofacultativo, eliminando su estrato aerobio y convirtindose en anaerobio en toda su

extensin. Ref. 15.

Se han determinado 2 correlaciones para cuantificar la carga mxima admisible la cual varacon:

1. La temperatura promedio mensual del agua en el mes ms fro. (t)

2. La temperatura promedio del aire en el mes ms fro, (tai). En ambas correlacionesla temperatura se expresa en 0C.

3. La correlacin obtenida en funcin de la temperatura del agua, se desarroll en elPer, con el procesamiento de datos de carga en funcin de la fraccin del amonacopresente. La ganancia de amonaco NH3 slo es posible como resultado de losprocesos anaerobios, Ynez concluy que para cargas sobre 357.4 Kg/(Ha.da)predominan los procesos anaerbicos, quedando establecida la carga mximaadmisible por la correlacin.:

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



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Alternativa cuando no se cuenta con datos de temperatura del agua residual, se estimala carga mxima admisible con la siguiente correlacin reportada por Mc Garry yPescod:

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

Esta correlacin fue determinada a travs del procesamiento de datos operativos de muchasinstalaciones en el mundo.

Es importante indicar que el valor de carga lmite aplicable debe determinarse enconsideracin 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 industriales4. El tipo de sistema de alcantarillado.

g) TIEMPO DE RETENCIN HIDRULICO

PR = V /Qa (das) (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 200C ( K 200C).

Utilizando los modelos en equilibrio continuo uno de los principales problemas ha sidoescoger una la ms adecuada para la constante de reaccin global - K - los valoresreportados por varios investigadores para esta constante, varan ampliamente desde 0.1hasta valores por encima de 2. En general la tendencia ha sido mayores valores de K paramenores periodos de retencin.

Investigaciones realizadas en San Juan, Lima, Per han servido para desarrollar la correlacin- K - versus el periodo de retencin PR para las lagunas primarias y secundarias los datosde la constante K han sido procesados segn la formula:

K= PR / ( A + B * PR ) (6)

De un estudio de regresin efectuado en la mencionada investigacin se obtuvieron datosestadsticos de A = - 14.77 y B = 4.46 para todas las observaciones dentro de los lmites deconfianza del 96% y con un coeficiente de correlacin de 0.916 lo cual es estadsticamentesignificativo sustituyendo estos valores en la siguiente ecuacin obtenemos:



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

El uso de la correlacin anterior es recomendado para perodos de retencin de 8 o ms das.

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 reaccin biolgica Kt es muy importante al momento de valorar la eficiencia total de un proceso de tratamientobiolgico. La temperatura no slo influye en las actividades metablicas de la poblacinmicrobiolgica sino que tiene un profundo efecto en los factores tales como las tasas detransferencias de gases y caractersticas de sedimentacin de los slidos biolgicos. Elefecto de la temperatura sobre la velocidad de reaccin de un proceso biolgico se expresade la siguiente forma:

Kt= F 200c * (t-20) (8)

Donde: K 200

C= velocidad de reaccin a 20oC= coeficiente actividad-temperatura = 1.085 para degradaciones de DBOt = temperatura a que funcionan las lagunas primarias y secundarias.

J) FACTOR DE DISPERSIN d EN LAGUNAS DE ESTABILIZACIN

Del factor de dispersin depende la eficiencia de remocin de coliformes fecales, tal factoren investigaciones a escala de campo se determina con trazadores, dependiendo en funcin devarianza y retencin promedio; el factor de dispersin varia desde cero (0) en el caso de unreactor con flujo en pistn hasta infinito ( ) para un reactor de mezcla completa. Aunqueeste intervalo es tericamente desorbitante los estudios efectuados indican que su margen devariacin es estrecho; en lagunas de estabilizacin este varia de 0.2 a 4. Ref. 1

Para la determinacin del factor de dispersin, ste se obtuvo en base a un estudio exclusivode datos de 24 pruebas de trazadores, a escala completa vlidas por un alto porcentaje derecuperacin del trazador. Los factores de dispersin han sido agrupados para las diferenteslagunas, segn la respectiva relacin largo/ancho - L / B - y se desarroll la siguientecorrelacin con un significativo coeficiente de relacin de 0.99954.

d= (L/B) / ( -0.26118+0.25392 (L/B) + 1.01368 ( L/B)2) (adimensional) (9)

El uso de la correlacin de la carga removida para lagunas primarias, ofrece las mejoresventajas de uso, como son la simplicidad y dependencia solamente de una variable.



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k) METODOLOGA DEL CEPIS PARA DETERMINAR LA MATERIAORGNICA REMOVIDA

El empleo de la metodologa del CEPIS para la determinacin de la cantidad de materiaorgnica removida es recomendable a falta de mejores herramientas. El clculo de cargasremovidas considera prdidas por infiltracin, En evaluaciones realizadas en San Juan Lima,

Per 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 LAREMOCIN DE LA MATERIA ORGNICA.

La formulacin principal para reduccin de compuestos orgnicos fue propuesta por Maraisy Shaw; y est basado en un balance de material, asumiendo reaccin de primer orden ymezcla completa. La solucin en estado de equilibrio continuo es:

S = Sa / (1 + Kt * PR) ( mg /lt) (11)

Donde: Sa DBO5 total del afluente. mg / ltS DBO5soluble del efluente. mg/ltKt : Constante de biodegradabilidad tasa neta de asimilacin

de DBO a la temperatura del desecho d-1

PR: Perodos de retencin. (Das)

m) TASA DE MORTALIDAD NETA DE COLIFORMES FECALES Kb-

La tasa de mortalidad de coliformes fecales es aplicable tambin para salmonellas,establecidas para una velocidad de reaccin de 200 d-1, con un promedio aceptable de 0.84d-1 en lagunas facultativas. Para las condiciones del Per se ha asumido un factor dedependencia de temperatura. La correccin 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 REDUCCINDE COLI FECALES

Marais desarrollo tasas globales de mortalidad de coliforme fecal a travs de determinacionesen afluente y efluente bajo la suposicin de mezcla completa. Estos valores variaron de 0.3a 8 con un promedio de 2d-1 bajo estas suposiciones se propuso la siguiente formula:



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

Eficiencia = ((No N) / N ) * 100

Donde : No = Conteos de coliformes fecales en el afluente. NMP / 100mlN = Conteos de coliformes fecales en el efluente, NMP/100ml

Kb = Tasa de mortalidad de coliformes d -1 PR = Perodos de retencin por mdulos. (Das).

) MODELO DE WEHNER Y WILHELM (FLUJO DISPERSO PARA REDUCCINDE BACTERIAS.

La aplicacin de este modelo es correcta para describir la reduccin de bacterias en unalaguna de estabilizacin, en donde la poblacin microbiana est directamente asociada con ellquido.

En una evaluacin intensiva donde las lagunas no se ajustan a sub-modelos hidrulicos deflujo de tipo pistn o de mezcla completa, la evaluacin debe efectuarse con la ayuda demodelos ms complicados, el modelo de dispersin axial es el ms empleado, porque en suslmites cubre los dos anteriores, y tiene aplicabilidad para la descripcin real de la reduccinde bacterias. La inclusin de las caractersticas de dispersin en las ecuaciones de diseopredicen mejores resultados porque sta da razn de los fenmenos hidrulicos que ocurrenen las lagunas; forma del estanque, velocidad de flujo, corto circuito y dispositivos deentrada y salida. Sin embargo, el uso del modelo de flujo disperso no da razn de laexistencia de zonas muertas o estancadas las cuales reducen el volumen efectivo. Lasiguiente relacin permite interpretar adecuadamente los datos para reduccin bacteriana deuna evaluacin intensiva de campo de una laguna funcionando en equilibrio continuo.

N = NO* ( 4 a e( 1/2d).)/ ((1+a)2e a/2d (1 a )2e a/2d) (14)

A = ( 1 + 4 * Kb * d * PR)1/2 (adimensional)

No = Conteos de coliformes fecales en el afluente. NMP/100mlN =Conteos de coliformes fecales en el efluente. NMP/100ml.

a: constante del modelo, expresada por correlacin e: exponencial.d: factor de dispersin. Correlacin



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V. METODOLOGA

PROCEDIMIENTO.

5.1. I Etapa:

Esta etapa se realiz con el fin de conocer a fondo el problema y las posibles formas deenfrentarlo, abarcando los siguientes aspectos:

Reconocimiento del campo de trabajo. Ubicacin de los puntos de muestreos y de medicin del caudal (Fig. 3). Capacitacin de las tcnicas de anlisis de laboratorio para aguas residuales. Preparacin 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 unplan de trabajo definido, se desarrollaron las siguientes actividades:

5. 2.1 - Recoleccin y preparacin de muestra:

Los muestreos se efectuaron durante siete das; tres das consecutivos y cuatro das una vezpor semana durante un mes. La toma de muestra y medicin de caudales se realiz en puntosseleccionados como los ms representativos (Entrada general y salidas individuales de cadalaguna) durante un perodo consecutivo de veinticuatro horas a intervalos de dos hora cadatoma de muestra. El tipo de muestra recolectada es compuesta y en forma manual. Lapreservacin de las muestras se realiz en termos con hielo.

5. 2.2- Medicin de caudales:

La medicin del flujo de aguas crudas se realiz a travs los vertederos triangulares tipoThompson ubicados en la caja de entrada, en la salida se efectu mediante lectura enestructuras de rgimen critico (Canaletas Parshall), para determinar el comportamiento delflujo en el transcurso de todo el da se empleo la siguiente correlacin:

Vertedro triangular Tipo Thompson 90Q = 1.4 * H5/2(m3/seg)H Carga Hidrulica

Canaletas ParshallQ = 2.2 * W * H3/2

Q Caudal en m3/sW Ancho de la garganta en metrosH Carga o altura de la lmina de agua en metros5.2.3- Parmetros fsicos-qumicos y bacteriolgicos Evaluados



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Los parmetros determinados in situ (en el campo) fueron slidos sedimentables, oxgenodisuelto, pH, y temperatura. El restante de los parmetros se determin en el laboratorio delPrograma de Investigacin y Docencia en Medio Ambiente (PIDMA-UNI).

Las tcnicas de laboratorio utilizadas en la determinacin de los parmetros fsicos, qumicos

y microbiolgicos se resumen a continuacin:

ANLISIS MTODOS E INSTRUMENTOSMicrobiolgicos:E. coli-fecales y totales NMP/100 (Numero ms probable)Fsicos:TemperaturaSlidos TotalesSlidos SedimntalesCaudal

TermmetroDiferencias de pesosConos ImhoffVertederos, Triangulares y canaletas Parshall

Qumicos:AlcalinidadDemanda Bioqumica de OxigenoDemanda Qumica de OxigenoNitrgeno AmoniacalNitrgeno OrgnicoNitrgeno del NitratoFsforo Total

Titulacin a la FenolftalenaWinkler e incubacinDicromato de potasio. (Reflujo cerrado)DestilacinMacro KjeldahlBricinaVanadomolibdato

Tabla 5.1

5.2.4- Verificacin de dimensiones del sistema de lagunas:

Se procedi a tomar en cuenta las consideraciones expuestas por mediciones efectuadas dasantes al inicio del muestreo de cada laguna; la medicin del tirante de las lagunas no serealiz por motivo econmico y tiempo, por lo cual se considero el valor de 1.65 m valorobtenido por la filial de INAA un mes antes a esta evaluacin.

5. 2.5- Determinacin del tiempo de retencin:

El perodo de retencin para cada laguna del sistema se obtuvo en forma terica, siendo elvalor presentado una relacin entre el volumen calculado tomando en cuenta el balancehdrico y el caudal afluente promedio.

5. 2.6- Procesamientos de datos:

Los resultados de las determinaciones de los diferentes parmetros, son presentados comovalores promedios, siendo estos valores la base fundamental para interpretar los resultados.

VI. DISCUSIN DE RESULTADOS OBTENIDOS



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6.1. COMPORTAMIENTO HIDRULICO

6.1.1. APORTES, DISTRIBUCIN Y VARIACIN DE CAUDALES.

En las tablas No. 7 y No. 8, del anexo II se muestran los resultados del aforo de caudalesefectuado durante 72 horas obtenindose caudales mnimos, mximos y promedio queingresan y egresan del sistema; segn resultados del muestreo efectuado durante el perodoque dur la actividad de campo, el caudal promedio fue de 44.47 lts/seg, equivalente a3,925.47 metros cbicos por da, correspondiente al 90.87% de la capacidad de diseo4,320.00 metros cbicos por da.

FLUCTUACIONES DE CAUDALES PARA LAS LAGUNAS.

Como resultado de las fluctuaciones se obtuvieron grficos del caudal que circula en cadalaguna. Los resultados indican caudales mximos y mnimos registrados dan un promedio de173.93 lts/seg ocurrido en horas de tormentas y 13.42 lts/seg en la madrugadas entre las02:00am y 03:00 AM, donde la actividad domstica particular se reduce al mximo.

Fig. 6.1 que compara el caudal mximo y mnimo 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 mximo

Caudal mnimo

6.1.2. BALANCE HDRICO



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Los resultados obtenidos a travs del balance hdrico indican que se dan prdidas hasta de8.78 lts/seg en todo el sistema de lagunas, considerando que la precipitacin pluvial tuvoincidencias considerables durante el perodo de muestreo; y que la temperatura del ambientefue la ms baja del ao, adems que la presencia de nubosidad provoc que la evaporacinno produjera efectos por lo que las prdidas indicadas pueden ser producto de dos situacionesuna de las cuales puede ser error de calibracin en los medidores de caudales, la otra

posibilidad que justifica las prdidas es la percolacin, se llega a esta conclusin en vista deque el nivel fretico de las lagunas est muy por debajo de las lagunas y las prdidas porpercolacin se dan cuando se presenta esta situacin.

El siguiente cuadro nos muestra la variacin promedio del caudal en la entrada y salida decada laguna y el sistema en general, de igual forma se muestran las perdidas.

cuadro No 6.1. Variacin promedio del caudal en las lagunas.

Caudal Laguna No 1. Laguna No 2. Sistemaentrada (lts/seg) entrada (ltrs/s) en general lts/seg

Caudal de Entrada(lts/seg) 21.93 22.54 44.47Caudal de Salida(lts/seg) 16.2 19.49 35.69

Perdidas 5.73 3.05 8.78

En la figura 6.12 se muestran los caudales que circulan en cada laguna y en el sistema engeneral, adems de las prdidas totales y las de cada laguna de estabilizacin.

Caudal de Entrada(l 21.93 22.54 44.47

Caudal de Salida(lt 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 Variacin de caudales en lagunas .

De acuerdo con lo antes expuesto no se consider evaporacin ni percolacin quedandoreducida la ecuacin de balance hdrico de la siguiente manera:



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Qentrada = Qa+ PrQsalida = 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=vaporacin(m/d)*Area superf. (m2)

6.1.3.- EXTENSIN SUPERFICIAL, VOLUMTRICA PERIODO DE RETENCINTERICO Y FACTOR DE FORMA DE LAS LAGUNAS.

En primer trmino, es importante recalcar que el perodo de retencin es fundamental en lareduccin de carga orgnica y patgenos; el valor terico obtenido corresponde a ocho das (8das) tiempo que se encuentra dentro del rango recomendado en la literatura especializada (desiete a diez das ) para lagunas facultativas (ref. 1).

En el cuadro 6.13. se expone el rea superficial total de cada una de las lagunas y del sistemade tratamiento en general, considerando el tirante promedio se obtuvo la capacidad de cadalaguna y del sistema en general, adems se expone el factor de forma producto de la relacinlargo y ancho de las lagunas del sistema de tratamiento, el volumen y el perodo de retencinterico de cada laguna de estabilizacin.

Cuadro 6.13. Perodos de retencin de lagunas.

LAGUNA rea superficial(m2) Volumen (m3) Tirante(m) P/Retencin Factor de forma

Laguna No.1 10,807.50 16,751.63 1.55 8.00 2.0

Laguna No.2 10,807.50 16,751.63 1.55 8.00 2.0

En el sistema 21,615.00 33,503.25 8.00

6.2. CALIDAD FSICA Y QUMICAS DEL AGUA RESIDUAL CRUDA

6.2.1Caracterizacin de los afluentes segn su nivel de contaminacin



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La calidad fsico-qumica del agua proveniente del alcantarillado se clasific dentro de lacomposicin tpica de las aguas residuales domsticas, segn los parmetros msrepresentativos. El afluente general se clasifica segn el nivel de concentracin y basado enlos parmetros como medianamente fuerte (ver cuadro 6.21)

Parmetros Valor Observado ComposicinTpica

Nivel deContaminacin

DBO5A20oC (mg/lt) 328


37/94


En la figura 6.14 se observa la variacin de la temperatura en la caja de ingreso y salida delsistema, durante el da en el efluente se observa una considerable variacin de temperaturadebido a obtienen calor a travs de la irradiacin solar, la mayor incidencia se da entre laocho de la maana y la seis de la tarde alcanzando su mxima temperatura al medio da,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.

TemperaturaenoC

Salida

Entrada

Figura 6.14 Variacin de temperatura del agua en lagunas.

PH

El pH de las aguas residuales es un valor de mucha importancia para el crecimiento de losmicroorganismos, ya que en su mayora no pueden tolerar niveles pH por encima de 9.5 pordebajo de 4; el pH ptimo para el crecimiento se encuentra entre 6.5 y 7.5 (ref. 2,9 y 11) espor eso que podemos afirmar que el pH encontrado en el afluente de las lagunas es eladecuado para la proliferacin de microorganismos.

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



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Variacin 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 6am

Tiempo en Horas.

pH

Entrada Salida

Fig. 6.15. Variacin de pH en lagunas.

En el afluente el valor del pH se considera normal para aguas de desechos domsticos (vertabla 3 y 4 del anexo II). Mientras que los valores del efluente son altos debido a que las algasusan bixido de carbono en su actividad fotosinttica, ello puede dar lugar a condiciones depH altos con alcalinidad relativamente altos. En estos casos las algas presentes en las lagunasfacultativas obtienen el carbono necesario para la sntesis celular de bicarbonato presente en elagua lo que produce altas variaciones diurnas del pH como se muestra en la Fig. 6.15..

Alcalinidad.

La alcalinidad este no es un parmetro de gran importancia, pues depende de las variacionesdel pH para saber si se debe a la presencia de carbonato o bicarbonatos estas variaciones no

ocurren en el sistema. La determinacin de la alcalinidad en el agua residual es importantecuando se va efectuar un tratamiento qumico, razn por la cual carece de importancia comoparmetro para evaluar en este sistema de tratamiento biolgico.En la figura 6.16 se muestran los resultados promedios del sistema .

Variacin 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 das

Alcalin

idadenmg/lts.

Entrada

Salida

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



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Los resultados obtenidos podemos decir que el promedio en el efluente es de 172.14 mg/l paraambas lagunas, en el efluente el promedio es de 319 y 387 mg/l para la laguna 1 y 2.

Slidostotales.

Los slidos del efluente de las lagunas de estabilizacin estn compuestos de:Una porte de slidos suspendido entrantes al sistema, y otra parte de ellos son retenidos en laslagunas por sedimentacin o suspensin, los slidos biolgicos o sea los que se convierten enbiomasa slida y que se producen por la actividad fotosinttica de las lagas celulares, ademsse componen de los slidos que generan las bacterias en la degradacin de la metera orgnicay de los slidos que se producen por las reacciones qumicas.

En el afluente de las lagunas los slidos totales se encontraron en concentraciones promediosde 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 slidos totales es de 20.41% para todo elsistema, lo que indica la poca capacidad de las lagunas para remover los slidos coloidalespresentes en el agua residual.(Ver anexo tabla No 5 y No. 6)

En el cuadro 6.22 se muestran los volmenes de slidos totales que ingresan y egresan delsistema, el volumen retenido es de 284.20 metros cbicos al ao, con una reduccin de lacapacidad volumtrica anual de 1.51% para la laguna No 1, y 1.12% para la laguna No 2.

LAGUNA Afluente EfluenteVret m

3

/aoLaguna No. 1 Vst.m3/ao 395,19 232,13 163,06

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

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

Cuadro 6.22 Volmenes de slidos Totales en el sistema de lagunas.

La presencia indeseables de estos slidos totales contribuyen a que exista materia orgnica

remanente que pueda ser aun biodegradable (slidos biolgicos) adems que justifica laexistencia de un DBO considerablemente alto en el efluente, estos slidos reducen muysignificativamente la capacidad volumtrica de las lagunas.



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En la figura 6.17. se muestra la capacidad de reduccin de slidos totales que ingresan alsistema

De los 812.20 m3/ao de slidos totales que ingresan al sistema el 17 % son retenidos en las

lagunas y el 33% es vertido al cuerpo receptor.

812.20m3/ao 33%

17%

Afluente Efluente Retenido

Slidos sedimentables.

La concentracin de los slidos sedimentables en el efluente oscila entre 2.2 a 4.3 ml/l paraambas lagunas; sin embargo durante la ocurrencia de lluvia se registraron valores mximos de8 a 10 ml/l, esto es debido a la presencia de agua de lluvia que ingresa al alcantarilladosanitario.

En el efluente los valores mximos varan de 3 a 2 ml/l para las lagunas 1 y 2 respectivamente;obtenindose 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 volmenes de slidos totales y los sedimentables encontrados, se dedujo que un80 % de los slidos totales que ingresan al sistema son sedimentables y el 20 % son filtrables,en cuanto a este parmetro podemos afirmar que el sistema en general no cumple con lasnormas de vertido, este exceso puede ser producto de la falta de un desarenador en losdispositivos de acceso.

Cuadro 6.23 Slidos sedimentables en lagunas.

LAGUNA Afluente Efluente Volumen Retenido neto

m3/ao

Reuccion volumetricade las lagunas

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



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Los resultados presentados en el cuadro 6.23 verifican la sedimentacin de estos slidos; seestima que el volumen de lodos acumulados en las lagunas equivale a 487.678 m 3/hab ao delodo hmedo, distribuido en las dos lagunas, con una reduccin de la capacidad volumtricapor ao de 0.025% y 0.020% para las lagunas No. 1 y No. 2 respectivamente.

161.54m3/ao

Solidos

sedimentables que

ingresan

649.22

m3/ao

487.68m3/ao

Afluente Efluente Volumen Retenido neto m3/ao

Figura 6.18. Se muestra la muestra la capacidad de reduccin de slidos sedimentables queingresan al sistema.

Las lagunas de estabilizacin son sedimentadores sobredimensionados, por consiguiente enlas lagunas primarias es retenido casi el 100% de los slidos sedimentables. En estas lagunasde estabilizacin no ocurre una sedimentacin secundaria; esto hace que la acumulacin delodos sea considerablemente altos.

como referencia se indica que este volumen est entre 150 y 200 lts./hab*ao deacumulacin de lodo hmedo por el proceso de digestin anaerbica que se lleva a cabo enel fondo de la mismas.

De acuerdo a lo previsto en el diseo, cuando se procede a drenar y secar laguna para sulimpieza, el volumen de lodo seco llega a ser menor (del orden de 50 lts./hab.ao). Para estaltima operacin deber aprovecharse la estacin seca.

Oxgeno disuelto.

El oxgeno disuelto se determin en cada uno de los puntos de muestreo; en el afluenteresultaron valores de cero, excepto ciertos casos que presentan bajas concentraciones productode la cada de agua desde el vertedero al recipiente de toma de muestra.



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El efluente present oxgeno en concentraciones promedio de 3.84 mg/l a 3.80 mg/l valoresque explican la subsistencia de una gran cantidad de pequeos peces ( pepesca ), tortugas yaltas concentraciones de algas. Demanda Bioqumica de Oxgeno ( 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 unaremocin de 70.3% (ver tabla 1 y tabla 2 del anexo II.

Figura 6.19 se muestra el comportamiento del DBO5tanto en la entrada como en la salida decada 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 i e m p o e n d a s .

DBOenmg/lts.

E n t r a d a S a lid a

Demanda Qumica de Oxgeno ( DQO ).

En el efluente se obtuvieron valores mximos de hasta 464 mg/l para un promedio de 414.11mg/l; mientras que en el efluente los valores variaron de 168.90 mg/l a 244.00 mg/l en lalaguna 1 y 2 respectivamente con una concentracin en la descarga total de 212.45 mg/lresultando una eficiencia remocional de 50.20% (ver cuadro 6.24).



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0

50

100

150

200250

300

350

400

450

500

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

Tiempo en das.

DQOe

n

mg/lts.

Entrada Salida

Promedio, 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 DBO 5, esto se debe a que laoxidacin de la materia orgnica es ms rpido que la degradacin de los elementos qumicospresentes en el agua lo que indica que en la naturaleza la oxidacin enzimtica destruyerpidamente los compuestos biolgicos que existen en las aguas residuales.

Nitrgeno total.

En el efluente se observan concentraciones de 46.45 y 44.96 mg/l para las lagunas 1 y 2respectivamente. Las concentraciones promedios para cada laguna en el efluente fueron de35.42 y 32.47 mg/l, obtenindose eficiencias de aproximadamente 26 %.

Nitrgeno orgnico.

Los resultados obtenidos indican que la eficiencia de remocin de las lagunas es de 24.35 %para la laguna 1 y 31.28 % en la laguna 2.

Nitrgeno amoniacal.

Los valores promedios del afluente son de 12.09 y 12.10 mg/l, mientras en el afluente losvalores promedios variaron entre 6.00 y 2.9 mg/l (eficiencia promedio de 63 % ).

Las concentraciones de nitrgeno total y orgnica se encuentran en cantidades ms altas que

las que exigen las normas de vertidos para aguas residuales tratadas (20.00 mg/l ), esto puededeberse al alto contenido de protenas que se encuentran en los desechos orgnicos humanosdescargados en las lagunas y la asimilacin del amonio por algas y bacterias presentes en laslagunas se estabilizacin.

Fsforo

Los resultados del anlisis de fsforo total indican que se encuentran en cantidades



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relativamente altas con valores de 10 a 8 mg/l, por encima del valor que establecen las normasde vertidos (5 mg/l). Pero aun as esto refleja un porcentaje normal para aguas residuales deorigen domsticas puesto que contienen residuos humanos y detergentes. Estos ltimosnormalmente contienen fsforo en su composicin qumica.

6.2.3. CARACTERSTICAS MICROBIOLGICAS Y REMOCIN DE COLIFORMES.

La velocidad de remocin de bacteria aumenta con la presencia de oxgeno disuelto y convalores de pH superiores a niveles de 9.0 (ref. 3, 2, 8). Los resultados obtenidos en losmuestreos realizados confirman que tales condiciones difcilmente se logran en el sistema. Lafalta de mantenimiento (Sbado y Domingo) permite que en la mayor parte del tiempo seobserve una capa sobrenadante (nata) en aproximadamente un 5 % de superficie de laslagunas. Dificultando el paso de la luz solar a regiones ms profundas y afectando al procesode eliminacin de bacterias coliformes y la actividad fotosinttica.

La concentracin de coliformes totales y fecales obtenidas en el efluente

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