Profundidad y tamaño
Como veíamos, hay una serie de razones por las que se debe escoger la alternativa
b al proyectar las lagunas anaerobias, es decir, construir varias lagunas pequeñas,
profundas y con tiempos cortos de residencia del agua residual. Las principales razones
para esta elección son las siguientes:
1. Conservación de calor. La superficie expuesta a intercambios de calor con
la atmósfera en lagunas profundas y de pequeño tamaño es muy reducida,
y además, los taludes de tierra proporcionan un adecuado sistema de aislamiento
para prevenir el enfriamiento excesivo del agua durante el invierno. De hecho, en
lagunas anaerobias que operan en España, se han registrado temperaturas medias
del agua a la salida de estas lagunas tan sólo 1-2º C por debajo del agua
residual durante los meses de invierno (AGAMIT, 5. A., 1988).
2. Disminución en los requerimientos de terreno. Cuando se usan lagunas profundas
disminuye la necesidad de superficie a ocupar para alcanzar un determinado nivel
de depuración. Las lagunas anaerobias profundas permiten reducir la superficie
ocupada total por la planta de lagunaje en un 40-50% (Mara, 1976).
TABLA 5.2
Aspectos favorables para la construcción de lagunas anaerobias pequeñas y profundas
3. Disminución del riesgo de arrastre de sólidos. En el diseño
profundo, el fango sedimenta en el fondo de la balsa y es muy poco probable que se
produzca su arrastre con la salida, que tiene lugar por superficie.
4. Oxigenación restringida al minimizar la superficie. Por una parte, al ser
inferior la superficie la transferencia de oxigeno disminuye. Por otra, la mezcla
inducida por la acción del viento es muy escasa, debido al efecto de los taludes
y a la imposibilidad de formación de olas.
5. La concentración de sólidos en una zona pequeña favorece la compactación
de los fangos. En lagunas anaerobias de gran tamaño y escasa profundidad se
produce a menudo la flotación de los fangos, con el consiguiente peligro de
arrastre por el efluente (W. H. O., 1987). Sin embargo, en lagunas profundas (profundidad
superior a 2,5 m.) el fango se acumula en el fondo, donde se produce su mineralización
en condiciones anaerobias.
6. Los costes de mantenimiento son menores en lagunas profundas, ya que el fango
se va acumulando durante un periodo de varios años (normalmente de 3-6 años),
por lo que sólo es necesario el vaciado de las lagunas después de un tiempo
elevado de utilización. De esta forma el diseño profundo no sólo facilita
la acumulación de fangos, sino que proporciona un lugar de almacenamiento, donde
tiene lugar su mineralización.
7. Las lagunas pequeñas y profundas son mucho más flexibles, ya que permiten
establecer distintos tipos de circulación y modificar los tiempos de tratamiento
si se detectan anomalías en su funcionamiento. Por otra parte, la disponibilidad
de varias lagunas anaerobias es necesaria para las operaciones de vaciado y limpieza,
y los costes implicados son mucho menores en lagunas pequeñas (AGAMIT, S. A.,
1987).
8. Dados los mecanismos por los que transcurre la degradación, un tiempo de
residencia prolongado y una elevada superficie son contraproducentes, ya que de esta
forma se favorece la oxigenación del medio (por reaireación y/o fotosíntesis),
que como hemos visto da lugar a problemas en las lagunas anaerobias.
FIGURA 5.2.
Esquema de una laguna anaerobia profunda
Foto 5.1. Capa de costra en la laguna anaerobia de La Solana (Ciudad Real).
En la figura 5.2 aparece un esquema de una laguna anaerobia típica, de pequeño
tamaño y profundidad alta.
Tiempo de retención
Como hemos visto al discutir los mecanismos de la degradación anaerobia,
hay que ajustar cuidadosamente el tiempo de retención, de modo que las fases
acidogénicas y metanogénicas estén equilibradas y no haya posibilidad
de desarrollo de algas en superficie. El tiempo de residencia recomendado en estas
lagunas oscila entre 2-5 días, dependiendo de la naturaleza del vertido y del
clima del lugar de emplazamiento. Se ha demostrado en numerosos estudios que tiempos
de residencia superiores provocan un rápido deterioro de la calidad del efluente
(W. H. O., 1987); Dinges, 1982, Middlebrooks y col., 1982; Oloyna, 1973; Finney y
Middlebrooks, 1980; Eckenfelder, 1970).
Recirculación
La recirculación consiste en tomar una parte del efluente de la laguna e
introducirla de nuevo en ésta. El objetivo de esta operación es proporcionar
una siembra de microorganismos adaptados a las condiciones de las lagunas anaerobias
y conseguir un grado mayor de mezcla. Los estudios realizados en lagunas anaerobias
han demostrado que la recirculación tiene un efecto contraproducente, porque
la mayor turbulencia da lugar al mantenimiento de sólidos en suspensión,
que en ausencia de recirculaciones se incorporan a la capa de fangos. Por otra parte,
en lagunas anaerobias que operen correctamente el desprendimiento de burbujas es
suficiente para garantizar un nivel adecuado de mezcla (Hammer y Jacobson, 1970).
Formación de espumas en superficie
La formación de espumas o costras en superficie es normal en lagunas anaerobias,
y según algunos autores beneficiosa porque previene las pérdidas de calor,
sobre todo en climas fríos, e impide la liberación de malos olores. En
algunos países con climas muy rigurosos en invierno se favorece la formación
de costra superficial mediante la colocación de paja o poliestireno (Dietz y
col., 1966). El principal inconveniente de estas costras es la posibilidad del desarrollo
de insectos, por lo que hay que tener cuidado en eliminarlas durante la parte central
del año.
Carga orgánica
La carga orgánica en lagunas anaerobias suele darse en relación al
área superficial o volumen de las lagunas, es decir, como carga superficial
o volumétrica. Esta última medida es más significativa para estas
lagunas, ya que los fenómenos superficiales no tienen gran interés en la
degradación anaerobia. Las cargas volumétricas empleadas normalmente en
lagunas pequeñas y profundas están en el intervalo 100-400 g DBO5/m3día, dependiendo de la naturaleza del vertido a
tratar (Middlebrooks y col., 1982; W. H. O., 1987; Gloyna, l973).
Otras consideraciones
Las lagunas anaerobias suelen operar en paralelo, es decir, dividiendo el influente
en varias partes que alimentan a cada una de las lagunas, y reuniendo de nuevo el
efluente de éstas para alimentar el resto de la instalación. Se ha experimentado
con el uso de varias lagunas anaerobias en serie, pero los resultados desaconsejan
el uso de esta modalidad, ya que las lagunas que reciben el efluente ya tratado presentan
problemas de operación debidos a la escasez de carga orgánica aplicada
(Gloyna, 1973). Por otra parte, la disposición en paralelo con varias lagunas
permite paralizar una o varias de ellas para efectuar labores de limpieza sin que
ello afecte la marcha global de la depuradora.
La reducción de sólidos en suspensión en el tratamiento anaerobio
es del orden del 70 % (Dinges, 1982). Estos sólidos se acumulan en el fondo
de las lagunas y dan lugar a la formación de una capa de fangos. A medida que
aumenta el tiempo de almacenamiento de los fangos en las lagunas, su contenido en
materia orgánica disminuye debido a la degradación anaerobia a la que están
sometidos. Durante un año de operación se estima que el grado
de mineralización
alcanzado por los fangos en una laguna anaerobia es del 80-85 % (Moreno, 1984; Ortuño,
l987). A medida que el fango se mineraliza aumenta su compactación y disminuye
su volumen.
La frecuencia con la que se debe retirar el fango acumulado en las lagunas anaerobias
depende de la naturaleza del vertido, carga aplicada y clima de la zona. En función
de estas variables, la limpieza debe hacerse cada 3-6 años (AGAMIT, S. A., 1987).
En cuanto a los vertidos a los que puede aplicarse este tipo de tratamiento, las
lagunas anaerobias están particularmente indicadas para aguas residuales con
alto contenido en materia orgánica. Aparte de las aguas residuales urbanas,
estas lagunas se emplean para el pretratamiento de vertidos de mataderos, lecherías,
fábricas de cerveza, papeleras, explotaciones ganaderas e industrias petroquímicas.
Su empleo está muy extendido en Australia, Estados Unidos, Sudáfrica, Canadá,
India e Israel (Middlebrooks y col., 1982). En España están en operación
unas 50 instalaciones que cuentan con lagunas anaerobias, en las que se ha alcanzado
una reducción media del 50-60 % en materia orgánica (como DBO5)
y sólidos en suspensión (AGAMIT, S. A., 1988).
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