Foto 7.1. Efluente de una laguna de maduración (cortesía de TRAGSA)
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Lagunas de maduración
INTRODUCCIÓN
Las lagunas de maduración tienen como objetivo primordial la eliminación
de bacterias patógenas. Estas lagunas operan siempre al menos como lagunas secundarias,
es decir, como mínimo el agua residual ha pasado otro tratamiento antes de ser introducida
en ellas.
La secuencia más habitual es la de laguna anaerobia seguida de laguna facultativa
y por último de laguna de maduración, si bien hay distintas variaciones
sobre este esquema general, y muy a menudo se instala más de una laguna de maduración.
A veces se construyen lagunas de maduración como etapa final del tratamiento
de otros sistemas de depuración, como fangos activados, con lo que sustituyen
a la cloración, que suele ser el método más común de desinfección
en estos sistemas.
Además de su efecto desinfectante, las lagunas de maduración cumplen otros
objetivos, como son la nitrificación del nitrógeno amoniacal, cierta eliminación
de nutrientes, clarificación del efluente y consecución de un efluente
bien oxigenado.
TRATAMIENTO EN LAGUNAS DE MADURACIÓN
En cuanto a su aspecto físico, las lagunas de maduración son muy similares
a las facultativas, y en muchas ocasiones tienen incluso el mismo tamaño y profundidad.
Foto 7.1. Efluente de una laguna de maduración (cortesía de TRAGSA)
Debido a que la alimentación de estas lagunas presenta un alto grado de estabilización
de la materia orgánica, la demanda de oxigeno disuelto es mucho menor que en
las facultativas, y la fotosíntesis y aireación superficial permiten obtener
un ambiente aerobio en toda la columna de agua (Dinges, 1982; Mara, 1976; W. H. O.,
1987).
A continuación veremos los factores que influyen sobre los distintos aspectos
de la depuración alcanzada en este tipo de lagunas.
Eliminación de patógenos
Como veíamos en el capítulo dedicado al agua residual, las bacterias
coliformes se utilizan como indicadores de la calidad del agua desde el punto de
vista de su contaminación por microorganismos patógenos, es decir, causantes
de enfermedades. Su eliminación en las lagunas de maduración se debe a
la acción combinada de varios factores, que en conjunto crean unas condiciones
muy desfavorables para su supervivencia (Bowles y col., 1979). Los factores que afectan
a la desaparición de microorganismos patógenos en las lagunas de maduración
pueden dividirse en las categorías siguientes:
TABLA 7.1
Factores que influyen en la eliminación de patógenos en lagunas de maduración
El tiempo de supervivencia de los microorganismos patógenos varía inversamente
con la salinidad del medio (Mitchell y Chamberlin, 1978). Puesto que las lagunas
de maduración son la última etapa del tratamiento, la evaporación
en estas lagunas y en las etapas anteriores determina un aumento en la concentración
de sales que resulta beneficioso desde este punto de vista. Sin embargo, este aumento
de salinidad puede ser perjudicial si el efluente va a utilizarse en riegos.
La eliminación de patógenos aumenta con el pH de la laguna. Como veíamos
en el capítulo anterior, la actividad del fitoplancton da lugar a un aumento
del pH, mientras que la actividad metabólica de las bacterias genera CO2 que provoca una descenso en el pH. Puesto que en las lagunas de
maduración la carga orgánica es muy baja, se produce una generación
muy escasa de CO2. Por otra parte, la actividad fotosintética
suele ser bastante elevada, por lo que globalmente se suele apreciar un aumento de
pH con respecto a las lagunas facultativas, que se traduce en un medio más desfavorable
para la supervivencia de los microorganismos patógenos (Mitchell y Chamberlin,
1978).
La presencia de oxigeno disuelto, y sobre todo el efecto de choque del paso entre
lagunas facultativas con concentraciones bajas o moderadas de oxigeno a lagunas
de maduración con concentraciones elevadas, da lugar a un aumento en la velocidad
de eliminación de patógenos (Kott, 1982).
Uno de los principales factores es la intensidad de la luz (Kapucinski y Mitchell,
1981; Krinsky, 1977; Sieracki, 1980). La eliminación de patógenos es mucho
más rápida en presencia de luz, por lo que debe evitarse la construcción
de lagunas de maduración profundas en las que buena parte de la columna de agua
se encuentra en la oscuridad. Por la misma razón, la eliminación de patógenos
es mucho más eficaz en días despejados, especialmente al comienzo del verano,
cuando la duración del día es máxima.
La limitación en nutrientes es un factor muy importante, no sólo por su
efecto directo sobre la posibilidad de crecimiento de los microorganismos patógenos,
sino por la competencia con otros microorganismos mejor adaptados que aquellos al
medio (Mitehelí y Chamberlin, 1978; Dutka y Kwan, 1983). La escasa concentración
de materia orgánica en estas lagunas constituye un serio obstáculo para
la supervivencia de los microorganismos heterótrofos como los que se pretende
eliminar en esta etapa del tratamiento (bacterias, protozoos y hongos).
Las algas secretan sustancias tóxicas que afectan a los microorganismos patógenos,
algunas de ellas muy activas en presencia de la luz (Mitchell y Chamberlin, 1978).
Por último, la presencia de predadores como protozoos, bacteriófagos, microcrustáceos
y rotíferos da lugar a una fuerte reducción en las bacterias patógenas
(Dinges, 1982).
Nitrificación
Aunque la conversión biológica de nitrógeno amoniacal a nitratos
puede iniciarse en las lagunas facultativas cuando la concentración de oxigeno
disuelto es suficientemente elevada, el medio aerobio propio de las lagunas de maduración
es mucho más adecuado para el desarrollo de las bacterias nitrificantes. Esta
conversión tiene gran importancia para impedir el acceso del nitrógeno
amoniacal a cursos de agua receptores donde puedan tener efectos tóxicos sobre
la fauna (muchos peces presentan una tolerancia muy baja a la presencia de amoniaco
en el agua) (U. S. Envíronmental Protection Agency, 1984).
Por otra parte, aunque las oscilaciones de oxígeno disuelto durante el día
son menos acusadas que en las lagunas facultativas, también se producen descensos
durante la noche. Cuando estos descensos dan lugar a concentraciones nulas de oxigeno
se inicia el ciclo nitrificación-desnitrificación, que conduce a una pérdida
neta de nitrógeno hacia la atmósfera. Con este fenómeno se consigue
una reducción neta de nutrientes, con efectos beneficiosos para los cursos de
agua donde vaya a verterse el efluente final.
Reducción de nutrientes
El descenso en la concentración de nutrientes solubles observado en las
lagunas de maduración se debe fundamentalmente al consumo por el fitoplancton,
posible desnitrificación durante la noche y a la precipitación de sales
insolubles de fósforo que se incorporan al sedimento.
Además de los efectos principales de las lagunas de maduración recogidos
en este capítulo, estas lagunas pueden suplir en parte el mal funcionamiento
de las lagunas facultativas, permitiendo así obtener un efluente de calidad
aceptable durante épocas del año en las que la depuración es muy lenta,
o ayudando a absorber puntas de carga y caudal. Aunque esto no es el objetivo para
el que se construyen las lagunas de maduración, puede resultar muy conveniente
su presencia ante situaciones excepcionales. Por otra parte, las lagunas de maduración
garantizan que el efluente final va a contener una cantidad aceptable de oxígeno
disuelto durante todo el año, especialmente en situaciones de sobrecarga.
Finalmente, otro efecto de las lagunas de maduración es la clarificación del
efluente, sobre todo cuando se cuenta con varios módulos en serie. Este efecto
se consigue debido a la sedimentación de las algas, presencia de predadores
como la pulga de agua y el empobrecimiento del agua en nutrientes que impide nuevos
crecimientos de microorganismos.
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