MANUAL DE OPERACIN Y MANTENIMIENTO DE LAGUNAS FACULTATIVAS|

1.0OPERACIN DE LAS LAGUNASDurante la operacin de las lagunas, el operador debe garantizar el funcionamiento continuo y adecuado del sistema hidrulico y el proceso biolgico de las lagunas.

La operacin de las lagunas deber contemplar el trabajo rutinario semanal y trabajos ocasionales. En general, el trabajo semanal consistir en:

a) Limpieza de las estructuras que determinan el funcionamiento hidrulico de las lagunas (canalizaciones y vertederos de entrada y salida.

b) Determinacin de parmetros de control.

c) Observaciones al afluente y efluente para la correcta evaluacin del funcionamiento biolgico de las lagunas.

1.1. Operacin del Funcionamiento HidrulicoTanto las tuberas de alimentacin de la laguna secundaria como la interconexin entre lagunas se realizan a travs de tuberas PVC de

6 ubicadas en los extremos y centro de la laguna. Estas interconexiones se localizan en el mismo nivel, a fin de permitir un mismo caudal de vertido.

Adems, se contemplan dos cmaras de salida de aguas tratadas por laguna (secundaria). Estas cmaras se encuentran ubicadas cerca de las orillas, con el objeto de evitar cortocircuitos. Estn

constituidas por una cmara con vertedero triangular. Las aguas captadas a travs del vertedero son evacuadas por una tubera de PVC de 8.

Todas estas interconexiones (tuberas y vertederos) deben ser controladas para asegurar una buena distribucin, tanto en los afluentes como efluentes de las lagunas.

Como parte de la operacin rutinaria, se debe prevenir la proliferacin de vectores (zancudos, mosquitos, etc.) que pueden desarrollarse en los bordes de agua. Para removerlos, se sube el nivel de agua en las lagunas unos 20 cm o hasta el nivel de aguas mximas por cortos periodos (dos das) y se vuelve al nivel inicial. Las larvas perecen por efecto de la inundacin provocada. Por consiguiente, la oscilacin peridica del nivel de agua en la laguna, contribuye a mantener el control de los mosquitos. Este aumento de nivel se puede conseguir con la colocacin de compuertas manuales de PVC en las cmaras y arquetas de salida de las lagunas. Por ningn motivo se emplearan elementos qumicos (plaguicidas o insecticidas) que pueden causar efectos nocivos en la biomasa de las lagunas. Esta operacin se har cada vez que se requiera, pero por lo menos debe realizarse una vez al mes en el verano, y cada dos meses en invierno.

1.2. Operacin del Proceso BiolgicoEn este tipo de lagunas, la materia orgnica o suspendida proveniente del efluente, ser metabolizada por bacterias heterotrficas que consumen el oxigeno producido por las algas fotosintticas (cuya proliferacin esta directamente ligada con la temperatura y la radiacin solar), las cuales a su vez captan el CO2

liberado por las bacterias, en tanto que lodo sedimenta en el fondo, donde se produce su digestin natural. La permanencia de ste es aproximadamente de dos aos.

Por otro lado, la carga organica debe limitarse estrictamente dado que el oxigeno disuelto, originado dentro de la laguna, varia en forma horaria y con la profundidad, siendo su mayor concentracin en la superficie. Asumiendo en las aguas residuales una DBO de 170 mg/l, y dado que se espera que la concentracin de DBO en el efluente se encuentre entre 30 y 70 mg/l, la carga superficial en la laguna secundaria estar comprendida entre 50 y 120 kg DBO/ha/da. Estos valores debern ser verificados.

Sin embargo, el objetivo principal de las lagunas (secundarias) es la remocin de patgenos para un efluente de la calidad compatible con su reutilizacin (riego y acuicultura). Es se consigue con los periodos de retencin que se ha propuesto en el diseo, de 10 dias en la laguna secundaria. Durante el periodo de operacin de estas, se prev la verificacin de dichos tiempos a travs de pruebas de trazadores.

En cuanto a la masa de agua de las lagunas, la superficie del lquido debe mantenerse libre de solidos flotantes que no fueron removidos en el tratamiento preliminar ni en el RAFA. Estos podrn corresponder a natas, grasas, aceites, papel, solidos flotantes de menor tamao, etc.Estos materiales deben removerse utilizando una especie de cuchara o paleta grande de malla metalica con una asa larga. El material removido debe enterrarse de igual forma que los solidos

atrapados en las rejas y desarenador, para evitar su contacto con insectos.

Por otro lado, en las lagunas existe a veces crecimiento excesivo de algas. Muchas flotan en la superficie y forman una nata gruesa que perjudica el normal funcionamiento de la unidad, debido a que interfiere en el paso de la luz solar. Esta nata es empujada por el viento a las orillas, produciendo olores desagradables. Por lo tanto, deben ser removidas tan frecuentemente como sea necesario.

En otros casos, especialmente cuando la profundidad es baja y la temperatura del agua es elevada, las capas de lodo pueden desprenderse del fondo y ascender a la superficie; estas masas de residuos se acumulan generalmente en las esquinas y deben se disgregadas para que sedimenten en el fondo. Tambin pueden ser extraidas con la cuchara y depositadas en el lecho de secado. Si se optara por la dispersin, sta se puede llevar a cabo agitando con rastrillo o aplicando chorros de agua con manguera.

1.2.1. Prevencin de oloresDurante el proceso biolgico producido al interior de las lagunas, es posible que se presenten efectos ambientales desfavorables ante una falta de equilibrio de las condiciones de la lagunas, es decir, la simbiosis que debe producirse entres las bacterias y las algas. Dentro de los efectos negativos ms importantes est la proliferacin de malos olores. Las causas de estos olores pueden ser producto de:

a) Sobrecargas orgnicas (mayores a las previstas en el diseo).

b) Escasa poblacin de algas por falta de nutrientes.

c)Cargas violentas o cambio en el tipo de agua servida, comopor ejemplo la presencia de una alta concentracin de sulfatos, cloruros, etc.

Por otro lado, a consecuencia de una mala operacin y mantenimiento, usualmente es posible que prevengan olores desagradables de depsitos de lodo flotante y vegetacin en putrefaccin en algunos casos. Por lo tanto, se debern tomar las medidas necesarias para evitar tales situaciones.

El problema de malos olores se puede solucionar agregando los nutrientes que faltan, los cuales pueden conocerse haciendo un anlisis qumico del agua. Los nutrientes principales que deben estar presentes en la laguna son los nitratos y fosfatos.

El procedimiento para prevenir los malos olores ser como se seala a continuacin:

a) El tratamiento con nitrato de sodio eliminar el olor con buenos resultados en dosis del orden de 20 25% de oxigeno requerido para satisfacer la DBO del agua residual.

Los efectos del nitrato de sodio, llamado tambin salitre, son:

Proporciona oxgeno para que exista descomposicin aerobia.

Estimula el crecimiento de algas y otros organismos quemediante fotosntesis proporcionan oxigeno adicional.

Mantiene en la laguna una reaccin alcalina.

b) El tratamiento con cal permite controlar la acidez en una laguna.

Las aguas residuales con altos contenidos de compuestos del azufre, pueden causar efectos negativos en la biomasa de algas del agua de las lagunas, como toxicidad y la proliferacin de ambientes con pH cidos por la reduccin de los componentes oxigenados (sulfatos) con la consiguiente produccin de cido sulfrico. Para evitar esta situacin, se debe mantener en la laguna un pH entre 7.5 y 9, agregando dosis adecuadas de cal. De esta forma, se evitar un incremento en la produccin de sulfuros y consecuentemente el mal olor.

1.2.2. Muestreo del afluente y efluenteEl programa propuesto y la frecuencia de las observaciones que se deben llevar a cabo en estas unidades se presentan en la tabla siguiente:

Programa de Determinaciones de Campo para LagunasParmetroFrecuenciaLugar de muestreoObservaciones

ColorDiariaE LDescripcin subjetiva

Olor

TemperaturaDiaria Diaria SemanalE L E L E LA las 10:00 a.m.

De 10:00 a.m. a 12:00 m. De 10:00 a.m. a 12:00 m.

Slidos sedimentablesSemanalE LDe 10:00 a.m. a 12:00 m.

Penetracin de la luzDiariaLA las 12:00 m.

pHSemanalE LDe 10:00 a.m. a 12:00 m.

Donde L = Lagunas E = Efluente

Tomando en cuenta los antecedentes anteriores y en base a los parmetros y las frecuencias de medicin propuestas en Operation of Waste Water Treatment Plants A Manual of Practice (Water Control Federation), para lagunas de estabilizacin, se ha confeccionado la siguiente secuencia de medicin de parmetros operacionales locales y meteorolgicos, recomendable para las lagunas de estabilizacin.

ParmetrosFrecuencia

MnimaIdeal

1)FISICOQUMICOS:

Caudal

Afluente a la laguna secundaria

Efluente de cada serie de lagunas1 por da

1 por semana1 por da

1 por da

Profundidad de operacin

En cada unidad1 por semana1 por da

Temperatura del agua En cada unidad1 por semana1 por da

pH

En cada unidad1 por semana1 por da

Color

En cada unidad1 por da1 por da

OD

En cada unidad1 por semana1 por da

DBO

Efluente de laguna secundaria2 por mes1 por semana

Slidos suspendidos

Efluente de laguna secundaria2 por mes1 por semana

Slidos disueltos

Efluente de lagunasOpcionalOpcional

2)BIOLGICOS:

Coliformes (total y fecal) y nemtodes intestinales

Afluente a la planta

Afluente a laguna secundaria

Efluente de lagunas1 por mes

1 por mes1 por mes1 por semana

1 por semana

1 por semana

3)METEOROLGICOS(en caso sea posible implementar una estacin meteorolgica en la planta):

Temperatura ambiente

Evaporacin

Estado del cielo

Direccin del viento

Fuerza del vientoDiaria Diaria Diaria Diaria Diaria

Dentro de los parmetros indicados anteriormente, los que revisten mayor inters desde el punto de vista prctico para el operador y para el cual se tendrn que tomar en cuenta las respectivas indicaciones, son los siguientes:

Oxigeno disuelto OD.- (obtenido por el mtodo de Winkler): Es imprescindible fijar el oxigeno en el terreno, inmediatamente despus de tomar la muestra. De lo contrario, el resultado depender en gran medida del tiempo que transcurra entre la toma de la muestra y su fijacin.

Temperatura del agua.- Debe medirse directamente en las lagunas o en los conductos. En ningn caso se debe medir en botellas de muestreo, ya que el agua rpidamente adquiere una temperatura de equilibrio entre su temperatura origina y la del envase.

pH.- Cuando se usa papel sensible (comparador), debe comprobarse permanentemente la calidad de ste, para evitar una medicin incorrecta de este importante parmetro.

DBO.- Debe transcurrir el menor tiempo posible entre la toma de la muestra y el inicio del anlisis, ya que la velocidad de consumo de oxgeno es mxima en los primeros minutos. Se recomienda mximo 6 horas, con refrigeracin. Color.- Indica el estado general de los microorganismos en las capas superficiales de la unidad.

Del anlisis de este parmetro, es posible emitir algun juicio respecto del comportamiento de las lagunas, el que puede presentarse as:

a) Color verde oscuro y parcialmente transparente:

buenas condicionesb) Color caf amarillento o muy claro: crecimiento de crustceos que inducen a la disminucin de algas, OD y emisin de olores.

c)Color gris o caf oscuro: laguna sobrecargada.

d) Color verde lechoso: proceso de autofloculacin.

e) Color azul verdoso: crecimiento de algas azul

verdosas productoras de nata.1.2.3. Verificacindelmodelodeprediccindecalidad microbiolgica de efluentes de las lagunas de estabilizacin De acuerdo con el modelo matemtico previsto en el diseo, se deber establecer la verificacin de la prediccin de la calidad del efluente en lagunas de estabilizacin. Esta calibracin se har a travs de pruebas bajo flujo discontinuo (batch), realizadas bajo la directa supervisin del ingeniero jefe de la planta. Tendr por objetivo determinar las constantes de decaimiento bacteriano y materia orgnica en las lagunas. La determinacin de la constante de remocin bacteriana deber considerar: la geometra de la laguna, el diseo y ubicacin de las estructuras de entrada y salida, la velocidad de flujo, la filtracin y la evaporacin, la temperatura del agua y la luz solar, la concentracin de la DBO y coliformes del agua residual que ingresa. Para tal efecto se utilizar el siguiente modelo:

Donde:

Kb = tasa de mortalidad de bacterias

T = tiempo

N = concentracin instantnea

Adems, considerando el modelo de prediccin propuesto en el proyecto, se podrn verificar otros criterios de dimensionamiento en el diseo de lagunas de lagunas de estabilizacin, como son la dispersin en lagunas de estabilizacin (referencias 1).

2.0MANTENIMIENTO DE LAS LAGUNASLas lagunas de estabilizacin son las unidades menos problemticas y de menos costo en lo que se refiere a mantenimiento. Por lo tanto, no amerita que se efectu un programa de manteniendo preventivo detallado.

El manteniendo preventivo estar orientado a las obras civiles, siendo las lagunas principales:

a) Limpieza peridica de las obras de llegada. .anales de entrada y salida de las lagunas a fin de remover las pelculas biolgicas en las paredes.

b) Limpieza de natas y material flotante de las lagunas.c)Limpieza del material vegetal que puede proliferar en los taludes de los dique. En una laguna de estabilizacin se presentan dos tipos de vegetacin: acutica y terrestre.

La vegetacin terrestre se elimina pro corte y representa un problema de manteniendo diario. Si esta vegetacin ha invadido los taludes, se puede aplicar algn plaguicida, como arsenito de solo: en proporcin de 20 g por metro cuadrado, lo cual elimina todo crecimiento por 3 a 4 aos. En ningn caso se debe suministrar el plaguicida en la masa de agua.

La vegetacin acutica, entre otras la totora, crece en el fondo o a lo largo de los taludes interiores de los diques y, en general presenta un crecimiento exagerado que puede provocar malos olores, El crecimiento de este tipo de malezas debe evitarse a toda costa, lo cual es factible manteniendo el mximo nivel de agua posible (mayor a 1.2m). En la eventualidad de que la maleza de fondo se presente, existen dos formas de control: por remocin mecnica o por medio de elementos qumicos.

Remocin mecnica: se drena la laguna completamente a travs de la arqueta de desage y se deja secar la vegetacin hasta que pueda quemarse o removerse mecnicamente. Posteriormente, se debe impermeabilizar el fondo de la laguna, debido a que la remocin de races destruye la capa de arcilla usada en la impermeabilizar.

Uso de elementos qumicos (como ultimo opcin ) : se drena el liquido de la laguna y se cortan los tallos de la maleza del fondo como sea posible, luego de llenarla laguna a una profundidad de

30 cmo lo suficiente para cubrirlos extremos de los tallos. Se

introduce Benocior bajo la superficie del agua por medio del rociador a presin, de modo que se cubra toda el rea. Se aplica

140- 470 litros de benoclor por hectrea. Despus de varios das, la laguna se pone nuevamente en servicio. El tratamiento es efectivo por un periodo de 1-3 aos.

d) Mantenimiento de los diques para minimizar el efecto erosivo del agua y del viento. La erosin por accin del viento es dbil de controlar con la laguna de operacin. Una medida efectiva de controlarla es recubrir los interiores los taludes interiores, poniendo previamente fuera de funcionamiento La laguna.

e) Reposicin de tapas de hormigos de las cmaras de reparticin de caudales afluentes a las lagunas.

2.1. Remocin de lodos de las lagunasUna actividad que se debe contemplar en las lagunas de estabilizacin es la remocin de sus lodos de fondo, debido a que la acumulacin de lodos representa una prdida o rebaja del volumen til de la laguna. Sin embargo dada la secuencia de tratamiento prevista en la planta, estas unidades tendrn un bajo contenido de lodos en el tiempo, con la cual la remocin ser ocasional. Por tal razn, se prev que la limpieza de la laguna secundaria se har cada cinco o diez aos.

No obstante, el operador deber medir la altura de lodos al menos una vez al ao, a fin de que este nivel no supere 50% del volumen de la laguna. La forma de medir la acumulacin de lodos es sumergir una vara pintada de blanco en la extremidad inferior y medir el nivel de lodos.

Para realizar la remocin de los lodos, es necesario proceder previamente al drenaje del volumen de agua mediante el uso de las arquetas de desage que dispone cada laguna. Para tal efecto, deber extraer gradualmente la compuerta (placas mviles de PVC). Esta operacin de drenaje implica bajar, en promedios, unos

15 cm. Por da a una tasa de aproximadamente 10 1/s, con lo cual el vaciado debe durar entre una y dos semanas.

El drenaje debe efectuarse hasta alcanzar un nivel mnimo, de forma que no se produzca arrastre de lodo por el afluente y que este pueda quedar expuesto al ambiente. Posteriormente, se debe esperar a que el secado se produzca por la evaporacin, hasta alcanzar un contenido solido del orden de 35% o hasta el momento en que el lodo pueda ser manejado en forma fcil con pala u horqueta. Es aconsejable que la operacin de secado se realice en verano, periodo en que se dispone de mayores temperaturas.