TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN 2. OBJETIVO GENERAL 2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 3. DESCRIPCIÓN DEL LUGAR 4. UBICACIÓN 5. LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN 5.1 CLASIFICACIÓN 5.1.1 LAGUNAS AEROBIAS 5.1.2 LAGUNAS ANAEROBIAS 5.1.3 LAGUNAS FACULTATIVAS 6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS 7. REACCIONES QUÍMICAS QUE SE DAN DENTRO DE UNA LAGUNA DE ESTABILIZACIÓN 8. DIAGNOSTICO 9. PLAN DE MEJORAMIENTO DESDE EL PUNTO DE VISTA DE LA INGENIERÍA CIVIL 10. CONCLUSIONES 11. RECOMENDACIONES 12. BIBLIOGRAFÍA 13. ANEXOS
1.
INTRODUCCIÓN
Como estudiantes de ingeniería civil, y estando en la investigación y conocimiento de la química generalizada tuvimos la oportunidad de realizar una visita a la Laguna de estabilización de la Universidad de la Guajira, en compañía del profesor Iván Niño, con el fin de conocer los procesos que se dan en la laguna, además del que se dan a las aguas residuales de la universidad y de esta manera realizar un plan de mejoramiento viendo las necesidades que tiene la laguna. Realizamos esta investigación con el fin de ampliar el conocimiento adquirido basándonos en el aprendizaje practico y la experiencia como parte esencial en los procesos de formación y enriquecimiento intelectual, aparte de presentar un posible proyecto de mejoramiento desde el punto de la ingeniería civil para que nuestra laguna de estabilización funcione mejor y presente menos riesgos para sus cuidadores.
2. OBJETIVO GENERAL
Conocer las necesidades prioritarias que una laguna de oxidación necesita, a través de la investigación y de las vivencias adquiridas.
2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Reforzar el conocimiento adquirido durante las clases de química Investigar desde el punto de vista de ingeniería civil a mano de la química el mejoramiento de la laguna
3. DESCRIPCIÓN DEL LUGAR
La Universidad de la guajira cuenta con 14000 estudiantes mas los funcionarios, la laguna de estabilización recibe un caudal de descarga máximo por hora de 0,00183 y atiende el total de aguas servidas de la universidad. En las lagunas de oxidación se tratan las aguas provenientes de usos domésticos y aguas lluvias. Su sistema de alcantarillado es combinado ya que las aguas lluvias y las domesticas llegan a la planta de tratamiento y se unen a una sola red.
4.
UBICACIÓN
La laguna de oxidación de la universidad de la Guajira esta ubicada en Riohacha (la guajira) en el kilometro 5 salida a Maicao , fue construida con el fin de tratar todas las aguas servidas provenientes de todo el personal universitario. El viento sopla en dirección noroeste, en un área de 2700 2 . Estratégicamente la selección de la ubicación fue muy buena ya que se encuentra en el fondo de la universidad además consta de un área considerada e incluso el viento esta según las normas para que los olores no se dirija hacia los estudiantes.
5. LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN
Una laguna de estabilizacio ́n es, ba ́sicamente, una excavacio ́n en el suelo donde el agua residual se almacena para su tratamiento por medio de la actividad bacteriana con acciones simbio ́ticas de las algas y otros organismos. Cuando el agua residual es descargada en una laguna de estabilizacio ́n se realiza en forma esponta ́nea un proceso de autopurificacio ́n o estabilizacio ́n natural, en el que tienen lugar feno ́menos de tipo f ́sico, qu ́mico y biolo ́gico. En esta simple descripcio ́n se establecen los aspectos fundamentales del proceso de tratamiento del agua que se lleva a cabo en las lagunas de estabilizacio ́n:
Es un proceso natural de autodepuracio ́n La estabilizacio ́n de materia orga ́nica se realiza mediante la accio ́n simbio ́tica de bacterias, algas, y otros organismos superiores.
Se presentan, procesos f ́sicos de! remocio ́n de materia suspendida. Se efectu ́an cambios qu ́micos en la calidad del agua que, entre otros aspectos, mantienen las condiciones adecuadas para que los organismos puedan realizar la estabilizacio ́n, transformacio ́n, y remocio ́n de contaminantes orga ́nicos biodegradables y, en algunos casos, nutrientes.
Se establecen cadenas tr o ́ficas y redes de competencia que permiten la eliminacio ́n de gran cantidad de microorganismos pato ́genos que se encuentran presentes en las aguas, residuales. Por lo tanto, las lagunas de estabilizaci6n se consideran y se pueden proyectarse como un me ́todo de tratamiento de la materia orga ́nica y de remocio ́n de los pato ́genos presentes en el agua residual. Dependiendo, de las condiciones del problema por resolver las lagunas de estabilizacio ́n pueden utilizarse solas, combinadas con otros procesos de tratamiento biolo ́gico, o bien, entre ellas mismas (sistemas lagunares de tratamiento).
5.1 CLASIFICACIÓN
5.1.1 Lagunas aerobias
Fi ura 1 Es uema la unas aerobias
Reciben aguas residuales que han sido sometidos a un tratamiento y que contienen relativamente pocos so ́lidos en suspensio ́n. En ellas se produce la degradacio ́n de la materia orga ́nica mediante la actividad de bacterias aerobias que consumen oxigeno producido fotosinte ́ticamente por las algas. Son lagunas poco profundas de 1 a 1.5m de profundidad y suelen tener tiempo de residencia elevada, 20-30 d ́as. Las lagunas aerobias se pueden clasificar, segu ́n el me ́todo de aireacio ́n sea natural o meca ́nico, en aerobias y aireadas.
Lagunas aerobias: la aireacio ́n es natural, siendo el ox ́geno suministrado por intercambio a trave ́s de la interfase aire-agua y fundamentalmente por la actividad fotosinte ́tica de las algas. Lagunas aireadas: en ellas la cantidad de ox ́geno suministrada por medios naturales es insuficiente para llevar a cabo la oxidacio ́n de la materia orga ́nica, necesita ́ndose un suministro adicional de ox ́geno por medios meca ́nicos.
El grupo espec ́fico de algas, animales o especies bacterianas presentes en cualquier zona de una laguna aerobia depende de factores tales como la carga orga ́nica, el grado de mezcla de la laguna, el pH, los nutrientes, la luz solar y la temperatura.
5.1.2 Lagunas anaerobias
Fi ura 2 Es uema la unas anaerobias
El tratamiento se lleva a cabo por la accio ́n de bacterias anaerobias. Como consecuencia de la elevada carga orga ́nica y el corto periodo de retencio ́n del agua residual, el contenido de ox ́geno disuelto se mantiene muy bajo o nulo durante todo el a n ̃o. El objetivo perseguido es retener la mayor parte posible de los so ́lidos en suspensio ́n, que pasan a incorporarse a la capa de fangos acumulados en el fondo y eliminar parte de la carga orga ́nica. La estabilizacio ́n es estas lagunas tiene lugar mediante las etapas siguientes.
Hidr o ́lisis: los compuestos orga ́nicos complejos e insolubles en otros compuestos ma ́s sencillos y solubles en agua. Formacio ́n de a ́cidos: los compuestos orga ́nicos sencillos generados en la etapa anterior son utilizados por las bacterias generadoras de a ́cidos. Producie ́ndose su conversio ́n en a ́cidos orga ́nicos vola ́tiles. Formacio ́n de metano: una vez que se han formado los a ́cidos orga ́nicos, una nueva categor ́a de bacterias actu ́a y los utiliza para convertirlos finalmente en metano y dio ́xido de carbono. Las lagunas anaerobias suelen tener profundidad entre 2 y 5 m, el par a ́metro ma ́s utilizado para el dise n ̃o de lagunas anaerobias es la carga volume ́trica que por su alto valor lleva a que sean habituales tiempos de retencio ́n con valores comprendidos entre 2-5 d ́as.
5.1.3. Lagunas facultativas
Fi ura 3 Es uema la unas acultativas
Son aquellas que poseen una zona aerobia y una anaerobia, siendo respectivamente en superficie y fondo. La finalidad de estas lagunas es la estabilizacio ́n de la materia orga ́nica en un medio oxigenado proporcionando principalmente por las algas presentes. En este tipo de lagunas se puede encontrar cualquier tipo de microorganismos, desde anaerobios estrictos, en el fango del fondo, hasta aerobios estrictos en la zona inmediatamente adyacente a la superficie. Adema ́s de las bacterias y protozoarios, en las lagunas facultativas es esencial la presencia de algas, que son los principales suministradoras de ox ́geno disuelto. El objetivo de las lagunas facultativas es obtener un efluente de la mayor calidad posible, en el que se haya alcanzado un elevada estabilizacio ́n de la materia orga ́nica, y una reduccio ́n en el contenido en nutrientes y bacterias coliformes. La profundidad de las lagunas facultativas suele estar comprendida entre 1 y 2 m para facilitar as ́ un ambiente oxigenado en la mayor parte del perfil vertical. Las bacterias y algas actu ́an en forma simbio ́tica, con el resultado global de la degradacio ́n de la materia orga ́nica. Las bacterias utilizan el ox ́geno suministrado por las algas para metabolizar en forma aer o bica los compuestos orga ́nicos. En este proceso se liberan ́ nutrientes solubles (nitratos, fosfatos) y dio ́xido de carbono en grandes cantidades, estos son utilizados por las algas en su crecimiento.
En una laguna facultativa existen tres zonas: 1. Una zona superficial en la que existen bacterias aerobias y algas en una relacio ́n simbio ́tica, como se ha descrito anteriormente. 2. Una zona inferior anaerobia en la que se descomponen activamente los so ́lidos acumulados por accio ́n de las bacterias anaerobias. 3. Una zona intermedia, que es parcialmente aerobia y anaerobia, en la que la descomposicio ́n de los residuos orga ́nicos la llevan a cabo las bacterias facultativas. Los so ́lidos de gran tama n ̃o se sedimentan para formar una capa de fango anaerobio. Los materiales orga ́nicos so ́lidos y coloidales se oxidan por la accio ́n de las bacterias aerobias y facultativas empleando el ox ́geno generado por las algas presentes cerca de la superficie. El dio ́xido de carbono, que se produce en el proceso de oxidacio ́n orga ́nica, sirve como fuente de carbono por las algas. La descomposicio ́n anaerobia de los so ́lidos de la capa de fango implica la produccio ́n de compuestos orga ́nicos disueltos y de gases tales como, que o bien se oxidan por las bacterias aerobias, o se liberan a la atmo ́sfera. Este tipo de laguna tiene como objetivo fundamental la eliminacio ́n de bacterias pato ́genas. Adema ́s de su efecto desinfectante, las lagunas de maduracio ́n cumplen otros objetivos, como son la nitrificacio ́n del nitr o ́geno amoniacal, cierta eliminacio ́n de nutrientes, clarificacio ́n del efluente y consecucio ́n de un efluente bien oxigenado. Las lagunas de maduracio ́n se construyen generalmente con tiempo de retencio ́n de 3 a 10 d ́as cada una, m ́nimo 5 d ́as cuando se usa una sola y profundidades de 1 a 1.5 metros. En la pr a ́ctica el nu ́mero de lagunas de maduracio ́n lo determina el tiempo de retencio ́n necesario para proveer una remocio ́n requerida de coliformes fecales. Las lagunas de maduracio ́n suelen constituir la u ́ltima etapa del tratamiento, por medio de una laguna facultativa primaria o secundaria o de una planta de tratamiento convencional, debido a la eliminacio ́n de agentes pato ́genos, si se reutiliza el agua depurada.
6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Las ventajas asociadas con el uso de las lagunas de estabilizacio ́n como sistema de tratamiento son las siguientes :
Algunos autores utilizan el te ́rmino de lagunas de oxidacio ́n para indicar lagunas del tipo facultativo, para evitar confusiones esto no se hard en el presente manual.
Bajo consumo de energ ́a y costo de operacio ́n. Bajo capital de inversio ́n, especialmente en los costos de construccio ́n. Esquemas sencillos de flujo. Equipo y accesorios simples y de uso comu ́n (nu ́mero m ́nimo de tuber ́as, bombas y aeradores). Operacio ́n y mantenimiento, simple. No requieren equipos de alta tecnolog ́a y, por tanto, no es necesario personal calificado para estas labores. Remocio ́n eficiente de bacterias pato ́genas, protozoarios y huevos de helmintos. Amortiguamiento de picos hidr a ́ulicos, de cargas orga ́nicas y de compuestos to ́xicos. Disposicio ́n del efluente por evaporacio ́n, infiltracio ́n en suelo o riego. En algunos casos, remocio ́n de nutrientes. Posibilidad de establecer un sistema de cultivo de algas proteicas para la produccio ́n de animales (empleando lagunas de alta tasa). Empleo como tanque de regulacio ́n de agua de lluvia o de almacenamiento del efluente para reu ́so.
Las principales desventajas son:
Altos requerimientos de A ́rea. Efluente con clevado contenido de algas que al ser descargado en los cuerpos de agua es objetado, generando grandes controversias por su calidad proteica y su potencial de taponamiento del suelo, si se usa en riego. Su funcionamiento depende de las condiciones ambientales tales como la temperatura, la irradiacio ́n solar, la velocidad del viento, etc., que son propiedades aleatorias. Generacio ́n de, olores desagradables y deterioro de la calidad del efluente por sobrecargas de contaminantes, bajo ciertas condiciones clima ́ticas Contaminacio ́n de acu ́feros por infiltracio ́n, particularmente en lagunas construidas sobre suelos arenosos. Pe ́rdidas de agua debido a la evaporacio ́n e infiltracio ́n, que en zonas de escasez pueden ser importantes.
7. REACCIONES QUÍMICAS QUE SE DAN DENTRO DE UNA LAGUNA DE ESTABILIZACIÓN Esquemáticamente, la conversión de los elementos de la materia orgánica a su forma inorgánica, mediante la oxidación verónica, se puede representar así: Corgánico +O2 --microorganismos--> CO2
Horgánico +O2 --microorganismos--> H2O Norgánico +O2 --microorganismos--> NO3Sorgánico +O2 --microorganismos--> SO4= Porgánico +O2 --microorganismos--> PO43La oxidación aeróbica se representa por la ecuación verbal: Residuos + Oxígeno --Bacterias--> Residuo oxidado + nuevas bacterias Las tres reacciones esenciales del proceso: catabolismo, anabolismo y autólisis, ocurren simultáneamente y pueden describirse así: 8. Catabolismo, oxidación o descomposición: CHONS (Materia orgánica) + O2 --Bacterias--> CO2 + NH3 + H2O + Otros productos finales +Energía 9. Anabolismo, síntesis o asimilación: CHONS (Materia orgánica) + O2 + Energía --Bacterias--> C5H7 NO2 (Celulas bacteriales) Autólisis, respirción endógena o autooxidación C5H7 NO2 + 5O2 --Bacteria--> 5CO2 + NH3 + 2H2O + Energía
8. DIAGNOSTICO Actualmente la laguna de estabilizacion se encuentra en mal estado, comenzando desde le cerramiento que es un punto fundamental en una obra de esta envergadura y de gran importancia donde se reciben residuos que facilmente pueden ser perjudiciales para la salud de los humanos y de los animales; el cerramiento no se encuentra en un buen estado le hace falta un refuerzo a este mismo. A simple vista cuando ingresamos a la laguna de estabilizacion lo primero que vemos es maleza,la cual esta muy alta y no deja divisar el terreno, arboles muy grandes caidos dentros y fuera de las lagunas. No existen estructuras de interconexion entre lagunas, las estructuras de entradas y salidas de las lagunas estan sin acceso.
Actualmente la laguna cuenta con una tuberia principal de 12” , la cual recoge todas las aguas residuales del complejo universitario.
9. PLAN DE MEJORAMIENTO DESDE EL PUNTO DE VISTA DE LA INGENIERIA CIVIL
Primordialmente la laguna de estabilización de la universidad de la guajira, le hace falta un descapote o una limpieza donde se quite la maleza y los grandes arboles que interfieren de manera negativa al debido proceso de la laguna.
Construir senderos peatonales para que la persona a cargo del mantenimiento de esta misma no corra riesgos al tener que desplazarse en estos senderos que no están acondicionados Que las estructuras de ingresos y de entrada de la laguna estén conectadas para que el proceso de los residuos sean mas rápidas Instalar medidores de caudal para que en tiempos de alta cobertura no tenga problemas con el almacenamiento de las aguas servidas . y con mayor preocupación en tiempo de invierno donde el caudal es mayor. Que se instalen tuberías de interconexión para transferir el efluente de una laguna a otra Reforzar los taludes para garantizar que en un futuro no hayan derrumbes que afecten la laguna Revestimientos de taludes Mejorar el cerramiento dela laguna para evitar accidentes e ingreso de personal no autorizado. Tener una adecuada señalización que indique a los Estudiantes que hay en el sitio. Hacer controles periódicos sobre caudal cantidad agua apariencia y sobre cómo se ve el espejo de agua.
10.
CONCLUSIONES
La laguna de oxidación es una manera útil y necesaria para la captación de las aguas residuales está tiene unos aspectos que hay que tener en cuenta ya que podría afectar la flora y fauna del lugar no dejando de lado que podría también afectar acuíferos que se encuentran en el subsuelo. El uso correcto y su debida construcción las hacen fundamentales Para mitigar el impacto ambiental que generan los desechos y las aguas servidas. El mejorar lo que está ya construido se hace necesario para mejorar el ambiente y generan tranquilidad en las personas que nos preocupamos por un medio ambiente sostenible es importante que estas acciones vallan acompañadas de una responsabilidad social y ambiental por parte de las personas que hacemos usos de los baños lava manos el agua que usamos de los grifos para así no causar una pérdida de agua y generar Tantos desechos que afectará el ambiente y la capacidad de almacenamiento de las laguna llevándola a límites insostenible. Podemos concluir que es necesaria Pero hay que saberla construir y darle el uso adecuado y hacerles su mantenimiento periódico
11.
RECOMENDACIONES
nosotros como estudiantes de la Universidad de la Guajira recomendamos al área administrativa o a quien corresponda darle la suficiente importancia al funcionamiento adecuado de la laguna de estabilización. A pesar de que la laguna de estabilización esta ubicada de tal forma que el viento va en sentido opuesto a la comunidad estudiantil, es necesario que siembren plantas mitigadoras de olores. Mejoramiento del cerramiento Que las directivas se encarguen de hacer el plan de mantenimiento preventivo a la laguna de estabilización Contratar a una persona que este diariamente monitoreando el sistema. Ya que en la laguna de estabilización solo se esta dando un solo proceso que es el anaeróbico, invitamos a los encargados de esta obra que se preste la atención requerida e inviertan presupuesto para realizar un plan de mejoramiento para obtener procesos satisfactorios con lo que respecta al tratamiento de las aguas residuales del complejo de la universidad de la Guajira.
12. BIBLIOGRAFÍA
http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/19117/capitulo4.pdf http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/scan2/011634/011634-II-03.pdf http://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacd/scan/011203.pdf http://www.oocities.org/edrochac/residuales/lagunas7.pdf consulta a personal capacitado en construcción de lagunas de estabilización
12. ANEXOS
