" EFICIENCIAS DE LAGUNAS AIREADAS AERÓBICAS DURANTE EL PERÍODO INICIAL DE FUNCIONAMIENTO" Marcial R. Piris da Motta. (1) Equipo de trabajo: Ing. Kruzolek Carlos ; Ing. Queirolo Eduardo ; Lic. Salguero Daniel; Tec. Smorczewski Marta Cátedra de Estadística- Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales .Universidad Nacional de Misiones. Misiones 3862- CP 3300-Posadas -Misiones- Argentina E-mail [email protected](1) Ingeniero Químico (UNaM). Postgrado en Ingeniería Sanitaria- Instituto de Ingeniería Sanitaria (UBA).Magíster en Bioestadística- Escuela de Salud Pública- Fac. de Medicina- Universidad de Chile. Especialista en Métodos Estadísticos Avanzados para la mejora de la Calidad y la Productividad- Universidad Politécnica de Valencia- España. PALABRAS CLAVES: Tratamiento de Líquidos Residuales*Lagunas Aireadas * Eficiencias*
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" EFICIENCIAS DE LAGUNAS AIREADAS AERÓBICAS
DURANTE EL PERÍODO INICIAL DE
FUNCIONAMIENTO"
Marcial R. Piris da Motta. (1)
Equipo de trabajo: Ing. Kruzolek Carlos ; Ing. Queirolo Eduardo ; Lic. SalgueroDaniel; Tec. Smorczewski Marta
Cátedra de Estadística- Facultad de Ciencias Exactas, Químicas yNaturales .Universidad Nacional de Misiones.Misiones 3862- CP 3300-Posadas -Misiones- ArgentinaE-mail [email protected]
(1) Ingeniero Químico (UNaM). Postgrado en Ingeniería Sanitaria- Institutode Ingeniería Sanitaria (UBA).Magíster en Bioestadística- Escuela deSalud Pública- Fac. de Medicina- Universidad de Chile. Especialista enMétodos Estadísticos Avanzados para la mejora de la Calidad y laProductividad- Universidad Politécnica de Valencia- España.
PALABRAS CLAVES: Tratamiento de Líquidos Residuales*Lagunas Aireadas *Eficiencias*
RESUMEN
Objetivos: En las etapas iniciales de funcionamiento, los prolongados tiempos de permanencia
y altos valores de oxígeno disuelto pueden influir negativamente en las eficiencias de sistema
de los sistemas tratamientos como el de la Ciudad de Posadas, compuesto por lagunas
aireadas y lagunas de swedimentación .
Este trabajo tiene como propósito evaluar el comportamiento del sistema de tratamiento
durante el período transitorio de la puesta en marcha , identificar los problemas de operación
que se presentan y efectuar las recomendaciones sobre medidas y acciones que pueden ser
adoptadas para la solución de los mismos.
Metodología: Se diseño y ejecutó un programa de monitoreo que permitió efectuar controles
del funcionamiento de la planta y de las distintas unidades, evaluar rendimientos y verificar el
cumplimiento de las especificaciones de calidad para el efluente final.
Resultados y Conclusiones : Las eficiencias de remoción de materia orgánica del sistema
(base DQO total) entre 67 y 81 % son muy aceptables y las correspondientes a la etapa de
tratamiento biológico son mayores que las que cabrían de esperar durante este período de
puesta en marcha, alcanzando valores entre 90 % y 93 % medidos en términos de DBO total y
entre 93 y 96 % en términos de DBO soluble. Las contribuciones de las etapas de
pretratamiento son un tanto bajas (entre el 6 % y el 24 %-Base DBO total), verificándose en
algunos casos aportes . Las eficiencias de remoción tanto de coliformes totales como fecales
son muy aceptables (entre 3 y 4 unidades logarítmicas). Los resultados obtenidos , indican que
el tratamiento biológico por si solo no es suficiente para alcanzar el valor fijado por las normas
de 1000 Coliformes Fecales como NMP/100 ml, razón por la cual, por lo menos en esta etapa
no puede prescindirse de la cloración, con cuya inclusión los valores de coliformes totales y
fecales en el efluente final pasan de 104 a 75 y 15 respectivamente. Las remociones de NTK
del orden de 50 % y de N-amoniacal entre un 24 y 34 % son muy aceptables para el tiempo
que lleva en operación el sistema y evidencian la existencia de un proceso de nitrificación en
marcha. En la etapa de tratamiento primario no hay remoción sino un aporte de fósforo total,
entre un 15.4 y 31.8 %, mientras que para el tratamiento biológico, las eficiencias de remoción
de fósforo total es de 46 y 57 % , y de un 24 y 33 % para el fósforo soluble, dando como
resultado una eficiencia global para el sistema de remoción de fósforo total del 37 %.
Las eficiencias de remoción de detergentes son muy aceptables, variando entre un 78 y un 88
% , mientras que las de las sustancias grasas se encuentran en el orden del 46 %,
verificándose durante la primer campaña un aporte del 268 %, provocado fundamentalmente
por el arrastre del material flotante (sólidos biológicos) desde la laguna de sedimentación al
efluente final.
En cuanto a las especificaciones de calidad el efluente final cumple holgadamente el límite de
30 mg/l de DBO soluble, siendo el valor promedio obtenido de 5.7 mg/l. En cuanto a la
eliminación de sólidos sedimentables en dos de las tres campañas, el efluente cumplió con el
límite fijado, superándose dicho valor durante el período de muestreos con precipitaciones.
I NTRODUCCIÓN
Los resultados que se presentan en este informe corresponden a la evaluación del
funcionamiento de la Planta de Líquidos Cloacales de la Ciudad de Posadas y debe
considerarse en el contexto de las actuales condiciones de operación y de ningún modo como
definitivas en virtud que el sistema de tratamiento se encontraba en la etapa de puesta en
marcha y que la mayor parte de las estaciones elevadoras del sistema de colectoras con que
cuenta la ciudad de Posadas no están conectadas a la colectora principal que alimenta a la
planta de tratamiento.
El sistema de tratamiento que se evalúa, está compuesto de una etapa de pretratamiento (rejas
y desarenadores), seguida de una de tratamiento secundario por medio de lagunas aireadas y
lagunas de decantación y una última etapa de desinfección.
Si bien son importantes todas las etapas, el núcleo esencial del sistema de tratamiento lo
constituyen las lagunas aireadas que en esta instalación son del tipo aeróbicas , funcionando
como un reactor de mezcla completa.
Estas unidades tienen considerables ventajas sobre el proceso tradicional de barros activados,
principalmente por su bajo costo, simplicidad y flexibilidad de operación. Requieren de una
operación cuidadosa y un continuo control de laboratorio con el propósito de conseguir la
máxima eficiencia del sistema.
Esto último depende en gran medida de los niveles de oxígeno disuelto en las unidades de
aireación y del conocimiento por parte del operador y del responsable de la planta de las
particularidades de las operaciones y procesos que tienen lugar en ella, de los problemas que
pueden presentarse y de las alternativas de solución posibles.
En las etapas iniciales de funcionamiento, los prolongados tiempos de permanencia y altos
valores de oxígeno disuelto pueden influir negativamente en las eficiencias del sistema.
Este trabajo tiene como propósito evaluar el comportamiento de las lagunas aireadas aeróbicas
de la Ciudad de Posadas durante la puesta en marcha , identificar los problemas de operación
que se presentan y efectuar algunas recomendaciones sobre medidas que pueden ser
adoptadas para su solución.
MÉTODOS
La metodología empleada incluyó la realización de las siguientes actividades:
1. Caracterización Cuali-cuantitativas del Líquido Afluente : incluyó la determinación de la
composición del líquido residual y la medición de caudales afluente y efluente
2. Verificación de los TRH, Cargas Orgánicas Superficiales y Volumétricas
3. Determinación de las eficiencias del Sistema y verificación el cumplimiento de las
especificaciones de calidad para el efluente final.
Se diseño y ejecutó un programa de muestreos y análisis de laboratorio con el propósito de
determinar las características físicas, químicas y microbiológicas del líquido a tratar, evaluar
rendimientos , efectuar controles de funcionamiento de la planta y de las distintas unidades y
verificar el cumplimiento de las especificaciones de calidad para el efluente final.
La red de monitoreo incluyó 9 puntos de muestreos, cuyas localizaciones se indican en el
Cuadro Nº 1. En dicho cuadro se detallan las determinaciones analíticas realizadas a las
muestras obtenidas en cada uno de los puntos, las frecuencias de muestreos y los parámetros
determinados "in situ". Los puntos de muestreos incluyeron los dos módulos actualmente en
funcionamiento compuesto cada uno de una laguna aireada y laguna de decantación.
Se efectuaron dos tipos de muestreos en función de los parámetros a determinar. Uno de ellos,
que incluyó la determinación de todos los parámetros se realizó con una frecuencia quincenal
y otro con frecuencia de dos veces por semana que incluyó las determinaciones de O.D.,
temperatura, Sólidos Sedimentables , Cloro residual y DBO total y en algunos puntos DBO
soluble.
En el primero de ellos los distintos parámetros fueron determinados a partir de muestras
compuestas para el líquidos afluente y efluente del sistema de tratamiento. Para la obtención
de las mismas, se extrajeron a intervalos de 1 hora 500 ml de muestra en el conducto de
llegada a la EE Nº 6 y a la salida de la cámara de contacto, componiendo estas muestras
parciales antes de tomar las alícuotas requeridas para las distintas determinaciones analíticas.
Cada período de muestreos fue de 24 horas, iniciándose a las 7:00 AM.
Las muestras a la salida de las unidades de pretratamiento, de las lagunas aireadas y de
decantación fueron muestras puntuales, atendiendo a la gran capacidad de compensación de
calidades de las mismas y estuvieron destinadas fundamentalmente a la determinación de
eficiencias de remoción de materia orgánica, organismos coliformes y nutrientes.
Para el segundo de los controles, las determinaciones se efectuaron sobre muestras puntuales
obtenidas en cada uno de los puntos incluidos en el monitoreo.
Cuadro Nº 1
Puntos de MuestreosParámetros Nº Det.LC(0) SEE(1) LA(2) SLA1(3) SLA2(3) LD(4) SLD1(5) SLD2(5´) EF(6)
pH 9 ♦ ♦O.D. (120) ⊗ ⊗ ♦ ⊗ ⊗ ♦ ⊗ ⊗ ⊗T (136) ⊗ ⊗ ♦ ⊗ ⊗ ♦ ⊗ ⊗ ⊗S. Sed. (72) ⊗ ⊗ ⊗ ⊗ ⊗ ⊗RT 9 ♦ ♦ ♦SVT 9 ♦ ♦ ♦SFT 9 ♦ ♦ ♦SST 12 ♦ ♦ ♦ ♦SSV 12 ♦ ♦ ♦ ♦DBO total (36) ⊗ ⊗ ⊗ ⊗ ⊗ ⊗ ⊗DBO soluble (18+6) ♦ ♦ ⊗ ⊗ ⊗ ⊗DQO total 8 ♦ ♦ ♦DQO soluble 6 ♦ ♦NTK 11 ♦ ♦ ♦ ♦ ♦N-Amoniacal 9 ♦ ♦ ♦ ♦N-Nitritos 9 ♦ ♦ ♦ ♦N-Nitratos 9 ♦ ♦ ♦ ♦P Total 9 ♦ ♦ ♦P Soluble Total 6 ♦ ♦Sustancias Grasas 6 ♦ ♦Detergentes (SAAM) 6 ♦ ♦Coliformes Totales 12 ♦ ♦ ♦ ♦Coliformes Fecales 12 ♦ ♦ ♦ ♦Demanda de cloro 6 ♦ ♦Cloro residual. 6 ⊗Caudal ⊗ ♦Perfiles de T ♦Perfiles de O.D. ♦Espuma y Mat. Flot. ⊗ ⊗ ⊗Aclaración: ♦ una vez cada 10 días ⊗⊗⊗ ⊗ 2 veces por semanaLC = Líquido Cloacal Crudo SLA1= Efluente Laguna Aireada I A-2 SLASEE=Efluente Estación Elevadora Nº 6 LD= Laguna de DecantaciónSLD1=Salida Laguna de Decantación I D-2 LA= Laguna Aireada I A-2EF = Efluente Final SLA2= Efluente Laguna Aireada II A-1SLD2= Salida Laguna de Decantación II D-1
PRESENTACION Y ANALISIS DE RESULTADOS
A continuación se efectúa una exposición y análisis de los resultados obtenidos
Características Cuali-cuantitativa del Líquido Afluente
. Composición del Líquido Cloacal
El Cuadro Nº 2 se presenta la composición (media) del líquido afluente a la Planta de
Tratamiento de la Ciudad de Posadas. En dicho Cuadro se consigan los valores promedios,
máximos y mínimos y los intervalos de confianza para cada uno de los parámetros incluidos en
Al comparar los valores de los caudales medios, máximos y mínimos obtenidos para los
mismos días se observa que existe una marcada discrepancia entre los valores afluentes y
efluentes, situación que plantea la necesidad de efectuar por alguna otra vía una estimación
de los caudales correspondientes.
En primer lugar se consideró apropiado comprobar si los valores de caudal calculados en
función de las lecturas de tirante líquido realizadas en la canaleta Parshall a la salida del
sistema eran correctos.
La estimación del caudal efluente del sistema de tratamiento se efectuó en función del
cómputo de la velocidad de la corriente y la sección de escurrimiento en los canales de la
cámara de contacto.
Los resultados obtenidos para un valor de tirante líquido medido en la garganta de la canaleta
Parshall de 0.19 m son los siguientes:
Velocidad de la corriente = L/t = 24.2 m / 40 s = 0.55 m/s
Sección transversal = Wx h = 0.45 m x 0.445 m = 0.20915 m 2
Caudal = v x S = 0.1101 m3 / s
Este último valor difiere del calculado utilizando la fórmula correspondiente a la canaleta
Parshall de 0.1067 m3 / s en un 3 %, razón por la cual los caudales obtenidos en función de las
lecturas efectuadas en el aforador a la salida del sistema de tratamiento son completamente
confiables. Estos resultados ponen en evidencia que los valores de caudal obtenidos en el
aforador instalado en la EE Nº 6 están afectados de error, razón por la cual es necesario
efectuar una calibración del mismo .
Estimación de los TRH, Cargas Orgánicas Superficiales y Volumétricas
Para el cálculo de los tiempos de permanencias y cargas orgánicas y volumétricas, que se
detallan en el Cuadro Nº 5, se tomó en consideración el valor de la media de los caudales
efluentes del sistema igual a 0.08491 m 3 /s.
Cuadro Nº 5
Unidad Valores de DiseñoDimensión o DescripciónLaguna Aireada(2) Laguna Decantación(3)
Caudal afluente total (m 3 /día) 7336 7336 34.713 (1)Caudal afluente por laguna(m 3 /día) 3668 3668 11.571 (1)Tiempo de Permanencia (días) 4.60 2.93 1.5DBO afluente (*) (mg/l) 143.7 222Carga Orgánica Superficial(Kg DBO total /Ha día)
871.2
Carga Orgánica Volumétrica(Kg DBO total/ m 3 día)
0.031 0.147 (1)
(1) Valores para la primera etapa Población = 171000 hab. Dotación = 254 l/hab. Día y 3 módulos funcionando(2) Calculadas en función de las dimensiones correspondientes a la Laguna I A2(3) Calculadas en función de las dimensiones correspondientes a la Laguna I D2(*) Valores medios para tiempo seco
Eficiencias del Sistema
. Eficiencias de Remoción de materia orgánica
Las eficiencias de remoción de materia orgánicas fueron calculadas en el caso del tratamiento
primario en función de los valores de DQO total, DBO total y soluble, y para el tratamiento
biológico sobre la base de los valores de DBO total afluente y DBO soluble efluente.
Las eficiencias obtenidas, para la etapa de pretramiento, tratamiento biológico en término de
DQO total y DBO total respectivamente se presentan en el Cuadro Nº 6, mientras que el
Cuadro Nº 7 se detallan las correspondientes a la etapa de tratamiento biológico (base DBO
soluble) y tratamiento biológico mas cloración (base DQO total).
En los Cuadro Nº 8 y 9 se presentan las eficiencias combinadas de la etapa de tratamiento
biológico y la cloración (base DQO soluble) y las correspondientes a las eficiencias del sistema
en términos de DBO total.
Cuadro Nº 6
Pretratamiento Tratamiento BiológicoDBO DBO
Período
Lo L1 E (%) Lo L1 E (%)24/06 147* 11.5** 92.2(1)1/07 145.0*
53.5**134*
47.5**7.6011.2
134* 19.5** 85.4(1)
4-5/07 197.6+ 193.5+ 2.17/07 85.5*
45.5**80.5*38.0**
6.416.5
80.0* 11.5** 85.6(1)
12/07 120.0* 110* 8.3 110.0* 11.9**17.8**
89.2(1)83.8(2)
17/07 250* 190* 24.0 190.0* 22.0**19.8**
88.4(1)89.9(2)
26/07 324.0245.0*
380.0315.0*(a)
14.7(a) 315.0* 19.5**17.6**
93.8(1)94.4(2)
31/07 110.0* 100.0* 9.1 110.0* 22.0**27.6**
78.0(1)72.4(2)
(a) No se verifica remoción sino aporte(1) Módulo Laguna aireada I A-2 y Laguna de Decantación I D-2(2) Módulo Laguna aireada II A-1 y Laguna de Decantación II D-1* Base DBO total ** Base DBO soluble + Base DQO totalLo= Carga orgánica afluente (mg/l DBO o DQO) L1= Carga orgánica efluente (mg/l DBO o DQO)