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lagunas facultativas, que es, como funciona
Tipo: Resúmenes
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“Año de la recuperación y consolidación de la economía peruana” UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA AMBIENTAL
CATEDRÁTICO: NAVARRO RODRIGUEZ, Venancio Santoago CÁTEDRA: Ingeniería Química Ambiental AUTORES CAÑARI PAITAMPOMA, MAICK ALEXIS FERNANDEZ RIVEROS, ABIGAIL JELEISE HUANCAYO - 2025
Las lagunas facultativas son sistemas naturales utilizados para el tratamiento de aguas residuales domésticas. El objetivo principal de este estudio es conocer y comprender este método , analizando su funcionamiento, estructura y comportamiento. Esta monografía describe sus procesos físicos, químicos y biológicos, además del cálculo del tiempo de residencia hidráulico, parámetro esencial para su operación. Se presentan criterios de diseño, ventajas, limitaciones y aplicaciones, ofreciendo una visión completa del método de tratamiento.
Las lagunas facultativas son estructuras o estanques artificiales utilizados para el tratamiento de aguas residuales, especialmente domésticas o urbanas. Funcionan utilizando procesos biológicos, principalmente la acción de microorganismos (aerobios y anaerobios) que degradan la materia orgánica presente en el agua. Su nombre “facultativas” se debe a que en ellas predominan microorganismos facultativos, los cuales pueden vivir tanto con oxígeno (aerobios) como sin oxígeno (anaerobios), dependiendo de la zona de la laguna. Estas lagunas forman parte del tratamiento secundario de aguas residuales y son muy usadas en zonas rurales o ciudades pequeñas porque son económicas, sencillas de operar y requieren poca energía. 1.1 OBJETIVOS PRINCIPALES Las lagunas facultativas tienen como función principal la depuración biológica de las aguas residuales, utilizando procesos naturales que involucran microorganismos, algas, oxígeno solar y sedimentación. Su objetivo es reducir la carga orgánica, disminuir contaminantes, y lograr que el agua que sale tenga una calidad mucho mejor que la que ingresa. La degradación de la materia orgánica se realiza mediante la acción combinada de bacterias aerobias, anaerobias y facultativas, lo cual permite transformar compuestos complejos en sustancias más simples y menos dañinas para el ambiente. A lo largo del tiempo de permanencia dentro de la laguna, los contaminantes orgánicos presentes en el agua residual se oxidan, sedimentan o transforman hasta niveles ambientalmente aceptables.
Dentro de las lagunas facultativas se desarrollan diversos procesos químicos que actúan en conjunto con los procesos físicos y biológicos. El más importante está relacionado con la interacción entre las algas y las bacterias, ya que ambas especies generan un ciclo de intercambio de sustancias. El proceso químico fundamental ocurre gracias a la fotosíntesis de las algas, ya que estas utilizan la energía solar para producir oxígeno, transformando el dióxido de carbono que proviene de la descomposición de la materia orgánica. Este oxígeno liberado es esencial para que se lleven a cabo los procesos de oxidación biológica. La reacción química básica de la fotosíntesis se expresa como: 𝐶𝑂 2 + 𝐻 2 𝑂 + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 −> 𝑂 2 + 𝑏𝑖𝑜𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑎𝑙𝑔𝑎𝑙 El oxígeno generado reacciona químicamente con los compuestos orgánicos presentes en el agua residual. En este proceso, las bacterias aerobias utilizan el oxígeno disuelto y descomponen la materia orgánica en sustancias más simples. Desde el punto de vista químico, esta degradación se expresa como una oxidación de la materia orgánica: 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 𝑜𝑟𝑔á𝑛𝑖𝑐𝑎 + 𝑂 2 −> 𝐶𝑂 2 + 𝐻 2 𝑂 + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 De esta forma, el proceso químico de oxidación transforma compuestos complejos y contaminantes en productos inofensivos o menos dañinos, reduciendo la DBO del agua residual y mejorando su calidad. Parte del dióxido de carbono producido en la oxidación vuelve a ser utilizado por las algas en la fotosíntesis, lo que genera un ciclo de equilibrio químico entre algas y bacterias. Este ciclo permite que la laguna funcione de manera autosostenible sin necesidad de oxigenación artificial.
El tiempo de residencia hidráulica es el período promedio que el agua residual permanece dentro de la laguna para que se realice su tratamiento. Este tiempo permite que se lleven a cabo los procesos de depuración, como la sedimentación de sólidos, la oxidación biológica, la fotosíntesis de algas y la eliminación natural de microorganismos patógenos. Mientras mayor sea el tiempo de permanencia, mayor será la calidad del agua tratada. Este parámetro depende del volumen de la laguna y del caudal diario de entrada. Su cálculo se expresa mediante la relación: 𝑇 =
donde T es el tiempo de residencia (días), V el volumen total de la laguna (m³) y Q el caudal de ingreso (m³/día). En la práctica, los tiempos típicos varían, lo que permite completar los procesos biológicos y químicos necesarios para la depuración. El tiempo de residencia garantiza que el agua tenga el suficiente contacto con los microorganismos y sea expuesta a radiación solar, logrando una disminución de la carga orgánica y de los patógenos. Por ello, el tiempo de residencia es un parámetro clave para la eficiencia del sistema y para asegurar la calidad del efluente final. 3.1 CALCULO 𝑇 = 𝑉𝑂𝐿𝑈𝑀𝐸𝑁 (𝑉) 𝐶𝐴𝑈𝐷𝐴𝐿 𝐷𝐸 𝐸𝑁𝑇𝑅𝐴𝐷𝐴 (𝑄) DATOS: Caudal (Q)= 15 L/s = 0.015 𝑚^3 /𝑠
Altura (h)= 3 m Largo= 102 m Ancho= 20.5 m Área= 102 X 20.5 = 2091 𝑚^2 Volumen = 2091 𝑚^2 x 3 m= 6273 𝑚^3 𝑇 =
Las lagunas facultativas son un método eficaz y económico para el tratamiento de aguas residuales, ya que combinan procesos naturales de sedimentación, fotosíntesis y degradación biológica. Su funcionamiento se basa en la interacción entre algas y bacterias, permitiendo reducir la materia orgánica y patógenos sin requerir energía externa. El tiempo de residencia es un parámetro clave, ya que asegura que el agua permanezca el tiempo suficiente para que ocurran los procesos de depuración. Cuando se diseña correctamente, el sistema produce un efluente con menor carga contaminante y adecuado para su descarga o reutilización. Por ello, las lagunas facultativas representan una alternativa sostenible y práctica para zonas rurales y pequeñas comunidades.
