Evaluación, optimización y mejoramiento del sistema hidráulico en modelo a escala de una laguna de estabilización

Abstract

La contaminación y polución de las aguas en el Perú es tan antigua como el desarrollo de las ciudades, por cuanto los ríos, las aguas de mar, sirven como puntos de disposición final para las evacuaciones de las aguas residuales, propias de los pueblos en proceso de desarrollo en el que pueden producir perjuicios por ejemplo: malos olores, sabor al agua potable, muerte de peces. La salud humana puede ser amenazada por la contaminación del agua potable, de los lugares de baño y alimentos que pueden ser regados con este tipo de agua, ya que el cólera, tifoidea, la disentería y otras enfermedades infecciosas encuentran así su modo de propagación. El objeto del tratamiento del agua residual es evitar el perjuicio a los cauces receptores y la propagación de enfermedades transmisibles del tipo gastrointestinal. Entre los multiples procesos que se han empleado para el tratamiento de aguas residuales, el proceso biológico por medio de lagunas de estabilización es el más usado debido a su alta eficiencia de remoción de carga orgánica y de bacterias patógenas así como a su bajo costo de construcción, operación y mantenimiento. Una laguna de estabilización se puede definir como estanques pocos profundos,en donde a través de procesos naturales controlados, se establecen condiciones para la reducción de la materia orgánica y destrucción de organismos patógenos en las aguas residuales (Marais 1970). La eficiencia del tratamiento o el alcance de la conversión de los componentes elementos no deseables de las aguas residuales en una laguna de estabilización depende de las características del desagüe carga orgánica, condiciones ambientales como la temperatura, velocidad del viento, cantidad de luz y el comportamiento hidráulico dentro de la laguna. En la literatura abundan informes sobre investigaciones para determinar el comportamiento de las lagunas de estabilización, éstos se concentran en la determinación de eficiencias en patógenos y otros parámetros en función de la carga orgánica aplicada y de los tiempos de retención disponibles, en algunos estudios se hace referencia a la profundidad de la laguna y a la temperatura observada durante el periodo de estudio. En el pasado no se tomó mucha importancia a las características hidráulicas, habiéndose dado muy poca atención en la mayoría de los modelos de cinética de reacción de las lagunas de estabilización y así mismo cómo este factor es afectado por la forma de la laguna, la presencia de espacios muertos, cortocircuitos y ubicación de las estructuras de entrada y salida. Las características hidráulicas obviamente tienen un efecto sobre la dispersión del agua residual, también como en el tiempo promedio de retención, y por consiguiente sobre la eficiencia de remoción de la materia orgánica y organismos patógenos. En este estudio se evalúa la influencia que tiene el número y ubicación de las estructuras de entrada y salida sobre las características hidráulicas de mezcla, que a la vez determina el grado de eficiencia de remoción de una laguna de estabilización. Estos análisis se realizaron en un modelo a escala de laboratorio utilizando las leyes de escala hidráulica comparándola con una de las lagunas del complejo de lagunas facultativas de San Juan, ubicadas en el distrito de San Juan de Miraflores. Esta determinación de las características del flujo pudo ser fácilmente obtenido por inyección de un trazador conocido cuantitativamente en la entrada de la laguna modelo midiendo la concentración del trazador en la salida en función del tiempo. Los resultados de concentración versus el tiempo proporciona una idea de las características y tipo del flujo que se producen en las lagunas.