laguna facultativa

La laguna facultativa en la secuencia de estanques funciona como el clarificador primario de un sistema convencional de tratamiento de aguas residuales . Los sólidos pesados ​​se depositan en el fondo de la laguna, mientras que los más ligeros flotan. Esta laguna facultativa carece de la capacidad de eliminación de lodos de un clarificador primario, por lo que una población de organismos anaeróbicos coloniza los lodos acumulados en el fondo. La superficie de la laguna debe ser lo suficientemente grande como para proporcionar una tasa de transferencia de oxígeno atmosférico adecuada para prevenir condiciones anaeróbicas en su superficie. Las profundidades intermedias de la laguna albergan microorganismos facultativos capaces de oxidar tanto la materia orgánica disuelta como la suspendida de las aguas residuales originales y los productos del catabolismo anaeróbico en el fondo de la laguna. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

Las zonas con un clima consistentemente frío, pero sin heladas, pueden mantener condiciones facultativas en el primer estanque de estabilización al tratar agua ligeramente contaminada a bajas temperaturas, favorables a altas concentraciones de oxígeno disuelto con bajas tasas metabólicas . La estratificación facultativa del estanque se vuelve inestable durante el clima frío, aumentando la liberación de gases malolientes cuando las temperaturas del agua descienden por debajo de los 4 grados Celsius (39 grados Fahrenheit); ^{[ 3 ]} y la formación de hielo en la superficie del estanque impedirá eficazmente la transferencia de oxígeno atmosférico al bioma del estanque. Los estanques de estabilización en climas con una variación estacional significativa de la temperatura pueden liberar gases malolientes durante la temporada de aumento de temperaturas, ya que el bioma del estanque consume los desechos acumulados durante el clima frío con tasas metabólicas crecientes que superan la tasa de transferencia de oxígeno atmosférico en la superficie del estanque. ^{[ 4 ]}

El rebosadero de la laguna facultativa puede canalizarse a través de uno o más estanques de depuración que albergan poblaciones más bajas de microorganismos anaeróbicos y una mayor proporción de organismos aerobios adaptados a sobrevivir en concentraciones más bajas de materia orgánica. El efluente del estanque de depuración final puede ser apto para su descarga en aguas receptoras naturales. ^{[ 5 ]}

^{Es probable que se produzcan} olores desagradables cuando la tasa de transferencia de oxígeno desde la superficie de la laguna sea menor que la tasa de consumo de oxígeno en los niveles inferiores de la laguna. Una laguna facultativa de 1 acre (4000 m² ) podría proporcionar 50 libras de oxígeno por día (5 gramos de oxígeno por metro cuadrado por día) para el catabolismo bioquímico. La actividad biológica dentro de una laguna facultativa varía directamente con la temperatura. El clima cálido requerirá altas tasas de transferencia de oxígeno, y la acumulación de desechos durante el clima frío puede hacer que los requerimientos de oxígeno a corto plazo en clima cálido superen las tasas de carga de desechos a largo plazo. ^{[ 5 ]} Las algas pueden proporcionar oxígeno superficial durante las horas de luz, pero la respiración de las algas puede requerir oxígeno adicional durante la oscuridad. ^{[ 6 ]} El hielo o las esteras de espuma pueden reducir la superficie de transferencia de oxígeno. Algunas lagunas facultativas utilizan aireadores superficiales mecánicos para aumentar la transferencia de oxígeno atmosférico, pero la profundidad de mezcla del aireador no debe resuspender el lodo anaeróbico del fondo de la laguna. El funcionamiento del aireador puede limitarse a períodos de alta carga de desechos, altas temperaturas, oscuridad, baja velocidad del viento u otras condiciones que amenacen con causar condiciones anaeróbicas en la superficie de la laguna. ^{[ 1 ]}  

Los estanques de estabilización facultativos se estratifican con una capa superficial aeróbica y una capa anaeróbica debajo de la superficie. La capa superficial aeróbica limita la liberación de gases malolientes de la zona bentónica anaeróbica. Las algas y las cianobacterias suelen crecer en la zona aeróbica y proporcionan a las bacterias del estanque abundante oxígeno durante el día. ^{[ 7 ]} Sin embargo, la fotorrespiración de las algas puede consumir oxígeno durante la noche, cuando está oscuro. Los estanques de estabilización de desechos con grandes poblaciones de algas pueden mostrar fluctuaciones diurnas significativas en las concentraciones de oxígeno, con un pico al final de la tarde y un mínimo al amanecer. ^{[ 8 ]}

Los tipos de algas que crecen en los estanques de tratamiento incluyen algas verdes, rojas y pardas. ^{[ 7 ]}

La estratificación vertical, que incluye una capa superficial aeróbica, una capa inferior anaeróbica y una capa intermedia facultativa, es esencial para el correcto funcionamiento de un ecosistema de laguna facultativa. La estratificación se mantiene mediante un gradiente térmico de agua fría y densa en el fondo de la laguna, cubierta por agua más cálida y menos densa en la superficie. Este gradiente térmico se vuelve inestable cuando el agua alcanza su densidad máxima a 4 grados Celsius (39 grados Fahrenheit). Las lagunas facultativas no son prácticas en climas fríos, ya que dejan de ser funcionales cuando las temperaturas del aire más frías reducen la temperatura del agua por debajo de este valor crítico. ^{[ 9 ]}

La laguna facultativa puede sustituirse por una laguna aireada como primer estanque de la serie. Las lagunas aireadas cuentan con aireadores mecánicos que minimizan las zonas anaeróbicas mediante la mezcla completa del agua para lograr el catabolismo a través de un proceso denominado aireación prolongada .