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Tecnología y Ciencias del Agua
, vol. VIII, núm. 4, julio-agosto de 2017, pp. 139-155
Cortés-Martínez
et al
.,
Optimización en el diseño de un sistema de tratamiento de aguas residuales integrado por tres lagunas de estabilización
ISSN 2007-2422
•
K
b
=
0.841(1.075)
T
20
(22)
k) Constante “a”:
a
f
=
1
+
4(
K
b
Ofd f
)
(23)
l) Coliformes fecales en el efluente de la
laguna facultativa:
Nf
No
=
4
afe
(1
af
)/2
df
(1
+
af
)
2
Ni
(24)
m) Coliformes
fecales
corregidos
por
evaporación. Aplicar la fórmula (12).
n) Concentración de la DBO en el efluente de
la laguna:
Kf
=
Kf
35
(1.085)
35
T
(25)
Concentración de la demanda bioquímica de
oxígeno en el efluente de la laguna:
DBO
ef
=
DBO
if
KfOf
+
1
(26)
o) Eficiencia de remoción de la DBO:
%
=
(DBO
if
DBO
ef
)
DBO
if
x100
(27)
p) DBO corregida por evaporación. Aplicar la
ecuación (11).
Laguna de maduración (método flujo
disperso)
1. Tiempo de retención hidráulico. (
O
) es un
método de prueba y error, donde se propone
un tiempo de retención hidráulico y se
calcula la concentración de los coliformes
fecales en el efluente; esto, siguiendo el
criterio de diseño de la laguna facultativa.
2. Volumen de la laguna:
Vm
=
(
Qi
)(
Om
)
(28)
3. Área de la laguna:
Am
=
Vm
Zm
(29)
Para el resto del diseño se aplicaron las
ecuaciones a partir del inciso f) hasta p), que se
indica en la metodología de la laguna facultativa.
Construcción del modelo matemático
Los sistemas de tratamiento mediante lagunas
de oxidación son sencillos tanto de construir
como de operar, pero tienen la desventaja de
requerir una gran cantidad de terreno para su
construcción, en comparación con otros siste-
mas más tecnificados, por lo que se propone
un modelo matemático de minimización del
área total ocupado por el sistema lagunar. Las
restricciones y función objetivo deben estar re-
lacionadas con las mismas variables cambiantes.
Con el propósito de probar lo anterior, es nece-
sario hacer las sustituciones correspondientes.
El modelo propuesto, como ya se indicó, incluye
una función objetivo, la cual se integra por la
suma de áreas de las tres lagunas. Para las
restricciones de la calidad del agua residual se
consideró lo que indica la norma oficial mexi-
cana NOM-001-SEMARNAT-1996. Los límites
máximos permitidos de concentración son los
siguientes: para coliformes fecales deben ser
menores o iguales que 1 000 NMP/100 ml, y
para la DBO
5
menores o iguales que 75 mg/l.
En la figura 1 se indica el valor mínimo
para el establecimiento de flujo disperso: 0.05.
Este valor fue considerado tanto para la laguna
facultativa como para la de maduración. Según
Arceivala (1973), el tiempo de retención de un
estanque facultativo varía de 10 a 110 días;
mientras que para una laguna de maduración,
el rango es mayor o igual que cinco días (WHO-
EMRO, 1987). De esta manera se determinaron
las restricciones.
A continuación se muestra el modelo mate-
mático en su forma reducida:
Minimizar:
A
t
=
Aa
+
Af
+
Am
(30)
