Consideraciones de diseño
Eckenfelder, Jr. Y O Connor (1961) desarrollaron un modelo matemático para el diseño de lagunas aireadas mecánicamente. Ese modelo supone que la tasa de remoción de DBO5 obedece a una cinética de primer orden en relación a la concentración del sustrato disuelto y que la laguna aireada tenga características de mezcla completa en condiciones estacionarias. Entonces se aplica la siguiente ecuación:
Donde:
T = tiempo de retención de la laguna aireada facultativa, días
K = tasa constante de primer orden de remoción del substrato, l/mg.dia
Xv'a = concentración de sólidos suspendidos volátiles (SSVTA) en la masa liquida de la laguna, mg/l
SQ = concentración de materia biodegradable en el afluente (DBO5, DQO, COT), mg/l.
Las lagunas aireadas aerobias con mezcla completa son dimensionadas de acuerdo con la ecuación:
Donde:
t = tiempo de retención de la laguna aireada aerobia con mezcla completa, días
Y = coeficiente de producción de lodos, kg SSVTA/kg DBO5
Kd = tasa constante relativa a la respiración endógena, día-1
Existe un modelo modificado de las anteriores ecuaciones y que expresan el tiempo de retención de las algunas aireadas aerobias con mezcla completa y facultativa, de acuerdo con la secuencia:
Donde:
t = tiempo de retención de la laguna aireada aerobia con mezcla completa, días
t2 = tiempo de retención de la laguna aireada facultativa, días
Xv'a = concentración de sólidos suspendidos volátiles (SSVTA) en la masa liquida de la laguna, mg/l
S1 = concentración de materia biodegradable en el afluente de la laguna aireada aerobia con mezcla completa y en el efluente de la laguna aireada facultativa, en mg/l
Las demás fueron definidas anteriormente.
Sumando las ecuaciones, se obtiene la expresión para el tiempo de retención total de las dos lagunas aireadas:
Para un conjunto dado de condiciones, S1 es la única variable en la ecuación anterior. Derivando esa expresión en relación a S1 e igualando a cero, obteniendo un valor intermedio de la concentración de DBO5S1, el cual proveerá el tiempo de retención mínimo.
Con la ayuda de S1, se podrá determinar la concentración intermedia de DBO5'S1, y a partir de ahí, estimar los tiempos de retención t1 y t2 de las la lagunas aerobias con mezcla completa y facultativa respectivamente.