Las lagunas de estabilización de residuos (WSP, por sus siglas en inglés) son grandes cuerpos de agua artificial. Las lagunas se pueden utilizar individualmente o conectadas en serie para mejorar el tratamiento. Existen tres tipos de lagunas: (1) anaerobias, (2) facultativas y (3) aeróbicas (maduración), cada una con características de tratamiento y diseño diferentes.

Para un tratamiento más eficaz, las WSP deben estar conectadas en una serie de tres o más, con el efluente fluyendo desde la laguna anaerobia a la laguna facultativa y, finalmente, a la laguna aerobia. La laguna anaerobia es la etapa de tratamiento primario y reduce la carga orgánica de las aguas residuales. La eliminación de los sólidos y de la DBO se produce por sedimentación y a través de la posterior digestión anaerobia en el interior de los lodos. Las bacterias anaerobias convierten el carbono orgánico en metano y, mediante este proceso, eliminan hasta el 60 % de la DBO. En una serie de WSP, el efluente de la laguna anaerobia se transfiere a la laguna facultativa, donde se elimina más DBO. La capa superior de la laguna recibe oxígeno de la difusión natural, la mezcla del viento y la fotosíntesis generada por las algas. La capa inferior queda privada de oxígeno y se vuelve anóxica o anaerobia. Los sólidos sedimentables se acumulan y se digieren en el fondo de la laguna. Los organismos aerobios y anaerobios trabajan en conjunto para lograr una reducción de la DBO de hasta el 75 %. Las lagunas anaerobias y facultativas están diseñadas para eliminar la DBO, mientras que las lagunas aerobias están diseñadas para eliminar agentes patógenos. Una laguna aerobia suele denominarse laguna de maduración, pulimiento o acabado porque suele ser el último paso de una serie de lagunas y proporciona el paso final del tratamiento. Es la laguna menos profunda, lo que garantiza que la luz solar penetre en toda la profundidad para que se produzca la fotosíntesis. Las algas fotosintéticas liberan oxígeno en el agua y consumen el dióxido de carbono que produce la respiración de las bacterias. Dado que la luz solar impulsa la fotosíntesis, los niveles de oxígeno disuelto son más altos durante el día y descienden por la noche. El oxígeno disuelto también lo aporta la mezcla natural del viento.

Consideraciones de diseño

Las lagunas anaerobias se construyen con una profundidad de 2 m a 5 m y tienen un tiempo de detención relativamente corto, de uno a siete días. Las lagunas facultativas se deben construir con una profundidad de 1 m a 2,5 m y tener un tiempo de detención de entre cinco y 30 días. Su eficacia puede mejorar con la instalación de aireadores mecánicos. Las lagunas aerobias suelen tener entre 0,5 m y 1,5 m de profundidad. Si se utilizan en combinación con algas o acuicultura D.13 son eficaces para eliminar la mayor parte del nitrógeno y el fósforo del efluente. Lo ideal es construir varias lagunas aerobias en serie para conseguir un alto nivel de eliminación de patógenos. Un buen diseño hidráulico es importante para evitar cortocircuitos, es decir, que las aguas residuales vayan directamente del conducto de entrada al conducto de salida. Se debe separar lo más posible el conducto de entrada del de salida, y se pueden instalar deflectores para garantizar una mezcla completa dentro de las lagunas y evitar zonas de estancamiento. El pretratamiento (PRE) es esencial para evitar la formación de espuma e impedir que el exceso de sólidos y basura entre en las lagunas. Para proteger a las lagunas de la escorrentía y la erosión, se debe construir una berma o montículo alrededor de cada laguna con material de excavación.

Materiales

Se necesita equipo mecánico para excavar las lagunas. Para evitar la lixiviación a las aguas subterráneas, las lagunas deben tener un revestimiento, que puede ser de arcilla, asfalto, tierra compactada o cualquier otro material impermeable.

Aplicabilidad

Las WSP son uno de los métodos más comunes y eficaces de tratamiento de aguas residuales o efluentes en todo el mundo. Son especialmente apropiadas para las comunidades rurales y periurbanas que disponen de grandes terrenos sin utilizar, a cierta distancia de las viviendas y los espacios públicos. Las WSP no son adecuadas para la fase de respuesta inmediata, debido al largo tiempo de aplicación que se requiere, y son más apropiadas para las fases de estabilización y recuperación, y como solución a más largo plazo.

Operación y mantenimiento

La espuma que se acumula en la superficie de la laguna se debe eliminar con regularidad. También se deben eliminar las plantas acuáticas (macrófitas) presentes en la laguna, ya que pueden constituir un hábitat de cría para mosquitos e impedir que la luz penetre en la columna de agua. Se debe realizar un vaciado de lodo de la laguna anaerobia cada intervalos de 2 a 5 años, aproximadamente, cuando los sólidos acumulados alcancen un tercio del volumen de la laguna. En el caso de las lagunas facultativas, el vaciado de lodo es menor, y las lagunas de maduración apenas necesitan un vaciado de lodo. El lodo se puede eliminar mediante una bomba de lodos encima de una laguna, un raspador mecánico en el fondo de la laguna o vaciando y quitando el agua de la laguna y retirando los lodos con una pala cargadora.

Salud y seguridad

Aunque el efluente de las lagunas aerobias suele ser bajo en patógenos, las lagunas no se deben utilizar en ningún caso para fines recreativos ni como fuente directa de agua para consumo o uso doméstico. Se debe instalar una valla para garantizar que las personas y los animales permanezcan fuera de la zona y que los residuos sólidos no entren en las lagunas.

Costos

Los costos de inversión para comprar el terreno y excavar las lagunas pueden ser elevados, pero los costos de operación y mantenimiento son relativamente bajos.

Consideraciones sociales

Las lagunas anaerobias pueden generar malos olores. Por eso, es importante situar las lagunas lejos de los asentamientos. Otra posibilidad es airear artificialmente la superficie de las lagunas anaerobias. Debido al crecimiento de algas en las lagunas aerobias, el efluente puede tener un aspecto muy verde.