DESCRIPCIÓN 

Una zanja de oxidación es una modificación del 

sistema biológico de tratamiento con lodos 

activados que utiliza un tiempo extenso de 

retención de sólidos (solids retention times, 

SRT) para la remoción de compuestos orgánicos 

biodegradables. Las zanjas de oxidación 

funcionan normalmente como sistemas de 

mezcla completa, pero pueden ser modificados 

para simular las condiciones de flujo en pistón 

(Nota: a medida que las condiciones se 

aproximan al flujo en pistón se debe utilizar la 

difusión de aire para proporcionar mezclado 

suficiente, pero en ese caso el sistema ya no 

opera como una zanja de oxidación). Los 

sistemas de tratamiento típicos con zanjas de 

oxidación tienen una configuración de anillo, 

óvalo o tanque en forma de herradura dentro de 

los cuales se encuentran uno o múltiples 

canales. Por esta razón las zanjas de oxidación 

se denominan comúnmente con reactores de tipo 

carrusel. Aireadores montados en forma 

vertical u horizontal proporcionan la circulación 

del agua, la transferencia de oxígeno y la 

aireación en las zanjas. 

Fuente: Parsons Engineering Science, Inc., 2000. 

FIGURA 1 SISTEMA TÍPICO DE LODOS ACTIVADOS 

CON ZANJAS DE OXIDACIÓN 

United States Office of Water EPA 832-F-00-013 

Environmental Protection Washington, D.C. Septiembre de 1999

Agency

Folleto informativo de tecnología 

de aguas residuales 

Zanjas de oxidación 

A LA DESINFECCIÓN 

 SEDIMENTADORES 

AIREADOR 

DREN DE PURGA 

ZANJA DE OXIDACIÓN 

LODO ACTIVADO RECIRCULADO 

(RAS) 

BOMBAS DE LODO 

PROCEDENTE DEL 

TRATAMIENTO PRIMARIO 
Los tratamientos primarios tales como rejillas y 

desarenadores normalmente preceden a las 

zanjas de oxidación. Algunas veces se incluye 

sedimentación primaria antes de las zanjas, pero 

este no es el diseño típico. Se pueden necesitar 

filtros terciarios después de la sedimentación 

dependiendo de los requisitos de descarga del 

efluente. La desinfección es requerida y puede 

necesitarse reaireación antes de la descarga 

final. El agua que fluye por las zanjas de 

oxidación es aireada y mezclada con lodo 

recirculado del sedimentador secundario. La 

Figura 1 presenta un diagrama típico de flujo de 

proceso para una planta que utiliza zanjas de 

oxidación. 

Aireadores de superficie tales como los de 

rotores de cepillo, de disco, de chorro o de 

difusor de burbuja fina son usados para 

recircular el licor mezclado para acelerar el 

crecimiento microbiano; al mismo tiempo la 

velocidad resultante asegura el contacto de los 

microorganismos con el afluente de agua 

residual. La aireación aumenta drásticamente el 

nivel de oxígeno disuelto (O.D.), pero este 

disminuye debido a que la biomasa consume 

oxígeno a medida que el licor mezclado se 

desplaza por la zanja. Los sólidos se mantienen 

en suspensión a medida que el licor mezclado 

circula alrededor de la zanja. Si los valores de 

diseño de SRT se seleccionan para la 

nitrificación, esta se logra en un alto grado. El 

efluente de las zanjas de oxidación normalmente 

se clarifica en un sedimentador secundario 

separado. Un tanque anaeróbico puede ser 

añadido antes de la zanja para mejorar la 

remoción biológica del fósforo. 

Una zanja de oxidación también puede ser 

operada para lograr desnitrificación parcial. 

Una de las modificaciones de diseño más 

comunes para mejorar la remoción de nitrógeno 

se conoce como el proceso modificado de 

Ludzack-Ettinger (MLE). En este proceso, 

según se ilustra en la Figura 2, un tanque 

anóxico se añade aguas arriba de la zanja en 

conjunto con licor mezclado de recirculación 

procedente de la zona aeróbica para obtener 

altos niveles de desnitrificación. En el tanque 

aeróbico, las bacterias autotróficas 

(nitrificadoras) convierten el nitrógeno 

amoniacal a nitrógeno en forma de nitritos y 

luego a nitratos. En la zona anóxica, las 

bacterias heterotróficas convierten el nitrógeno 

en forma de nitratos a nitrógeno gaseoso, que es 

liberado a la atmósfera. Parte del licor 

mezclado del tanque aeróbico es recirculado a la 

zona anóxica para suministrar un licor mezclado 

con un alto contenido de nitratos. 

Varios fabricantes han desarrollado 

modificaciones al diseño de las zanjas de 

oxidación para la remoción de nutrientes en 

condiciones de reciclado o en fases entre los 

estados anóxico y aeróbico. Mientras que los 

SEDIMENTACIÓN 

PRIMARIA 

LODO PRIMARIO 

LODOS ACTIVADOS 

DE PURGA 

LICOR MEZCLADO RECIRCULADO

SEDIMENTADOR 

SECUNDARIO 

ANÓXICO AEROBICO

LODO ACTIVADO RECIRCULADO

Q Q 

3 Q – 4 Q

0.5 Q - 1Q
Fuente: Parsons Engineering Science, Inc., 1999 

FIGURA 2 PROCESO MODIFICADO DE LUDZACK-ETTINGER 

mecanismos de operación difieren de un 

fabricante a otro, en general el proceso consiste 

de dos tanques separados de aireación, el 

primero anóxico y el segundo aeróbico. Agua 

residual y lodo activado recirculado son 

introducidos al primer reactor, el cual opera en 

condiciones anóxicas. El licor mezclado fluye 

luego al segundo tanque que opera en 

condiciones aeróbicas. Los procesos se 

invierten posteriormente y el segundo reactor 

comienza a operar en condiciones anóxicas. 

APLICABILIDAD 

El proceso de las zanjas de oxidación es una 

tecnología de eficiencia demostrada para el 

tratamiento secundario de aguas residuales que 

es aplicable a cualquier situación en donde sea 

apropiado el sistema de lodos activados 

(convencional o de aireación extendida). Las 

zanjas de oxidación pueden utilizarse en plantas 

que requieren nitrificación porque los tanques 

pueden ser dimensionados usando un tiempo de 

retención de sólidos apropiado para que se 

produzca nitrificación a la temperatura mínima 

del licor mezclado. Esta tecnología es muy 

efectiva en instalaciones pequeñas, 

comunidades pequeñas e instituciones aisladas 

porque requieren un área de terreno mayor que 

las plantas de tratamiento convencionales. 

El proceso de oxidación se originó en Holanda 

con la instalación de la primera planta a gran 

escala en Voorschoten en 1954. Actualmente 

hay más de 9,200 instalaciones municipales de 

zanjas de oxidación en los Estados Unidos 

(WEF, 1998). La nitrificación requerida para 

obtener concentraciones de nitrógeno amoniacal 

menores a 1 mg/L se logran en forma 

consistente cuando las zanjas se diseñan y se 

operan para la remoción de nitrógeno. 

VENTAJAS Y DESVENTAJAS 

Ventajas 

La principal ventaja de las zanjas de oxidación 

es su capacidad de lograr los objetivos de 

remoción de contaminantes con requerimientos 

operacionales reducidos y a bajos costos de 

operación y mantenimiento. Algunas de las 

ventajas específicas de las zanjas de oxidación 

incluyen: 

• Un nivel mayor de confiabilidad y 

desempeño con relación a otros procesos 

biológicos debido a que el nivel constante de 

agua y la descarga continua reducen la tasa 

de rebose del vertedero y eliminan la 

sobrecarga periódica de efluente que son 

comunes en otros procesos biológicos tales 

como los reactores secuenciales en tandas 

(SBR). 

• El tiempo extendido de retención hidráulica 

y la mezcla completa minimizan el impacto 

de cargas contaminantes extremadamente 

altas o de sobrecargas hidráulicas. 

• Produce menos lodos que otros sistemas 

biológicos debido a la extensa actividad 
biológica durante el proceso de lodos 

activados. 

• La eficiencia de operación en cuanto al uso 

de energía da como resultado la reducción 

de consumo de electricidad en relación con 

otros procesos biológicos de tratamiento. 

Desventajas 

• Las concentraciones de sólidos suspendidos 

en el efluente son relativamente altas en 

comparación con otras modificaciones del 

proceso de lodos activados. 

• Requiere una superficie de terreno más 

grande que otras opciones de tratamiento 

con lodos activados. Esto puede ser muy 

costoso, restringiendo la factibilidad de uso 

de las zanjas de oxidación en áreas urbanas, 

suburbanas y otras áreas en donde el costo 

de la adquisición de terrenos es 

relativamente alto. 

CRITERIOS DE DISEÑO 

Construcción 

Las zanjas de oxidación se construyen 

normalmente de concreto reforzado, aunque 

también se ha usado gunita, asfalto, caucho 

butílico y arcilla. Normalmente se utilizan 

materiales impermeables para prevenir la 

erosión. 

Parámetros de diseño 

El agua residual tamizada entra a la zanja, 

recibe aireación y circula a una velocidad 

aproximada de 0.25 a 0.35 m/s (0.8 a 1.2 pies/s) 

para mantener los sólidos en suspensión 

(Metcalf & Eddy, 1991). La tasa de reciclaje 

del lodo activado de recirculación es del 75 al 

150 por ciento, y la concentración de los sólidos 

en suspensión en el licor mezclado va de 1,500 a 

5,000 mg/L (0.01 a 0.04 libras/galón) (Metcalf 

& Eddy, 1991). La eficiencia de transferencia 

de oxígeno en las zanjas de oxidación es de 2.5 

a 3.5 libras por HP-hora (Baker Process, 1999). 

Los criterios de diseño son afectados por los 

parámetros del agua residual afluente y las 

características requeridas del efluente, 

incluyendo la decisión o el requerimiento de 

lograr nitrificación, desnitrificación y/o 

remoción biológica del fósforo. Los parámetros 

específicos de diseño para zanjas de oxidación 

incluyen: 

Tiempo de retención de sólidos (solids 

retention time, SRT): El volumen de las zanjas 

de oxidación es seleccionado con base en el 

SRT requerido para lograr la calidad deseada de 

efluente. El SRT se selecciona como una 

función de los requerimientos de nitrificación y 

la temperatura mínima del licor mezclado. Los 

valores de diseño del SRT varían de 4 a 48 o 

más días. El rango típico de valores del SRT 

requerido para nitrificación es de 12 a 24 días. 

Tasa de carga de DBO: Las tasas de carga de 

DBO varían de menos de 0.16 kg/m3

 (10 

lb./1000 ft3

) por día a más de 0.8 kg/m3 (50 

lb./1000 ft3) por día. Una tasa de carga de DBO 

de 0.24 kg/m3 por día (15 lb./1000 ft3) se utiliza 

normalmente como el valor de diseño. Sin 

embargo, la tasa de carga de DBO típicamente 

no es utilizada para determinar si se produce o 

no la nitrificación. 
Tiempo hidráulico de retención (hydraulic 

retention time, HRT): Mientras que este 

parámetro se utiliza raras veces para diseño de 

zanjas de oxidación, el HRT dentro de las zanjas 

tiene un rango de 6 a 30 horas en la mayoría de 

las plantas de tratamiento de aguas residuales 

domésticas.

DESEMPEÑO 

Dado que se trata de procesos de tratamiento 

secundario de efectividad demostrada, los 

procesos de las zanjas de oxidación son 

fácilmente adaptables para la nitrificación y 

desnitrificación. Como parte del estudio 

"Evaluación de zanjas de oxidación para 

remoción de nutrientes" (EPA, 1991), se 

recolectaron datos de 17 plantas con zanjas de 

oxidación. El caudal promedio de diseño de 

esas plantas se encontraba entre 378 y 45,425 

m3

/d (0.1 a 12 mgd). El desempeño promedio 

de esas plantas, resumido en la Tabla 1, señala 

que las zanjas de oxidación logran una remoción 

mayor al 90 por ciento del DBO, los sólidos 

suspendidos y el nitrógeno amoniacal. De la 

misma manera, Rittmann and Langeland (1985) 

reportaron una remoción de nitrógeno mayor al 

90 por ciento para los procesos de las zanjas de 

oxidación. 

La siguiente sección discute el desempeño de 

dos instalaciones de zanjas de oxidación 

recientemente diseñadas. 

TABLA 1 DESEMPEÑO DE LA PLANTA 

DE CASA GRANDE, ARIZONA 

 Promedio 

mensual 

del 

afluente 

(mg/L) 

Promedio 

mensual 

del 

efluente 

(mg/L) 

Porcentaje de 

remoción (%) 

DBO 226 8.86 96 

SST 207 5.23 97 

N total 34.5 1.99 94 

Fuente: City of Casa Grande, AZ, 1999

Casa Grande Water Reclamation Facility 

La planta de tratamiento para recuperación de 

agua de la ciudad de Casa Grande en Arizona 

inició operaciones en el año 1996. El sistema 

fue diseñado para tratamiento de 15,142 m3

/d 

(4.0 mgd), con el uso de una zona anóxica 

previa a la zona aeróbica de cada tren de 

tratamiento con el fin de lograr desnitrificación. 

Con parámetros de diseño del afluente de 270 

mg/L de DBO (0.002 libras/galón), 300 mg/L de 

SST (0.003 libras/galón) y 45 mg/L de 

nitrógeno total Kjeldhal (3.8x10-4 libras/galón), 

la planta ha logrado cumplir en forma 

consistente con objetivos de descarga del 

efluente de 10 mg/L de DBO (8.34x10-5 

libras/galón), 15 mg/L de SST (1.2x10-4 

libras/galón), y 1.0 mg/L de nitrógeno en forma 

de amoníaco (8.34x10-6 libras/galón) y 5.0 mg/L 

en forma de nitratos (4.2x10-5 libras/galón). La 

Tabla 1 resume el desempeño de la planta entre 

julio de 1997 y julio de 1999. 
TABLA 2 DESEMPEÑO DE LA PLANTA 

DE EDGARTOWN, MASSACHUSSETS 

 Promedio 

mensual del 

afluente 

(mg/L) 

Promedio 

mensual 

del 

efluente 

(mg/L) 

Porcentaje de 

remoción (%) 

DBO 238 3.14 99 

SST 202 5.14 97 

N total 27.1 2.33 90 

Fuente: Town of Edgartown, 1999 

Planta de tratamiento de aguas residuales de 

Edgartown, Massachussets 

La planta de tratamiento de la ciudad de 

Edgartown, ubicada en la isla de Martha’s 

Vineyard en Massachusetts, está diseñada para 

tratamiento de 757 m3

/d (0.20 mgd) en los 

meses de invierno y 2,839 m3/d (0.75 mgd) en 

los de verano. Con dos tanques Carrousel® 

denitIR instalados, la planta ha logrado sus 

objetivos de desempeño desde el inicio de su 

operación. La Tabla 2 resume los valores 

promedio en el afluente y efluente. 

OPERACION Y MANTENIMIENTO 

Las zanjas de oxidación requieren un 

mantenimiento relativamente reducido en 

comparación con otros procesos de tratamiento 

secundario. La mayoría de las aplicaciones no 

requieren compuestos químicos, pero se pueden 

añadir sales metálicas para mejorar la remoción 

del fósforo. 

Residuos generados 

Se generan lodos primarios si la planta tiene 

sedimentadores primarios antes de las zanjas de 

oxidación. La producción de lodos en las 

zanjas por los procesos de oxidación va de 0.2 a 

0.85 kg de SST por cada kg de DBO aplicado 

(0.2 a 0.85 libras por libra aplicada) (Sherwood 

Logan and Associates, 1999). La generación 

típica de lodos es de 0.65 kg de SST por kg de 

DBO aplicado (0.65 libras por libra aplicada). 

Estos valores son menores que los de 

instalaciones convencionales de lodos activados 

debido al tiempo extendido de retención de los 

sólidos. 

Parámetros operativos 

El coeficiente de transferencia de oxígeno para 

la remoción de DBO varía con la temperatura y 

el SRT. Los requerimientos típicos de oxígeno 

van de 1.1 a 1.5 kg de O2 por kg de DBO 

removido (1.1 a 1.5 libras por libra removida), y 

4.57 kg de O2 por kg de nitrógeno total Kjeldhal 

oxidado (4.57 libras por libra oxidada) (EPA, 

1991; Baker Process, 1999). La eficiencia de 

transferencia de oxígeno es de 2.5 a 3.5 libras 

por HP-hora (Baker Process, 1999). 

COSTOS 

El volumen de los tanques y el área construida 

de las plantas con zanjas de oxidación son 

tradicionalmente mucho mayores que los de 

otros procesos convencionales de tratamiento 

secundario. La extensa área construida tiene 

como resultado mayores costos de inversión de 

capital, especialmente en áreas urbanas en 
donde el terreno disponible es muy costoso. 

Los reactores verticales, en los cuales el flujo 

avanza por el reactor hacia el fondo del tanque, 

son generalmente más costos que los reactores 

horizontales tradicionales. Sin embargo, debido 

a que estos requieren un menor terreno que los 

reactores horizontales más tradicionales, el uso 

de reactores verticales puede producir una 

reducción significativa del costo total de 

inversión en donde el precio del terreno sea alto. 

Los costos de las plantas con zanjas de 

oxidación varían de acuerdo con la capacidad de 

tratamiento, las consideraciones de diseño por 

los límites del efluente, y otros factores 

específicos del sitio. Los costos de inversión 

para construcción de 10 plantas que fueron 

evaluadas por la EPA en 1991 tuvieron un rango 

de costos de $0.52 a $3.17 por litro-día de agua 

tratada ($1.96 a $12.00 por gpd). Estos costos 

fueron actualizados usando un índice de costo 

de construcción de ENR (Engineering News 

Records) de 5916. 

Información más reciente obtenida de los 

fabricantes para instalaciones con capacidad de 

tratamiento entre 3,785 a 25,740 m3

/d (1.0 a 6.8 

mgd) señala que los costos van de $0.66 a $1.10 

por litro-día ($2.50 a $4.00 por gpd). Por 

ejemplo, la planta de recuperación de agua de 

Blue Heron (Blue Heron Water Reclamation 

Facility) en Titusville, Florida --una instalación 

con zanjas de oxidación y manejo de lodos con 

una capacidad de 15,142 m3/d (4.0 mgd) que 

inició operaciones en 1996-- fue construida a un 

costo de $0.80 por litro-día ($3.00 por gpd) 

(Kruger, 1996). La instalación incluye procesos 

de fases múltiples para la remoción biológica de 

nutrientes y un sistema sofisticado de 

adquisición de datos y supervisión de control 

(Supervisory Control and Data Acquisition 

System, SCADA). 

Las zanjas de oxidación tienen costos de 

operación y mantenimiento significativamente 

menores que otros procesos de tratamiento 

secundario. Con relación a otras tecnologías de 

tratamiento las necesidades de energía son 

bajas, el control por parte de los operadores es 

mínimo, y normalmente adición de compuestos 

químicos no es requerida. Por ejemplo, la 

planta de recuperación de agua residual de Tar 

River (Tar River Wastewater Reclamation 

Facility) de Louisburg en North Carolina 

reportó un ahorro de energía del 40 por ciento 

en comparación con plantas convencionales de 

lodos activados (Ellington, 1999). El uso de las 

zanjas también eliminó costos de compuestos 

químicos y permitió que el personal estuviera 

disponible para otras tareas en la planta 

(Ellington, 1999). 

REFERENCIAS 

Otros Folletos Informativos relacionados: 

Otros Folletos Informativos de la U.S. EPA se 

pueden obtener en el siguiente sitio de Internet: 

http://www.epa.gov/owmitnet/mtbfact.htm

1. Baker Process, 1999. Personal 

communication with Betty-Ann Custis, 

Senior Process Engineer, Memorandum 

to Parsons Engineering Science, Inc. 

2. City of Casa Grande, Arizona, 1999. 

Facsimile from Jerry Anglin to Parsons 

Engineering Science, Inc. 

3. Ettlilch, William F., March 1978. A 

Comparison of Oxidation Ditch Plants 

to Competing Processes for Secondary 

and Advanced Treatment of Municipal 

Wastes. 
4. Ellington, Jimmy, 1999. Plant 

Superintendent, Tar River Water 

Reclamation Facility. Personal 

conversation with Parsons Engineering 

Science, Inc. 

5. Kruger, Inc. 1996. A2O &ATAD 

Processes provide Effective Wastewater, 

Biosoilds Treatment for Titusville, Fla. 

Fluentlines, 1 (2). 

6. Metcalf and Eddy, Inc., 1991. 

Wastewater Engineering: Treatment, 

Disposal, Reuse. 3rd edition. New York: 

McGraw Hill. 

7. Sherwood Logan and Associates, Inc., 

1999. Personal communication with 

Robert Fairweather. Faxsimile 

transmitted to Parsons Engineering 

Science, Inc. 

8. Town of Edgartown, Massachusetts, 

1999. Facsimile from Mike Eldridge to 

Parsons Engineering Science, Inc 

9. U.S. Environmental Protection Agency, 

February 1980. Innovative and 

Alternative Technology Assessment 

Manual. Office of Water Program 

Operations, Washington, D.C. and 

Office of Research and Development, 

Cincinnati, Ohio. 

10. U.S. Environmental Protection Agency, 

Municipal Environmental Research 

Laboratory, September 1991. Office of 

Research and Development, Cincinnati, 

Ohio, EPA-600/2-78-051. Prepared by 

HydroQual, Inc. Preliminary Draft 

Evaluation of Oxidation Ditches for 

Nutrient Removal. 

11. Water Environment Federation, 1998. 

Design of Municipal Wastewater 

Treatment Plants, 4th edition, Manual of 

Practice No. 8: Vol 2, Water 

Environment Federation: Alexandria, 

Virginia. 

INFORMACION ADICIONAL 

City of Findlay, Ohio 

Jim Paul, Supervisor - Water Pollution Control 

1201 South River Road 

Findlay, OH 45840 

Edgartown Wastewater Department 

Michael Eldredge, Chief Operator 

P.O. Box 1068 

Edgartown, MA 02539 

Casa Grande WWTP 

Jerry Anglin, Chief Operator 

1194 West Koartsen 

Casa Grande, AZ 85222 

Tar River Wastewater Reclamation Facility 

Jimmy Ellington, Superintendent 

110 W. Nash St. 

Louisburg, NC 27549 

National Small Flows Clearing House 

at West Virginia University 

P.O. Box 6064 

Morgantown, WV 26506 

La mención de marcas o de productos 

comerciales no significa que la Agencia de 
Protección Ambiental de los Estados Unidos 

apruebe o recomiende su uso. 

Para mayor información, contactarse con: 

Municipal Technology Branch 

U.S. EPA 

Mail Code 4204 

1200 Pennsylvania Ave., NW 

Washington, D.C., 20460