La laguna anaeróbica o laguna anaerobia es un biorreactor que combina la sedimentación de sólidos y su acumulación en el fondo, con la flotación de materiales del agua residual en la superficie y con biomasa activa suspendida en el agua residual o adherida a los lodos sedimentados y a la nata flotante.
Una laguna anaerobia puede considerarse un proceso anaerobio a tasa baja en el cual la materia orgánica es estabilizada mediante su transformación en dióxido de carbono (CO₂) y metano (CH₄) principalmente.
Generalmente las lagunas anaerobias son abiertas a la atmósfera, pero pueden también estar cubiertas para recoger el metano producido o para controlar la emisión de olores. Aunque existe una transferencia atmosférica de oxígeno en la capa superior de una laguna anaerobia abierta la laguna recibe cargas orgánicas altas que hacen que su contenido sea anaerobio y que no exista crecimiento de algas que produzcan oxígeno. Los gases producidos en la descomposición anaerobia tienen una acción mínima de mezcla: La laguna anaerobia permite, por lo tanto, obtener la sedimentación de los sólidos sedimentable del afluente y la acumulación de material flotante. Tanto el lodo asentado como el material flotante proveen área superficial para el crecimiento microbial, con el incremento obvio de la edad de lodos sobre el tiempo de retención hidráulica.

La descomposición bacterial de la materia orgánica en una laguna anaerobia se puede representar por la reacción clásica de Chongrak Polprasert:

{Materia orgánica} + {Bacterias anaerobias} -> CH₄ + CO₂ + H₂ + NH₃ + SH₂

En la laguna anaerobia, como en los digestores anaerobios de lodos, probablemente dominan las bacterias anaerobias estrictas y facultativas como las Bacteroides, Bafidobacterium, Clostridium, Lactobacillus, Streptococus. La actividad sinergética de los diferentes grupos de bacterias involucradas en la digestión anaerobia de la materia orgánica se puede representar en la figura 1.

La hidrólisis de las moléculas orgánicas complejas es un proceso lento realizado mediante enzimas extracelulares y puede ser un factor limitante del proceso de estabilización, las bacterias fermentativas acidogénicas son las responsables de producir ácidos orgánicos (acético, propiónico, butírico, fórmico, láctico), alcoholes y cetonas. Las bacterias acetogénicas como la sytrobacter wolinii y la sytrophomonas wolfei producen acetato, H₂, y CO₂, que sirven como sustrato para las bacterias metanogénicas.

Las bacterias acetogénicas requieren un presión parcial de hidrógeno baja para que haya una buena producción de acetato y de metano. Si la presión parcial de H₂ es alta, la conversión a acetato es baja y la descomposición se inclina hacia la formación de ácido propiónico, ácido butírico y etanol, reduciendo la producción de metano. La conversión de etanol, ácido propiónico y ;ácido butírico por las bacterias acetogénicas se representa en las siguientes reacciones:

CH₃CH₂OH (etanol) + O₂ -> CH₃COOH (ácido acético) + H₂O

CH₃CH₂COOH (ácido propiónico) +2H₂O -> CH₃COOH (ácido acético) + CO₂ + 3H₂

CH₃CH₂ CH₂COOH (ácido butírico) + 2H₂O -> 2CH₃COOH (ácido acético)+2H₂

Las bacterias acetogénicas crecen mucho más rápido que las metanogénicas, aproximadamente 25 veces más rápido. Las metanogénicas se desarrollan lentamente en aguas residuales, su tiempo de generación esoscila entre 3 días a 35.oC y hasta 50 días a 10.oC. Las metanógenas hidrogenotrópicas convierten hidrógeno y CO₂ en metano, ayudando a mantener una presión parcial de H₂ baja: las metanógenas acetotróficas o acetoclásticas convierten acetato en metano y dióxido de carbono

CH₃COOH (ácido acético) -> CH₄ (metano) + CO₂ (dióxido de carbono)

La producción anaerobia de H₂S puede promover el crecimiento de las bacterias púrpuras del azufre (Chromatium, Thiocapsa, Thiopedia) e introducir color rojo o rosado en el agua.

Las lagunas tienen requerimientos operacionales y de mantenimiento mínimos que, sin embargo, deben revisarse y cumplirse periódicamente, por el operador, con el objetivo de eliminar los problemas que frecuentemente se presentan en este tipo de plantas.

• Romero Rojas, Jairo A. Lagunas de estabilización de aguas residuales. Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería. 1994 ISBN 958 8060 50 8

• Wikilibros alberga un libro o manual sobre Ingeniería de aguas residuales.
• Wikilibros alberga un libro o manual sobre Impactos ambientales/Tratamiento de aguas servidas y lodo.
• Caso práctico de diseño de planta de aguas residuales Archivado el 24 de julio de 2014 en Wayback Machine.
• Introducción al tratamiento de aguas residuales Archivado el 26 de julio de 2014 en Wayback Machine.