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TRATAMIENTO DE AGUAS

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TRATAMIENTO DE AGUASTRATAMIENTO DE AGUAS

CAPITULO V:CAPITULO V:

TRATAMIENTO PRIMARIOTRATAMIENTO PRIMARIO

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS

FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL

Profesor:Ing. Omar Eduardo Olivos Lara

Lima Lima –– PerúPerú20102010

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SESIÓN 5.1:

OBJETIVOS DEL TRATAMIENTO PRELIMINAR

Ing. Omar E. Olivos Lara

CAPITULO V:CAPITULO V:TRATAMIENTO PRIMARIOTRATAMIENTO PRIMARIO




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5.1 Objetivos del Tratamiento Primario.Tiene como objetivo la retención de sólidos gruesos y sólidos finos condensidad mayor al agua y arenas, con el fin de facilitar el tratamientoposterior. Son usuales el empleo de canales con rejas gruesas y finas,desarenadores, y en casos especiales se emplean tamices. Estas unidades,en ocasiones obviadas en el diseño de plantas de tratamiento, sonnecesarias para evitar problemas por el paso de arena, basura, plásticos,etc., hacia los procesos de tratamiento propiamente dichos.

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5.1. Tratamiento Primario

Se considera como unidad de tratamiento primario a todo sistema quepermite remover material en suspensión, excepto material coloidal osustancias disueltas presentes en el agua. Así, la remoción del tratamientoprimario permite quitar entre el 60 a 70% de sólidos suspendidos totales yhasta un 30% de la DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno) orgánicasedimentable presente en el agua residual. Es común en zonas rurales elempleo del tanque séptico como unidad de tratamiento primario condisposición final por infiltración. El tanque Imhoff ha sido empleado enlocalidades de mediano tamaño como un buen sistema de tratamientoprimario

• Tanque Séptico

•Tanque Imhoff

• Sedimentador

• Flotación y remoción de grasas

• Floculación y precipitación química

• RAFA ( en realidad es secundario)


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5.1 Objetivo del Tratamiento Primario

Para completar este procesopueden agregarse compuestosquímicos con el objeto de:

•Precipitar el fósforo

•Precipitar sólidos muy finos ocoloidales

El Objetivo del tratamiento primarioes remover los sólidos suspendidosmediante una sedimentación simple

Una reciente investigación en Brasil ha encontrado al Reactor Anaerobio de FlujoAscendente (RAFA o también conocido como UASB por sus siglas en ingles) comoun sistema que puede ser promovido como unidad primaria de tratamiento.

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SESIÓN 5.2:

TANQUE IMHOFF


CAPITULO IV:CAPITULO IV:TRATAMIENTO PRELIMINARTRATAMIENTO PRELIMINAR




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5.2 Tanque Imhoff

El tanque imhoff es una unidad detratamiento primario cuya finalidad es laremoción de sólidos suspendidos.

Para comunidades de 5000 habitantes omenos, los tanques imhoff ofrecenventajas para el tratamiento de aguasresiduales domésticas, ya que integran lasedimentación del agua y a digestión delos lodos sedimentados en la mismaunidad, por ese motivo tambiénse les llama tanques de doble cámara.

Los tanques imhoff tienen una operaciónmuy simple y no requiere de partesmecánicas; sin embargo, para su usoconcreto es necesraio que las aguasresiduales pasen por los procesos detratamiento preliminar de cribado yremoción de arena.

• Cámara de sedimentación.• Cámara de digestión de lodos.• Área de ventilación y acumulación de

natas.

Partes del Tanque Imhoff

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5.2 Tanque Imhoff

Durante la operación, las aguas residuales fluyen a través de la cámara desedimentación, donde se remueven gran parte de los sólidos sedimentables,estos resbalan por las paredes inclinadas del fondo de la cámara desedimentación pasando a la cámara de digestión a través de la ranura contraslape existente en el fondo del sedimentador. El traslape tiene la función deimpedir que los gases o partículas suspendidas de sólidos, producto de ladigestión, interfieran en el proceso de la sedimentación. Los gases y partíulasascendentes, que inevitablemente se producen en el proceso de digestión,son desviados hacia la cámara de natas o área de ventilación.

Los lodos acumulados en el digestor se extraen periódicamente y seconducen a lechos de secado, en donde el contenido de humedad se reducepor infiltración, después de lo cual se retiran y dispone de ellos enterrándoloso pueden ser utilizados para mejoramiento de los suelos.


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5.2.1 Ventajas

1. Contribuye a la digestión de lodo, mejor que en un tanque séptico,produciendo un líquido residual de mejores características.

2. No descargan lodo en el líquido efluente, salvo en casos excepcionales.

3. El lodo se seca y se evacúa con más facilidad que el procedente de lostanques sépticos, esto se debe a que contiene de 90 a 95% de humedad5.

4. Las aguas servidas que se introducen en los tanques imhoff, no necesitan

5. tratamiento preliminar, salvo el paso por una criba gruesa y la separaciónde las arenillas.

6. El tiempo de retención de estas unidades es menor en comparación conlas lagunas.

7. Tiene un bajo costo de construcción y operación.

8. Para su construcción se necesita poco terreno en comparación con laslagunas de estabilización.

9. Son adecuados para ciudades pequeñas y para comunidades donde nose necesite una atención constante y cuidadosa, y el efluente satisfagaciertos requisitos para evitar la contaminación de las corrientes.

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5.2.1 Desventajas

1. Son estructuras profundas (>6m).

2. Es difícil su construcción en arena fluida o en roca y deben tomarseprecauciones cuando el nivel freático sea alto, para evitar que el tanquepueda flotar o ser desplazado cuando esté vació.

3. El efluente que sale del tanque es de mala calidad orgánica ymicrobiológica. - En ocasiones puede causar malos olores, aun cuando sufuncionamiento sea correcto..

Conocidas las ventajas y desventajas del tanque imhoff, quedará a criterio delingeniero encargado del proyecto si es conveniente emplear esta unidad, enla localidad donde se desea tratar las aguas residuales de uso doméstico.

Cabe resaltar que esta alternativa resulta adecuada en caso no se cuente congrandes áreas de terreno para poder construir un sistema de tratamiento deaguas residuales domésticas, como es el caso de las lagunas deestabilización, además de que el tanque imhoff deberá esta instalado alejadode la población, debido a que produce malos olores.


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� Conocidas las ventajas y desventajas del tanque imhoff, quedará a criteriodel ingeniero encargado del proyecto si es conveniente emplear estaunidad, en la localidad donde se desea tratar las aguas residuales de usodoméstico.

� Cabe resaltar que esta alternativa resulta adecuada en caso no se cuentecon grandes áreas de terreno para poder construir un sistema detratamiento de aguas residuales domésticas, como es el caso de laslagunas de estabilización, además de que el tanque imhoff deberá estainstalado alejado de la población, debido a que produce malos olores.

� El tanque imhoff elimina del 40 al 50% de sólidos suspendidos y reduce laDBO de 25 a 35%. Los lodos acumulados en el digestor del tanque imhoffse extraen periódicamente y se conducen a lechos de secados.

� Debido a esta baja remoción de la DBO y coliformes, lo que serecomendaría es enviar el efluente hacia una laguna facultativa para quehaya una buena remoción de microorganismos en el efluente.

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5.3 Diseño de tanque Imhoff

Según Norma S.090 Plantas de Tratamiento de Aguas R esiduales

Para el dimensionamiento de tanque imhoff se tomarán en consideración loscriterios de la Norma S090 “Planta de Tratamiento de Aguas Residuales” delReglamento Nacional de Edificaciones.

El tanque Imhoff típico es de forma rectangular y se divide en trescompartimientos:

a) Cámara de sedimentación.

b) Cámara de digestión de lodos.

c) Área de ventilación y cámara de natas.

Además de estos compartimientos se tendrá que diseñar el lecho de secadosde lodos.

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5.3.1 Diseño del sedimentador

Para el dimensionamiento de tanque imhoff se tomarán en consideración loscriterios de la Norma S090 “Planta de Tratamiento de Aguas Residuales” delReglamento Nacional de Edificaciones.

El tanque Imhoff típico es de forma rectangular y se divide en trescompartimientos:

a) Cámara de sedimentación.

b) Cámara de digestión de lodos.

c) Área de ventilación y cámara de natas.

Además de estos compartimientos se tendrá que diseñar el lecho de secadosde lodos.


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ónContribuciDotaciónPoblación

Qp %1000

××=

s

p

C

QAs=

1) Cálculo de caudales (m3/hora)

Dotación, en litro/hab/día.

2) Área del sedimentador (As, en m2)

Donde,

Cs: Carga superficial, igual a 1 m3/(m2*hora).

3) Volumen del sedimentador (Vs, en m3)

PRQVs p ×=

PR: Periodo de retención hidráulica, entre 1,5 a 2,5 horas (recomendable 2 horas).

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El fondo del tanque será de sección transversal en forma de V y la pendiente delos lados respecto a la horizontal tendrá de 50°a 60°.

En la arista central se debe dejar una abertura para paso de los sólidosremovidos hacia el digestor, esta abertura será de 0,15 a 0,20 m.

Uno de los lados deberá prolongarse, de 15 a 20 cm, de modo que impida elpaso de gases y sólidos desprendidos del digestor hacia el sedimentador,situación que reducirá la capacidad de remoción de sólidos en suspensión deesta unidad de tratamiento.


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Chv

QLv

max=

4) Longitud máxima del vertedero de salida (Lv, en m

Donde,

Qmax : Caudal máximo diario de diseño, en m3/dia.

Chv : Carga hidráulica sobre el vertedero, estará entre 125 a 500 m3/(m*dia), (recomendable 250).

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5.3.2 Diseño del digestor

1000

70 fcrPVd

××=

1) Volumen de almacenamiento y digestión (Vd, en m3)

Para el compartimiento de almacenamiento y digestión de lodos (cámarainferior) se tendrá en cuenta la siguiente tabla:

Temperatura(°C)

Factor de capacidad relativa(fcr)

5 2.0

10 1.4

15 1.0

20 0.7

>25 0.5

Donde:fcr : factor de capacidad relativa, ver tabla.P : Población.


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1) Volumen de almacenamiento y digestión (Vd, en m3)

� El fondo de la cámara de digestión tendrá laforma de un tronco de pirámide invertida(tolva de lodos), para facilitar el retiro de loslodos digeridos.

� Las paredes laterales de esta tolva tendránuna inclinación de 15° a 30° con respecto ala horizontal.

� La altura máxima de los lodos deberá estar0,50 m por debajo del fondo delsedimentador.

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2) Tiempo requerido para digestión de lodos

El tiempo requerido para la digestión de lodos varia con la temperatura, paraesto se empleará la tabla 2.:

Temperatura(°C)

Tiempo de digestión(días)

5 110

10 76

15 55

20 40

>25 30

Tabla 2


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3) Frecuencia del retiro de lodos

Los lodos digeridos deberán retirarse periódicamente, para estimar lafrecuencia de retiros de lodos se usarán los valores consignados en latabla 2.

La frecuencia de remoción de lodos deberá calcularse en base a estostiempo referenciales, considerando que existirá una mezcla de lodosfrescos y lodos digeridos; estos últimos ubicados al fondo del digestor. Deeste modo el intervalo de tiempo entre extracciones de lodos sucesivasdeberá ser por lo menos el tiempo de digestión a excepción de la primeraextracción en la que se deberá esperar el doble de tiempo de digestión.

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5.3.3 Extracción de lodos

• El diámetro mínimo de la tubería para la remoción de lodos será de 200mm y deberá estar ubicado 15 cm por encima del fondo del tanque.

• Para la remoción se requerirá de una carga hidráulica mínima de 1,80 m..

5.3.4 Area de ventilación y cámara de natas

Para el diseño de la superficie libre entre las paredes del digestor y elsedimentador (zona de espuma o natas) se tendrán en cuenta lossiguientes criterios:

�El espaciamiento libre será de 1,0 m como mínimo.

�La superficie libre total será por lo menos 30% de la superficie total deltanque.

�El borde libre será como mínimo de 0,30 cm.


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5.3.4 Area de ventilación y cámara de natas

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5.3.5 Lechos de secado de lodos

0.0864 SS Q C p ××=1) Carga de sólidos que ingresa al sedimentador (C, en kg de SS/día)

Los lechos de secado de lodos son generalmente el método más simple yeconómico de deshidratar los lodos estabilizados (lodos digeridos), lo cualresulta lo ideal para pequeñas comunidades.

Donde:SS: Sólidos en suspensión en el agua residual cruda, en mg/l.Q: Caudal promedio de aguas residuales.

A nivel de proyecto se puede estimar la carga en función a la contribuciónpercápita de sólidos en suspensión, de la siguiente manera:

1000

)./( díahabgrSSpercápitaónContribuciPobC

×=

En las localidades que cuentan con el servicio de alcantarillado, lacontribución percápita se determina en base a una caracterización de lasaguas residuales.

Cuando la localidad no cuenta con alcantarillado se utiliza una contribuciónpercápita promedio de 90 gr.SS/(hab*día).


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)100%( sólidos

MsdVld

lodo ×=

ρ

2) Masa de sólidos que conforman los lodos (Msd, en kg SS/día)

Donde:ρlodo: Densidad de los lodos, igual a 1,04 Kg/l.% de sólidos: % de sólidos contenidos en el lodo, varía entre 8 a12%.

2) Masa de sólidos que conforman los lodos (Msd, en kg SS/día)

)3.05.0()5.07.05.0( xCxxCxxMsd +=3) Volumen diario de lodos digeridos (Vld, en en litros/día)

1000

TdVldVel

×=

3) Volumen de lodos a extrerse del tanque (Vel, en m3)

Donde:Td: Tiempo de digestión, en días (ver tabla 2).

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Donde:Ha: Profundidad de aplicación, entre 0,20 a 0,40m

5) Area del lecho de secado (Als, en m2)

Ha

VelAls =

El ancho de los lechos de secado es generalmente de 3 a 6 m., pero parainstalaciones grandes puede sobrepasar los 10 m.

Alternativamente se puede emplear la siguiente expresión para obtener lasdimensiones unitarias de un lecho de secado6:

habitante

lecho m

(m)inundación de dprofundida (años) esaplicacion de Número

personas)(m3/# digestor del ovolumétric oRendimient 3

=×

Considerando el numero de aplicaciones al año, verificar que la cargasuperficial de sólidos aplicado al lecho de secado se encuentre entre 120 a200 Kg de sólidos/(m2*año).


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5) Area del lecho de secado (Als, en m2)

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5.3.5 Medios de Drenaje

El medio de drenaje es generalmentede 0,30 de espesor y debe tener lossiguientes componentes:

� El medio de soporte recomendado estaconstituido por una capa de 15 cm.Formada por ladrillos colocados sobreel medio filtrante, con una separaciónde 2 a 3 cm. llena de arena.

� La arena es el medio filtrante y debetener un tamaño efectivo de 0,3 a 1,3mm., y un coeficiente de uniformidadentre 2 y 5.

� Debajo de la arena se deberá colocarun estrato de grava graduada entre 1,6 y51 mm (1/6” y 2”) de 0,20 m de espesor.


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SESIÓN 5.3:

TANQUE SÉPTICO





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5.3 Tanque séptico

Los tanques sépticos se utilizarán por lo común para el tratamiento de lasaguas residuales de familias que habitan en localidades que no cuentan conservicios de alcantarillado o que la conexión al sistema de alcantarillado lesresulta costosa por su lejanía. El uso de tanques sépticos se permitirá enlocalidades rurales, urbanas y urbanomarginales.

Las aguas residuales pueden proceder exclusivamente de las letrinas conarrastre hidráulico o incluir también las aguas grises domésticas (generadasen duchas, lavaderos, etc.).

El tanque séptico con su sistema de eliminación de efluentes (sistema deinfiltración), presenta muchas de las ventajas del alcantarillado tradicional. Noobstante, es más costoso que la mayor parte de los sistemas desaneamiento in situ. También requiere agua corriente en cantidad suficientepara que arrastre todos los desechos a través de los desagües hasta eltanque.


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5.3 Tanque séptico

Los desechos de las letrinas con arrastrehidráulico, y quizás también de las cocinasy de los baños, llegan a través dedesagües a un tanque séptico estanco yherméticamente cerrado, donde sonsometidos a tratamiento parcial. Tras uncierto tiempo, habitualmente de 1 a 3 días,el líquido parcialmente tratado sale deltanque séptico y se elimina, a menudo enel suelo, a través de pozos de percolacióno de zanjas de infiltración. Muchos de losproblemas que plantean los tanquessépticos se deben a que no se tienesuficientemente en cuenta la eliminacióndel efluente procedente del tanque séptico.

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5.3.1 Objetivos del tanque séptico

Uno de los principales objetivos del diseño del tanque séptico es crear dentrode este una situación de estabilidad hidráulica, que permita la sedimentaciónpor gravedad de las partículas pesadas. El material sedimentado forma en laparte inferior del tanque séptico una capa de lodo, que debe extraerseperiódicamente. La eficiencia de la eliminación de los sólidos por sedimentaciónpuede ser grande, Majumder y sus colaboradores (1960) informaron de laeliminación del 80% de los sólidos en suspensión en tres tanques sépticos deBengala occidental, y se han descrito tasas de eliminación similares en un solotanque cerca de Bombay. Sin embargo, los resultados dependen en granmedida del tiempo de retención, los dispositivos de entrada y salida y lafrecuencia de extracción de lodos (período de limpieza del tanque séptico). Sillegan repentinamente al tanque grandes cantidades de líquido, laconcentración de sólidos en suspensión en el efluente puede aumentartemporalmente, debido a la agitación de los sólidos ya sedimentados.

La grasa, el aceite y otros materiales menos densos que flotan en la superficiedel agua formando una capa de espuma pueden llegar a endurecerseconsiderablemente. El líquido pasa por el tanque séptico entre dos capasconstituidas por la espuma y los lodos.


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5.3.1 tanque sépticoLa materia orgánica contenida en las capas de lodo y espuma esdescompuesta por bacterias anaerobias, y una parte considerable de ella seconvierte en agua y gases. Los lodos que ocupan la parte inferior del tanqueséptico se compactan debido al peso del líquido y a los sólidos que soportan.Por ello su volumen es mucho menor que el de los sólidos contenidos en lasaguas servidas no tratadas que llegan al tanque. Las burbujas de gas quesuben a la superficie crean cierta perturbación en la corriente del líquido. Lavelocidad del proceso de digestión aumenta con la temperatura, con el máximoalrededor de los 35°C. El empleo de desinfectantes en cantid adesanormalmente grandes hace que mueran las bacterias, inhibiendo así elproceso de digestión.

El líquido contenido en el tanque séptico experimenta transformacionesbioquímicas, pero se tiene pocos datos sobre la destrucción de los agentespatógenos.

Como el efluente de los tanques sépticos es anaerobio y contieneprobablemente un elevado número de agentes patógenos, que son una fuentepotencial de infección, no debe usarse para regar cultivos ni descargarsecanales o aguas superficiales sin permiso de la autoridad sanitaria de acuerdoal reglamento nacional vigente.

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5.3.1 tanque séptico (1ra. Etapa trat.)

El A.R. que ingresa al T.S contiene S.S que se depositan en el fondo formando unacapa de lodo, y sólidos livianos que flotan y generan una costra en la superficie delagua. Entre una y otra capa queda una fase líquida. Si la cámara está biendiseñada, construida y mantenida, el lodo y la costra quedan retenidos y no salencon el efluente.

En la cámara se retiene hasta el80 % de los sólidos que arrastra elagua residual, los que serándigeridos por las bacterias que allíse desarrollan. Aunque el aguaque sale de la cámara se veaclara, contiene microorganismospatógenos, nutrientes y otroscontaminantes. Para proteger lasalud y el ambiente, estos líquidostodavía requieren un tratamientoadicional que se produce en lassiguientes dos etapas.


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5.3.2 Definiciones

� Aguas servidas : Son todas las aguas de alcantarillado ya sean de origendomésticos (aguas de las casas habitación, edificios comerciales, etc.) oindustrial, una vez que han sido utilizadas por el hombre.

� Afluente : Líquido que llega a una unidad o lugar determinado, por ejemplo elagua que llega a una laguna de estabilización.

� Cámara o compartimiento : Compartimiento estanco, en que se divide eltanque séptico para mejorar el tratamiento de las aguas residuales.

� Caudal : Volumen de agua que pasa por un punto dado por unidad de tiempo.Se expresa normalmente en l/seg o m3/seg.

� Efluente : Líquido que sale de una unidad o lugar determinado, por ejemploagua que sale de una laguna de estabilización.

� Lodos : Sólidos que se encuentran en el fondo del tanque séptico.

� Nata: Sustancia espesa que se forma sobre el agua almacenada en el tanqueséptico, compuesto por residuos grasos y otro tipo de desechos orgánicos einorgánicos flotantes.

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5.3.2 Definiciones

� Sólido sedimentable : Partícula presente en el agua residual, que tiene lapropiedad de precipitar fácilmente.

� Tanque séptico : Sistema de tratamiento de aguas residuales domésticasprovenientes de una vivienda o conjunto de viviendas que combina laseparación y digestión de lodos.


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5.3.3 Consideraciones

El ingeniero responsable del proyecto, debe tener en claro las ventajas ydesventajas que tiene el emplear el tanque séptico para el tratamiento de lasaguas residuales domésticas, antes de decidir emplear esta unidad en unadeterminada localidad.

a) Ventajas� Apropiado para comunidades rurales, edificaciones, condominios, hospiles, etc.� Su limpieza no es frecuente.� Tiene un bajo costo de construcción y operación.� Mínimo grado de dificultad en operación y mantenimiento si se cuenta con� infraestructura de remoción de lodos.

b) Desventajas� De uso limitado para un máximo de 350 habitantes.� También de uso limitado a la capacidad de infiltración del terreno que permita� disponer adecuadamente los efluentes en el suelo.� Requiere facilidades para la remoción de lodos (bombas, camiones con bombas

de vacio, etc.).

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5.3.4 Principios de diseño

� Prever un tiempo de retención de las aguas servidas, en el tanqueséptico, suficiente para la separación de los sólidos y la estabilizaciónde los líquidos.

� Prever condiciones de estabilidad hidráulica para una eficientesedimentación y flotación de sólidos.

� Asegurar que el tanque sea lo bastante grande para la acumulación delos lodos y espuma.

� Prevenir las obstrucciones y asegurar la adecuada ventilación de losgases.

Los principios que han de orientar el diseño de un tanque séptico son lossiguientes:


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5.3.5 Diseño del tanque séptico

)log(3.05.1 QPPR ×−=

( ) PRQPVs ×××= −310

1) Periodo de retención hidráulica (PR, en días)

2) Volumen requerido para la sedimentación (Vs, en m3)

Donde,

P : Población servida.

Q : Caudal de aporte unitario de aguas residuales, litros/(habitante * día).

3) Volumen de digestión y almacenamiento de lodos (Vd, en m3)

NPVd ×××= −31070Donde:N: Intérvalo deseado en años, entre operaciones sucesivas d e remoción de lodos.

El periodo de retención mínimo es de 6 horas.

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4) Volumen de lodos producidos2

La cantidad de lodos producidos por habitante y por año, depende de latemperatura ambiental y de la descarga de residuos de la cocina. Los valores aconsiderar son:

Clima calido 40 litros/habxañoClima frió 50 litros/habxaño

En caso de descargas de lavaderos u otros aparatos sanitarios instalados enrestaurantes y similares, donde exista el peligro de introducir cantidad suficientede grasa que afecte el buen funcionamiento del sistema de evacuación de lasaguas residuales, a los valores anteriores se le adicionara el valor de 20litros/habxaño.

5) Volumen de natas

Como valor se considera un volumen mínimo de 0,7 m3 .


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AHe

7.0=

6) Profundidad máxima de espuma sumergida (He, en m)

7) Profundidad libre de espuma sumergida

Donde,

A: Área superficial del tanque séptico en m2.

8) Profundidad libre de lodo (Ho, en m)

AHo ×−= 26.082.0

Distancia entre la superficie inferior de la capa de espuma y el nivelinferior de la Tee de salida o cortina deflectora del dispositivo de salidadel tanque séptico, debe tener un valor mínimo de 0,10 m.

9) Profundidad requerida para la sedimentación (Hs, en m)

A

VsHs =

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10) Profundidad de espacio libre (Hl, en metros)3

11) Profundidad neta del tanque séptico

Comprende la superficie libre de espuma sumergida y la profundidadde lodos. Seleccionar el mayor valor, comparando la profundidad delespacio libre mínimo total (0,1+Ho) con la profundidad mínimarequerida para la sedimentación (Hs).

La suma de las profundidades de natas, sedimentación,almacenamiento de lodos y la profundidad libre de natas sumergidas.


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5.3.6 Tratamientos complementarios del efluente

El efluente de un tanque séptico no posee las cualidades físico-químicos uorganolépticas adecuadas para ser descargado directamente a un cuerporeceptor de agua. Por esta razón es necesario dar un tratamientocomplementario al efluente, con el propósito de disminuir los riesgos decontaminación y daños a la salud pública. Para el efecto, a continuación sepresentan las alternativas de tratamientos del efluente.

Sistema de Tratamiento: Tanque séptico y zanjas de percolación

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5.3.7 Campos de infiltración (2da. Etapa)

El agua residual que sale de lacámara séptica pasa y se distribuyepor el terreno de infiltración. Esteconsiste en una red de cañosperforados, colocados en zanjasrellenas con material poroso (quepuede ser grava, escombro opiedra partida) y tapadas con tierra.El agua sale por las perforacionesde los caños y pasa a través delmaterial de relleno donde coloniasde microorganismos absorben ydigieren los contaminantes.Finalmente llega al fondo de laszanjas y penetra en el suelo. (verFigura )


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a) Clasificación de terrenos para percolación

Para efectos del diseño del sistemade percolación se deberá efectuarun «test de percolación». Losterrenos se clasifican de acuerdo alos resultados de esta prueba en:Rápidos, Medios, Lentos, según losvalores de la presente tabla:

Clase de Terreno

Tiempo de infiltración para el descenso de 1 cm

Rápidos 0 a 4 min.

Medios 4 a 8 min.

Lentos 8 a 12 min.

CLASIFICACIÓN DE LOS TERRENOS SEGÚNCLASIFICACIÓN DE LOS TERRENOS SEGÚNRESULTADOS DE PRUEBA DE PERCOLACIÓNRESULTADOS DE PRUEBA DE PERCOLACIÓN

Cuando el terreno presenta resultados de la prueba de percolación con tiemposmayores de 12 minutos no se considerarán aptos para la disposición de efluentes delos tanques sépticos debiéndose proyectar otros sistema de tratamiento y disposiciónfinal

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b) Distancias mínimas al sistema de tratamiento

Las distancias de los tanques sépticos, campo de percolación, pozos de absorción alas viviendas, tuberías de agua, pozos de abastecimiento y cursos de aguasuperficiales (ríos, arroyos, etc.) estará de acuerdo a la siguiente tabla

DISTANCIA MÍNIMA AL SISTEMA DE TRATAMIENTODISTANCIA MÍNIMA AL SISTEMA DE TRATAMIENTO

El tanque séptico y el campo de percolación estarán ubicados aguas abajo de lacaptación de agua, cuando se trate de pozos cuyos niveles estáticos estén a menos de15 m de profundidad.

TIPO DE SISTEMAS

DISTANCIA MÍNIMA (m)

Pozo de agua

Tubería de agua

Curso superficial

Vivienda

Tanque séptico 15 3 - -

Campo de percolación 25 15 10 6

Pozo de absorción 25 10 15 6


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DISTANCIA MÍNIMA AL SISTEMA DE TRATAMIENTODISTANCIA MÍNIMA AL SISTEMA DE TRATAMIENTO

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5.3.8 Diseño campos de infiltración

El área útil del campo de percolación será el mayor valor entre las áreas delfondo y de las paredes laterales, contabilizándolas desde la tubería hacia abajo.

Donde,

A: Área de absorción en m2.

Q: Caudal promedio, efluente del tanque séptico (l/día)

R: Coeficiente de infiltración (l/m2/día)RQ

A =

La profundidad de las zanjas se determinará de acuerdo con la elevación delnivel freático y la tasa de percolación. La profundidad mínima de las zanjas seráde 0,60 m, procurando mantener una separación mínima de 2 m entre el fondode la zanja y el nivel freático.

1) Área de absorción(A, en m2)

2) Profundidad de zanjas (h, en m)

El ancho de las zanjas estará en función de la capacidad de percolación de losterrenos y podrá variar entre un mínimo de 0,45 m y un máximo de 0,9 m.

3) Ancho de zanjas (b, en m)


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5.3.8 Diseño campos de infiltración

La longitud de las zanjas se determinará de acuerdo con la tasa de percolación yel ancho de las zanjas. La configuración de las zanjas podrá tener diferentesdiseños dependiendo del tamaño y la forma de la zona de eliminación disponible,la capacidad requerida y la topografía del área.

La longitud máxima de cada línea de drenes será de 30 m. Todas las líneas dedrenaje en lo posible serán de igual longitud.

El numero de línea de drenes será igual a 2 unidades en el campo de infiltración.Y el espaciamiento entre ejes de zanja será como mínimo de 2 metros

4) Longitud de zanjas (L, en m2)

5) Longitud máxima y número mínimo de zanjas (l, en m)

Donde,

L: Longitud total de zanjas (m)

A: Área de absorción en m2.

b: Ancho de la zanja de infiltración (m).b

AL =

6) Pendiente de zanja (l, en m)

)(%5.1min 0=S )(%5max 0=S

DETALLE DE LA ZANJA DE INFILTRACIÓNDETALLE DE LA ZANJA DE INFILTRACIÓN

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5.3.9 Pozos de absorción (2da. Etapa)

Los pozos de absorción podránusarse cuando no se cuente conárea suficiente para la instalacióndel campo de percolación ocuando el suelo sea impermeabledentro del primer metro deprofundidad, existiendo estratosfavorables a la infiltración.

Tanque Séptico

Pozo de absorción

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5.3.9 Pozos de absorción (2da. Etapa)

Los pozos de absorción podránusarse cuando no se cuente conárea suficiente para la instalacióndel campo de percolación ocuando el suelo sea impermeabledentro del primer metro deprofundidad, existiendo estratosfavorables a la infiltración.

Tanque Séptico

Pozo de absorción


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5.3.9 Pruebas de percolación

1) Número y ubicación de pruebas

La prueba de percolación se utiliza para obtener un estimativo de tipocuantitativo de la capacidad de absorción de un determinado sitio. Elprocedimiento recomendado para realizar tales pruebas es el siguiente:

La suma de las profundidadesde natas, sedimentación,almacenamiento de lodos y laprofundidad libre de natassumergidas.

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SESIÓN 5.4:

TANQUES DE SEDIMENTACIÓN PRIMARIA






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5.4 Tanque de Sedimentación Primaria

� Siempre que un liquido que contenga SS se encuentre en estadorelativo de reposo, los sólidos de peso específico superior al dellíquido tienen tendencia a depositarse en y los de menor pesoespecifico tienden a ascender.

� La finalidad del tratamiento por sedimentación es eliminar los sólidosfácilmente sedimentables y del material flotante y, por lo tanto reducirel contenido de sólidos en suspensión en el agua

Tanque de sedimentación primaria circular (Horan 20 03)

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5.4 Tanque de sedimentación primaria

� Los tanques de sedimentación primaria contribuyen de manera importanteal tratamiento del agua residual. Cuando se utilizan como único medio detratamiento, su objetivo principal es la eliminación de:

1. sólidos sedimentables capaces de formar depósitos de fango en las aguasreceptoras;

2. aceite libre, grasas y otras materias flotantes, y

3. parte de la carga orgánica vertida a las aguas receptoras. Cuando los tanquesse emplean como paso previo de tratamientos biológicos, el cual es el caso delproyecto, su función es la reducción de la carga afluente a los reactoresbiológicos.

� Los tanques de sedimentación primaria dimensionados y oper adosde manera eficiente pueden eliminar entre el 50 y 70 % de los só lidossuspendidos y entre el 25 y 40 % de la DBO 5

� Los tanques de sedimentación primaria dimensionados y oper adosde manera eficiente pueden eliminar entre el 50 y 70 % de los só lidossuspendidos y entre el 25 y 40 % de la DBO 5


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5.4 Tanque de sedimentación primaria

� Los tanques de sedimentación primaria que preceden a los procesos detratamiento biológico, pueden diseñarse de forma que sus tiempos deretención hidráulica sean menores y tengan una carga de superficie másalta que los que se utilizan como único medio de tratamiento, exceptocuando el lodo activado en exceso se envíe a los tanques desedimentación primaria para su mezcla con el lodo primario.

� Los tanques de sedimentación primaria que preceden a los procesos detratamiento biológico, pueden diseñarse de forma que sus tiempos deretención hidráulica sean menores y tengan una carga de superficie másalta que los que se utilizan como único medio de tratamiento, exceptocuando el lodo activado en exceso se envíe a los tanques desedimentación primaria para su mezcla con el lodo primario.

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5.4.1 Fundamentos del Diseño

� Si todos los sólidos presentes en el agua residual fueran partículasdiscretas de tamaño, densidad, peso específico y forma uniforme, laeficiencia de eliminación de estos sólidos dependería solamente del áreasuperficial del tanque y del tiempo de retención. En tal caso, suponiendoque las velocidades de circulación horizontales se mantuvieran por debajode las de arrastre, la profundidad del tanque tendría poca importancia. Sinembargo, en la realidad, los sólidos de la mayoría de las aguas residualesno presentan características regulares debido a su naturalezaheterogénea.


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5.4.1 Parámetros de diseño de sed. Prim.

� La Figura 5.4 se obtuvo a partir de observaciones realizadas a sedimentadotesen funcionamiento, y en ella se presenta información útil acerca de laeficiencia en la remoción de DBO y SST en tanques de sedimentaciónprimaria, como función de la concentración del afluente y el tiempo deretención.

� La familia de curvas en la Figura 5.1 puede modelarse matemáticamentecomo una hipérbola regular usando la siguiente expresión:

1) Remoción de DBO y SS

R: porcentaje de remoción de DBO ó SST esperado, %

t : tiempo nominal de retención, h

a,b: constantes empíricas

Parámetro a b

DBO 0.018 0.020

SST 0.0075 0.014

Valores de las constantes empìricias a y b ( Crites Tchobanoglous, 2000)

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� Por lo general, los tanques de sedimentación primaria se proyectan paraproporcionar un tiempo de retención entre 1.5 a 2.5 horas para el caudalmedio del agua residual.

� Los tanques que proporcionan tiempos de retención menores (0.5 a 1 hr), conmenor eliminación de sólidos suspendidos, se usan en ocasiones comotratamiento primario previo a las unidades de tratamiento biológico.

2) Tiempo de retención

� En el análisis y diseño de tanques desedimentación primaria, los efectos dela temperatura no suelen requeriratención especial. Sin embargo, enzonas de climas fríos, los incrementosde la viscosidad del agua producidospor las bajas temperaturas puedenretardar la sedimentación de laspartículas y, consecuentemente,reducir la eficiencia del proceso deseparación de sólidos cuando lastemperaturas bajen de los 20 °C.


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� Los tanques de sedimentación se suelen dimensionar en función de la cargade superficie, expresada en m3/m2. La adopción de una carga de superficieadecuada depende del tipo de suspensión que se deba sedimentar. La Tabla5.4 presenta información típica para el diseño de tanques de sedimentaciónprimaria.

� Los efectos de la carga de superficie y del tiempo de retención sobre laeliminación de sólidos suspendidos varían ampliamente en función de lascaracterísticas del agua residual, de la proporción de sólidos sedimentables yde la concentración de sólidos, principalmente.

3) Carga superficial

Información típica para el diseño de tanques de sed imentación primaria

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� La velocidad de arrastre es importante en las operaciones de sedimentación.Las fuerzas actuantes sobre las partículas sedimentadas son causadas por lafricción del agua que fluye sobre las mismas. En los tanques desedimentación, las velocidades horizontales se deben mantener a nivelesbajos, de modo que las partículas no sean arrastradas desde el fondo deltanque. La velocidad crítica viene dada por la siguiente ecuación desarrolladapor Camp, a partir de estudios realizados por Shields (1936):

4) Velocidad de arrastre

Donde

VH = velocidad horizontal mínima a la cual se inicia el arrastre de partículas.

k = constante que depende del tipo de material arrastrado.

s = peso específico de las partículas.

g = aceleración de la gravedad.

d = diámetro de las partículas.

f = factor de fricción de Darcy-Weisbach

� Los valores más comunes de kson 0.04 para arena unigranular,0.06 para materia más agregada.El factor de Darcy-Weisbachdepende de las características dela superficie sobre la que tienelugar el flujo y del número deReynolds, sus valores típicosestán entre 0.02 y 0.03.

� Tanto k y f, son constantesadimensionales.


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5.4.2 Tipo de tanques de sedimentación� La mayoría de las plantas de tratamiento utilizan tanques de sedimentación

de diseño normalizado, rectangulares o circulares (Figura 5.2), condispositivos mecánicos para la recolección y desalojo de lodos.

� El flujo horizontal predomina en los sedimentadores horizontales, a diferenciadel flujo radial que ocurre en sedimentadores circulares. Los sedimentadoresrectangulares (Figura 5.3) cuentan con barredores con cadenas o puentesmóviles, para la recolección de lodos sedimentados.

Tanque de sedimentación primaria circular (Horan 20 03)

Figura 5.2

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5.4.2 Tipo de tanques de sedimentación

� Las espumas que se generan en los tanques de sedimentación sonrecolectadas por medio de desnatadores que se mueven sobre la superficiedel líquido. En instalaciones donde la cantidad de espuma es considerable,los pozos para espuma están equipados con agitadores que promueven unamezcla homogénea antes del bombeo

Figura 5.3Tanque de sedimentación primaria rectangular (Horan 2003)


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� Las espumas que se generan en los tanques de sedimentación sonrecolectadas por medio de desnatadores que se mueven sobre la superficiedel líquido. En instalaciones donde la cantidad de espuma es considerable,los pozos para espuma están equipados con agitadores que promueven unamezcla homogénea antes del bombeo

Figura 5.3Tanque de sedimentación primaria rectangular (Horan 2003)

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� La Tabla muestra dimensiones y algunos otros datos típicos de los tanquesde sedimentación primaria rectangulares y circulares

TablaInformación típica para el diseño de sedimentadores primarios

rectangulaes y ciruclares

Tipo de tanque Intervalo Típico

Rectangular:

Profundidad (m) 3 - 4.5 3.6

Longitud (m) 15 - 90 25 - 40

Ancho (m) 3 - 25 5 - 10

Velocidad de los rascadores (m/min) 0.6 - 1.2 0.9

Circular:

Profundidad (m) 3 – 4.5 3.6

Diámetro (m) 3 - 60 12 - 45

Pendiente de la solera (mm/m) 6.25 - 16 8

Velocidad de los rascadores (r/min) 0.02 – 0.05 0.003


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5.3.5 Diseño sedimentador primario

24..RPQ

V×=

Cs

QA =

1) Volumen del sedimentador

2) Area Superficial

Donde,

PR : Tiempo de retención (h)

Q : Caudal medio (m3/d)

El periodo de retención < 1.5 – 2.5 > h Asumir PR= 2 horas

Donde,

Cs : Carga superficial (m3/m2.d)

Q : Caudal medio (m3/d)

La carga superficial < 30– 50 > m3/m2.d Asumir CS= 40 m3/m2.d

3) Profundidad

A

VH =

24PRCS

H×=

Donde,

H : Profundidad del sedimentador (m)

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4) Largo y ancho del sedimentador

5) Velocidad de arrastre

Donde,

L : Largo del sedimentador (m)

B: Ancho del sedimentador (m)Asumir B/L= 4

Donde

VHA = velocidad horizontal mínima a la cual se inicia el arrastre de partículas.

k = constante que depende del tipo de material arrastrado.

s = peso específico de las partículas.

g = aceleración de la gravedad.

d = diámetro de las partículas.

f = factor de fricción de Darcy-Weisbach

k = 0.04 arena unigranular

k = 0.06 materia más agregada

f = <0.02 – 0.03>

El periodo de retención < 1.5 – 2.5 > h


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6) Velocidad horizontal

7) Estimación de tasas de remoción

Donde,

VH: Velocidad horizontal del flujo (m)

B : Ancho del sedimentador (m)

H: Profundidad del sedimentador (m)

Comprobar que VH < VHA

R: porcentaje de remoción de DBO ó SST esperado, %

t : tiempo nominal de retención, h

a,b: constantes empíricas

Parámetro a b

DBO 0.018 0.020

SST 0.0075 0.014

Valores de las constantes empìricias a y b ( Crites Tchobanoglous, 2000)

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