tanque septico

ESPECIFICACIÓNES TÉCNICAS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE TANQUE SÉPTICO, TANQUE IMHOFF Y LAGUNA DE ESTABILIZACIÓN

Lima, 2005

OPS/CEPIS/05.164 UNATSABAR

Tabla de contenido Página Capítulo I. Especificaciones técnicas para la construcción de tanque séptico, tanques Imhoff y laguna de estabilización 1. 2.

Introducción ....................................................... ......................................................................................................... .................................................. 4 Definiciones ..................................................... ......................................................................................................... .................................................... 4

Capítulo II. Espeficaciones técnicas para la construcción de un taqnue séptico 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Espedificaciones generales ................................................................. .................................................................................. ................. 6 Dispositivo de entrada ......................................................................................... ..................................... .................................................... 7 Dispositivo de salida ..................................................... ............................................................................................ ....................................... 7 Muro de tabiquería divisorio ................................................................ ... ............................................................................ ............... 8 Ventilación del tanque ......................................................................................... ................................................................................... ...... 8 Fondo del tanque séptico ..................................................................................... ...................................... ............................................... 8 Dimensiones internas internas del tanque séptico séptico ............................................................. 9 Construcción del tanque séptico ........................................................................ ......................................................... ............... 10 8.1. Materiales ........................................................ .................................................................................................. .......................................... 10 8.2. Tanque de concreto simple ..................................................... ....................................................................... .................. 11 8.3. Tanque de concreto reforzado ................................................................... ................................................. .................. 11

Capítulo III. Espeficaciones tenicas para la construcción de taqnue Imhoff y lecho de secado 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Cámara de sedimentación ........................................................... ................................................................................. ...................... 15 Cámara de digestión .......................................................................................... 17 Área de ventilación .................................................................................. ................ ........................................................................... ......... 19 Extracción de lodos ........................................................................................... ........................................................................................ ... 20 Lecho de secado de lodos lodos .................................................................................. 21 Construcción de tanque Imhoff ......................................................................... ....................................................................... .. 23 6.1. Materiales ....................................................... ................................................................................................. .......................................... 23 6.2. Excavación de la zanja ............................................................................. 23 6.3. Colocación de la tubería de alcantarillado en la zanja ............................. 23 6.4. Excavación del hoyo para el tanque Imhoff ............................................ 24 6.5. Mezcla del concreto ................................................................................. ........................................... ...................................... 24 6.6. Construcción del fondo del tanque ..................................................... .......................................................... ..... 24 6.7. Construcción de las paredes del tanque ................................................... 24 6.8. Entrada al tanque Imhoff ................................................................. ......................................................................... ........ 24 6.9. Salida del tanque Imhoff .......................................................................... ....................................................... ................... 25 6.10. Construcción del sedimentador ................................................................ 25 6.11. Tubería para la evacuación de lodos ........................................................ ....................................................... . 25 6.12. Lechos de secado ............................................................................... ................... .................................................................. ...... 25

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Capítulo IV. Especificaciones técnicas para lagunas de estabilización 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22.

Consideraciones importantes ............................................................................ 26 Ubicación de la laguna ...................................................................................... ................................................. ..................................... 26 Condiciones climáticas ..................................................................................... ................................................................................ ..... 26 Carga superficial en la laguna ........................................................................... .............. ............................................................. 27 Balance hídrico en la laguna ............................................................... ............................................................................. .............. 27 Profundidad de la laguna ............................................... ................................................................................... .................................... 28 Lodo en la laguna .............................................................................................. ......................................... ..................................................... 28 Periodo de retención ......................................................... .......................................................................................... ................................. 28 Remoción de coliformes fecales .................................................................... ....................................................................... ... 28 Remoción de la DBO .............................................................................. ................. ....................................................................... .......... 29 Movimiento de tierras ....................................................................................... ...................................... ................................................. 30 Diques .................................................... ........................................................................................................... ........................................................... .... 30 Revestimiento de la laguna .......................................................... ............................................................................... ..................... 32 13.1. Impermeabilización del fondo ................................................................. 32 13.2. Revestimiento de taludes ......................................................................... 33 Estructura para distribución proporcional de caudales entre varias lagunas .... 34 Estructura de entrada ............................................................................... ...... .................................................................................. ......... 35 Estructura de salida ........................................................................................... 35 Medidores de caudal ......................................................................................... ............................................................................. ............ 38 Tubería y dispositivo de interconexión ............................................................. 39 Rampa de acceso a la laguna ................................................................. ............................................................................ ........... 40 Borde libre ........................................................... ........................................................................................................ ............................................. 41 Instalaciones adicionales .................................................................................. 41 Construcción de laguna de estabilización ......................................................... 42

Bibliografìa ....................................................... ............................................................................................................... ............................................................. ..... 47

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Capítulo I. Especificaciones técnicas para la construcción de tanque séptico, tanques Imhoff y laguna de estabilización 1.

Introducción

El escaso tratamiento de las aguas residuales, es un problema en todas partes del mundo, ya que las tecnologías para poder tratar esta agua es muy costosa en mucho de los casos. Pero se puede realizar un buen tratamiento en localidades con escasos recursos como son las zonas rurales, en ellas se pueden emplear sistemas de tratamientos económicos, en comparación con otros como el biolfiltro, ideales para la zona donde se va a tratar, además no se necesita que el personal sea altamente calificado, generalmente son personas que viven en el mismo lugar de la planta. El tratamiento de las aguas residuales de origen doméstico implica tener en óptimas condiciones de funcionamiento las unidades de tratamiento que se emplean en la planta de tratamiento. Uno de los indicios del mal funcionamiento de estas unidades y por consiguiente de la planta es la mala construcción de estas. Estas malas construcciones suceden generalmente por que no hay una supervisión adecuada al momento de la ejecución de la obra o que no se tuvo en consideración ciertos factores a la hora que la planta entrara en funcionamiento, son los causantes de problemas en las unidades de tratamiento y por consiguiente en la calidad del efluente esperado a la salida de la planta de tratamiento de aguas residualres. El presente manual toca los aspectos de las especificaciones técnicas para llevar acabo la construcción de las unidades de tratamiento, va a permitir desarrollar correctamente un proyecto, con un buen funcionamiento. Se puede ir actualizando la informacion, con la diferentes datos que se tenga en los diferentes países.

2.

Definiciones -

Aguas residuales: Todas las aguas que contienen excretas, agua de lavado de cocina, etc.

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Disposición final: Disposición del efluente o de el lodo tratado de una planta de tratamiento.

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Dique: Muro artificial hecho para contener la fuerza de las aguas o del oleaje.

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Efluente: Aguas residuales.

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Laguna de estabilización: Excavación grande, que recibe las aguas residuales de un sistema de alcantarillado, de tal modo que los procesos biológicos puedan destruir la mayoría de los organismos que causan enfermedades y descargar el efluente como tratado.

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OPS/CEPIS/05.164 UNATSABAR -

Lecho de secado: Tanques de profundidad reducida con arena y grava sobre drenes, destinado a la deshidratacion de lodos por filtracion y evaporacion.

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Línea de flujo: Nivel más elevado en el cual el líquido puede sobrepasar el tanque séptico.

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Profundidad del líquido: Distancia desde la linea de flujo hasta el fondo del tanque séptico.

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Pretratamiento: Procesos que acondicionan las aguas residuales para su tratamiento posterior.

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Solera: Madero sobre el que descansan o ensamblan otros

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Talud: Inclinación del terreno o del paramento de un muro.

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Tanque Séptico: Sistema de tratamiento de aguas residuales domésticas provenientes de una vivienda o conjunto de viviendas que combina la separación y digestión de lodos. Terraplén: Bloque macizo de tierra con que se rellena un hueco o que se levanta para hacer una defensa, un camino u otra obra semejante. Desnivel de tierra cortado.

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Capítulo II. Espeficaciones técnicas para la construcción de un taqnue séptico 1.

Especificaciones generales -

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La construcción de un tanque séptico requiere la asistencia y la supervisión de un ingeniero o por lo menos de un maestro de obras experimentado1. Las edificaciones en las que se proyecten tanques sépticos con sus correspondientes sistemas de infiltración, deberán contar con suficiente área para acomodar los diferentes procesos de tratamiento. El proyecto de tanque séptico deberá sustentar el dimensionamiento del sistema de infiltración de sus efluentes, en base a la presentación de los resultados de la prueba de infiltración.

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No se acepta utilizar tanques sépticos en paralelo.

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La localización del tanque séptico deberá encontrarse como mínimo a 2 m de distancia de la vivienda.

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Debe ser diseñado y construido de concreto simple o concreto reforzado2. Estará ubicado aguas debajo de cualquier pozo o manantial destinado al abastecimeinto de agua para consumo humano. No deberán ser construidas en áreas pantanosas o fácilmente inundables3.

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El volumen mínimo de los tanques sépticos será de 3 m3.

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Ningun tanque séptico se diseñará para un volumen superior de 20 m3 por día.

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Comprobar los niveles en el caso de los tanques sépticos de gran tamaño con complicados dispositivos de entrada y salida, y tabiquerías intermedios. Para pequeños tanques sépticos familiares, el fondo se construye por lo general de concreto no reforzado, lo bastante grueso para soportar la presión ascendente cuando el tanque séptico esta vació. Si las condiciones del suelo son desfavorables o si el tanque es de gran tamaño, se refuerza el fondo.

1

Norma de Diseño de d e Tanque Séptico del Reglamento Reglamento Nacional de Edificaciones. Reglamento de Normas Sanitarias para el Diseño de Tanque Séptico, DIGESA, DS 07/01/66. 3 Especificaciones Especificaciones Tenicas para el Diseño de Tanque Séptico (2003) - UNATSABAR-CEPIS/OPS. UNATSABAR-CEPIS/OPS. 2

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Las paredes son de ladrillo o bloques de concreto, deberán enlucirse en el interior con mortero para impermeabilizarlas1.

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La cubierta o techo del tanque séptico, estará formado por una o más losas de concreto, deberá tener resistencia suficiente para las cargas que haya de soportar.

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El techo del tanque tendrá losas removibles, las cuales estarán colocadas sobre la entrada, salida e interconexion y deberán ser no menor de 0,60 x 0,60 m.

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Los lodos provenientes de los tanques sépticos serán drenados hacia lechos de secado de dimensiones y características apropiadas.

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Tanques sépticos de capacidad superior a 3 m3 y ubicados a distancia superior a los 6 metros de la vivienda, deberán tener ventilación propia2.

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Pozos de absorción o lechos de percolación estarán distanciados de la vivienda o muro de la propiedad como mínimo a 6 m2.

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2.

El tanque séptico se dividirá cuando su volumen sea mayor a 5 m3.

Dispositivo de entrada -

El dispositivo de entrada estará constituido por Tees de PVC o cortinas 3.

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Deberá estar a 0,30 m por debajo del nivel de espumas o natas en el tanque séptico.

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La tubería de entrada tendrá un diámetro mínimo de 100 mm.

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La pendiente de la tuberías al acercarse al tanque será inferior a 1,5%.

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La entrada debe contar con una tapa removible en el techo del tanque séptico de 0,60 x 0,60 m como mínimo.

3.

Dispositivo de salida -

Tanques sépticos con un ancho inferior a 1,2 m, se empleará para la salida un tubo Tee, con una tapa removible de 0,60 x 0,60 m como minimo, que permita eliminar cualquier obstrucción. Otra posibilidad es colocar una placa o cortina deflectora de madera o PVC.

1

Norma de Diseño de Tanque Séptico del Reglamento Nacional de Ed ificaciones. Reglamento de Normas Sanitarias para el Diseño de Tanque Séptico, DIGESA, DS 07/01/66 3 Especificaciones Especificaciones Tenicas para el Diseño de Tanque Séptico (2003) - UNATSABAR-CEPIS/OPS. 2

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4.

En tanques de más de 1,2 m de ancho, se usará un vertedero a todo lo ancho del tanque, para repartir por igual la corriente en todo el tanque séptico. En ese caso, se agregará una pantalla deflectora de espuma para impedir que éstas salgan del dispositivo1. Tubería de salida tendrá un diámetro mínimo de 100 mm. Profundidad de la Tee de salida o en su defecto de la pantalla deflectora será como mínimo de 0,40 m, verificar que exista una distancia mínima de 0,10 m entre la superficie inferior de espumas y la parte inferior del dispositivo de salida. Ubicar un deflector entre el manto de lodos y la parte inferior del dispositivo de salida, para evitar que los lodos pudieran salir con el efluente.

Muro de tabiqueria divisorio -

Para tanques sépticos divididos en dos o más compartimientos, se preverá aberturas o pases cortos sobre el nivel del lodo y por bajo de la espuma.

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Las ranuras o pases deberán ser dos como minimo, a fin de mantener la distribución uniforme de la corriente en todo el tanque séptico.

5.

Ventilación del tanque -

Prever una tubería de ventilación desde tanque séptico mismo, protegida con una malla.

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Puede utilizarse la tubería de ventilación de la edificación en todo caso.

6.

Fondo del tanque séptico. -

Tendrá una pendiente de 2% orientada hacia el ingreso. En los casos en que el terreno lo permita se colocará una tubería para drenar los lodos, en la parte más profunda, la cual estará provista de válvulas de limpieza2 - 3.

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Para tanques divididos, el segundo compartimiento deberá tener la parte inferior horizontal y el primer compartimiento puede tenerla inclinada hacia la entrada.

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El cálculo del volumen del tanque séptico, se considerará que el fondo es horizontal al nivel más alto. De este modo, el efecto de la inclinación es aumentar el volumen.

1

Norma de Diseño de Tanque Séptico del Reglamento Nacional de Ed ificaciones. Reglamento de Normas Sanitarias para el Diseño de Tanque Séptico, DIGESA, DS 07/01/66 3 Especificaciones Especificaciones Tenicas para el Diseño de Tanque Séptico (2003) - UNATSABAR-CEPIS/OPS. 2

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7.

Dimensiones internas del tanque séptico -

Para determinar las dimensiones internas de un tanque séptico rectangular, además de la Norma S090, se empleó las “Especificaciones técnicas para el diseño de tanque séptico” publicadas por la Unidad de Apoyo Técnico para el Saneamiento Básico del Área Rural (UNATSABAR)-CEPIS/OPS-2003, se emplearán los siguientes criterios: •

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Entre el nivel superior de natas y la superficie inferior de la losa de cubierta deberá quedar un espacio libre de 300 mm, como mínimo. El ancho del tanque deberá ser de 0,60 m por los menos, ya que ese es el espacio más pequeño en que puede trabajar una persona durante la construcción o las operaciones de limpieza. La profundidad neta no deberá ser menor a 0,75 m. La relación entre el largo y ancho deberá ser como mínimo de 2:1. En general, la profundidad no deberá ser superior a la longitud total. El nivel de la tubería de salida del tanque séptico deberá estar situado a 0,05 m por debajo de la tubería de entrada. Los dispositivos de entrada y salida de agua residual al tanque séptico estarán constituidos por Tees o pantallas. Cuando se usen pantallas, éstas deberán estar distanciadas de las paredes del tanque a no menos de 0,20 m ni mayor a 0,30 m. La prolongación de los ramales del fondo de las Tees o pantallas de entrada o salida, serán calculadas por la fórmula (0,47/A+0,10). La parte superior de los dispositivos de entrada y salida deberán dejar una luz libre para ventilación de no más de 0,05 m por debajo de la losa de techo del tanque séptico. Cuando el tanque tenga más de un compartimiento, las interconexiones entre compartimiento consecutivos se proyectarán de tal manera que evite el paso de natas y lodos. Si el tanque séptico tiene un ancho W, la longitud del primer compartimiento debe ser 2W y la del segundo W. El techo de los tanques sépticos deberán estar dotados de losas removibles y registros de inspección de 150 mm de diámetro.

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OPS/CEPIS/05.164 UNATSABAR Detalle del Tanque Séptico

8.

Construcción del tanque séptico1.

8.1.

Materiales

a) Concreto Cuando se mezcla cantidad de cemento, arena, grava y agua que se necesita para el concreto, hay que tener presente los siguientes puntos: Una común mezcla por volumen es una parte de cemento, dos partes de arena, tres partes de grava y dos terceras partes de agua. El concreto mezclado es acerca de las dos terceras partes del volumen original de todas las partes.

b) Material reforzado Si el reforzamiento del material es por acoplamiento con alambre, entonces la cantidad aproximada será igual a la combinación del área superficial de cada losa. Unidos a la suma del área de la tapa, más el área del fondo, más el área de los lados, más el área de los dos extremos. El área de la tapa es la longitud de la salida y el ancho a la vez. El área de los dos extremos es una vez el ancho interior y 2 veces la altura interior.

c) Tubería de alcantarillado La tubería deberá ser no corrosiva se emplerá tubería de PVC.

1

Water for the World, “Constructing Septic Tanks”, technical NOTE N°SAN 2.C.3, Washington D.C., A.I.D. 1982.

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OPS/CEPIS/05.164 UNATSABAR 8.2.

Tanque de concreto simple

a) Excavación de la zanja La excavación de la zanja será hasta 2 m como mínimo, a partir de la casa. La zanja será en cuesta uniforme y tan derecho como sea posible.

b) Colocación de la tubería de alcantarillado en la zanja La tubería será como mínimo de 100 mm, generalmente se usa de PVC. Serán unidas con mortero, la tubería será acostada correctamente para evitar algún daño de ésta, antes de continuar con las obras.

c) Excavación del hoyo para el tanque Se tiene que tener en cuenta la parte exterior de los lados y lo trabajos alrededor de éstos serán por lo menos a 300 mm. Si el hoyo tiene más de 1,5 m de profundidad, hay que empezar a poner refuerzo en los lados (apuntalamiento) para evitar algún accidente.

d) Excavación Desplegar 75 mm de arena y grava en el fondo de la excavación, para la filtración que pudiera haber y asentar el suelo. Durante la construcción hay que fijarse si se está construyendo correctamente el tanque séptico. 8.3.

Tanque de concreto reforzado

a) Seguir los pasos detallados anteriormente. b) Armar los encofrados para el fondo del tanque. Se colocarán en el fondo del hoyo acorde con las dimensiones (largo, ancho y grosor) del plano. Formas alineadas con la tubería de alcantarillado. Chequear la distancia abajo desde la línea de alcantarillado hasta la tapa del enconfrado.

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c) Posición y seguro reforzamiento del material dentro del encofrado. Algunas barras serán usadas para ayudar a la seguridad de las paredes del fondo del tanque. Verificar todas las medidas antes de vaciar el concreto. d) Mezclar el concreto con las proporciones de cemento, arena, grava y agua. Una común mezcla por volúmenes es una parte de cemento, dos partes de arena, tres partes de grava y suficiente agua para que la mezcla quede bastante tiesa. e) Verter el concreto en los encofrados. f) Cubrir el concreto fresco con paja u otro material para prevenir que el concreto seque rápidamente y pierda fuerza. Mantener el material de cubierta húmedo por 7 días, luego removerlo, al igual que las tablas de madera. Durante 7 días continuar con los pasos g y h.

g) Armar los encofrados para la tapa del tanque séptico, la cual estará dividida en secciones y cada sección, excepto una, de 0,30 m de ancho. El ancho de la sección restante será de 0,30 m más una fracción de pie necesario para obtener el resto del total de la longitud exterior del tanque. Cada longitud de la sección es igual al ancho exterior del tanque séptico. h) Mezclar y verter el concreto en el encontrado como se describe en el paso d y e. i) Fijar las manijas dentro del concreto cerca, ambas a los extremos de cada sección de tapa. Cubrir el concreto húmedo con paja u otro material. El material de cobertura y la madera deberán permanecer por 7 días, luego serán removidos.

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j) Armar el encofrado de madera para las paredes y reforzarlo, esto es para evitar el riesgo que colapse. k) Mezclar y vaciar el concreto en el encofrado de las paredes como se describe en el paso d y e. l) Cubrir las tapas de las paredes con material húmedo por 6 días y luego removerlas. m) Los empalmes serán con mortero entre la pared y el piso para que el tanque sea hermético. Una común mezcla de mortero es un parte de cemento, tres partes de arena y suficiente agua para formar una buena mezcla. n) Se colocará una extensión de la tubería de alcantarillado y con mortero en el lugar, para asegurarla. o) Excavar por lo menos 3 metros de zanja desde la salida del tanque séptico hasta el sistema de absorción (pozo de precolación, zanja).

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p) Añadir un poco de agua en le espacio entre la paredes del tanque y la tierra, para ayudar a evitar luego el que haya un estanque sucio. Tener cuidado con dañar la tubería de alcantarillado. q) Realizar un chequeo del tanque séptico. Verificar que todos los empalmes estén unidos con mortero. r) Remover el material de cobertura y las maderas de la tapa del tanque séptico. s) Determinar si el tanque está cubierto con tierra. - No cubrir el tanque si no será inspeccionado por lo menos una vez al año. - Cubrir el tanque si este fuera dañado o abierto por personas no autorizadas.

t) Cubrir el tanque con bastante tierra para prevenir el agua superficial, para evitar la formación de charcos o que se empoce el agua.

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Capítulo III. Espeficaciones tenicas para la construcción de taqnue Imhoff y lecho de secado Se tomarán los criterios de la Norma S090 “Plantas de tratamiento de aguas residuales” del Reglamento Nacional de Construcciones. -

1.

Previo al tanque Imhoff se deberá colocar un cribado y un desarenador para remover las partículas y cualquier material de gran tamaño que pudiera alterar los procesos de estas unidades o dañar las estructuras.

Cámara de sedimentación -

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1

El tanque Imhoff estará ubicado y construido alejado de la población.

Es conveniente que el material con que se construya las paredes y el fondo de la cámara de sedimentación, sean lo más lisos posibles, para evitar la retención del lodo en la cámara de sedimentación. El más común es el concreto reforzado 1. El fondo de la cámara será de sección trasversal en forma de V y la pendiente de los lados respecto a la horizontal tendrá entre 50° a 60°. La abertura situada en el fondo del sedimentador, deberá tener de 15 a 20 cm entre sus bordes. Uno de los lados deberá prolongarse para evitar el paso de los gases al sedimentador; esta prolongación deberá tener una proyección horizontal de 0,15 a 0,20 m.

“Alcantarillado y Tratamiento Tratamiento de Aguas Negras” (196 1). Harold E. Babbitt.

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Puede usarse una viga triangular, como deflector, debajo de la abertura. Esta viga tiene la ventaja de que reduce la profundidad de tanques necesaria para proporcionar espacio suficiente para la acumulación de lodos.

Las relaciones geométricas y características del dispositivo serán las siguientes: La profundidad se encuentra entre 2 y 3,5 m (recomendable 3 m). Relación largo-ancho entre 3 y 10 (recomendable 4). Relación largo-profundidad entre 5 y 30. • • •

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La longitud del compartimiento no debe exceder de 30 m, longitudes moderadas facilitan la buena distribución del lodo.

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La velocidad del escurrimiento no deberá exceder de un pie por minuto.

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Las aguas tratadas deberán salir de la cámara de sedimentación sobre un vertedero largo, para reducir al mínimo las fluctuaciones en el nivel de las aguas en el tanque.

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El borde libre o distancia vertical entre parte superior de la pared del tanque y la superficie del agua, deberá ser como mínimo 0,30 m.

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1

El ancho de la cámara estará determinado por consideraciones de economía y conveniencia para evitar la formación de corrientes transversales1; la profundidad del tanque relativamente moderada, teniendo en cuenta las dificultades de excavación.

Colocar frente a la entrada y a la salida deflectores colgantes y sumergidos de 30 a 50 cm y proyectándose unos 30 cm sobre la superficie de las aguas en el tanque y en los tanques grandes; asimismo, deflectores intermedios para evitar el movimiento de las espumas o su paso al líquido saliente. Los dispositivos de entrada y de salida deberán establecerse de tal modo que pueda invertirse la dirección del escurrimiento en el tanque, a fin de que el lodo acumulado se pueda distribuir más uniformemente en las tolvas de la cámara de digestión.

“Alcantarillado y Tratamiento Tratamiento de Aguas Negras” (196 1). Harold E. Babbitt.

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2.

Cámara de digestión -

El material de construcción será el concreto reforzado, pues con un buen método de construcción puede obtenerse con el una superficie lisa1.

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La altura máxima de los lodos deberá estar 0,50 m por debajo del fondo del sedimentador.

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1

El fondo de la cámara de digestión tendrá la forma de un tronco de pirámide invertido (tolva de lodos), para facilitar el retorno de los lodos digeridos. Las paredes laterales de esta tolva tendrán una inclinación de 15° a 30° con respecto a la horizontal.

“Alcantarillado y Tratamiento de Aguas Negras” (1961). Harold E. Babbitt - 17 -


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Para quitar los lodos e impedir la acumulación de gases, se colocará un tubo de hierro fundido de 200 mm. de diámetro, en posición aproximadamente vertical, con su extremo inferior abierto a unos 15 cm por encima del fondo del tanque.

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En el tramo horizontal del tubo se monta una válvula. Cuando ésta se encuentra abierta el lodo fluirá libremente.

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La pendiente hidráulica para asegurar el escurrimiento del lodo de un tanque Imhoff, no deberá ser menor de 12 a 16%.

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1

Si se establece más de una tolva, deberán ponerse conexiones por debajo de la superficie que alcance el lodo, para que este se pueda distribuir uniformemente entre las tolvas y ninguna de ellas resulte sobrecargada.

Para prevenir el desplazamiento del tanque por una elevación de las aguas subterráneas cuando éste se encuentra vacío, se deberá construir el tanque de concreto macizo con un techo pesado de concreto o estableciendo un drenaje inferior en la cimentación o instalando válvulas que se puedan abrir hacia el interior cuando el nivel de las aguas subterráneas sea más alto que el de las aguas servidas del tanque.1

“Alcantarillado y Tratamiento Tratamiento de Aguas Negras” (1961). (1961 ). Harold E. Babbitt.

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3.

Área de ventilación -

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1

Se puede colocar un techo al tanque Imhoff, para facilitar el combate de la formación de malos olores, para proteger las aguas servidas contra heladas y para estimular la actividad bacteriana. Pero debe establecerse la ventilación y un fácil acceso al tanque para una inspección limpia y para las reparaciones.

El volumen de esta zona deberá ser aproximadamente igual a la mitad del volumen de la cámara de digestión. El área de la superficie de la cámara de espumas expuesta a la atmósfera, deberá ser del 25 al 30% de la proyección horizontal de la parte superior de la cámara de digestión.

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Espaceamiento libre será como mínimo de 1 m (desde la parte exterior de la cámara de sedimentacion hasta la parte interior de la cámara de digestión).

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El borde libre tendra como mínimo 30 cm.

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Las partes de la superficie del tanque deberán ser accesibles, para que puedan destruirse o extraerse las espumas y los objetos flotantes1.

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El área de ventilación deberá establecerse con suficiente tamaño para que se pueda penetrar por ellas en la cámara de lodo, cuando el tanque este vacio.

“Alcantarillado y Tratamiento de Aguas Negras” (1961). Harold E. Babbitt. - 19 -


4.

Extracción de lodos -

El tubo de extracción del lodo no deberá tener menos de 200 mm de diámetro de hierrrro fundido a menos que el lodo se vaya a extraer por bombeo, en ese caso puede ser de 150 mm.

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La tubería de remoción de lodos deberá estar 15 cm por encima del fondo del tanque.

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Para la remoción hidráulica del lodo se requiere por lo menos una carga hidráulica de 1,80 m, sobre la tubería de extracción.

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5.

Al instalarse tuberías y canales para el lodo deberán establecerse los menores cambios de dirección que sean posibles, en cada uno de estos cambios se instalará un dispositivo de limpia; y se tomarán medidas para poder inyectar el agua a presión en el tubo que conduzca el lodo1.

Lecho de secado de lodos -

Pueden ser construidos de mamposteria, de concreto o de tierra (con diques), con profundidad total útil de 50 a 60 cm.

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El ancho de los lechos de secado es generalmente de 3 a 6 m., pero para instalaciones grandes pueden sobrepasar los 10 m.

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Deben haber 2 ó más lechos de secado.2

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El medio de drenaje es generalmente de 0,30 de espesor y deberá tener los siguientes componentes: •

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•

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1 2

El medio de soporte recomendado está constituido por una capa de 15 cm. formada por ladrillos colocados sobre el medio filtrante, con una separación de 2 a 3 cm llenos de arena. La arena es el madio filtrante y deberá tener un tamaño efectivo de 0,3 a 1,3 mm y un coeficiente de uniformidad entre 2 y 5. Luego de la arena se deberá colocar un estrato de grava graduada entre 1,6 y 51 mm (1/6” y 2”) de 0,20 m de espesor.

Los drenes deberán ser tubos de 100 mm de diámetro, de hierro fundido, instalados debajo de la grava del medio de drenaje.

Alcantarillado y Tratamiento Tratamiento de Aguas Negras (196 1). Harold E. Babbitt. Tratamiento de Agua Negras y Desechos Industriales-George E. Barnes.

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1

Los muros deberán ser impermeables, extendiéndose verticalmente desde un nivel de 6” bajo la superficie de arena hasta 15” o 18” por encima. Para cada lecho se deberá prover una tubería de descarga con su respectiva válvula de compuerta y losa en el fondo, para impedir la destrucción del lecho. La boca de descarga estarán 12” más altas que la superficie de la arena y de forma que puedan desaguar los tubos.1

Tratamiento de Agua Negras y Desechos Industriales-George E. Barnes

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6.

Construcción del tanque Imhoff

6.1.

Materiales

a) Concreto Cuando se mezcla cantidad de cemento, arena, grava y agua que se necesita para el concreto hay que tener las siguientes consideraciones: Una común mezcla por volumen es una parte de cemento, dos partes de arena, tres partes de grava y dos terceras partes de agua. El concreto mezclado es acerca de las dos terceras partes del volumen original de todas las partes. •

•

b) Material reforzado Si el reforzamiento del material es por acoplamiento con alambre, entonces la cantidad aproximada será igual a la combinación del área superficial de cada losa. Unidos a la suma del área de la tapa, más el área del fondo, más el área de los lados, más el área de los dos extremos. El área de la tapa es la longitud de la salida y el ancho a la vez. El área de los dos extremos es una vez el ancho interior y dos veces la altura interior. c) Tubería de extracción de lodos La tubería serà no corrosiva, de hierro fundido, de 200 mm de diámetro como mínimo. d) Tubería de drenaje de los lodos al lecho de secado La tubería será de hierro fundido, de 100 mm de diámetro como mínimo. En caso se tenga cambios de dirección se necesitará válvulas de limpieza. e) Material para el lecho de secado El medio de soporte recomendado está constituido por: Una capa de ladrillos. Arena de medio filtrante con un tamaño efectivo de 0,3 a 1,3 mm y un coeficiente de uniformidad entre 2 y 5. Grava graduada entre 1,6 y 51 mm (1/6” y 2”) de 0,20 m de espesor. • •

•

6.2.

Excavación de la zanja

La excavación de la zanja para la tubería será de longitud indefinida, dependerá de que tan lejos se encuentre la población más cercana. La zanja será en cuesta uniforme y tan derecho como sea posible.

6.3.

Colocación de la tubería de alcantarillado en la zanja

La tubería de llegada será como mínimo de 200 mm, generalmente se usa de PVC. Serán unidas con mortero, la tubería será acostada correctamente para evitar algún daño de ésta, antes de continuar con las obras.

- 23 -


Excavación del hoyo para el tanque Imhoff

Se deberá usar maquinaria pesada para tal efecto, además su facilidad o dificultad dependerá de la profundidad que haya sido proyectada para el tanque Imhoff. Se considerará el nivel de las aguas subterráneas, porque ocasionará problemas al momento de la excavación si esta se encontrarse cerca al nivel de terreno. Desplegar de arena y grava en el fondo de la excavación, para la filtración que pudiera haber y asentar el suelo. Durante la construcción hay que fijarse si se está construyendo correctamente el tanque Imhoff. 6.5.

Mezcla del concreto

El concreto tendrá unas proporciones de cemento, arena, grava y agua. Una común mezcla por volúmenes es una parte de cemento, dos partes de arena, tres partes de grava y suficiente agua para que la mezcla quede bastante tiesa. 6.6.

Construcción del fondo del tanque

Armar los encofrados de madera para el fondo del tanque. se colocarán en el fondo del hoyo acorde con las dimensiones (largo, ancho y grosor) del plano. El fondo tendrá forma de tronco de pirámide invertida con un ángulo que puede variar de 15° a 30°; además el fondo será de concreto armado. La superficie de la losa del fondo deberá ser lisa para que permita el deslizamiento de los lodos hacia el fondo. En caso que haya más de una tolva, éstas pueden estar interconectadas por una tubería la cual deberá colocarse en la parte mas profunda de la tolva, por tal motivo deberá construirse antes esta sección de interconexión, la cual será una zanja donde se colocará una tubería de hierro fundido de 100 mm de diámetro. 6.7.

Construcción de las paredes del tanque

Armar los encofrados de madera para las paredes, éstas serán de concreto armado. Una vez vaceado el concreto se colocarán barras para ayudar a la seguridad de las paredes y evitar cualquier accidente que pudiera ocurrir. Las superficies de las paredes tiene que ser lo más liso posible para que no haya retención de lodos en ellas. 6.8.

Entrada al tanque Imhoff

Se colocará una pantalla con orificios que permita distribuir el caudal uniformemente a la entrada de cada sedimentador. Esta pantalla puede ser construída de concreto o prefabricada. Se deberá construir un canal repartidor de caudal antes de los sedimentadores en caso se tenga más de uno.

- 24 -


Salida del tanque Imhoff

La tubería de salida deberá estar a un nivel inferior que el de la tubería de ingreso, tendrá un diámetro mínimo de 200 mm. La unión entre la pared y la tubería de salida será con mortero. 6.10.

Construcción del sedimentador

El sedimentor se construirá de la misma forma que el digestor, la parte inferior tendrá forma de V, con una pendiente con un ángulo de 50° a 60°, una abertura que puede variar de 0,15 a 0,20 m y uno de los lados prolongados con una longitud de 0,15 a 0,20 m. La parte exterior de la pared del sedimentador deberá distar como mínimo 1 m de la parte interior de la pared de la cámara de almacenamiento. 6.11.

Tubería para la evacuación de lodos

Para la evacuación de los lodos se empleará una tubería de hierro fundido de 200 mm de diámetro como mínimo, que deberá estar colocada a 15 cm de distancia del fondo del tanque Imhoff. Esta tubería estará colocada casi verticalmente hasta la parte externa del tanque. Mediante un accesorio una tubería de 200 mm de diámetro se conecta con la anterior, a traves de esta se evacuarán los lodos, esta tubería llegará a un buzón de inspección donde estará colocada la válvula de limpieza, la válvula tendrá un dado de concreto para su anclaje, este buzón será de concreto y deberá tener como mínimo 0,60 x 0,60 m dimensiones mínimas para que pueda trabajar un operario. Esta tubería irá a los lechos de secado. Para la remoción hidráulica del lodo se requiere por lo menos una carga hidráulica de 1,80 m. 6.12. Lechos de secado

Pueden ser construidos de mampostería, de concreto o de tierra (con diques), con profundidad total útil de 50 a 60 cm. El ancho de los lechos de secado es generalmente de 3 a 6 m., pero para instalaciones grandes pueden sobrepasar los 10 m. El medio de drenaje es generalmente de 0,30 de espesor y deberá tener los siguientes componentes: El medio de soporte recomendado está constituído por una capa de 15 cm formada por ladrillos colocados sobre el medio filtrante, con una separación de 2 a 3 cm llena de arena. La arena es el madio filtarnte y deberá tener un tamaño efectivo de 0,3 a 1,3 mm y un coeficiente de uniformidad entre 2 y 5. Debajo de la arena se deberá colocar un estrato de grava graduada entre 1,6 y 51 mm (1/6” y 2”), de 0,20 m de espesor. •

•

•

Al instalarse tuberías y canales para el lodo, en los cambios de dirección se instalará un dispositivo de limpia. Los drenes debenrán ser tubos de 200 mm de diámetro instalados debajo de la grava. Para cada lecho se deberá prover una tubería de descarga con su respectiva válvula de compuerta y losa en el fondo, para impedir la destrucción del lecho.

- 25 -


Capítulo IV. Especificaciones técnicas para lagunas de estabilización Se tomarán los criterios de la Norma S090 “Planta de Tratamiento de Aguas Residuales” del Reglamento Nacional de Construcción.

1.

Consideraciones importantes En la concepción del proyecto se deberán tener las siguientes consideraciones: -

-

2.

Diseñar por lo menos con dos unidades en paralelo para pemitir la operación de una de las unidades durante la epoca de limpieza. Conformación de unidades, geometría, forma y número de celdas, las cuales deberán escogerse en función de la topógrafia del sitio y en particular de un óptimo movimiento de tierras; es decir, de un adecuado balance entre corte y relleno de los diques.

Ubicación de la laguna -

Su ubicación como unidad de tratamiento en un sistema de lagunas puede ser: •

•

3.

Como laguna única (caso de climas fríos en los cuales la carga de diseño es tan baja que permite una adecuada remoción de bacterias) o seguida de una laguna secundaria o terciaria (normalmente referida como laguna de maduración). Como unidad secundaria después de lagunas anaerobias o aereadas para procesar sus efluentes a un grado mayor.

Condiciones climáticas -

Su diseño está referido a la temperatura y la mortalidad de bacterias; en el caso de la temperatura se pueden usar los siguientes criterios: •

•

•

La temperatura de diseño será el promedio del mes más frío (temperatura del agua), determinada a través de correlaciones de las temperaturas del aire y agua existentes. En caso no exista esos datos, se determinará la tempertura del agua sumando la temperatura del aire un valor que será justificado debidamente ante el organismo competente, el mismo que dependerá de las condiciones metereológicas del lugar. Donde no exista ningun dato se usará la temperatura promedio del aire del más mas frío.

- 26 -


4.

Carga superficial en la laguna -

La carga de diseño para las lagunas facultativas se determinará con cualquiera de las siguientes expresiones:

a) Norma de Saneamiento S090 - Reglamento Nacional de Construcciones CS diseño

=

250 ×1.05(T 20 ) −

Donde: Cs es la carga superficial de diseño en Kg DBO/(Haxdía). T es la temperatura del agua promedio del mes más frío en °C.

b) CEPIS – Yanez1 CS diseño

=

357.4 ×1.085(T

−

20 )

El proyectista empleará el diseño según su criterio Para lagunas secundarias, la carga aplicada deberá calcularse con la DBO total, o sea incluyendo algas. De otro modo, usando la DBO soluble se obtendrían resultados erráticos. -

El proyectista deberá adoptar una carga de diseño menor a la determinada anteriormente, si existen factores como: • •

• •

5.

La existencia de variaciones bruscas de temperatura. La forma de la laguna (lagunas de forma alargada son sensibles a variaciones y deben tener menores cargas). La existencia de desechos industriales. El tipo de sistema de alcantarillado, etc.

Balance hídrico en la laguna2

Es importante lograr un balance hídrico apropiado. La mayoría de las lagunas que no han logrado cumplir su objetivo, han sido por causa de un balance hídrico inadecuado. Son pocas las lagunas que han fallado por aplicarles una carga orgánica mal calculada, pues el diseño por carga orgánica es más flexible que por balance hídrico. El balance hídrico puede ser dado por la ecuación: Qe = Qa + (Pr + Pc) − ( E + Pe)

1

"Reducción de organismos patógenos y diseño diseño de lagunas de estabilización estabilización en países en desarrollo". desarrollo". Yanez F. – CEPIS/OPS - 1984. 2 “Lagunas de estabilizacion y otros sistemas simplificados simplificados para el tratamiento de aguas residuales” - Ing. Rodolfo Sanez Forero – CEPIS/OPS - 1985.

- 27 -


Donde: Qe: Qa: Pr: Pc: E: Pe:

6.

caudal efluente, en m3 /s. caudal afluente, en m3 /s. precipitación que cae sobre la laguna. infiltración de agua subterránea hacia la laguna (sucede cuando el nivel freático está sobre el de la laguna). evaporación. pérdidas por percolación (sucede cuando el nivel freático está por de bajo de las lagunas y éstas no son selladas).

Profundidad de la laguna

Deberá encontrarse entre 1,5 a 2,5 m, en el caso de una laguna primaria se deberá tener en cuenta una profundidad adicional para la acumulación de los lodos entre periodos de limpieza de 5 a 10 años.

7.

Lodo en la laguna

El lodo acumulado en la laguna contará con un 80% de remoción de sólidos en suspensión en el efluente, con reducción de 50% de sólidos volátiles por digestión anaerobia, densidad de lodo de 1,05 Kg/l y contenido de sólidos de 15% a 20% al peso.

8.

Periodo de retención

Para una adecuada remoción de parásitos del sistema de laguna se requerirá un periodo de retención nominal de 10 días como mínimo en una de las unidades, con esto se obtiene un 99,99% remoción de parásitos..

9.

Remoción de coliformes fecales -

La reducción de bacterias de una laguna se determinará en términos de coliformes fecales como indicadores. El coeficiente de mortalidad neto puede ser corregido con la siguientes relaciones de dependencia de la temperatura.

a) Norma de Saneamiento S090 - Reglamento Nacional de Construcciones K b

=

K 20 ×1.05

(T − 20 )

Coeficiente de mortalidad bacterino (neto) será adoptado entre el intérvalo de 0,6 a 1,0 día-1 para 20°C. Donde: Kb es el coeficiente de mortalidad neto a la temperatura del agua promedio del mes más frío, en °C. K20 es el coeficiente de mortalidad neto a 20°C.

- 28 -


b) CEPIS – Saenz6y Yanez1 K b

=

0.841×1.07 (T 20) −

El encargado del proyecto decidirá cuál de las expresiones emplear de acuedo a su criterio. -

Para el cálculo de la remoción de los coliformes fecales se empleará las ecuaciones que provienen de la Ley de Chick2. Estas son: a d No × 4 × a × e ( (1 ) 2 ) N = (1 + a) 2 No: concentración de coliformes fecales con que ingresa a la laguna el agua residual −

Donde a y d se calculan de las siguientes ecuaciones:

1.158 × [ R × (W + 2 Z ) 0.489 ]× W 1.511 d = (T + 42.5) 0.734 × ( L × Z )1.489 W,L,Z: dimensiones de la laguna. R: periodo de retención de la laguna. T: temperatura del agua, en °C. a

10.

=

(1 + 4 × K b × R × d )

Remoción de la DBO El modelo a emplear es similar a la utilizada para los coliformes más una corrección de la DBO por el factor intrínsico de algas. L

=

Lo × 4 × a × e

( (1− a ) 2 d ) +

(1 + a) 2

Lo × Fia

Lo: DBO a la entrada . Fia: factor intrinsico de algas. Los valores de a y d se calculan de manera similar que para la remoción de coliformes: a

=

(1 + 4 × K b × R × d )

1

“Lagunas de estabilizacion y otros sistemas simplificados simplificados para el tratamiento de aguas residuales” - Ing. Rodolfo Sanez Forero – CEPIS/OPS - 1985. 2 “Prediccion de la calidad del efluente en lagunas de estabilizacion”. Ing. Rodolfo Saenz Forero – CEPIS/OPS – 1992.

- 29 -


El valor de la Kb para 20°C se encontrará en un rango de Kb=0,2 – 0,3 día-1 y se calculará con la ecuación: K b

11.

=

K 20 ×1.05

(T − 20 )

Movimiento de tierras Lo que respecta al movimiento de tierras se tendrá en consideración lo siguiente: -

Realizar un óptimo movimiento de tierras, es decir de un adecuado balance entre corte y relleno de los diques.

-

En terreno llano es suficiente realizar una excavación poco profunda para conseguir el material requerido para la construcción de los diques, para lo que es obligatorio 10: •

•

El nivel de agua en la laguna deberá quedar situado debajo del nivel de la solera del último tramo de la alcantarilla de llegada si es por gravedad. El suelo removido deberá ser adecuado para la compactación y mantener una cohesión cuando es humedecido.

-

En caso de no haber tierra disponible en el lugar de la obra, la misma deberá ser transportada de otro lugar1.

-

La tierra orgánica y la arena no son adecuadas para la construcción de diques10.

12.

Diques -

Su diseño deberá ser realizada por un especialista. Se deberá determinar el número de sondajes necesarios para determinar el tipo de suelo y los estratos a cortarse en el movimientos de las tierras. En esta etapa se efectuaran las pruebas de mecánica de suelos que se requeriran (se deberá incluir la permeabilidad en el sitio) para un adecuado diseño de los diques y formas de impermeabilización. Para determinar el número de calicatas se tendrá en consideración la topografía y geología del terreno observándose como mínimo lo siguiente criterios:

1

“Aspectos prácticos de construcción de lagunas de estabilización". Ing. Rojas Vargas, Ricardo-CEPIS/OPS 1990. - 30 -

OPS/CEPIS/05.164 UNATSABAR • •

-

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-

-

-

-

El número mínimo de calicatas es de 4 por hectáreas. Para los sistemas de varias celdas el número de cortes de los ejes de los diques más una perforación en el centro de cada unidad. Para terrenos de topografia accidentada en los que se requieren cortes pronunciados se incrementarán los sondajes cuando sea necesario.

Los diques deberán diseñarse comprobando que no se produzca volcaminento y que exista estabilidad en las condiciones más desfavorables de operación, incluido un vaciado rápido y sismo. Se deberán calacular las subpresiones en los lados exteriores de los taludes para comprobar si la pendiente exterior de los diques es adecuada y determinar la necesidad de controles como: impermeabilización, recubrimientos o filtros de drenaje. Para mantener al mínimo la erosión causada por olas provocadas por el viento, la pendiente del dique en el lado húmedo deberá estar alrededor de 1:3 y en el lado seco la relación es 1:1,5 o más empinado. El talud en el lado seco y la faja sobre el nivel del agua en el lado húmedo deberán protegerse con semilla de hierba (césped por ejemplo) contra la erosión; esto encarecerá la obra. Una angosta faja desnuda, de alrededor de 0,2 m, deberá mantenerse entre el césped y el nivel del agua, para evitar que se cree un hábitat de larvas y otros tipos de animales. La coronación del dique deberá ser hecha lo suficientemente ancha como para permitir el fácil tráfico de camionetas o camiones en grandes instalaciones, considerando que en instalaciones pequeñas todo lo que se necesita es un sendero de 1,0 m de ancho y de por lo menos 3,0 m en instalaciones mayores para el acceso de vehículos.

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-

-

-

13.

La parte de la coronación deberá consolidarse adecuadamente para evitar su deterioro como consecuencia del tránsito y tener una geométrica curva que evite la acumulación del agua de lluvia.

Después de terminar el movimiento inicial de la tierra, los taludes serán afinados a mano o mecánicamente por medio de una motoniveladora. La diferencia de cotas de fondo de las lagunas y el nivel freático deberá determinarse considerando las restricciones constructivas y de contaminación de las aguas subterráneas de acuerdo a la vulnerabilidad del acuífero.

Revestimiento de la laguna

El revestimiento de la laguna aumenta considerablemente el costo y, por esta razón, sólo se deberá utilizar en circunstancias en que no pueda evitarse. 13.1. Impermeabilización del fondo

-

-

1

1

En caso se decida construir una laguna en tierra relativamente porosa, la superficie de la unidad deberá ser hecha impermeable por medio de una capa compacta de 0,10 m de tierra arcillosa transportada de un sitio cercano, pero esto hace que la obra sea más costosa. Algunos veces se le coloca una capa más delgada, por debajo de 0,05 m, pero se entiende que un revestimiento tan reducido difícilmente puede ser uniforme y es propenso a presentar fallas tales como grietas, derrumbes por lavado, subpresión, adhesión pobre al suelo original, etc.

“Aspectos prácticos de construcción construcción de lagunas de estabilización". Ing. Rojas Vargas, Ricardo. CEPIS/OPS CEPIS/OPS - 1990.

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-

-

Se puede emplear geomembranas para el recubrimientos de la laguna pero su costo es elevado. En el caso del uso de geomenbranas, se colocará una capa de tierra sobre ellas, que evite el daño a las geomenbranas que pudieran ser ocasionadas por los vehículos que ingresan a la laguna al momento de realizar la limpieza, como el retiro de los lodos.

13.2. Revestimiento de taludes

-

-

-

-

Los taludes con pendientes con la relación 1:3, 1:4 y 1:6 no necesitan revestimiento, debido a que las olas que resultan de la fricción del viento reventarán en el talud aligerándose. En caso de pendientes más pronunciadas el revestimiento puede hacerse obligatorio. El revestimiento de piedra es lo más recomendable para el talud, siempre y cuando el material rocoso se pueda adquirir a bajo costo, colocándose una parte por encima y otra por debajo del nivel del agua; las piedras de diferentes tamaños y formas se acomodan manualmente. El empedrado es un medio efectivo contra la erosión y la maleza. El área empedrada deberá tener 0,15 m de espesor y su altura deberá ser mayor a la prevista para las olas. El ancho mínimo recomendable es de 1 m, siendo 0,5 m por encima y 0,5 m por debajo del nivel de las aguas cuando están tranquilas. Puede que el empedrado acumule grasa y otros materiales flotantes. Por este motivo algunas personas se inclinan a usar losas de concreto o un revestimiento de ladrillo, a pesar de ser más costosos, a fin de lograr una superficie más plana.

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14.

Estructuras para distribución proporcional de caudales entre varias lagunas

Construir una cámara en la que el caudal que entra, sale por igual número de vertederos iguales. Generalmente se emplean vertederos rectangulares de ancho proporcional a los caudales, en lugar de los triangulares. La figura de acontinuación representa una estructura para distribuir un caudal en dos partes iguales aprovechando la simetría hidráulica y la igual capacidad hidráulica de dos vertederos iguales. Si en determinado momento se quisiera mandar más agua por un lado que por otro, esto se puede lograr cambiando la altura del vértice de uno de los vertederos triangulares, o usando vertederos rectangulares de ancho proporcional del caudal deseado1.

1

“Consideraciones en relación relación con el uso de lagunas de estabilización para el tratamiento tratamiento de aguas residuales”. Ing. Rodolfo Sanez Forero – CEPIS/OPS.

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15.

Estructuras de entrada -

La entrada deberá ser lo más simple posible y no muy alejada del borde de los taludes, la descarga de la tubería puede ser: •

•

•

•

16.

Tuberías sumergidas, son de bajo costo y sencillos métodos de construcción, pero obstruye la tubería por el asentamiento de lodo con caudales bajos, además de aparición de material asentado alrededor de la desembocadura. Tuberías elevadas, ausencia de obstrucciones, el efecto de mezcla y las condiciones de dispersión del afluente en el cuerpo de agua se asegurán debido a la turbulencia originada por la caída del afluente. El control visual de los caudales aproximados es posible desde cualquier punto de la coronación del dique. Pero tienen costos altos debido a los soportes para las tuberías (por ejemplo, pilares de albañilería) y exposición al vandalismo.

Las tuberías de entrada, tanto sumergidas como elevadas, deberán distar de los bordes. En lagunas cuadradas la tubería de entrada generalmente termina en el centro; en lagunas rectangulares termina en un punto de la línea central más larga, equidistante de tres de los lados. Esto evita que las aguas crudas lleguen hasta los bordes. Las tuberías de entrada descargan sobre una losa de concreto de aproximadamente 1 m de diámetro cuando van sumergidas y en el caso ingresos sobre el nivel del agua descarga sobre un revestimiento de piedra de aproximadamente 1 x 2 m justo debajo de la boca de la tubería para evitar la socavación del fondo de la laguna durante la fase de llenado.

Estructuras de salida -

En la salida se instalará un dispositivo de medición de caudal (vertedero o medidor de régimen crítico), con la finalidad de poder evaluar el funcionamiento de la unidad.

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-

-

-

-

-

1

La estructura de salida de una laguna determina el nivel del agua dentro de ella y podrá colocarse en cualquier punto del borde, ordinariamente al pie del dique y opuesto a la tubería de entrada1. Hay diferentes tipos de estructuras de salida. La mayoría contempla el tendido de una tubería en el fondo de la laguna que atraviesa el dique. Esto permite vaciar completamente la laguna en caso necesario. El dispositivo de salida más sencillo consta de una tubería vertical cuyo extremo superior alcanza el punto del nivel de agua deseado. El extremo inferior se conecta a la tubería de descarga. Las tuberías de descarga que atraviesan los diques deberán instalarse con anterioridad a la construcción de los mismos a fin de evitar cortes y rellenos en una obra recién construída, corriéndose el peligro de debilitar algún punto. Las estructuras de salida más convenientes son con dispositivos para variar el nivel del agua con fines operativos. Tal dispositivo de salida puede consistir simplemente de una caja cuadrada vertical cuya base repose sobre el fondo, al pie del dique, y su extremo superior sobresalga sobre el nivel del agua. Uno de los lados de esta caja se construye parcialmente y se colocan planchas de contención, que pueden ponerse o quitarse a voluntad, a manera de un vertedero de altura variable.

“Aspectos prácticos de construcción de lagunas de estabilización". estabilización". Ing. Rojas Vargas, Ricardo. - CEPIS/OPS CEPIS/OPS - 1990.

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-

-

Cada salida o interconexión deberá contar con una compuerta de fondo ajustable seguido por un verterdero rectangular. La compuerta de fondo sirve para remover la nata flotante y para ajustar el nivel de descarga debajo de la banda máxima concentración de algas; con este diseño se puede obtener la mejor calidad del efluente en términos de sólidos suspendidos. También debe contar con una compuerta para drenar una laguna. Actualmente se recomienda la instalación de una pantalla alrededor del dispositivo de salida para impedir que penetre materia flotante y espuma en el efluente y la consiguiente salida de huevos y quistes de parásitos.

- 37 -


Medidores de caudal1

17. -

-

1

Se instalará dos medidores de caudal en cada laguna: uno en la entrada y otro en la salida. Se instalará el medidor de caudal de entrada al ingreso del sistema de tratamiento. En este caso los medidores adecuados son el canal de Parshall o el medidor Bowlus y Palmer.


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-

-

El medidor de caudal de salida puede ser la misma estructura de salida, si tiene la forma de un vertedero rectangular. De otro modo, se instalará en la tubería de descarga, por el lado exterior del dique. La comparación entre los flujos de entrada y salida da una idea de la magnitud de la evaporación e infiltración, así como del efecto de dilución de la precipitación pluvial. Además, es un medio correcto de evaluar el desempeño de una laguna.

Tubería y dispositivo de interconexión1

18.

En caso las lagunas en serie, para el diseño de la tubería de interconexión, se tendrá en consideración: -

-

-

-

1

Una tubería que atraviesa el dique, bajo el nivel del espejo de agua, es suficiente para establecer una interconexión adecuada. En esta circunstancia el nivel del agua en ambas lagunas mostrará una diferencial igual a la pérdida de carga causada por la tubería de interconexión. Si ambas lagunas deban mantener niveles de agua distintos, la estructura de salida de la primera laguna deberá empezar con algún dispositivo que le asegure un nivel constante a ella.

Si la tubería interconectada está un tanto por debajo del nivel del agua en ambos extremos, a 0,30 m o más, no es necesaria ninguna protección especial para evitar que el material flotante penetre en la segunda laguna. La tubería de entrada a la segunda laguna se prolonga hacia abajo a lo largo de la pendiente hasta que alcanza el pie del terraplén.


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-

-

-

19.

Las tuberías de interconexión de una laguna primaria y una secundaria deberá estar protegida en todo momento contra la penetración de materia flotante. Las estructuras de interconexión son empleadas, son generalmente de salida, que en lugar de desaguar al emisario de salida, lo hace a otra laguna. Acontinuación se muestra una estructura de de enterconxión entre dos lagunas1.

No se recomienda el diseño de tuberías, válvulas, compuertas metálicas de vaciado de las lagunas debido a que se deterioren por la falta de uso. Para el vaciado de la laguna se recomienda la instalación temporal de sifones u otro sistema alternativo de bajo costo.

Rampa de acceso a la laguna

Cada laguna facultativa en un sistema de lagunas se deberá incluir rampas de acceso de maquinaria como cargadores frontales y volquetes hasta el fondo para permitir la remoción de lodos. Las rampas tienen que ser pavimentadas para que la maquinaria tenga tracción en bajar y subir bajo condiciones mojadas, con una pendiente de 10%.

1

“Lagunas de estabilización y otros sistemas simplificados simplificados para el tratamiento de aguas residuales” - Ing. Rodolfo Sanez Forero – CEPIS/OPS - 1985.

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20.

Borde libre

Borde libre recomendado es de 0,5 m. Para el caso en que se pueda producir oleaje por acción del viento se deberá calcular una mayor altura y diseñar la protección correspondiente para evitar el proceso de erosión de los diques.

21.

Instalaciones adicionales Se deberán considerar las siguientes instalaciones adicionales: Casa del operador y almacen de materiales y herrameintas. Laboratorio de análisis de aguas residuales para el control de los procesos de tratamiento, para ciudades con más de 75000 habitantes y otras de menor tamaño que el oragnismo competente considere necesario. - Una estación metereológica básica que permita la medición de la temperatura ambiental, dirección y velocidad del viento, precipitación y evaporación. - El sistema de lagunas debe protegerse contra daños por efecto de la escorrentia, diseñándose cunetas de intercepción de aguas de lluvia en caso de que la topografía del terreno lo requiera. - La planta deberá contar con cerco perimétrico de protección y letreros adecuados. -

- 41 -


Construcción de laguna de estabilización1

22.

Dependiendo de las condiciones locales, facilidad de los materiales, habilidades de los trabajadores, etc., algunos pasos de construcción requieren algunas horas, otros podían tomar un par de días o más. Leer los pasos para la construcción y hacer un estimado del tiempo requerido para cada paso basado en las condiciones locales. Uno luego tendría una idea de cuanto durarían los trabajadores en la construcción de los procesos, materiales y herramientas que deberán ser empleadas.

a) Materiales y equipos El proyectista deberá proporcionar: -

Mapa de localización o mapa principal de alcantarillado. Dibujo del diseño de la laguna. Dibujo del diseño de la salida, entrada y terraplenes. Lista de materiales Tabla de lista de materiales materiales ITEM Trabajador

Materiales

Herramientas y Equipamiento

1

DESCRIPCIÓN Capataz (con experiencia) Trabajadores (experto con concreto) Trabajadores (experto con equipo pesado) trabajadores (sin experiencia) Tubería de Alcantarillado (100mm) "T" fittings (100mm) Válvula Acoplamiento de alambre (para la salida) Cemento Arena (para concreto) Grava Agua Grava (para terraplén) Semilla de hierba (para terraplén) Madera (para encofrados) Otros Tractor con cargador frontal Palas, rastrillos, paleta, mezcladora, martillo sierra, clavos y otros

“Constructing Stabilization Stabilization Ponds” – AID, Washington D.C.; 1982. - 42 -


Si más de una laguna será construida, el proyectista deberá proveer: -

Diseño de la disposición del sistema de lagunas. Dibujos de los sistemas de interconexión. Accesorios de los materiales a emplearse

b) Preparación del sitio -

Localizar el sitio y marcarlo temporalmente en la tierra.

-

Llevar los trabajadores, materiales y herramientas necesarias para comenzar con los trabajos.

-

Despeje el sitio de la laguna y del terraplén, todos los árboles, arbustos, grandes rocas y cualquier otro material que impida la construcción de la laguna.

-

Quitar la tierra vegetal o el césped del sitio y colóquelo a un lado. Esto será utilizado más adelante para acabar el terraplén.

c) Marcar el sitio de la laguna y localizar la tubería -

Fije las estacas de referencia a 5 -10 m separadas, indicando los límites del fondo de la laguna. Encuentre la elevación de cada estaca usando el nivel topográfico, barra del punto bajo usado en construir la alcantarilla.

- 43 -


-

-

Medir la distancia y la elevación de las estacas de referencia, fije las estacas que indican los puntos en los cuales se va a comenzar a construir el terraplén y a excavar la laguna. Fijar las estacas indicando la localización de la tubería. Esto eliminará las porciones de reexcavación del terraplén.

d) Excavación de la laguna -

Comience a excavar en las estacas de zonas interiores. Cave en la zona especificada por el diseñador del proyecto, hasta que se alcance la elevación inferior. Compruebe esta elevación con el nivel y la barra de un topógrafo.

-

Continúe excavando a lo largo del fondo de la laguna. Utilice el suelo excavado para acumular los terraplenes.

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Hacer el fondo de la laguna tan llano y uniformemente como sea posible. Si hay puntos o raíces suaves del árbol, cávelos hacia fuera, llene del suelo húmedo.

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Haga las esquinas de las lagunas redondeadas.

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Deje algún suelo excavado en el fondo de la laguna, si los diques pequeños van a ser construidos para el comienzo de la operación de la laguna.

e) Construcción de los terraplenes -

Comenzar la construcción de los terraplenes como la laguna es excavada. Los terraplenes se deben apisonar bien, con los lados inclinados según especificaciones de diseño.

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Deje los boquetes en el terraplén, en las localizaciones de la tubería, según lo demostrado en el cuadro 9. Puede también ser conveniente dejar unos o más boquetes amplios para el retiro del suelo excavado. La tapa del terraplén deberá ser nivelada, bien-apisonado, y por lo menos 1,0 m ancho. La distancia horizontal de la tapa del terraplén al fondo de la laguna deberá ser igual a la profundidad del diseño de la laguna más 1,0 m.

f) Colocación de la tubería -

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Excavar las zanjas para las tuberías con la profundidad y las localizaciones del diseño. Los fondos de las zanjas deberán ser bien apisonados. Construya las bases cerca de los 0,5 m alto para la tubería de entrada, de concreto o piedra. El propósito de las bases es levantar la tubería de entrada sobre el fondo de la laguna. Construya las losas para las tuberías de salida, de concreto o de la piedra. El propósito de la losa es apoyar la tubería de salida y prevenir la erosión debido a la descarga de las aguas residuales tratadas. Construir las losas bajo todas las localizaciones de la válvula.

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Colocar la tubería de alcantarillado y el mortero juntos. Instale las válvulas. Construya la salida vertical de secciones envueltas de la tubería. La altura de la salida vertical determinará la profundidad de la laguna. Deberá ser igual a la profundidad del diseño calculado por el diseñador del proyecto. Las secciones envueltas permitirán que la laguna sea drenada cuando sea necesario. Construya una pantalla protectora alrededor de la salida vertical con los postes de madera creosota-tratados y la pantalla a prueba de herrumbre del alambre. La pantalla debe ampliar por lo menos los 0,3 m sobre y los 0,3 m debajo de la salida vertical. Evitará que los restos flotantes entren en la tubería de salida después de que la laguna se ponga en la operación. Rellenar cuidadosamente las zanjas de las tuberías con suelo húmedo y apisonarlo.

g) Finalización de los terraplenes -

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Completar cualquier boquete en el terraplén que fuera utilizado para poner la tubería o remover el suelo excavado. Apisonar a fondo la tapa y las pendientes y hacerlas uniformes con el terraplén existente. Alinear la pendiente del terraplén con las rocas y las piedras planas. Esto prevendrá la erosión, debido a la acción de la onda durante la operación de la laguna. Las rocas y las piedras se deberán calificar suavemente para conformarse con el diseño de la pendiente del terraplén. Evitar usar grava y los guijarros porque este material tiende mover la pendiente.

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Si la tierra vegetal o el césped fue quitada inicialmente del sitio, ahora utilícelo para cubrir la pendiente exterior y tapa del terraplén. Si no hay césped disponible, plante la semilla de la hierba. Esto ayudará a prevenir la erosión del terraplén desde viento a lluvia. Exceso del suelo excavado de la laguna se puede utilizar para construir las presas pequeñas para alejar el agua superficial lejos de la laguna. Si no, debe ser calificado llano o ser acarreado lejos del sitio de la laguna.

Bibliografía Water for the World, “Constructing Septic Tanks”, technical NOTE N°SAN 2.C.3, Washington D.C., A.I.D. 1982. Ing. Ricardo Rojas Vargas, Asesor en Tratamiento de Aguas Residuales y Disposición de Excretas, “aspectos prácticos de construcción de lagunas de estabilización”, noviembre de 1990. Constructing Stabilization Ponds, AID; Washington, D.C.; 1982. Harol E. Babbitt, Profesor Emerito de Ing. Sanitaria en la Universidad de Illinois,“Alcantarillado y tratamiento de Aguas Negras”, año 1961. George E. Barnes, “Tratamiento de agua negras y desechos industriales”. Reglamento Nacional de Construcciones. Norma de Saneamiento S.090 “Planta de Tratamiento de Aguas Residuales”. Edición Enero de 1997. Ing. Rodolfo Sanez Forero – CEPIS/OPS - “Consideraciones en relación con el uso de lagunas de estabilización para el tratamiento de aguas residuales”. Yanez F. – CEPIS/OPS - 1984 - “Reducción de organismos patógenos y diseño de lagunas de estabilización en países en desarrollo". Ing. Rodolfo Sanez Forero – CEPIS/OPS – 1985 - “Lagunas de estabilización y otros sistemas simplificados para el tratamiento de aguas residuales”. Ing. Rodolfo Saenz Forero – CEPIS/OPS – 1992 - “Predicción de la calidad del efluente en lagunas de estabilización”.

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tanque septico

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