TANQUE IMHOFF 1.
GENERALIDADES
El tanque imhoff es una unidad de tratamiento primario cuya finalidad es la remoción de sólidos suspendidos. Para comunidades de 5000 habitantes o menos, los tanques imhoff ofrecen ventajas para el tratamiento de aguas residuales domésticas, ya que integran la sedimentación del agua y a digestión de los lodos sedimentados en la misma unidad, por ese motivo también se les llama tanques de doble cmara. !os tanques imhoff tienen una operación muy simple y no requiere de partes mecnicas" sin embargo, para su uso concreto es necesario que las aguas residuales pasen por los procesos de tratamiento preliminar de cribado y remoción remoción de arena. El tanque imhoff t#pico es de forma rectangular y se divide en tres compartimentos$ - %mara de sedimentación. - %mara de digestión de lodos. - &rea de ventilación y acumulación de natas.
'urante la operación, las aguas residuales fluyen a través de la cmara de sedimentación, donde se remueven gran parte de los sólidos sedimentables, estos resbalan por las paredes inclinadas del fondo de la cmara de sedimentación pasando a la cmara de digestión a través de la ranura con traslape e(istente en el fondo del sedimentador. El traslape tiene la función de impedir que los gases o part#culas suspendidas de sólidos, producto de la digestión, interfieran en el proceso de la sedimentación. !os gases y part#culas ascendentes, que inevitablemente se producen en el proceso de digestión, digestión, son desviados hacia la cmara cmara de natas o rea de ventilación. ventilación. !os lodos acumulados en el digestor se e(traen periódicamente y se conducen a lechos de secado, en donde el contenido de humedad se reduce por infiltración, después de lo cual se retiran y dispone de ellos enterrndolos o pueden ser utili)ados para mejoramiento de los suelos.
*.
Consideraciones a tener en cuenta
El ingeniero responsable del proyecto, deber tener en claro las ventajas y desventajas que tiene al emplear el tanque imhoff para el tratamiento tratamiento de las aguas residuales residuales domésticas domésticas de una población. *.+. Ventajas - %ontribuye a la digestión de lodo, mejor que en un tanque séptico, produciendo un l#quido residual de mejores caracter#sticas. descargan lodo en el l#quido l#quido efluente, efluente, salvo en casos casos e(cepcionales. e(cepcionales. - o descargan - El lodo se seca y se evac-a con ms facilidad que el procedente de los tanques 5 sépticos, esto se debe a que contiene de 0 a 5/ de humedad . - !as aguas servidas que se introducen en los tanques imhoff, no necesitan tratamiento preliminar, preliminar, salvo el paso por una criba gruesa y la separación de las arenillas. arenillas. - El tiempo de retención de estas unidades es menor en comparación con las lagunas. - iene un bajo costo de construcción y operación. - Para su construcción se necesita poco terreno en comparación con las lagunas de estabili)ación. - 1on adecuados para ciudades peque2as y para comunidades donde no se necesite una atención constante y cuidadosa, y el efluente satisfaga ciertos requisitos para evitar la contaminación de las corrientes. *.*. Desventaja *.*. Desventajass 1on estructuras profundas 34m6. 2.2.1. 2.2.2. Es dif#cil su construcción en arena fluida o en roca y deben tomarse precauciones cuando el nivel fretico sea alto, para evitar que el tanque pueda flotar o ser despla)ado cuando esté vació. El efluente que sale del tanque es de mala calidad orgnica y microbiológica. 2.2.3. 2.2.4. En ocasiones puede causar malos olores, aun cuando su funcionamiento sea correcto. %onocidas las ventajas y desventajas del tanque imhoff, quedar a criterio del ingeniero encargado del proyecto si es conveniente emplear esta unidad, en la localidad donde se desea tratar las aguas residuales de uso doméstico. %abe resaltar que esta alternativa alternativa resulta adecuada adecuada en caso no se cuente con grandes reas de terreno para poder construir un sistema de tratamiento de aguas residuales domésticas, como es el caso de las lagunas de estabili)ación, adems de que el tanque imhoff deber esta instalado alejado de la población, debido a que produce malos olores. El tanque imhoff elimina del 70 al 50/ de sólidos suspendidos suspendidos y reduce la '89 de *5 a :5/. !os lodos acumulados en el digestor del tanque imhoff se e(traen periódicamente periódicamente y se conducen a lechos de secados. secados.
'ebido a esta baja remoción de la '89 y coliformes, lo que se recomendar#a es enviar el efluente hacia una laguna facultativa para que haya una buena remoción de microorganismos en el efluente. 3. 9;<=>?=$ •
Norma OS090 “Planta de Tratamiento de Aguas Residuales” del Reglamento Nacional de Edifcaciones.
Diseo de tan!ue i"#o$$
4.
Para el dimensionamiento de tanque imhoff se tomarn en consideración los criterios de la orma 9100 @Planta de ratamiento de =guas ;esidualesA del ;eglamento acional de Edificaciones. El tanque imhoff t#pico es de forma rectangular y se divide en tres compartimientos$ a6 %mara de sedimentación. b6 %mara de digestión de lodos. c6 &rea de ventilación y cmara de natas.
TANQUE IMHOFF
=dems de estos compartimientos se tendr que dise2ar el lecho de secados de lodos.
7.+
Diseño del sedimentador '
✓ Cauda% de diseo& " (#ora Qp =
Poblacion × Dotacion
+000
'otación, en litroBhabBd#a.
× /Contribucion
+
✓ )rea de% sedi"entador *As& en " ,. Qp As = Cs
'onde$ %s$ %arga superficial, igual a + m'B3m+Chora6. '
✓ -o%u"en de% sedi"entador *-s& en " ,.
Vs = Qp ∗ R ;$ Periodo de retención hidrulica, entre +,5 a *,5 horas 3recomendable * horas6. -
El fondo del tanque ser de sección transversal en forma de ? y la pendiente de los lados respecto a la hori)ontal tendr de 50D a 0D.
-
En la arista central se debe dejar una abertura para paso de los sólidos removidos hacia el digestor, esta abertura ser de 0,+5 a 0,*0 m.
-
no de los lados deber prolongarse, de +5 a *0 cm, de modo que impida el paso de gases y sólidos desprendidos del digestor hacia el sedimentador, situación que reducir la capacidad de remoción de sólidos en suspensión de esta unidad de tratamiento.
✓ Lonitud "/ni"a de% 0ertedero de sa%ida *L0& en ",.
Q ma( Lv = Chv
'onde$ Fma( $ %audal m(imo diario de dise2o, en m:Bdia. $ %arga hidrulica sobre el vertedero, estar entre +*5 a 500 m:B %hv 3mCdia6, 3recomendable *506.
7.*
Diseño del digestor :
✓ -o%u"en de a%"acena"iento diesti2n *-d& en " ,.
Para el compartimiento de almacenamiento y digestión de lodos 3cmara inferior6 se tendr en cuenta la siguiente tabla$
Ta3%a 1 Te"4eratura 5C 5
4*5
Vd =
Factor de ca4acidad re%ati0a *$cr, * + + 0 0,5
G0 ∗ P ∗ fcr +000
'onde$ fcr $ factor de capacidad relativa, ver tabla +. P $ Población.
El fondo de la cmara de digestión tendr la forma de un tronco de pirmide invertida 3tolva de lodos6, para facilitar el retiro de los lodos digeridos. - !as paredes laterales de esta tolva tendrn una inclinación de +5D a :0D con respecto a la hori)ontal. - !a altura m(ima de los lodos deber estar 0,50 m por debajo del fondo del sedimentador. -
✓ Tie"4o re!uerido 4ara diesti2n de %odos
El tiempo requerido para la digestión de lodos varia con la temperatura, para esto se emplear la tabla *. Ta3%a + Te"4eratura 5 + + * 4
Tie"4o de diesti2n en d/as + G 5 7 :0
✓ Frecuencia de% retiro de %odos
!os lodos digeridos debern retirarse periódicamente, para estimar la frecuencia de retiros de lodos se usarn los valores consignados en la tabla *. !a frecuencia de remoción de lodos deber calcularse en base a estos tiempo referenciales, considerando que e(istir una me)cla de lodos frescos y lodos digeridos" estos -ltimos ubicados al fondo del digestor. 'e este modo el intérvalo de tiempo entre e(tracciones de lodos sucesivas deber ser por lo menos el tiempo de digestión a e(cepción de la primera e(tracción en la que se deber esperar el doble de tiempo de digestión. 7.:
Extracción de lodos -
El dimetro m#nimo de la tuber#a para la remoción de lodos ser de *00 mm y deber estar ubicado +5 cm por encima del fondo del tanque.
-
Para la remoción se requerir de una carga hidrulica m#nima de +,H0 m.
7.7
Área de ventilación y cámara de natas
Para el dise2o de la superficie libre entre las paredes del digestor y el sedimentador 3)ona de espuma o natas6 se tendrn en cuenta los siguientes criterios$ -
El espaciamiento libre ser de +,0 m como m#nimo.
-
!a superficie libre total ser por lo menos :0/ de la superficie total del tanque.
-
El borde libre ser como m#nimo de 0,:0 cm.
7.5
Lecos de secados de lodos
!os lechos de secado de lodos son generalmente el método ms simple y económico de deshidratar los lodos estabili)ados 3lodos digeridos6, lo cual resulta lo ideal para peque2as comunidades. ✓ Cara de s2%idos !ue inresa a% sedi"entador *C& en 6 de SS(d/a,.
C = Q ∗ SS ∗ 0.0H7 'onde$ 11$ 1ólidos en suspensión en el agua residual cruda, en mgBl. F$ %audal promedio de aguas residuales. = nivel de proyecto se puede estimar la carga en función a la contribución percpita de sólidos en suspensión, de la siguiente manera$ C=
Población ∗ contribución percápit a ( rSS B hab ∗ d!a )
+000
En las localidades que cuentan con el servicio de alcantarillado, la contribución percpita se determina en base a una caracteri)ación de las aguas residuales. %uando la localidad no cuenta con alcantarillado se utili)a una contribución percpita promedio de 0 gr.11B3habCd#a6.
Masa de s2%idos !ue con$or"an %os %odos *Msd& en 6 SS(d/a,. "sd = 30,5 ∗ 0,G ∗ 0,5 ∗ C 6 + 30,5 ∗ 0,: ∗ C 6
✓ -o%u"en diario de %odos dieridos *-%d& en %itros(d/a,. Vld =
"sd
ρlodo ∗ 3/de sólidos B
+006 'onde$ Ilodo$ 'ensidad de los lodos, igual a +,07 JgBl. / de sólidos$ / de sólidos contenidos en el lodo, var#a entre H a +*/. '
✓ -o%u"en de %odos a e7traerse de% tan!ue *-e%& en " ,.
Vel =
Vld ∗ #d
+000
'onde$ d$ iempo de digestión, en d#as 3ver tabla *6. +
✓ )rea de% %ec#o de secado *A%s& en " ,.
Als =
Vel
$a 'onde$Ka$ Profundidad de aplicación, entre 0,*0 a 0,70m
-
El ancho de los lechos de secado es generalmente de : a m., pero para instalaciones grandes puede sobrepasar los +0 m. =lternativamente se puede emplear la siguiente e(presión para obtener las dimensiones unitarias de un lecho de secado$
* ;e n dim iento volu%&trico del diestor 3%: BL % de lecho = personas6 '(%ero de aplicaciones3a)os6 × profundidad de inundación3%6 habi tan te
%onsiderando el numero de aplicaciones al a2o, verificar que la carga superficial de sólidos aplicado al lecho de secado se encuentre entre +*0 a *00 Jg de sólidosB 3m*Ca2o6.
Lec#o de secado 7.
!edio de Drenaje
El medio de drenaje es generalmente de 0,:0 de espesor y debe tener los siguientes componentes$ El medio de soporte recomendado esta constituido por una capa de +5 cm. formada por ladrillos colocados sobre el medio filtrante, con una separación de * a : cm. llena de arena. - !a arena es el madio filtarnte y debe tener untama2o efectivo de 0,: a +,: mm., y un coeficiente de uniformidad entre * y 5. - 'ebajo de la arena se deber colocar un estrato de grava graduada entre +, y 5+ mm 3+BA y *A6 de 0,*0 m de espesor. -
-ista de% %ec#o de secado8 .
Siempre deer! procurarse "ue los #alores de coli$ormes % &'O se encuentren lo mas cercanos a los l(mites m!)imos permisiles* deido a "ue cuanto m!s ale+ado se encuentre el #alor* ma%or ser! el tama,o de la laguna* lo cual encarecer! m!s el costo de la ora* por los costos de mo#imientos de tierra.
E9e"4%os de a4%icaci2n 1e desea implantar un sistema de tratamiento de aguas residuales mediante el empleo de un tanque imhoff. !a población es de *000 habitantes, tiene una dotación de +50 litrosBhabBd#a, un porcentaje de contribución al desagMe de H0/, contribución de sólidos suspendidos de G0 gr de 11BhBd, la temperatura del mes mas frió es +0D%. ✓ E% cauda% de trata"iento ser:; Qp =
Poblacion × Dotacion
× 0.H
+000 Qp =
× /Contribucion =
+000
*70% : B dia = +0% : B hora
✓ Sedi"entador Q
El rea ser$ A =
Cs
,
Cs*+ % -% -hora
'onde$
+0 % : B hora A =
A = +0 %
+ %: B % * B hora
?olumen es$ V = R × Q =sumimos * horas de periodo de retención$ :
V = *horas ×+0 % B hora V = *0 %
:
L B A = 7
1i entonces
Area * 4/A
A = Area = 0 = +.5H ≈ +.0 %
-
-
L = .7 %
*000 × +50
*
t 0° =
h+ / = +.
+
*
h+ = +.7 % V = V + + V * A = +
+
×+. ×+.7
* h* = +.*5 %
A* = h* ×+.
✓ Diestor
?olumen del digestor$ Vd =
G0 ∗ P ∗ fcr +000
%omo D% es +0, de la tabla + obtenemos fcr*+.4 Vd =
G0 × *000 ×+.7 +000
Vd = + %
:
Entonces el rea superficial ser$ Atotal
= 7.+× .7 = *.* %
*
&rea de ventilación es$ A L = * × + × .7 = +*.H %*
?erificamos si representa ms del :0/ del total del rea del tanque$ A L Atotal
×+00 = 7/
=hora calculamos las alturas dentro del digestor$
t :0° = -.
1
h+ = +.* %
enemos$ + V = ×h +
:
× 7.+ × .7 +
V = + = V + V #
+
× .7
+
= × 7.+ ×+.* × .7 + 7.+× h *
*
:
9btenemos$ h* = G.+ %
!a longitud m#nima del vertedero de salida ser$ Lv =
Q ma( Chv
=
:+* % : B dia :
*50% B % B dia
✓ Lec#o de secado de %odos
tili)ando las fórmulas obtenemos lo siguiente$ "sd = **.G5 0SS B dia
ρlodo = +.07 0 B litro
/Solidos = +*.5/ ;eempla)ndolas en la fórmula$ Vld =
"sd ρlodo ∗ 3/de solidos B+006
= +.:%
Vld = 0.+G5litros B hab B dia Vet = *.%
:
El rea lecho de secad ser$ Alod = H% o
*
1.
De$iniciones a6 A$%uente; !#quido que llega a una unidad o lugar determinado, por ejemplo el agua que llega a una laguna de estabili)ación. b6 Auas ser0idas; odas las aguas de alcantarilla, ya sean de origen domésticos 3aguas de las casas habitación, edificios comerciales, etc.6 o industrial, una ve) que han sido utili)adas por el hombre.
c6 C:"ara de diesti2n; nidad de los tanques imhoff, donde se almacenan y digieren los lodos. d6 C:"ara de sedi"entaci2n; nidad del tanque imhoff, donde se remueven gran parte de los sólidos sedimentables. e6 Cauda%; ?olumen de agua que pasa por un punto dado por unidad de tiempo. 1e e(presa normalmente en lBseg o m:Bseg. f6 De"anda 3io!u/"ica de o7/eno *D.<.O.,; %antidad de o(#geno utili)ado en la o(idación bioqu#mica de la sustancia orgnica, en un tiempo y a una temperatura especificada. 'epende enteramente de la disponibilidad de materia utili)able como alimento biológico y de la cantidad de o(#geno utili)ado por los microorganismos durante la o(idación. g6 Des#idrataci2n de %odos; proceso de remoción del agua contenida en los lodos. h6 E$%uente; !#quido que sale de una unidad o lugar determinado, por ejemplo agua que sale de una laguna de estabili)ación. i6 In$i%traci2n; Efecto de penetración o infiltración del agua en el suelo. j6 Lec#o de %odo; !ugar donde se deshidratan los lodos estabili)ados provenientes del tanque imhoff. O6 Lodos; 1ólidos que se encuentran en el fondo del tanque imhoff y que son evacuados a un lecho de secado. l6 Nata; 1ustancia espesa que se forma sobre el agua almacenada en el tanque imhoff compuesto por residuos grasos y otro tipo de desechos orgnicos e inorgnicos flotantes. m6 4H; %oncentración de iones de hidrógeno. n6 S2%ido Sedi"enta3%e; Part#cula presente en el agua residual, que tiene la propiedad de precipitar fcilmente.
N :0 N