UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS
PLANTA DE TRATAMIENTO CON TANQUE IMOFF
Mario Juan Leguia Roman Ingeniería Civil Construcción II 2008147987
INTRODUCCIÓN Los ríos, lagos y mares recogen, desde tiempos inmemoriales, los desechos que son producidos por la actividad humana. Estos desechos han ido siendo mucho mas grande y problemáticos a medida que ha transcurrido el tiempo. El agua tiene una gran capacidad de purificación. Pero esta misma facilidad de regeneración del agua, y su aparente abundancia, hace que
sea
el
vertedero
habitual
en
el
que
arrojamos
los
desechos
producidos por nuestras actividades. Pesticidas, desechos químicos, metales
pesados,
menores,
al
etc.,
analizar
se
las
encuentran, aguas
de
en
los
cantidades
más
remotos
mayores
lugares
o
del
mundo. Muchas aguas están contaminadas hasta el punto de hacerlas peligrosas para la salud humana, y dañinas para la vida. En
la
aguas
actualidad, residuales
las han
enfermedades tenido
una
c uyo
gran
origen
acogida
proviene como
uno
de
las
de
los
principales problemas entre la población, en especial las de la zonas rurales, donde el poco conocimiento de los peligros que trae consigo
arrojar
un
agua
residual
de
o rigen
doméstico
sin
tratamiento ha un cuerpo de agua los hace fácilmente vulnerables a cualquier
brote
de
enfermedades
de
origen
diarreicas,
o
por
cualquier bacteria, parásito, protozoario, etc., que se encuentran en la aguas residuales, además del daño qu e le hacen al ecosistema del cuerpo de agua donde arrojan el agua residual, alterando la flora y fauna del cuerpo de agua . Las unidades que se emplean para tratar las aguas residuales son muchas, hay de todo tipo, de toda clase y de todo costo. Por esa
razón
esta
guía
dimensionamiento residuales
en
trata de
de
brindar
algunas
zonas
una
unidades
rurales,
donde
ayuda
de el
con
respecto
tratamiento uso
de
de
al
aguas
tecnología
muy
avanzada, no es factible por diferentes motivos. En
la
presente
dimensionar diferentes
guía
se
adecuadamente parámetros,
desarrolla unidades
que
para
este
metodologías
de
para
tratamiento,
caso
son:
con
Tanque
poder sus
Séptico,
Tanque Imhoff y Lagunas de Estabilización. A criterio de la persona responsable del proyecto se deja escoger el tipo de unidad que se va a utilizar en los distintos sitios; por esa razón, además se da las ventajas y desventajas de cada unidad y poder mostrar cual es lo más beneficioso para la localidad. En ningún momento la guía v a a ser absoluta, periódicamente debe ser
sometido
a
revisiones
para
actualizarlo
a
las
necesidades
existentes en cada momento. En estas revisiones se incluirá las instrucciones
necesarias
para
cualquier
nuevo
conocimiento
que
pudiera surgir, que traiga be neficios a la planta de tratamiento.
TANQUE IMHOFF Los tanques Imhoff, son los así denominados en honor de Karl Imhoff (1876
±
1965),
concibió
un
ingeniero
tipo
de
alemán
tanque
especializado
de
doble
en
función
aguas, -recepción
que y
procesamiento- para aguas residuales.
Pueden verse tanques Imhoff en muchas formas, rectangulares y hasta circulares,
pero
siempre
disponen
de
una
cámara
o
cámaras
superiores por las que pasan las aguas negras en su período de sedimentación,
además
de
otra
cámara
inferior
donde
la
materia
recibida por gravedad permanece en condiciones tranquilas para su digestión anaeróbica. De la forma del tanque se obtienen varias ventajas:
1. los sólidos sedimentables alcanzan la cámara inferior en menor tiempo; 2. la forma de la ranura y de las paredes inclinadas que tiene la cámara acanalada de sedimentación, fuerza a los gases de la digestión a tomar un camino hacia arriba que no perturba la acción sedimentadora.
Alrededor de 1925, la digestión separada con calefacción ya había demostrado ser conveniente y económica, y en la actualidad ésta se emplea
en
todas
sedimentación,
las
con
grandes
remoción
plantas
continua
junto de
con
los
tanques
lodos
para
de la
digestión. A pesar de esto, los tanques Imhoff todavía tienen su propio
lugar
en
el
tratamiento
primario
de
las
aguas
negras,
especialmente situaciones
debido
a
locales,
su
simplicidad
sólo
de
operación.
esta
ventaja
puede
un
tratamiento
En
pesar
algunas más
que
cualquier otra.
Como
todo
Imhoff
dispositivo
puede
ser
para
una
parte
de
una
primario,
planta
para
el
el
tanque
tratamiento
completo, y en tal caso su comportamiento de digestión debe tener una capacidad tanto para los lodos secundarios como para los que recibirá de la sobrepuesta cámara de sedimentación.
En la FIGURA 1 se muestra una forma de tanque Imhoff, con canales de
entrada
y
salida
tales
que
puede,
a
voluntad,
invertirse
el
sentido del flujo a través de las cámaras de sedimentación. Esta característica
da
como
resultado
una
mejor
distribución
de
la
materia sedimentable en el compartimento inferior, donde los lodos tienden
a
acumularse
en
la
tolva
cabezal,
según
el
sentido
del
flujo.
Las aguas negras entran por el canal de entrada "a". Abiertas las válvulas
de
entrada
en
un
extremo
del
tanque
y
bajados
los
vertederos de ajuste en el otro, las aguas negras pueden dirigirse a través de las cámaras de sedimentación "A" en cualquier sentido; y,
después
opuesto. salen
de
unas
Depositados
clarificadas
cuantas los
por
semanas,
sólidos el
canal
si
se
quiere,
sedimentables, de
salida
las
"b".
en
aguas
Los
sentido negras
sólidos
se
sedimentan deslizándose por las superficies lisas de las paredes inclinadas,
atravesando
la
ranura
estrech a
hacia
abajo,
para
depositarse en la cámara de digestión "B", donde permanecen unos treinta días, más o menos, o hasta que sean bien digeridos. Los
gases provenientes de la digestión suben por las ventosas de gas "D", debido a que las paredes solapadas im piden su paso a través de las cámaras de sedimentación, asegurando así mejor rendimiento. Los sólidos digeridos se extraen bajo carga estática por las válvulas de lodos a través de los tubos laterales, en tiempo conveniente. Se dejan abiertos los extremos superiores de estos tubos, de modo que fluyan libremente los lodos y para limpiar los tubos a voluntad.
PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN Al entrar en funcionamiento, un tanque Imhoff debe cebarse para poner en marcha el proceso de digestión. Esto se hace utiliza ndo lodos
digeridos
nutritiva,
tal
de
otro
tanque,
o
a
falta
como
unas
cuantas
paladas
de
de
éstos,
abono
o
materia
estiércol.
Puede desarrollarse una espuma o nata excesiva, como resultado de condiciones
ácidas,
teniéndose
que
usar
medios
correctores,
como
adiciones de cal en poca cantidad, a fin de ajustar así el pH hasta el punto neutro. En su funcionamiento normal, un tanque Imhoff debe ser
vigilado
diariamente,
aunque
para
hacerlo
no
exija
mucho
trabajo en su manejo ni muchas herramientas. Al subir los gases para
salir
superficie,
por y
las
pueden
ventosas, formar
llevan
espuma
o
algunos
nata
gruesa
sólidos
a
flotante.
la Los
gases pueden levantar las masas sobrenadantes aun hasta rebosar las paredes, estorbando así el paso normal de ellos, haciendo que pasen hacia arriba a través de la ranura de las cámaras de sedimentación, se
vuelven
pueden
sépticos,
prevenirse
a
la
menos
que
mayoría
sean de
removidos.
las
Sin
dificultades
embargo, o
mal
funcionamiento del tanque por medios sencillos. La espuma o nata se
dispersa
u
obliga
a
bajar
por
medios
de
chorros
de
agua
con
manguera, y los sólidos de la cámara de sedimentación se obligan a bajar utilizando una cadena pesada, suelta, de rastreo. Hay que conocer el nivel de los lodos de cuando en cuando, para lo cual se usa un palo y placa o una bomba de mano con manguera, para mantener este nivel bajo control, sacando mensualmente los lodos digeridos, o cuando se requiera, para obtener buen resultado. Los lodos se descargan sobre lechos de arena para secarlos.
En
igualdad
de
las
demás
condiciones,
la
misma
profundidad
y
complejidad de un tanque Imhoff pueden jugar a veces en contra de su elección. Es obvio que la mayoría de los emplazamientos para las estaciones depuradoras han de estar en tierras bajas, o sea, cerca de un río o lago, que sería el cuerpo receptor para los efluentes. Por
eso
deben
construcción
tenerse que
desequilibradas
se
de
las
presentes
los
plantean aguas
problemas
debidos
freáticas,
del
a
de
diseño
las
encofrado
y
de
presiones y
muchos
otros factores.
CONSIDERACIONES: El ingeniero responsable del proyecto, deberá tener las ventajas y desventajas
que
tiene
al
emplear
el
tanque
Imhoff
para
tratamiento de las aguas residuales domésticas de una población.
el
Ventajas y
Contribuye
a
séptico,
la
digestión
produciendo
de
un
lodo,
mejor
líquido
que
residual
en
un
de
tanque mejores
características. y
o
N
descargan
lodo
en
el
líquido
efluente,
salvo
en
casos
excepcionales. y
El
lodo
se
procedente
seca de
y
los
se
evacúa
tanques
con
más
sépticos,
facilidad
esto
se
que
el
a
que
debe
contiene de 90 a 95% de humedad. y
Las aguas servidas que se introducen en los tanques imhoff, no necesitan tratamiento preliminar, salvo el paso por una criba gruesa y la separación de las arenillas.
y
El
tiempo
de
retención
de
estas
unidades
es
menor
en
comparación con las lagunas. y
Tiene un bajo costo de construcción y operación.
y
Para su construcción se necesita poco terreno en comparación con las lagunas de estabilización.
y
Son adecuados para ciudades pequeñas y para comuni dades donde no
se
necesite
efluente
una
satisfaga
atención
constante
ciertos
requisitos
y
cuidadosa, para
y
evitar
el la
contaminación de las corrientes.
Desventajas y
Son estructuras profundas (>6m).
y
Es difícil su construcción en arena fluida o en roca y de ben tomarse precauciones cuando el nivel freático sea alto, para
evitar que el tanque pueda flotar o ser desplazado cuando esté vació. y
El efluente que sale del tanque es de mala calidad orgánica y microbiológica.
y
En
ocasiones
puede
causar
malos
olores,
aun
cuando
su
funcionamiento sea correcto. Conocidas las ventajas y desventajas del tanque imhoff, quedará 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. Cabe resaltar que esta alternativa resulta adecuada en caso no se cuente con grandes áreas de terreno para poder construir un sistema de tratamiento de aguas residuales domésticas, como es el caso de las
lagunas
de
estabilización,
además
de
que
el
tanque
imhoff
deberá esta instalado alejado de la población, debido a que produce malos olores. El tanque imhoff elimina del 40 al 50% de sólidos suspendidos y reduce la DBO de 25 a 35%. Los lodos acumulados en el digestor del tanque imhoff se extraen periódicamente y se conducen a lechos de secados. Debido a esta baja remoción de la DBO y coliformes, lo que se recomendaría es enviar el efluente hacia una laguna facultativa para que haya una buena remoción de microorganismos en el efluente. A continuación se presenta la metodologia a seguir para el diseño del tanque imhoff por cada componente de éste, incluido el lecho de secado:
DISEÑO DE TANQUE IMHOFF Para
el
dimensionamiento
de
consideración los criterios de la
tanque
imhoff
se
tomarán
en
orma S090 ³Planta de Tratamiento
N
de Aguas Residuales´ del Reglamento
N
acional de Construcción.
El tanque imhoff típico es de forma rectangular y se divide en tres compartimientos: 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 secados de lodos.
DISEÑO DEL SEDIMENTADOR
Caudal de diseño, m3/hora
Dotación, en litro/hab/día.
Á rea
del sedimentador (As, en m2).
Donde: Cs: Carga superficial, igual a 1 m 3/(m2*hora).
Volumen
R:
del sedimentador (Vs, en m3).
Periodo
de
retención
hidráulica,
entre
1,5
a
2,5
horas
(recomendable 2 horas).
El fondo del tanque será de sección transversal en forma de V y la pendiente de los lados respecto a la horizontal tendrá de
50° a
60°.
En la arista central se debe dejar una abertura para paso de los sólidos removidos 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
digestor
el
hacia
paso el
de
gases
sedimentador,
y
sólidos situación
desprend idos que
reducirá
del la
capacidad de remoción de sólidos en suspensión de esta unidad de
tratamiento.