DISEÑO TRATAMIENTO TRATAMIENTO PRIMARIO Los ríos, lagos y mares recogen, desde tiempos inmemoriales, los desechos que son producidos por la actividad humana. Estos desechos han ido siendo mucho más grande y problemáticos a medida que ha transcurrido el tiempo. En la ac actu tual alid idad ad,, las las enfe enferm rmed edad ades es cuyo cuyo orig origen en prov provie iene ne de las las agua aguass residuales residuales han tenido una gran acogida como uno de los principales problemas entr entre e la pobl poblac ació ión, n, en es espe peci cial al las las de la zona zonass rura rurale les, s, dond donde e el poco poco conocimiento de los peligros que trae consigo arrojar un agua residual de origen domstico sin tratamiento a un cuerpo de agua los hace fácilmente vulnerables a cualquier brote de enfermedades que se encuentran en la aguas residuales, además del da!o que le hacen al ecosistema del cuerpo de agua donde arrojan el agua residual, alterando la "ora y fauna del cuerpo de agua . En el presente documento se desarrolla la metodología correspondiente al dimensionamiento de los #anques $mho% y los lechos de secado de acuerdo a los parámetros de la normatividad pertinente. TANQUES IMHOFF El tanque imho% es una unidad de tratamiento primario cuya &nalidad es la remoción de sólidos suspendidos. 'ara comunidades de ())) habitantes o menos, menos, los tanque tanquess imho% imho% ofrece ofrecen n ventaj ventajas as para para el tratam tratamien iento to de aguas aguas residuales residuales domsticas, ya que integran la sedimentación del agua y a digestión de los lodos sedimentados en la misma unidad, por ese motivo tambin se les llama tanques de doble cámara. Los tanques imho% tienen una operación muy simple y no requiere de partes mecánicas* sin embargo, para su uso concreto es necesario que las aguas resid residua uales les pasen pasen por los proc proceso esoss de tratam tratamien iento to preli prelimi minar nar de cribad cribado o y remoción de arena. El tanque imho% típico es de forma rectangular y se divide en tres compartimentos+ -ámara de sedimentación. -ámara de digestión de lodos. rea de ventilación y acumulación de natas. /urante la operación, las aguas residuales "uyen a travs de la cámara de sedimentación, donde se remueven gran parte de los sólidos sedimentables, esto estoss resba esbala lan n por por las las par paredes edes incl inclin inad adas as del fond fondo o de la cá cáma mara ra de sedimentación pasando a la cámara de digestión a travs de la ranura con traslape e0istente en el fondo del sedimentador. El traslape tiene la función de impedir que los gases o partículas suspendidas de sóli sólido dos, s, prod produc ucto to de la dige digest stió ión, n, inte inter& r&er eran an en el proc proces eso o de la sedimentación. Los gases y partículas ascendentes, que inevitablemente se producen producen en el proceso de digestión, son desviados hacia la cámara de natas o área área de vent ventil ilac ació ión. n. Los lodo lodoss ac acum umul ulad ados os en el dige digest stor or se e0tr e0trae aen n periódicamente y se conducen a lechos de secado, en donde el contenido de
humedad se reduce por in<ración, despus de lo cual se retiran y dispone de ellos enterrándolos o pueden ser utilizados para mejoramiento de los suelos.
Diseño del sedimentador Caudal de diseño m! "#ora
/otación, en litro1hab1día. $rea del sedimentador %As en m& '(
/onde+ -s+ -arga super&cial, igual a 2 m3 14m5 6hora7. )olumen del sedimentador %)s en m! '(
8+ 'eriodo de retención hidráulica, entre 5 a 9 horas.
El fondo del tanque será de sección transversal en forma de : y la pendiente de los lados respecto a la horizontal tendrá de (); a <);. En la arista central se debe dejar una abertura para paso de los sólidos removidos hacia el digestor, esta abertura será de ),2( a ),5) m. =no de los lados deberá prolongarse, de 2( a 5) cm, de modo que impida el paso de gases y sólidos desprendidos del digestor hacia el sedimentador, situación que reducirá la capacidad de remoción de sólidos en suspensión de esta unidad de tratamiento.
Longitud mínima del vertedero de salida 4Lv, en m7.
/onde+ >ma0 + -audal má0imo diario de dise!o, en m3 1dia. -hv + -arga hidráulica sobre el vertedero, estará entre 25( a ()) m3 14m6dia7, 4recomendable 5()7. Diseño del di*estor )olumen de alma+enamiento , di*esti-n %)d en m! '( 'ara el compartimiento de almacenamiento y digestión de lodos 4cámara inferior7 se tendrá en cuenta la siguiente tabla+
/onde+ fcr + factor de capacidad relativa, ver tabla 2. ' + 'oblación.
El fondo de la cámara de digestión tendrá la forma de un tronco de pirámide invertida 4tolva de lodos7, para facilitar el retiro de los lodos digeridos. Las paredes laterales de esta tolva tendrán una inclinación de 2(; a 3); con respecto a la horizontal. La altura má0ima de los lodos deberá estar ),() m por debajo del fondo del sedimentador. Tiem.o re/uerido .ara di*esti-n de lodos El tiempo requerido para la digestión de lodos varia con la temperatura, para esto se empleará la siguiente tabla.
Fre+uen+ia del retiro de lodos Los lodos digeridos deberán retirarse periódicamente, para estimar la frecuencia de retiros de lodos se usarán los valores consignados en la anterior tabla. La frecuencia de remoción de lodos deberá calcularse en base a estos tiempo referenciales, considerando que e0istirá una mezcla de lodos frescos y lodos digeridos* estos ?ltimos ubicados al fondo del digestor. /e este modo el intrvalo de tiempo entre e0tracciones de lodos sucesivas deberá ser por lo menos el tiempo de digestión a e0cepción de la primera e0tracción en la que se deberá esperar el doble de tiempo de digestión. E0tra++i-n de lodos El diámetro mínimo de la tubería para la remoción de lodos será de 2)) mm y deberá estar ubicado 2( cm por encima del fondo del tanque. 'ara la remoción se requerirá de una carga hidráulica mínima de 2,@) m. $rea de 1entila+i-n , +2mara de natas 'ara el dise!o de la super&cie libre entre las paredes del digestor y el sedimentador 4zona de espuma o natas7 se tendrán en cuenta los siguientes criterios+ El espaciamiento libre será de ),( m como mínimo. La super&cie libre total será por lo menos 3)A de la super&cie total del tanque. El borde libre será como mínimo de ),3) cm. 3e+#os de se+ados de lodos Los lechos de secado de lodos son generalmente el mtodo más simple y económico de deshidratar los lodos estabilizados 4lodos digeridos7, lo cual resulta lo ideal para peque!as comunidades. Car*a de s-lidos /ue in*resa al sedimentador %C en 4* de SS"d5a'(
/onde+ BB+ Bólidos en suspensión en el agua residual cruda, en mg1l.
>+ -audal promedio de aguas residuales. C nivel de proyecto se puede estimar la carga en función a la contribución percápita de sólidos en suspensión, de la siguiente manera+
En las localidades que cuentan con el servicio de alcantarillado, la contribución percápita se determina en base a una caracterización de las aguas residuales. -uando la localidad no cuenta con alcantarillado se utiliza una contribución percápita promedio de D) gr.BB14hab6día7. Masa de s-lidos /ue +on6orman los lodos %Msd en 4* SS"d5a'( sd F 4),(G ),H G ),(G-7 I 4),(G ),3G-7 )olumen diario de lodos di*eridos %)ld en litros"d5a'(
/onde+ Jlodo+ /ensidad de los lodos, igual a 2,)9 Kg1l. A de sólidos+ A de sólidos contenidos en el lodo, varía entre @ a 25A. )olumen de lodos a e0traerse del tan/ue %)el en m!'(
/onde+ #d+ #iempo de digestión, en días 4ver tabla 57. $rea del le+#o de se+ado %Als en m&'(
/onde+ a+ 'rofundidad de aplicación, entre ),5) a ),9)m El ancho de los lechos de secado es generalmente de 3 a < m., pero para instalaciones grandes puede sobrepasar los 2) m. Clternativamente se puede emplear la siguiente e0presión para obtener las dimensiones unitarias de un lecho de secado+
-onsiderando el n?mero de aplicaciones al a!o, veri&car que la carga super&cial de sólidos aplicado al lecho de secado se encuentre entre 25) a 5)) Kg de sólidos14m5 6a!o7. Medio de Drena7e El medio de drenaje es generalmente de ),3) de espesor y debe tener los siguientes componentes+ El medio de soporte recomendado está constituido por una capa de 2( cm. formada por ladrillos colocados sobre el medio <rante, con una separación de 5 a 3 cm. llena de arena. La arena es el medio <rante y debe tener un tama!o efectivo de ),3 a 2,3 mm., y un coe&ciente de uniformidad entre 5 y (. /ebajo de la arena se deberá colocar un estrato de grava graduada entre 2,< y (2 mm 421
C continuación se presenta el cuadro de resumen de cálculos en base al procedimiento descrito+
PARÁMETROS DE DISEÑO Caudal de diseño total: No. de tanques en paralelo: Caudal unitario: Período de retención: asa de aplicación super!icial: 'elocidad %edia en c(%ara de sedi%entación: Capacidad de la c(%ara de di*estión: Concentración de car*a or*(nica en a!luente:
Q= N= Qd = PR = "# = '% N Cd = ,a =
3.52 1 3.52 3 2$ ).3 1)) 25)
lps lps hr %3&%2.d %&s lts&dia.ha+ %*&l
Concentración de sólidos disueltos en a!luente:
## =
25) %*&l
Dimensionamiento de tanque 1 Dimensiones de la cámara de sedimentación: "rea super!icial: "nchura asu%ida de la c(%ara: ,on*itud requerida de la c(%ara: ,on*itud adoptada: 'alor adoptado para a Período de retención: 'elocidad lon*itudinal: 'olu%en de sedi%entación: "rea transersal requerida: "ltura adoptada de c 'alor calculado de d: "rea transersal calculada: 2 Dimensionamiento de la cámara de digestión: 'olu%en requerido: "nchura total del tanque:
"s = Qd&"# = 2+, = += , = "s&+ = ,= a= PR = ', = ,&PR = #1 = Q0PR = " = #1&, = c= d=1.5+4&2 =
12.-2 2 -.332.) ).5) 3 ).)$ 1).51. ). 1.5
%2 % % % % hrs %&%in %3 %2 % %
"C = 2+c 6 ).35+27 =
-.2 %2
#2 = Cd0P&1))) = h = + 62a =
2 %3 3.)) %
o/
o/
! = 89 =#2,h 24&124&,h ;e donde:
"ltura adoptada de ona neutral: 'alor calculado de *: Pro!undidad total del tanque: 'alor asi*nado al +ordo li+re: "rea de las entosas:
8 = #2 ,h2&12= 9 = ,h = != e= * = ).5 h&2 = > = c6d6e6!6* = ?= "' = 2a0,4&h0,4 =
21.) 1<.)1 1.15 ).5) ).5 $.) ).5) 5)@
C = Q0##0.)-$ = Bsd = ).3250C 'ld = <.-15$0Bsd ie%po de di*estión = 'el = ).))10'ld0d = >a = "ls = 'el&>a = E= ,=
-.)32 2$.1)$ 2< 3) < ).3) 3) 3.
% % % % % @ A 25@
!ec"os de secado de lodos Car*a de sólidos que in*resa al sedi%entador: Basa de sólidos que con!or%an los lodos: 'olu%en de lodos di*eridos: #e*n a+la 2 p(* 14: 'olu%en de lodos a eDtraer: Pro!undidad de aplicación del lodo: "rea del lecho de secado con >a = ).3) %4: "nchura adoptada para el lecho: ,on*itud requerida del lecho:
Fl %edio !iltrante de+e tener los si*uientes co%ponentes: 14 Gna capa de *raa de 2) c% de espesor *raduada entre 1.- ? 51 %% de di(%etro. Gna capa de arena %edio diltrante4 colocada so+re la *raaH con un ta%año 24 e!ectio ;e ).3 a 1.3 %% de di(%etroH ? un coe!iciente de uni!or%idad de entre 2 ? 5. Gna capa de ladrillos colocados so+re el %edio !iltranteH con una ranura de 2 a 3 34 c%H Rellenada con arena.
/* ##&d /* ##&d lts&d días %3 % %2 % %
o/