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Diseño de Tratamiento Primario (página 2)




Partes: 1, 2

En los sistemas de puente móvil, el mecanismo de recolección es similar pero en lugar de barredores se instala una o más cuchillas que cuelgan del puente. Es conveniente también contar con instalaciones de bombeo cerca de los pozos de recogida de lodos ubicados en los extremos del tanque. Una estación puede fácilmente servir para dos o más tanques.

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Taques rectangulares de sedimentación: (a) sistema de recolección de lodos de barredora con cadena y (b) sistema de recolector de puente móvil.

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Trayectorias usuales de flujo observado en tanques de sedimentación rectangulares: (a) flujo ideal, (b) efecto caudado por corrientes de velocidad o estratificación térmica (que el agua del tanque es mas caliente que el efluente), (c) efecto causado por estratificación térmica (el agua del tanque es mas fría que el efluente, y (d) formación de zonas de circulación por acción del viento.

Tanques circulares

El flujo en los tanques circulares es de tipo radial, a diferencia de los tanques rectangulares donde existe flujo de tipo horizontal. Para lograr ese tipo de flujo, el agua a tratar se introduce en el sedimentador por el centro o por la periferia del tanque.

En el diseño de tanques circulares con alimentación central, el agua se transporta por una tubería suspendida del puente, o embebida en hormigón debajo de la solera, hasta el centro del sedimentador. El agua residual se distribuye uniformemente en todas las direcciones con ayuda de un vertedero circular ubicado en la zona central del tanque. Este sistema cuenta con un sistema de dos y cuatro brazos que giran lentamente, equipados con barredores en el fondo para la remoción de lodos y con cuchillas superficiales para remover espuma.

Los sedimentadores circulares con alimentación perimetral cuentan con un deflector circular suspendido a corta distancia de la pared del tanque, formando un espacio anular por donde se descarga el agua residual en dirección tangencial. El agua residual fluye alrededor del tanque de manera de espiral hasta pasar por debajo del deflector, mientras que el agua clarificada se recoge por medio de unos vertederos colocados a ambos lados de un canal ubicado en la parte central. Tanto las capas de grasa como de espuma quedan retenidas en la superficie del espacio anular.

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Tanques circulares de sedimentación: (a) alimentación central y (b) alimentación perimetral.

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Sedimentador circular con alimentación central: (a) con barredoras de fondo y (b) con puntos de drenaje de succión.

Teoría de la sedimentación

Según la clasificación de Fitch, basada en la concentración y tendencia a la interacción de las partículas, existen cuatro tipos de sedimentación diferenciadas:

  • Sedimentación clase 1 ó de partículas discretas - Ejemplo: Desarenado

  • Sedimentación clase 2 ó de partículas floculantes - Ejemplo: Decantación primaria

  • Sedimentación clase 3 o zonal - Ejemplo: Decantación Secundaria en proceso Fangos Activos

  • Sedimentación clase 4 ó por compresión - Ejemplo: Espesamiento de Fangos por gravedad.

En la sedimentación de partículas discretas éstas decantan de forma independiente y con una velocidad de sedimentación constante, que bajo ciertas hipótesis viene dada por la Ley de Stockes. Así, en el movimiento horizontal del fluido, la trayectoria de sedimentación de la partícula es una línea recta.

En la decantación primaria, las partículas tienen ciertas características que producen su floculación durante la sedimentación. Así, al chocar una partícula que está sedimentando con otra partícula, ambas se agregan formando una nueva partícula de mayor tamaño y aumentando, por tanto, su velocidad de sedimentación. En este caso, la trayectoria de la partícula en un depósito de sedimentación será una línea curva de pendiente creciente.

Tipos de sedimentación

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Información técnica de los sedimentadores

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Sedimentador de Placas Inclinadas

Los sedimentadores placas inclinadas paralelas están diseñados para separar de manera eficiente y en poco espacio a los sólidos suspendidos del agua. Las placas paralelas conducen a los sólidos sedimentados hacia la cámara de lodos, mientras que un vertedero regulable controla el nivel de líquido. La cámara de lodos posee un fondo en "V" y bocas de inspección de manera de minimizar y facilitar las tareas de mantenimiento.

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Tanque séptico

Un tanque séptico es un contenedor hermético cerrado en donde se acumulan las aguas negras y donde se les da un tratamiento primario, separando los sólidos de las aguas negras. Elimina los sólidos al acumular las aguas negras en el tanque y al permitir que parte de los sólidos, se asienten en el fondo del tanque mientras que los sólidos que flotan (aceites y grasas) suben a la parte superior, través del denominado "proceso séptico". Para darles tiempo a los sólidos a asentarse, el tanque debe retener las aguas negras por lo menos 24 horas. Se estabiliza la materia orgánica de esta agua para lograr transformarla en un barro inofensivo.

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Diagrama de tanque séptico convencional de dos compartimientos con salida en forma de T.

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Tanques sépticos: (a) construcción monolítica en concreto provista con paneles de vidrio para observar el flujo y la acumulación, tanto de espuma como de lodo y (b) construcción de fibra de vidrio.

Debido a que estas fosas poseen una concentración altísima de material orgánico y organismos patógenos (que pueden ser causantes de diversas enfermedades e infecciones), es necesario que sean herméticos, duraderos y de estructura muy estable.

Como vemos, la función y adecuada utilización de los tanques sépticos resulta fundamental para la mantención de la salud de nuestros hogares, ya que reciben las aguas sucias o aguas servidas que provienen del baño, de la cocina, de los lavaderos, etc. Es por esto que se recomienda no utilizar agua de forma desmedida, y de este modo, evitar la saturación del sistema séptico. Además es recomendable que su inspección sea realizada por expertos, por lo menos una vez al año, y así poder evitar verdaderos desastres higiénicos en nuestros hogares y vecindarios.

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Modificación del tanque séptico original propuesto por Mouras, en 1860(Dunbar, 1908)

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Primer "sistema de tanque séptico privado compuesto por un barril de vinagre como tanque recolector de excretas y un recipiente de hierro para la recolección de efluente" (lumsden, 1915)

Objetivos

El tanque séptico tiene como objetivo es remover los sólidos de las aguas residuales antes de su disposición final y estabilizar parcialmente la materia orgánica en uno a tres días.

El tanque séptico debe cumplir con 3 funciones principales:

  • 1. Eliminación de sólidos

  • 2. Tratamiento biológico

  • 3. Almacenamiento de lodos y natas.

Tipos

Existen tres tipos principales de fosas sépticas para el tratamiento de aguas negras en sistemas individuales:

  • Fosas sépticas de concreto, estas son las más comunes;

  • Fosas de fibra de vidrio, las que cada vez se usan más ya que son fáciles de llevar a los lugares "de acceso difícil"

  • Fosas plásticas/de polietileno, las que se venden en muchos tamaños y figuras diferentes. Al igual que las fosas de fibra de vidrio, estas fosas son livianas, de una sola unidad y pueden llevarse a los lugares "de acceso difícil".

Hay fosas sépticas de 1, 2 y 3 compartimientos.

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Fosa convensional de un compartimiento con camara de filtacion

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Fosa convencional de dos compartimientos

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Fosa convencional de tres compartimiento

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Bases para el diseño

Por lo general, un tanque séptico se construye a partir de una gran caja de forma rectangular, que posee uno o más compartimientos que se encargan de recibir los excrementos y las aguas grises. Lo más común es que estos tanques se encuentren enterrados y cubiertos por una capa de concreto.

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Materiales

En general, en la construcción de tanques sépticos se usan materiales como el concreto o la fibra de vidrio, aunque también se han empleado materiales como acero, madera secuoya y polietileno. Independientemente del material de construcción, un tanque séptico debe poseer resistencia estructural y ser impermeable, es decir que no permita fugas de contenido del tanque si se desea que funcione de manera adecuada, en especial cuando existen etapas posteriores de tratamiento como filtros de lecho empacado intermitente y con recirculación, o se utilizan alcantarillas a presión. Sin embargo, es necesario que cuenten con una tapa a través de la cual se puedan realizar tareas de inspección y vaciado, además, debido a los gases que del tanque emanan, es recomendable que se instale un tubo de ventilación. La diferencia de precios entre un tanque estructuralmente resistente e impermeable y uno de bajo costo es mínima, ya que los costos involucrados en la reparación de este último excede incluso el valor estimado para un tanque nuevo.

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Tanques IMHOFF

Un tanque imhoff consiste en un tanque de dos pisos en el cual la sedimentación tiene lugar en el compartimiento superior, y la digestión y acumulación de lodos en el compartimiento inferior. Los tanques imhoff se utilizan como unidad para tratamiento de aguas residuales provenientes de zonas residenciales y demás zonas que cuenten con red de alcantarillado por gravedad o sistemas de recolección a presión con bombas trituradoras. Los tanques imhoff fueron usados ampliamente antes de que se hiciera común la digestión con calentamiento de tanques separados. Debido a que no requieren personal muy calificado para su sencilla operación, los tanques imhoff se siguen utilizando de manera ocasional. Estas unidades no cuentan con unidades mecánicas que requieren mantenimiento, y la operación consiste en la remoción diaria de espuma, en su evaluación por el orificio mas cercano y en la inversión del flujo dos veces al mes para distribuir los sólidos de manera mas uniforme en los dos extremos del digestor de acuerdo con el diseño y retirarlos periódicamente al lecho de secado.

Recomendado para poblaciones menores a 10,000 habitantes.

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Tanque imhoff típico para pequeñas comunidades: (a) planta y (b) sección.

Descripción

Los tanques imhoff convencionales son unidades rectangulares o circulares que no cuentan con calentamiento; los tanques circulares se usan para caudales pequeños. La remoción de sólidos sedimentables y la digestión anaeróbica de esos sólidos es similar a la que ocurre en un tanque séptico.

Los sólidos pasan atreves de una abertura ubicada en la parte inferior de la cámara de sedimentación al compartimiento inferior para su digestión sin calentamiento. Las espumas se acumulan en la cámara de sedimentación y en la zona de venteo de gases. Los gases producidos en el proceso de digestión, que se desarrolla en el compartimiento inferior, escapan por el punto de venteo de los gases. El diseño del punto inferior de accesos a la cámara de sedimentación impide que los gases y sólidos arrastrados por los gases generados en la cámara de digestión ingresen al compartimiento donde tiene lugar la sedimentación.

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Tanque imhoff circular: (a) planta y (b) sección transversal

Características

  • No tiene problemas mecánicos.

  • Fácil mantenimiento.

  • Contribuye a la digestión de lodos.

  • Solo una válvula (remoción de lodos).

  • Fácil manejo

  • Mejor que la fosa séptica

  • Eficiencia de 40-60% SST y 25-35% DBO5

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Bibliografía

Tratamiento de aguas residuales

Ron Crites y Tchobanoglous

Ed. Mc. Graw Hill

Ingeniería de aguas residuales

Tratamiento vertido y reutilización

Tomo 2

Metcalf & Eddy

Ed. Mc Graw Hill

Ingeniería de aguas residuales

Tratamiento vertido y reutilización

Tomo 1

Metcalf & Eddy

Ed. Mc Graw Hill

 

 

 

Autor:

Any Mitchell Torres Cisneros

Instituto Tecnológico de Cd. Guzmán

Ingeniería Ambiental

Diseño de Plantas de Tratamiento I

Cd. Guzmán, Jal. 14 de Abril de 2010

Partes: 1, 2


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