Diseño de Tratamiento Primario (página 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.

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

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.

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

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

Información técnica de los
sedimentadores

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.

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.

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

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.

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

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.

Fosa convensional de un compartimiento
con camara de filtacion

Fosa convencional de dos
compartimientos

Fosa convencional de tres
compartimiento

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.

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.

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.

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.

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

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