Diseo de tanque sptico

1. Introduccin

Los tanques spticos se utilizarn por lo comn para el tratamiento de las aguas residuales de familias que habitan en localidades que no cuentan con servicios de alcantarillado o que la conexin al sistema de alcantarillado les resulta costosa por su lejana. El uso de tanques spticos se permitir en localidades rurales, urbanas y urbano- marginales.

Las aguas residuales pueden proceder exclusivamente de las letrinas con arrastre hidrulico o incluir tambin las aguas grises domsticas (generadas en duchas, lavaderos, etc.).

El tanque sptico con su sistema de eliminacin de efluentes (sistema de infiltracin), presenta muchas de las ventajas del alcantarillado tradicional. No obstante, es ms costoso que la mayor parte de los sistemas de saneamiento in situ. Tambin requiere agua corriente en cantidad suficiente para que arrastre todos los desechos a travs de los desages hasta el tanque.

Los desechos de las letrinas con arrastre hidrulico, y quizs tambin de las cocinas y de los baos, llegan a travs de desages a un tanque sptico estanco y hermticamente cerrado, donde son sometidos a tratamiento parcial. Tras un cierto tiempo, habitualmente de1 a 3 das, el lquido parcialmente tratado sale del tanque sptico y se elimina, a menudo en el suelo, a travs de pozos de percolacin o de zanjas de infiltracin. Muchos de los problemas que plantean los tanques spticos se deben a que no se tiene suficientemente en cuenta la eliminacin del efluente procedente del tanque sptico.

Uno de los principales objetivos del diseo del tanque sptico es crear dentro de este una situacin de estabilidad hidrulica, que permita la sedimentacin por gravedad de las partculas pesadas. El material sedimentado forma en la parte inferior del tanque sptico una capa de lodo, que debe extraerse peridicamente. La eficiencia de la eliminacin de los slidos por sedimentacin puede ser grande, Majumder y sus colaboradores (1960) informaron de la eliminacin del 80% de los slidos en suspensin en tres tanques spticos de Bengala occidental, y se han descrito tasas de eliminacin similares en un solo tanque cerca de Bombay. Sin embargo, los resultados dependen en gran medida del tiempo de retencin, los dispositivos de entrada y salida y la frecuencia de extraccin de lodos (perodo de limpieza del tanque sptico). Si llegan repentinamente al tanque grandes cantidades de lquido, la concentracin de slidos en suspensin en el efluente puede aumentar temporalmente, debido a la agitacin de los slidos ya sedimentados.

La grasa, el aceite y tros materiales menos densos que flotan en la superficie del agua formando una capa de espuma pueden llegar a endurecerse considerablemente. El lquido pasa por el tanque sptico entre dos capas constituidas por la espuma y los lodos.Ingenieria Sanitaria: Trabajo Final

Universidad Cesar Vallejo- 2 -

La materia orgnica contenida en las capas de lodo y espuma es descompuesta por bacterias anaerobias, y una parte considerable de ella se convierte en agua y gases. Los lodos que ocupan la parte inferior del tanque sptico se compactan debido al peso del lquido y a los slidos que soportan. Por ello su volumen es mucho menor que el de los slidos contenidos en las aguas servidas no tratadas que llegan al tanque. Las burbujas de gas que suben a la superficie crean cierta perturbacin en la corriente del lquido. La velocidad del proceso de digestin aumenta con la temperatura, con el mximo alrededor de los 35C. El empleo de desinfectantes en cantidades anormalmente grandes hace que mueran las bacterias, inhibiendo as el proceso de digestin.

El lquido contenido en el tanque sptico experimenta transformaciones bioqumicas, pero se tiene pocos datos sobre la destruccin de los agentes patgenos. Tanto Majumber y sus colaboradores (1960) hallaron que, aunque los tanques spticos estudiados haban destruidos del 80% al 90% de los huevos de anquilostomas y Ascaris, en trminos absolutos el efluente aun contenia grandes cantidades de huevos viables, que estaban presentes en el 90% de las muestras.

Como el efluente de los tanques spticos es anaerobio y contiene probablemente un elevado nmero de agentes patgenos, que son una fuente potencial de infeccin, no debe usarse para regar cultivos ni descargarse canales o aguas superficiales sin permiso de la autoridad sanitaria de acuerdo al reglamento nacional vigente.

2.Definiciones

-Aguas servidas: Son todas las aguas de alcantarillado ya sean de origen domsticos (aguas de las casas habitacin, edificios comerciales, etc.) o industrial, una vez que han sido utilizadas por el hombre.

-Afluente: Lquido que llega a una unidad o lugar determinado, por ejemplo el agua que llega a una laguna de estabilizacin.

-Cmara o compartimiento: Compartimiento estanco, en que se divide el tanque sptico para mejorar el tratamiento de las aguas residuales.

-Caudal: Volumen de agua que pasa por un punto dado por unidad de tiempo. Se expresa normalmente en l/seg o m3/seg.

-Efluente: Lquido que sale de una unidad o lugar determinado, por ejemplo agua que sale de una laguna de estabilizacin.

-Lodos: Slidos que se encuentran en el fondo del tanque sptico.

-Nata: Sustancia espesa que se forma sobre el agua almacenada en el tanque sptico, compuesto por residuos grasos y otro tipo de desechos orgnicos e inorgnicos flotantes.

-Slido sedimentable: Partcula presente en el agua residual, que tiene la propiedad de precipitar fcilmente.

-Tanque sptico: Sistema de tratamiento de aguas residuales domsticas provenientes de una vivienda o conjunto de viviendas que combina la separacin y digestin de lodos.

3.Consideraciones a tener en cuenta

El ingeniero responsable del proyecto, debe tener en claro las ventajas y desventajas que tiene el emplear el tanque sptico para el tratamiento de las aguas residuales domsticas, antes de decidir emplear esta unidad en una determinada localidad.

3.1.Ventajas

-Apropiado para comnidades rurales, edificaciones, condominios, hospiles, etc.-Su limpieza no es frecuente.-Tiene un bajo costo de construccin y operacin.-Mnimo grado de dificultad en operacin y mantenimiento si se cuenta con infraestructura de remocin de lodos.

3.2.Desventajas

-De uso limitado para un mximo de 350 habitantes1.-Tambin de uso limitado a la capacidad de infiltracin del terreno que permita disponer adecuadamente los efluentes en el suelo.-Requiere facilidades para la remocin de lodos (bombas, camiones con bombas de vacio, etc.).

Conocido las ventajas y desventajas del tanque sptico, quedar a criterio del ingeniero encargado del proyecto si es conveniente emplear estas unidades en la localidad donde se desea tratar las aguas residuales de uso domstico.

4.Principios de diseo de tanque sptico

Los principios que han de orientar el diseo de un tanque sptico son los siguientes:

-Prever un tiempo de retencin de las aguas servidas, en el tanque sptico, suficiente para la separacin de los slidos y la estabilizacin de los lquidos.-Prever condiciones de estabilidad hidrulica para una eficiente sedimentacin y flotacin de slidos.-Asegurar que el tanque sea lo bastante grande para la acumulacin de los lodos y espuma.-Prevenir las obstrucciones y asegurar la adecuada ventilacin de los gases.

A continuacin se presenta la metodologa a seguir para el diseo de un tanque sptico.

5.Diseo de tanque sptico

a) Periodo de retencin hidrulica (PR, en das)

PR 1,5 0,3 log(P Q)

Donde:

P : Poblacin servida.Q : Caudal de aporte unitario de aguas residuales, litros/(habitante * da).

El periodo de retencin mnimo es de 6 das.

b) Volumen requerido para la sedimentacin (Vs, en m3)

Vs 10-3 x (P x Q) x PR

c) Volumen de digestin y almacenamiento de lodos (Vd, en m3)

Donde:

Vd 70 103 P N

N: Intrvalo deseado en aos, entre operaciones sucesivas de remocin de lodos.

d) Volumen de lodos producidos2La cantidad de lodos producidos por habitante y por ao, depende de la temperatura ambiental y de la descarga de residuos de la cocina. Los valores a considerar son:

Clima calido40 litros/habxaoClima fri50 litros/habxao

En caso de descargas de lavaderos u otros aparatos sanitarios instalados en restaurantes y similares, donde exista el peligro de introducir cantidad suficiente de grasa que afecte el buen funcionamiento del sistema de evacuacin de las aguas residuales, a los valores anteriores se le adicionara el valor de 20 litros/habxao.

e) Volumen de natas

Como valor se considera un volumen mnimo de 0,7 m3

f) Profundidad mxima de espuma sumergida (He, en m)He 0,7A

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Donde:

A: rea superficial del tanque sptico en m2.

g) Profundidad libre de espuma sumergida

Distancia entre la superficie inferior de la capa de espuma y el nivel inferior de la Tee de salida o cortina deflectora del dispositivo de salida del tanque sptico, debe tener un valor mnimo de 0,10 m.

h) Profundidad libre de lodo (Ho, en m)

Ho 0,82 0,26 A

i)Profundidad mnima requerida para la sedimentacin (Hs, en m)Hs VsAj)Profundidad de espacio libre (Hl, en metros)3

Comprende la superficie libre de espuma sumergida y la profundidad de lodos. Seleccionar el mayor valor, comparando la profundidad del espacio libre mnimo total (0,1+Ho) con la profundidad mnima requerida para la sedimentacin (Hs).

k) Profundidad neta del tanque sptico.

La suma de las profundidades de natas, sedimentacin, almacenamiento de lodos y la profundidad libre de natas sumergidas.

TANQUE SPTICO

6.Dimensiones internas del tanque sptico

Para determinar las dimensiones internas de un tanque sptico rectangular, adems de la Norma S090 y de las Especificaciones tecnicas para el diseo de tanque sptico publicadas por la Unidad de Apoyo Tcnico para el Saneamiento Bsico del rea Rural (UNATSABAR)-CEPIS/OPS-2003, se emplean los siguientes criterios:

a) Entre el nivel superior de natas y la superficie inferior de la losa de cubierta deber quedar un espacio libre de 300 mm, como mnimo.b) El ancho del tanque deber ser de 0,60 m, por los menos, ya que ese es el espacio ms pequeo en que puede trabajar una persona durante la construccin o las operaciones de limpieza.c) La profundidad neta no deber ser menor a 0,75 m.d) La relacin entre el largo y ancho deber ser como mnimo de 2:1.e) En general, la profundidad no deber ser superior a la longitud total.f)El dimetro mnimo de las tuberas de entrada y salida del tanque sptico ser de100mm (4).g) El nivel de la tubera de salida del tanque sptico deber estar situado a 0,05m por debajo de la tubera de entrada.h) Los dispositivos de entrada y salida de agua residual al tanque sptico estarn constituidos por Tees o pantallas.i)Cuando se usen pantallas, stas debern estar distanciadas de las paredes del tanque a no menos de 0,20 m ni mayor a 0,30 m.j)La prolongacin de los ramales del fondo de las Tees o pantallas de entrada o salida, sern calculadas por la frmula (0,47/A+0,10).k) La parte superior de los dispositivos de entrada y salida debern dejar una luz libre para ventilacin de no ms de 0,05 m por debajo de la losa de techo del tanque sptico.l)Cuando el tanque tenga ms de un compartimiento, las interconexiones entre compartimiento consecutivos se proyectaran de tal manera que evite el paso de natas y lodos.m) Si el tanque sptico tiene un ancho W, la longitud del primer compartimiento debe ser 2W y la del segundo W.n) El fondo de los tanques tendr una pendiente de 2% orientada al punto de ingreso de los lquidos.o) El techo de los tanques spticos deber estar dotado de losas removibles y registros de inspeccin de 150 mm de dimetro.

DETALLE DEL

7.Consideraciones a un tanque spticos con compartimientos

a) El nmero de compartimientos no deber ser mayor a cuatro y cada uno deber tener un largo de 0,60 m como mnimo.b) El tanque sptico puede estar dividido por tabiques, si el volumen es mayor a 5 m3.c) Cuando el tanque sptico tenga dos o ms compartimientos, el primer compartimiento deber tener un volumen entre 50% y 60% de sedimentacin, asimismo las subsiguientes compartimientos entre 40% a 50% de volumen de sedimentacin4.d) En el primer compartimiento pueden tener lugar la mayor parte de los procesos de sedimentacin y digestin, en cuyo caso slo pasaran al segundo algunos materiales en suspensin. De este modo cuando llegan repentinamente al tanque sptico grandes cantidades de aguas servidas, si bien la eficiencia de sedimentacin se reduce, los efectos son menores en el segundo compartimiento.e) En el dibujo de detalla algunas de las dimensiones que se podran tomar para un tanque sptico con dos compartimientos.