Instituto Nacional de Ecología

Libros INE

CLASIFICA CION

AE 001903

LIBRO

Programa de capacitación paraoperadores de plantas de tratamiento

TOMO

1111111111111111111111111111111111111111111111111111111

AE 001903

/- .9o3PROGRAMA DE CAPACITACIONPARA OPERADORESDE PLANTAS DE TRATAMIENTO

1985 PRIMERNIVEL

4I.L01MIMIMMIMMIMMIOPERACION Y MANTENIMIENTODE INSTALACIONES

PARA EL .PRETRATAM I ENTODE AGUAS RESIDUALES,

TRATAMIENTO PRIMARIOY LAGUNAS DE ESTABILIZACION

if' SECRETARIA DE DESARROLLO URBANO Y ECOLOGIA_

SUBSECRETARIA DE ECOLOGIA

.1%SEDUE

DIRECCION GENERAL DE PREVENCION Y CONTROL

DE LA CONTAMINACION AMBIENTAL

SECRETARIA DE DESARROLLO URBANO Y ECOLOGIA

SUBSECRETARIA DE ECOLOGIA

DIRECCION GENERAL DE PREVENCION Y CONTROL

DE LA CONTAMINACION DEL AGUA

CURSOS CORRESPONDIENTES AL PRIMER NIVEL

DEL PROGRAMA DE CAPACITACION PARA

OPERADORES DE PLANTAS DE TRATAMIENTO

CAPITULO IV.

"OPERACION Y MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES PARA EL

PRETRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES, TRATAMIENTO

PRIMARIO Y LAGUNAS DE ESTABILIZACION.

IMA, S .A .

ENERO, 1985

4 . OPERACION Y MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES PARA

EL PRETRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES, TRATAMIEN

TO PRIMARIO Y LAGUNAS DE ESTABILIZACION .

P R E-F A C I O

La implementación de las principales estrategias que el Gobierno Federal ha defi-nido para prevenir y controlar la contaminación del agua en el país, implica la -puesta en operación de un gran número de plantas de tratamiento de aguas residua-les, las cuales, junto con las ya existentes, representan una enorme infraestruc-tura cuya elevada inversión debe ser adecuadamente protegida.

Tal situación, más la responsabilidad de que estos sistemas de tratamiento operencon las eficiencias requeridas para cumplir con la legislación vigente en Méxicoen materia de protección de la calidad del agua de los cuerpos receptores, deman-da un número creciente de personas altamente calificadas, a las cuales se pueda -asignar con plena confianza tan importante tarea.

Para responder a esta necesidad, la Subsecretaría de Ecología de la Secretaría deDesarrollo Urbano y Ecología, a través de la Dirección General de Prevención Y --Control de la Contaminación del Agua, ha llevado a cabo la confección de los tex-tos correspondientes a los niveles 1 y 2 del Programa Nacional de Capacitación pafa Operadores de Plantas de Tratamiento a través del cual sera' posible la forma-ción de los recursos humanos que en esta área requiere el país.

El Nivel 1 está constituido por 4 textos y contempla los conocimientos básicos --del tratamiento de aguas residuales, así como los detalles de operación y mantenimiento de sistemas de tratamiento "sencillos".

Está dirigido a personas con formación académica mínima de bachillerato o vbcacional, siendo obligatorio dominar su contenido para cursar el siguiente nivel.

El Nivel 2 está constituido por 7 textos y contempla información específica sobrelos diferentes sistemas de tratamiento.

Está dirigido a personas con formación académica mínima de Licenciatura en un - -Area Técnica afín y a operadores de Nivel 1.

La estructuración de los cursos se ha definido de tal manera que el Programa de -Capacitación disponga de la flexibilidad necesaria para que se forme personal ca-lificado en la operación y mantenimiento de los sistemas de tratamiento especí-ficos en que se requiera, sin limitar las posibilidades de capacitación de los --operadores en otros sistemas de tratamiento, si éstos así lo desean . Con la implementación de este Programa de Capacitación para Operadores de Plantas de Trata---miento, se coadyuvará, sin lugar a dudas, en el esfuerzo de afrontar con éxito elreto que representa el saneamiento del recurso hidráulico del País .

OPERACION Y MANTENIMIENTO DE . INSTALACIONES PARA

EL PRETRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES, TRATAMIEN

TO PRIMARIO Y LAGUNAS DE ESTABILIZACION

I N D I C E

PAG.

4 .1

FIGURAS Y TABLAS

INTRODUCCION

FOSAS SEPTICAS Y TANQUES IMHOFF 1

4 .2 PRETRATAMIENTO 44

4 .2 .1 .

Cribas . 44

4 .2 .2 .

Dispositivos para la remoción 57

de arenas.

4 .3

TRATAMIENTO PRIMARIO 76

4 .4

LAGUNAS DE ESTABILIZACION 108

GLOSARIO 183

ANEXO

PAC.10

24

13

20

38

47

17

48

S8

59

66

67

81

91

94

FIGURAS Y TABLAS

FIGURAS

4 . 1 Detalles de una fosa séptica convencional

4 . 2 Fosa séptica convencional de doble cámara

4 3 Medición de lodos y natas de un tanque --

séptico.

4 . 4 Detalles de una cámara de oxidación.

4 . 5 Ilustración y dimensionamiento de un tan-,

que Imhoff típico.

4 . 6 Herramientas empleadas para la limpieza de

los tanques Imhoff.

4 . 7 Criba de barras de limpieza manual.

4 . 8 Criba de barras con limpieza mecánica tipo .

catenaria usada en el tratamiento de aguas residuales.

4 . 9 Desarenador de flujo horizontal con siste

ma mecánico de limpieza.

4 .10 Canal desarenados aerado con recolector de

tornillo.

4 .11 Vertedor proporcional a) Tipo Sutro ; b) Ti

po Rettgers.

4 .12 Vertedor Parshall.

4 .13 Sedimentadores primarios

4 .14 Esquema de un sedimentador primario rectan

guiar con limpieza mecánica.

4 .15 Esquema de un sedimentador primario circu -

lar con limpieza mecánica .

PAG.

4 .16 Esquema global de la actividad biológica en

lagunas de estabilización.

4 .17 Esquema de las reacciones biológicas bási -

cas del funcionamiento de una laguna facul-

tativa.

4 .18 Lagunâs aeradas mecánicamente.

4 .19 Estructura de entrada con vertedor triangu

lar.

4.20 Formas de descarga en una laguna facultati

va.

4 .21 Detalles de interconexión.

4.22 Interconexión con válvula de caja.

4 .23 Salida con colector circular.

4 .24 Arranque de lagunas.

4 .25 Indice probable de. acumulación de lodos en '

lagunas de estabilización,

4 .26 Medición de la capa de lodo.

TABLAS

4 . 1 Acotaciones para fosas sépticas con capacidad

12

para 10 y 100 personas.

4 . 2 Materiales requeridos para la construcción de

12

una fosa séptica con capacidad para 10 perso-

nas.

4 . 3 Acumulaciones permisibles de lodos .

15

111

113

118

132

133

134.

135

138

1 44

150

154

PAC.

4 . 4 Tipos de dispositivos de cribado .

46

4 . 5 Valores de la constante B .

50

4 . 6 Datos típicos para el diseño de cámaras desa

61

renadoras de flujo horizontal.

4 . 7 Información típica de diseño para cámaras -

63

desarenadoras aeradas.

4 . 8 Datos de tiempos de retención en función de car

86

ga hidráulica superficial y tirante del agua,-

para sedimentadores primarios . ,

4 . 9 Dimensiones representativas de diseño para se

90

dimentadores primarios, rectangulares y circu

lares.

4 .10 Algunos problemas en sedimentadores primarios

101

y acciones correctivas.

4 .11. Parámetros típicos de diseño para lagunas de -

122

estabilización aeróbicas.

4 .12 Parámetros típicos de diseño para lagunas de

123

estabilización anaeróbicas y facultativas.

4 .13 Parámetros operacionales recomendables para la

126

evaluación de lagunas de estabilización.

4 .14' Hoja tipo-para el registro de parámetros .

128

4,15 Lista verificativa del mantenimiento .

151

4.16 Frecuencia probable de remoción de lodos .

153

4 .17 Control de malezas acuáticas .

159

PAG.

4 .18 Control de vegetación de los bordos . 160

4 .19 Control del nivel del agua residual . 161

4 .20 Control de natas . 162

4 .21 Control de los malos olores . 163

4 .22 Control de algas azul-verdes . 164

4 .23 Control de insectos . 165

4 .24 Mejorar la remoción de algas en el efluente . 166

4 .25 Corrección de lagunas con poca carga . 167

4 .26 Corrección de oxigeno disuelto bajo . 168

4 .27 Corrección de corto-circuito . 169

4 .28 Corrección de condiciones anaeróbias . 170

4 .29 Corrección de tendencia decreciente de pH . 171

4 .30 Eliminación de predadores de algas . 172

4 .31 Corrección a sobrecargas . 173

4 .32 Corrección

de DBO alta en el efluente . 174

IT!TRODUCCION

Los sistemas de tratamiento de aguas residuales son por esencia, la herramienta -fundamental utilizada dentro de las acciones para controlar la contaminación del-agua. A través de ellos se mejora la calidad de las aguas residuales propiciando-la posibilidad de su reuso y, se protege la ecología de los cuerpos receptores y-la salud pública.

Tal solución representa, nor una parte, cuantiosas inversiones, y or otra, la necesidad de recursos humanos altamente calificados mediante los cuales se asegure-la eficiente operación de los sistemas de tratamiento y se logre proteger las --grandes inversiones que demandan.

El nivel 1 del Programa de Capacitación para Operadores de Plantas de Tratamientose contempla precisamente, como la fase inicial del esfuerzo orientado a la formaci6n de tales recursos humanos, el cual es continuado nor el nivel 2 de este Programa.

Dicho nivel 1 está estructurado de tal manera que en él se proporciona la información necesaria para operar y mantener instalaciones y plantas de tratamiento sen-cillas .como es el caso de : fosas sépticas, tanques Imhoff, pretratamiento, tratamiento primario y lagunas de estabilización.

En este nivel se vierten además los conceptos básicos que van desde la definiciónde contaminación y contaminante, hasta el estudio de la teoría de los procesos fisitos, químicos y biológicos, mediante los cuales se pretende establecer sólidos-cimientos que permitan a los futuros operadores de plantas de tratamiento, com --prender más fácilmente los procesos involucrados en sus plantas.

Respecto al nivel 2 del Programa de Capacitación para O peradores de Plantas de --Tratamiento, éste está elaborado de tal forma que permite, una vez asimilados losconceptos del nivel 1, adentrarse en los detalles de operación y mantenimiento delos procesos de tratamiento más comunes, como son : lagunas aireadas, filtros bio-lógicos, lodos activados, sistemas físico-químicos y sistemas de desinfección ; --ademâs de que se contemplan los aspectos básicos necesarios para la operación ymantenimiento de las plantas de tratamiento como son : fundamentos de hidrâulica,fundamentos de electricidad y fundamentos de química del agua.

Cada uno de los temas del Programa considera en su caso, la descripción de los --procesos, así como : criterios de diseño ; condiciones de operación ; equipo sujeto-a mantenimiento ; programa de mantenimiento preventivo ; mantenimiento correctivo ;-problemas de operación y acciones para resolverlos ; seguridad en la plantas de tratamiento y aspectos relativos al manejo, administración y supervisión de plantasde tratamiento de aguas residuales.

Con este Programa se contempla la capacitación formal de recursos humanos que puedan fungir cano operadores de plantas de tratamiento calificados, ca paces de in-.terpretar, decidir y actuar en forma autónoma .

FIfPFAS Y TABLAS

F I OTRAS

PA~.

A-1 Rotaci6n del influente v dirección del flujo

A- 5

de una bomba centrifuga.

A-2 Bombas de flujo tino vortice .

A- 6

A-3 Bombas de flujo tino mezclado .

A- 8

A-4 Fvector Air-Lift (aire comnrimidol

A-10

A-S Instalaci6rl tica de una centrífuga bori-

A-17

zontal.

A-6 Instalación tínica de una bomba horizon --

A- 18

tal con sistema de cebado.

A-7 Toma directa y cárcamo de bombeo .

A-21

A-8 Bomba ver t ical instalada en cárcamo seco .

A-22

TABLAS

A-1 Problemas operacionales de los diferentes ti-

A-29

nos de bombas emnleadas en el tratamiento de-

aguas residuales.

A-2 Problemas típicos en estaciones de bombeo .

A- 33

OPERACION Y MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES PARA EL TRATA-

MIENTO DE AGUAS ÁESIDUALES, TRATAMIENTO PRIMARIO Y LAGU-

NAS DE ESTABILIZACION ..

FOSAS SF.PTICAS Y TANQTTFS DE IA?HOFF

Introducción.

Si en cualquier lugar que esté habitado por varias personas, no se

cuenta con ningún tipo de sistema de alcantarillado, se corre el --

riesgo ' de que la salud pública se vea afectada en diferentes grados

dependiendo de la forma en que se esté haciendo la disposición de -

las excretas humanas y de las características particulares del lu-

gar.

Es necesario desarrollar todos los esfuerzos posibles para evitar ta

les peligros, mediante la disposición adecuada de estos desechos, de

tal forma que se eliminen las probabilidades de contaminación de a--

gua y alimentos.

Para lograr lo anterior, esos desechos deben disponerse en forma que:

1. No contaminen ningún abastecimiento de agua.

2. No estén al alcance de insectos, roedores u otros posiblesportadores, que en un momento dado tengan contacto con elagua o alimento que será ingerido por los humanos.

3. Que ' las aguas se traten y se dispongan adecuadamente.

Los sistemas de tratamiento a base de fosas sépticas, se denominan -

sistemas de disposición subsuperficiál de aguas negras y dado las ca

4 .1

2

racterísticas de los mismos, antes que nada, se debe determinar si

el suelo es adecuado para la absorción del efluente de la fosa,pues

en caso de no ser así, será necesario alejar más los desechos, has

ta un lugar en donde el terreno sea apropiado.

Estudio del Suelo

Básicamente, para establecer que un terreno es adecuado se deben sa

tisfacer dos condiciones:

la .) Que la velocidad de infiltración sea lo suficientemente al

ta para no requerir grandes superficies de infiltración.

2a .) Que'la elevación máxima del nivel freático se encuentre --

cuando menos a 1 .20 m . de la superficie . Las formaciones

rocosas u otros estratos impermeables se deben encontrar a

más de 1 .20 m . del lecho de la zanja o cepa, o del fondo -

del 'pozo de infiltración.

Si no se satisfacen estas condiciones, el sitio es impropio para sis

temas subsuperficiales de disposición de aguas negras, excepto para

sistemas aislados.

Pruebas de Infiltración.

En el sitio selecciónado para campo de oxidación se deben hacer cua-

tro o más pruebas de infiltración, espaciadas uniformemente . Estas -

pruebas comprenden las siguientes etapas :

3

la.) Se excava un agujero cuadrado con dimensiones horizontales de 30

cm por lado y con paredes verticales hasta alcanzar la profundidad

propuesta de las zanjas de absorción.

2a .) Con todo cuidado se raspan el fondo y las paredes del hoyo con

una hoja de cuchilla o con un instrumento puntiagudo, para eliminar

las superficies sucias y proporcionar caras naturales de contacto,

por las que pueda infiltrarse el agua . Se saca todo el material suel

to y se coloca en el fondo una capa de arena gruesa o gravilla fina

de 5 cm de espesor para protegerlo de,los sedimentos.

3a .) Se vierte agua clara en el hoyo hasta una altura de 30 cm so-

bre la gravilla ; en la mayor parte de las tierras es necesario re--

llenar el agujero con agua, para que se mantenga el mismo nivel por

lo menos 2 horas, de preferencia, durante la noche . Esto es con el

fin de proporcionar al suelo la oportunidad de distenderse (hinchar

se), para aproximarse a la condición en que se encontrará en la es

tación más húmeda del año y, con esto, la prueba ha de dar resulta-

dos comparables en el mismo suelo, sea que se verifique en la época

de estiaje o durante las lluvias . En suelos arenosos no es necesa-

ria esta etapa.

4a.) 24 horas después de haberse colocado el agua se observará si -

permanece en el hoyo . Si tiene un tirante mayor de 15 cm indicará -

que el terreno es inapropiado . Si el tirante es menor de 15 cm o el

agua se resumió totalmente, se -grega agua hasta obtener un tirante

de 15 cm sobre la grava y se mide el tiempo que ésta tarde en infil

trarse totalmente . Después, se obtiene el tiempo que se requiere pa

rá que el agua baje 2 .5 cm.

Estas cuatro etapas se repiten por separado en cada una de las excá

vaciones hechas.

Funcionamiento de Tanques Sépticos.

Los tanques sépticos constituyen una de las formas más simples

de los procesos anaeróbicos de tratamiento de aguas residuales . Fun

damentalmente, se componen de un tanque hermético, generalmente --

oculto en el suelo, prevaleciendo condiciones anaeróbicas en su in-

terior (ausencid de aire y luz) . El tanque está provisto de placas

deflectoras con el fin de reducir la velocidad de flujo de las aguas

residuales y permitir que se efectúe la sedimentación de los sóli--

dos de alto peso y, por otra parte, evitar que las espumas_y natas

flotantes sean descargadas con el efluente.

Al inicio de la operación del tanque, se efectúa la sedimentación y

la formación de natas ; con el tiempo, se reduce el volumen de la ca

pa de sedimentos y el de las natas y su caracter, en un principio,

altamente ofensivo tiende a desaparecer ; el agua intermedia entre.-

el sedimento y la nata se va convirtiendo en un liquido clarificado

debido tanto al proceso de estabilización biológica como ál proceso

físico de sedimentación.

El proceso de estabilización de la materia orgánica de las aguas re

siduales en los tanques sépticos, denominado "Proceso séptico", es-

tá comprendido en el proceso de estabilización anaeróbico, visto -

en el capítulo anterior.

Biológicamente, los microorganismos del proceso séptico son las --

bacterias anaeróbicas formadoras de ácidos y metano.

La falta de control en la operación de las fosas sépticas impide .

-que las bacterias formadoras de metano permanezcan el tiempo necesa

río en el tanque, para realizar su función completa y, por lo tan

to, no representan un papel importante en el proceso séptico de es-

tabilización.

La acción fundamental del tanque séptico es la hidrólisis de la ma

teria orgánica por medio de las bacterias formadoras de ácidos, de

modo que, la estabilización total se lleva a cabo fuera del tanque

en campos de oxidación o pozos de absorción, en' donde se continúa

el proceso de estabilización de la materia orgánica soluble por me

dio de microorganismos aeróbicos . La principal actividad microbia-

na ocurre en la zona intermedia del líquido, donde los productos -

estabilizados y los microorganismos se descargan con el efluente pe

ri6dicamente.

Las aguas-negras sin ningún tratamiento taponarían rápidamen-

te cualquier tipo de suelo ; el tanque séptico acondiciona estas --

aguas para que se puedan infiltrar con mayor facilidad en el sub--

suelo y, por lo tanto, la función más importante del tanque sépti-

co es' proporcionar una protección para conservar su capacidad de. -

absorción . Para proporcionar esta protección, el tanque séptico -

debe cumplir con tres funciones:

Eliminación de Sólidos.

Al verter aguas negras en el subsuelo, éste se taponará más, mien-

tras más sólidos suspendidos contengan estas aguas, pero si antes

las hacemos pasar a través de un tanque séptico en donde se reduci

rá la velocidad del flujo, los sólidos mayores sedimentarán en el

fondo o se elevarán a la superficie . El tanque retiene los sólidos

y descarga el efluente clarificado.

Tratamiento Biológico.

Como ya se mencionó, dentro del tanque se efectúa un proceso bioló

gico anaerobio, que se denomina "séptico", por medio del cual la -

materia orgánica se transforma en líquidos y gases que no resultan

ofensivos a la salud pública . Además, las aguas negras, , después --

del proceso séptico, causan menos obturaciones que las aguas cru--

das .

Almacenamiento de Natas y Lodos.

Los lodos son el resultado de la sedimentación de partículas sóli-

das en el fondo del tanque séptico, mientras que la nata es la por-

ción parcialmente sumergida de sólidos flotantes aglomerados en la

superficie del fluido del tanque . Los lodos y, enmmnor proporción,

las natas sé digieren con lo que se reduce su volumen ; sin embargo

queda un residuo de materiales sólidos inertes, al que debe propor-

cionarse un espacio de almacenamiento en los intervalos entre las

limpiezas pues, en otra forma, se arrastrarían fuera del tanque y

obstruirían el sistema de infiltración.

Criterios Generales de diseño.

Las fosas sépticas se emplean para el tratamiento de aguas residua

les procedentes de casas-habitación individual o múltiples, escue-

las, campamentos, etc.

Los criterios de diseno para fosas sépticas generalmente, se funda

mentan en el gasto de aguas residuales que puede admitir por día y

en el tiempo .de retención hidráulico . Además, de ciertas recomenda

ciones sobre el dimensionamiento . A continuación, se describen es-

tos criterios de diseño:

Gasto.

Este criterio se fundamenta en la dotación de agua potable por ha-

bitante-día, tanto para casas-habitación individuales como múlti-

ples . Para escuelas se asigna la tercera parte del concepto ante--

rior :

El gasto para casas-habitación individuales y múltiples,

considerando el espacio para almacenamiento de lodos, se

estima en 150 1/hab -día.

El gasto para escuelas, considerando el espacio para al-

macenamiento de lodo, se estima en 501/hab-día .

Tiempo de retención hidráulico.

Este criterio se fundamenta en el tiempo que un volumen unitario -

de agua permanece dentro del tanque, ó sea, desde el momento de en

trada hasta su salida y se expresa en la forma siguiente:

Tiempo de retención = Volumen del tanque = díasGasto Diario

. El tiempo de retención para casas-habitación individua-

les, se estima entre 1 y 2 días.

El tiempo de retención para escuelas, se estima en - -

0 .33 días (8 horas).

. Para casas-habitación múltiples o instalaciones mayo-

res, se consideran tiempos de retención menores de 1 6

2 días.

. El tiempo de retención de lodos, se considera entre 2

y 3 años.

Capacidad del Tanque.

Este criterio se fundamenta en el volumen del tanque, el cual se -

expresa como:

Volumen del tanque = Tiempo de retención x gasto diario

La capacidad mínima para 10 personas, se estima en - -

1 .5 m3 .

. La capacidad máxima para 100 personas, se estima en -

15 m 3 .

Otras recomendaciones.

. La altura minima del liquido en el tanque, se conside

ra de 1 .10 m.

. La relación largo-ancho, se considera de 2 :3.

. La diferencia de altura entre la tuberfa de entrada y

salida, se considera de 0 .05 m.

Principales tipos de fosas sépticas, (dimensionamiento y detalles

de construcción).

En función del numero de cámaras de que constan las fosas sépticas,

se tienen dos tipos fundamentales, de forma geométrica rectangular:

fosas sépticas de una cámara y fosas sépticas de doble cámara.

Fosas sépticas de una cámara.

La figura 4 .1 muestra los detalles de los riisnositivos de entrada y

salida ; del registro para limpieza ; y, del registró para determinar

la altura de los lodos . Asf mismo, ésta figura muestra el dimensio

liamiento y los detalles de construcción para una fosa séptica con-

vencional de una cámara . Las letras que se indican en dicha figura

tienen el siguiente significado :

ia

P L A N T A

C O R T EE

FIC . 4 .1 DETALLES DE UNA FOSA SEPTICA CONVENCIONAL . ,

ENTRADA

11

L = Largo interior del tanque.

A = Ancho interior del tanque.

hi= Altura del tirante menor.

h2= Altura mayor.

h3= Nivel del lecho bajo

H = Profundidad máxima.

E = Espesor de muros (tabique o piedra).

Los valores de estas acotaciones para fosas sépticas con capacidad

para 10 y 100 personas se indican en la tabla 4 .1 . En tabla 4 .2 --

se presentan los materiales y la cantidad aproximada, requeridos -

para la construcción de ' una fosa séptica con capacidad para 10 per

Son as .

Fosas sépticas de doble cámara.

Aunque con frecuencia se emplean fosas sépticas de una cámara, son

preferibles las de dos o más cámaras en serie . En una fosa séptica

de doble cámara, el primer compartimiento proporciona ' sedimenta- -

ción, digestión y almacenamiento de lodos . El segundo compartimien

to, proporciona sedimentación adicional y almacenamiento de lodos,

sirviendo como protección contra la descarga de lodo y otros mate-

riales que pueden escapar de la primera cámara . La figura 4 .2 mues

tra los detalles y las principales dimensiones de una fosa séptica

convencional de doble cámara . Los detalles de construcción indica-

dos en la figura 4 .1, también se pueden considerar para este tipo

de fosas sépticas .

12

TABLA 4 .1 ACOTACIONES PARA FOSAS'SEPTICAS CON CAPACIDAD PARA

10 Y 100 PERSONAS.

Personas servidas Capacidadde

Tan quem 3

n

C O T A C I O N SServicio

L A hi h2 h3 HE

Doméstico Escolar Tabique Piedra

1 0 30 1 . 5 1 .90 0.70 1 .10 1 .20 0.45 1 .68 0 .14 0 .30

100 300 15 .0 4.40 1 .80 1 .80 2 .00 0 .75 2.48 0 .28 0 .30

TABLA 4 .2 MATERIALES REQUERIDOS PARA LA CONSTRUCCION DE UNA

FOSA SEPTICA CON CAPACIDAD PARA 10 PERSONAS.

C O N C E P T O C A N T I D A D

Tabique recocido 7 x 14

x

28 400 pzas.

Cemento gris 250 Kg.

Arena 1 .5 m 3

Calidra o Cal 0 .5 a 3

Varilla 3/8" 0 SO Kg

Alambre recocido No . 18 1 Kg

Codo de 90 x 6" 0 2 pzas.

"T" de 4" 0 -

1 pza.

Tubo de 6" 0 Variable

Tubo de 4" 0 Variable

Concreto 0 .475

m 3

Aplanado de cemento 8 .0

m?

Excavación 5 .50

m 3

13

REGISTRO

DEFLECTOR PARAORIFICIO

ESPUMA

FIG. 4 .2

FOSA SEPTICA CONVENCIONAL DE DOBLE CAMARA

14

Especificaciones para tanques sépticos.

Los tanques sépticos como ya dijimos antes, deben ser herméticos y'

estar construidos de materiales resistentes a la corrosión y a la

putrefacción considerándose que en cualquier lugar son aceptables

. los construidos de concretó, metales revestidos, arcilla o barro

vitrificado, bloques prensados de hormigón y ladrillos cocidos„ 16

mismo que tanque de hormigón reforzado, 'bién sea precolados o cola

dos en el sitio.

Descarga.

La descarga del tanque se debe colocar de tal forma que al mismo -

tiempo que se retenga la espuma y toda la materia flotante, se evi

te la salida de sólidos . Para esto es recomendable que para tan- -

ques rectangulares, el dispositivo de descarga se instale a una --

distancia bajo la superficie del liquido, equivalente al 40% del -

tirante del mismo ; en tanques cilíndricos horizontales, esta dis-

tancia se puede reducir al 35%.

El dispositivo de descarga debe sobresalir del nivel del liquido -

hasta unos 3 cm bajo la cubierta del tanque para permitir la sali-

da de los gases.

Limpieza.

Cuando se hayan acumulado bastantes sólidos o natas, los 'tanques -

sépticos deberán limpiarse, pues, como ya se ha dicho, se corre el

riesgo de permitir la salida de sólidos, que obstruirán el sistema

15

de infiltración . Normalmente los tanques sépticos no requieren lim-

pieza antes de 5 años . de operación, pero es necesario inspeccionar-

los cuando menos cada año.

La inspección se lleva a cabo, determinando los espesores de nata -

y sólidos, dependiendo de esto, y en función de las características

de diseño, se evaluará la necesidad de limpieza . En general, el tan

que ha de limpiarse, cuando el fondo de la capa de nata se hallé a

unos 8 cm apróximadamente de la toma del dispositivo de descarga, o

bien, cuando los lodos alcancen los límites permisibles que se mues

tran en la siguiente tabla:

TABLA 4 .3 ACUMULACIONES PERMISIBLES DE LODOS

Capacidad líquidd Profundidad del Líquido, cm_

del tanque, m 3 75 loo

125

150_

Distancia del extremo inferiorde la descarga a ladel lodo, cm .

cúspide --

1 .9 22 32 42 50

2 .3 15 24 34 45

3 .0 10 18 25 32

3 .4 6 12 18 25

3, .8 6 12 16 20

El espesor de la nata se puede medir con una pértiga a la que se ha-

ya fijado una aleta con una bisagra ; el bastón se fuerza a través -

de la capa de nata hasta que la aleta se desplace a la posición ho-

rizontal con lo que, al izar de nuevo el bastón, se aprecia el fon-

16

do de la capa de nata ; con el mismo instrumento se puede determinar

la distancia al fondo del dispositivo de descarga.

Para determinar el espesor de lodo y la profundidad del líquido, se.

usa una pértiga que tenga en un extremo un isopo largo de trapos o

toallas blanca, que se hace descender hasta el fondo del tanque y,

para evitar las partículas de nata, el lugar apropiado de introduc-

ción es a través del dispositivo de descarga . Después de 3 minutos

si la pértiga se iza con cuidado, se puede distinguir la linea de -

lodos, por las partículas que quedan adheridas a la tela . En la fi-

gura 4 .3 se muestran éstas pértigas.

La limpieza se verifica sacando los lodos del tanque y se puede dis

poner de ellos en diversas formas ; bien sea sepultándolos en un lugar ,

deshabitado, o en un sistema de alcantarillado sanitario previo per

miso de las autoridades correspondientes, pero• nunca deberán verter

se directamente en un alcantarillado pluvial o en una corriente de

. agua. Cuando se efectúa la limpieza, se debe tener cuidado de venti

lar perfectamente el tanque antes de introducirse en é1, y la perso

na que se va a meter, se atará una cuerda a la cintura, sujetada en

su otro extremo por una persona fuerte que pueda sacarlo si al tra-

bajador le llegaran a afectar los gases.

Sistemas Complementarios de Fosas Sépticas.

Sistemas de Infiltración.

La selección del sistema de . infiltración dependerá de su localiza--

PERTIGA PARAMEDIR LA NATA

FIG. 4 .3

NEDICION DE LODOS Y NATAS DE UN TANQUE SEPTICO

90

150

TRAPOS

BLANCOS

90

PERTIGA PARA

MEDIR LODOS

TANQUE

SEPTICO

18

ción en la zona en consideración, pues se debe mantener una distan-

cia segura entre el sitio escogido y cualquier fuente de abasteci--

miento de agua . Esta distancia se ha de determinar para cada caso -

particular y lo único que se podría generalizar, con sus debidas li

mitaciones, es que su distancia mínima a cualquier pozo de abasteci

miento de agua, será de 30 m y la minima a cualquier río o arrdyo -

será de 15 m.

Para determinar las distancias permisibles seguras entre los pozos

de agua y los sistemas subsuperficiales de disposición, se deben -

considerar todos los detalles pertinentes sobre los pozos locales,-

tales como profundidad, tipo de construcción, zona vertical de in--

fluencia, etc ., lo mismo que los datos sobre formaciones geológicas

y la porosidad de los .estratos subsuperficiales.

Pozos de Infiltración.

Un pozo de infiltración es un pozo cubierto, con revestimiento de -

juntas abiertas, a través de las cuales se infiltra el efluente del

tanque séptico en el suelo poroso que lo rodea . Se le considera me-

nos deseables que el campo de absorción, y nunca se debe usar cuan-

do exista la posibilidad de contaminación de las aguas freáticas . -

Cuando se vayan a usar en substitución de los campos de absorción,

la perforación del pozo debe terminar a cuando menos 1 .20 m sobre -

el nivel de aguas freáticas . Se debe aclarar que en algunos casos,-

sobre todo cuando el campo de infiltración es poco profundo, el po-

zo de infiltración se puede utilizar bien sea como alternativa o --

bien como suplemento del mismo .

19

Cámara de Oxidación.

Cuando el terreno es pequeño para construir un campo de oxidación

ó uh filtro subterráneo de arena, se puede instalar un filtro ane-

xo al tanque séptico, hecho de material impermeable, enterrado y -

tapado, con ventilación al exterior . Sus dimensiones se calculan a

razón de 0 .1 m de material filtrante por persona y para 10 perso-

nas . La figura 4 .4 muestra los detalles de una cámara de oxidación.

Condiciones de Operación y Mantenimiento.

Las condiciones de operación y mantenimiento se pueden resumir en

los siguientes puntos.

. Antes de poner en servicio un tanque séptico recién construido,

se debe llenar con agua y de ser posible, verterse unas 5 cube-

tas con lodos procedentes de otro tanque séptico, a fin de ace-

lerar el desarrollo de los organismos anaerobios.

. El tanque séptico se debe inspeccionar cada doce meses, cuando

se trate de instalaciones domésticas y cada seis meses cuando -

se trate de escuelas y otros establecimientos públicos e indus-

triales.

. Al abrir el registro del tanque séptico para hacer la inspec- -

ci6n o la limpieza, se debe tener cuidado de esperar un rato -

hasta tener la seguridad de que el tanque se ha ventilado ade--

cuadamente, pues los gases que se acumulan en él pueden causar

z0

cdmara de oxidación.

lO capa de confitillo de 5m/m Ode 10 cmda espesor.

22

capa de pram de 3cm.O de 20 cm deespesor.

33

capo de grow de 3 .6 cm Ode 20 cm deespesor,

Acapa de grava o piedra de río de 6.10cm 0de 30 etc . de espesor

.arlaal•

P L A N T A

DETALLE DEL TUBO DE DISTRIBUCION DEL FILTRO

f')ft=tt

ttttt longs

0• l.jco ea ¡ado ?Geo..

teer•olwdrrd.6a0.e can walla

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Al mom a.

aewr .Ñ.

Teo do corm porn mo d. a cw . eedoeodo ojunta obl•rta eerl•odalo ¡oota coo Cortó . ¡Idoltranado

C O R T E

A— A

CORTE B — B

FIG. 4 .4

DETALLES DE UNA CANARA DE OXIDACION

21

explosiones o asfixia . NUNCA SE USEN CERILLOS 0 ANTORCHAS PARA

INSPECCIONAR UN TANQUE SEPTICO.

. La inspección del tanque tiene por objeto determinar : a) La dis

tancia del fondo de la nata al extremo inferior del tubo de sa-

lida, que no debe ser inferior a 8 cm y b) El espesor de los lo

dos acumulados, no debe exceder alas limites ver tabla 4 .3.

Comúnmente la limpieza se efectúa por medio de un cubo provisto

de un mango largo, o bombeando los lodos a un camión-tanoue enuinado-

con una bomba para extracción de lodos . Es conveniente no ex- -

traer todos los lodos, sino dejar una pequeña cantidad que ser-

virá de inoculante para las futuras aguas negras.

. El tanque séptico no se debe lavar ni desinfectar después de ha

ber extraído los lodos . La adición de desinfectantes u otras --

substancias químicas perjudican su funcionamiento, por lo que -

no debe recomendarse su empleo.

. Los lodos extraídos se deben enterrar en zanjas de unos 60 cm -

de profundidad.

. La caja de distribución se debe u. oeccionar cada 3 6 6 meses -

para verificar si no hay sedimentos, lo que indicarla un mal --

funcionamiento del tanque séptico.

. Los campos de oxidación, zanjas filtrantes, filtros subterrá- -

neos y cámaras de oxidación, deben inspeccionarse periódicamen-

te, pues con el tiempo se irán depositando materias sólidas que

22

tienden a obturar los huecos del material filtrante, con lo que

el medio oxidante comenzará a trabajar mal y en ese caso habrá

necesidad de levantar la tubería y cambiar el material filtran-

te o construir un nuevo campo.

Los tanques sépticos que se abandonen o condenan deben rellenar

se con tierra o piedra.

. Las personas encargadas del mantenimiento y conservación de los

tanques sépticos deberán usar guantes y botas de hule.

Tanques Imhoff.

Los tanques Imhoff fueron ideados para estabilizar anaeróbicamente

la materia orgánica de las aguas residuales domésticas en la misma

unidad en que se realiza la operación de sedimentación.

Un tanque Imhoff típico se compone de un tanque con dos comparti-

mientos, a diferente nivel . El compartimiento del nivel superior -

se denomina cámara de sedimentación o de flujo ; el compartimiento

del nivel inferior se denomina cámara de estabilización o de diges

ti6n ; a los espacios laterales superiores, comprendidos entre las

paredes de las cámaras se les denomina cámaras de gases o natas . -

Tanto la cámara inferior como la superior contienen una sección de

fondo tipo tolva con paredes inclinadas . El fondo de la cámara su-

perior está ranurado y uno de los lados inclinados es más prolonga

do para hacer la funci5n de trampa evitando el acceso de productos

de la cámara de estabilización hacia la cámara de sedimentación . -

23

La remoción de lodos estabilizados se lleva a cabo por carga hidráu

lita empleando dispositivos tubulares . La figura 4 .5 muestra las --

partes fundamentales de un tanque Imhoff típico.

Operacionalmente, a medida que el agua residual fluye a través de -

la cámara superior se efectúa la sedimentación, los sólidos sedimen

tados se concentran en el fondo y pasan por la ranura a la cámara -

inferior en la que se realiza el proceso de estabilización . Los pro

ductos de la estabilización, gases y algunas partículas digeridas,-

se acumulan en las cámaras de gases y natas.

Normalmente, en los tanques Imhoff el flujo es reversible, o sea

que se puede invertir su dirección según los requerimientos de la -

operación.

Existen diversas formas de tanques Imhoff, rectangulares y circula-

res, pero siempre presentan un cámara o cámaras superiores por las

cuales pasan las aguas negras en su periodo de sedimentación, ade-

más de otra cámara inferior donde la materia sedimentada permanece

estática para su digestión anaerobia . De la forma del tanque se ob-

tienen varias ventajas:

. Los sólidos sedimentables alcanzan la cámara inferior en menor -

tiempo.

. La forma de la ranura y de las paredes inclinadas que tiene la -

cámara acanalada de sedimentación, obligan a tomar un camino ha-

cia arriba que no perturba la acción sedimentadora .

24

GANARA DE OASES

N RANURA II

// 1 1

/ CAMARA DE GASES

n

II

/

ESPECIFICACIONES DEL TANQUE IMHOFF:

GASTO • SG 1/.Tp

• 28CARGA SUP. = 24 m3/ 02^ dCARGA EN EL VERTEDDR=SOOmGR'LINEAL/d

C 0 R -T EA-AVOLUMEN PARA LODOS= 63O M3AREA DE ESPUMAS=2O% DEL TOTAL I IINQ

FI .6. 4.5

1LU5TRACION T DINENSIONANIENTO DE UN TANOUE INHOFF TIPICO

25

En resumen los tanques se componen básicamente de tres cámaras o -

compartimientos que son:

. La sección superior que se conoce como cámara de

derrame continuo o compartimiento de sedimentación.

. La sección inferior que se conoce como cámara de --

digestión de los lodos.

. El respiradero y cámara de natas (o espumas).

El tanque Imhoff no tiene problemas mecánicos y es relativamente -

económico y fácil de operar . Provee la sedimentación y digestión

de los lodos en una sola unidad y produce un efluente primario de

calidad satisfactoria, eliminandc de 40 a 60ó de sólidos suspendi-

dos y reduciendose la DBO de un 25 a 35%.

Criterios de Diseño.

Compartimiento de sedimentación . Las dimensiones de la cámara de -

sedimentación están determinadas por la velocidad de escurrimiento,

el tiempo de retención y la cantidad y calidad de aguas negras por

tratar.

Cuando se van a tratar aguas negras domésticas, los períodos mini-

mos de retención varían de 1 1/2 a .4 horas, siendo 2 horas el pe--

riodo más común . Antes de un tratamiento de lodos activados, es su

ficiente un período de retención de 1 a 1 1/2 horas ; antes de una

filtración continua o de filtración en arena, 2 horas ; y como tra-

tamiento único 2 a 3 horas . Estos datos están referidos a escurri-

26

miento o temporada de estiaje.

La velocidad del escurrimiento no debe exceder de 1 pie/min (30 .5

cm/min), ya que una velocidad mayor disminuiría la eficiencia de -

la sedimentación . Un periodo más largo, podría originar un efluen-

te séptico o alterado.

La aplicación superficial debe ser de 24 .4 m 3 /día/m2 de área super

ficial del tanque, pudiendo aumentarse a 36 .6 m3 , antes de un tra-

tamiento de lodos activados o cuando se use recirculación . El fon-

do de la cámara de sedimentación debe tener una pendiente no menor

de 5 :4, con el fin de que el material que se sedimenta descienda a

la cámara de digestión de lodo . Para la limpieza de estas superfi-

cies inclinadas se cuenta con un paso en la parte superior del tan

que, por el cual se introduce una escoba de caucho para remover y

arrastrar los depósitos acumulados . El material utilizado para - -

construir las paredes y el fondo de la cámara de sedimentación de-

ben ser lo más lisas posibles ' para evitar la retención del lodo ; -

el material más usado es el concreto.

La relación de longitud-ancho, varía entre 5 :1 y 3 :1, con la pro--

fundidad de la abertura aproximadamente igual al ancho . La longi--

tud del compartimiento no debe exceder de 30 m . Es conveniente - -

usar longitudes pequeñas, con el objeto de facilitar y mejorar la

distribución del lodo . El ancho de la cámara está determinado por

consideraciones económicas y conveniencias . En general es conve- -

niente que la cámara sea relativamente estrecha para evitar la for

mación de corrientes transversales . La profundidad debe ser relati

27

vamente pequeña para permitir que las partículas puedan llegar a -

la abertura, antes de que lleguen al final de su recorrido.

Algunas veces se establecen dos o más cámaras de sedimentación so-

bre una cámara de digestión, a fin de evitar mayores profundidades

que requerirán de una pendiente adecuada en los lados de la cámara.

Una objeción que puede hacerse a las cámaras múltiples de escurri-

miento y sedimentación es la posibilidad de que haya intercambio -

de líquido de una cámara a otra, a través de la cámara de diges- -

tión común.

Los dispositivos de entrada y salida deben colocarse de un modo -

tal que pueda invertirse la dirección del escurrimiento en el tan-

que, y el lodo acumulado pueda distribuirse uniformemente en las -

tolvas de la cámara de digestión . Las aguas negras deben salir de

la cámara de sedimentación sobre un vertedero largo, para reducir

a un mfnimo las variaciones del nivel de las aguas negras en el -

tanque . El borde libre o distancia vertical entre la parte supe- -

rior de la pared del tanque y la superficie del agua, debe variar

entre 45 y 60 cm.

Los gases de la digestión del lodo son muy sensibles a ligeros cam

bios de presión . Un descenso en el nivel de las aguas negras permi

tiré una expansión de los gases comprimidos, que puede impulsar vio

lentamente el lodo de la cámara de digestión . El ligero efecto de

agitación que producen las burbujas ascendentes de gas, es conve-

niente ya que pone al lodo fresco más rápidamente en contacto con

28

los agentes bacterianos activos.

Deben colocarse a la entrada y a la salida deflectores colgantes,

sumergidos de 30 a 50 cm y proyectándose unos 30 cm por encima de

la superficie de las aguas negras ; en los tanques grandes, deben -

colocarse, asf mismo,deflectores intermedios, para evitar el movi-

miento de las espumas o su paso al efluente . Un tanque Imhoff que

esté funcionando correctamente, no deberá tener ninguna espuma so-

bre la superficie de las aguas negras en la cámara de'sedimenta -

ción.

Abertura . La abertura situada en el fondo de la cámara de sedimen

tación, no dehe tener menos de 15 cm entre sus bordes, medidos a -

lo largo de la inclinación de la tolva . El borde mas bajo debe pro

yectarse 15 a 30 cm en forma horizontal bajo el borde superior, -

con el objeto de evitar el retorno de los gases al compartimiento

de sedimentación, o puede utilizarse una viga triangular tomo de--

flector, bajo la abertura.

Cámara de digestión . Debe diseñarse de modo tal que pueda almace-

nar el lodo durante 2 meses, correspondiendo el periodo mas largo

para instalaciones pequeñas.

La capacidad efectiva de la cámara se considera que es, el volumen

total de la misma, aproximadamente 15 cm por debajo del borde infe

rior de la abertura. Puede establecerse como principio general, -

que el compartimiento del lodo debe ser suficientemente grande pa-

ra que no tenga que extraerse el lodo excedente durante el invier-

29

no en que la acción biológica es lenta.

La cámara de digestión consiste en una, dos o tres tolvas, con pen

diente en la pared de 1 :2 ó más inclinada . La finalidad de mayor -

inclinación, es concentrar el lodo en el fondo de la tolva.

Respiradero y Cámara de Natas (o espuma) . El volúmen de esta cáma-

ra es de aproximadamente la mitad del volumen de la cámara de di--

gestión . La superficie expuesta a la atmósfera debe ser del' 25 al

30% de la proyección horizontal de la parte superior de la cámara

de digestión.

Todas las partes de la superficie del tanque deben ser accesibles,

para que puedan distribuirse o extraerse la espuma y los objetos -

flotantes . Las ventilas para gases deben construirse de tamaño con

veniente, de manera que se pueda penetrar al tanque cuando esté va

cío.

Extracción del lodo . En la mayor parte de los tanques Imhoff se -

extrae el lodo por gravedad, bajo una carga hidrostática de 1 .2 a

1 .8 m . El tubo de extracción del lodo no debe tener menos de 20 cm

de diámetro . El lodo se descarga a un canal, situado a un lado del

tanque . Después escurre por gravedad a lo largo de dicho canal, o

se bombea a lechos de secado o a otro lugar de disposición.

Resultados de los tanques Imhoff.

Los tanques Imhoff tienen la ventaja, sobre las fosas sépticas, -

que no descargan lodo en el líquido saliente, salvo unos casos - -

30

anormales . El tanque Imhoff contribuye a la digestión del lodo me-

jor que una fosa séptica y produce un liquido residual mejor que

el de un tanque de sedimentación simple . El lodo se seca y se eva-

cua con más facilidad que el procedente de las fosas sépticas o de

los tanques de sedimentación simple . Esto se debe a que contiene -

de 90 a 95% de humedad. Cuando sale del tanque es casi negro, escu

rre libremente y está lleno de pequeñas burbujas de gas, que se ex

pande al cesar la presión que hay en el fondo del tanque, lo que -

da al lodo una consistencia porosa o esponjosa, que facilita la de

secación . Cuando está seco, tiene un olor que no es desagradable .-

Puede usarse para relleno de terrenos baldíos, sin riesgo de ulte-

rior putrefacción.

Estos tanques producen, en ocasiones, malos olores, aún cuando su

funcionamiento sea correcto . Tienen tendencias a estimular la for-

mación de espumas . Esta formación de espumas, es semejante a veces

a una ebullición, puede ser violenta, lanzando las espumas por las

ventilas para gases, o el lodo, a través de la abertura al finte- -

rior de la cámara de sedimentación, perjudicando al efluente . La -

espuma de la cámara de transición, puede alcanzar gran espesor o -

solidificarse por bajas temperaturas, impidiéndose el escape de -

los gases, lo que origina que el lodo penetre en la cámara de sedi

mentación.

Limitaciones para la Instalación de Tanques Imhoff.

Las aguas negras que se introducen en estos tanques, no necesitan

31

tratamiento preliminar, salvo el paso por una criba gruesa y la se

paración de las arenillas . Funcionan mejor en climas calurosos o -

donde la cámara de digestión del .lodo esté caliente y cuando la na

turaleza de las aguas negras sea tal que no se establezcan condi-

ciones de acidez en el compartimiento de digestión . Es difícil su

construcción en arena flufda o en roca y deberán tomarse precausio

nes cuando el nivel freático sea alto, para evitar que el tanque -

pueda flotar o ser desplazado cuando se vacía . Son más adecuados

para ciudades pequeñas y para comunidades o instituciones donde no

se necesite una atención constante y cuidadosa, y el efluente sa-

tisfaga ciertos requisitos para evitar la contaminación de las co-

rrientes .

Operación y Mantenimiento.

Inicio de la Operación.

Es recomendable iniciar la operación de estos tanques en la primave

ra o a principio del verano, cuando la temperatura en el comparti-

miento de lodos es lo suficientemente alta para promover una diges-

tión rápida.

Llenar el tanque con agua limpia, se inocula con lodos de digestión

activa, provenientes de un tanque Imhoff cercano o de algún diges-

tor de lodos, debiendose controlar el pH en el comportamiento de lo

dos, para mantenerse arriba de 6 .8, para prevenir cualquier condi--

ción ácida desfavorable para una digestión adecuada . Esto puede lo-

grarse mediante la adición de lechada de cal, en forma gradual al -

32

influente, .o agregando cal en la cámara de natas . No agregar una -

gran cantidad de cal en un Tiempo muy corto, pues . la acción repen-

tina del químico tiende a alterar ladigesti6n.

Operación y Conservación de las Unidades.

Rejillas.

Las rejillas deben limpiarse tan frecuentemente como sea necesario,

por medio de su rastrillo, colocando el material recogido en la pla

taforma superior de la rejilla, para que escurra bien.

Una vez escurridos los materiales recogidos, se vierten aun reci-

piente con tapa, como botes de basura, al que se hacen pequeñas per

foraciones en el fondo . En este recipiente se lavan los desechos -

con agua a presión.

Cuando el volumen sea el limite, los lodos se vacían del recipiente

para incinerarlos o sepultarlos.

Cuando sea conveniente se raspan las rejillas y las paredes de la -

caja, para eliminar las grasas acumuladas, las que se incorporan al

tanque Imhoff.

Desarenador.

Por lo general los desarenadores constan de dos canales de paso, pa

ra operarlos alternativamente, para efectos de mantenimiento.

El canal que se va a limpiar se drena convenientemente .

33

Los sedimentos se extraen con palas . o cubetas y se les trata en la

misma forma que a los desechos de las rejillas.

Tanques Imhoff.

Operación de la cámara de sedimentación.

Las grasas y los materiales flotantes en la superficie de la cámara

se desnatan diariamente . En ocasiones se recomienda que las natas -

recogidas se sepulten, cubriéndolas con tierra . Al desnatarse, debe

tenerse cuidado de no alterar la corriente.

Las paredes verticales y las de la tolva deben rasparse interiormen

te, cuando menos dos veces por semana.

La ranura del fondo de la tolva, por donde se descargan los sedimen

tos, debe conservarse libre de obstrucciones, para lo cual se lim--

pia semanariamente (usando una cadena con mango) la que se arrastra

a través de toda la ranura, a la vez que se le da su movimiento de

sube y baja.

Los bordes de entrada y salida deben encontrarse perfectamente des-

pejados, para lo cual se inspeccionan diariamente.

En aquéllas unidades construidas para invertir el sentido del flu--

jo, se recomienda cambiar periódicamente tal sentido, para unifor-

mar el almacenamiento de lodos.

Operación de la cámara de digestión.

La descarga de lodos debe hacerse antes de que su nivel llegue a es

34

tar cerca de 45 cm de distancia de la ranura del compartimiento de

sedimentación. Es preferible descargar pequeñas cantidades con fre

cuencia, que grandes cantidades dejando pasar mucho tiempo . Los lo

dos deben descargarse a velocidad moderada y regular el flujo para

que no se forme un canal a través de los lodos que permita que se

descarguen lodos parcialmente digeridos . Antes de que llegue al in

vierno, deben descargarse casi todos los lodos, con excepción de -

los que se necesiten para siembra (apróximadamente un 20%), dejan-

do así el espacio necesario para los que se acumulen durante el in

vierno, que es cuando la digestión es muy lenta . Cuando menos una

vez al mes, debe determinarse el nivel a que lleguen los lodos en

su compartimiento . Para conocer el nivel de los lodos se usa una -

sonda, la que se hace descender cuidadosamente a través de la ven-

tila de gases, hasta que se aprecie que la lámina de la sonda sien

ta sobre la capa de lodos ; este sondeo debe verificarse cada 15 --

días o cada mes, según la velocidad de acumulación que se observa.

En tanques de flujos invertibles, es recomendable hacer los son- -

deos en los extremos del tanque, para determinar si hay tendencia

aacumularse en algunos de ellos.

Los lodos digeridos se extraen de la cámara de digestión destapan-

do o abriendo la linea de lodos y dejándolos escurrir hacia los le

chos de secado . Un lodo bien digerido es de textura granular, de -

color negruzco y de un olor que se describe como alquitranoso, -

con un pH mayor de 7 .0 ; por regla general, tiene la propiedad de -

deshidratarse rápidamente, lo que se advierte al separarse los lo

35

dos de inmediato, del agua en que estaban suspendidos.

Los lodos deben extraerse lentamente, para evitar que se apilen en

los lechos de secado, procurando que se distribuyan uniformemente

en la superficie de tales lechos.

La extracción de los lodos debe suspenderse cuando se empiecen a -

notar cambios en su color, esto es, cuando comiencen a presentarse

estrías de color gris o café, lo que ya indica que los lodos no -

han alcanzado su completa maduración . Se recomienda que, en opera-

ción normal, no se extraiga más de la mitad de los lodos.

Si la linea de lodos se tapa, debe desprenderse el tapón que se ha

. formado, por medio de una garrocha, que se introduce por la ranura

ascendente de la T.

Se recomienda que la extracción de lodos se verifique cada 15 dfas,

o con mayor frecuencia si llega a observarse que la acumulación es

excesiva.

Al terminarse el vaciado de los lodos, debe lavarse la línea de ex

tracción con agua •a presión, para evitar que los lodos retenidos -

se endurezcan y obturen la línea.

Las ventilas de gas de la cámara de digestión, deben encontrarse -

libres de natas o de sólidos flotantes, que hayan sido acarreados

a la superficie por las burbujas de gas . Para hundirlas de nuevo,-

es conveniente el riego con manguera a presión, si no se logra es-

to, es mejor extraerlas y sepultarlas inmediatamente, o bien inci-

36

nerarlas previo secado . La experiencia indica la frecuencia de la

limpieza, pero cuando menos, debe realizarse mensualmente.

Debe hacerse todo lo posible para impedir la formación de espumas,

debido a que a veces es muy difícil corregir esta situación una -

vez que se ha presentado . La formación de espumas, va asociada ge

neralmente con una condición de acidez en los lodos y puede preve

nirse en tales casos, o corregirse mediante un tratamiento con '-

cal, para contrarrestar la acidez de los lodos . Existen medidas -

sencillas, que en ciertas circunstancias mejoran esta situación.

Generalmente se ayuda a corregir esto usando cal hidratada, la --

cual se agrega por los respiraderos o por separado en los digesto

res . Conviene agregar una suspensión de cal a razón de 5 kg --

por cada 1000 habitantes, mezclándose con la nata y la espuma so-

brenadante en las ventilas del gas, repitiéndose este tratamiento

perfodicamente, hasta que el pH de los lodos se encuentre entre -

7 .0 y 7 .6.

Algunas veces se mejoran las condiciones retirando el tanque del

servicio si es posible por algunos días y dejándolo Ñposar.

Limpieza de la Cubierta del Tanque.

Cuando menos una vez por semana debe limpiarse la cubierta del -

tanque, con agua a presión y cepillado .

37

Temperatura de los lodos.

Se recomienda que en cada descarga de lodos, se tome la temperatu-

ra del material que está escurriendo, lo mismo que la temperatura

ambiente . Con esto se tiene una indicación muy valiosa de las con-

diciones en que se esta verificando la digestión.

En la figura 4 .6 se aprecian las herramientas necesarias para el -

mantenimiento de todas las partes del tanque Imhoff.

Lechos de secado.

Debe determinarse experimentalmente .cual es el espesor más conve--

niente de la capa de los lodos en proceso de secado . Es posible -

que, en clima seco, se pueda secar rápidamente una capa de lodos -

de 0 .30m deespesor.

No deben vaciarse lodos húmedos sobre lodos secos o parcialmente -

secos . Antes de recibir los lodos, deben limpiarse los lechos para.

eliminar los residuos de Iodos secos, las basuras y restos de vege

tación que se hayan acumulado.

Se observa que los lodos digeridos que han perdido suficiente hume

dad, se enjutan y se agrietan, pudiendo entonces manejarse con pa-

la para retirarse del lecho . Por lo general, bastan unas dos sema-

nas de secado.

Los lodos digeridos secos constituyen un buen abono y debe estimu-

larse su empleo, bien sea utilizándose en los prados o jardines mu

nicipales, o permitiendo que el público disponga libremente de los

38

HE RRAMI ENTAS

~••~

~ T '+ " ~

RASPADOR

DESNATAD OR

LIMPIADOR DE RANURAS

XSONDA PARA LODOS

FIG.4 .6 HERRAMIENTAS EMPLEADAS PARA LA LIMPIEZA DE LOS TANQUES IMHOFF

PALA DESNATADORA

39

mismos, aunque. advirtiendo que no se apliquen para elcultivo de le

gumbres que se consuman crudas .

40

CUESTIONARIO TEMA 4 .1

1 . ¿ Qué otro nombre reciben los sistemas de tratamiento con base

en fosas sépticas?

2 . ¿ Qué condiciones debe satisfacer un terreno para establecer -

fosas sépticas?

3 . ¿ A qué tipo de proceso biológico corresponden las fosas sép-

ticas?

4 . ¿ En dónde se efectia el tratamiento complementario del efluen

te de las fosas sépticas?

5 . ¿ Para qué clases de aguas residuales se emplean las fosas séE

ticas?

6. ¿ Que se entiende por tiempo de retención hidráulico?

41

7 . ¿ Cuáles son los tipos más comunes de fosas sépticas?

$ .

Mencione las partesprincipales que componen a una fosa sép

tica

9. ¿ Con qué frecuencia se deben inspeccionar las fosas sépticas?

10 . ¿ Cuáles son los objetivos de la inspección de las fosas sep-

ticas?

11 . ¿ Cuá1 es la diferencia fundamental entre una fosa séptica y

un tanque Imhoff.en función de la estabilización de la ma-

teria orgánica?

42

12. Mencione las partes fundamentales que integran a un tanque

Imhoff

13. ¿ Para qué tipo de aguas residuales se emplean los tanques --

Imhoff?

14 . ¿ En qué épocas del año se recomienda el inicio de la opera-

ción de los tanques Imhoff?

15 . ¿ Con qué frecuencia se deben remover las natas y materiales

flotantes de la cámara de sedimentación?

16 . ¿ Qué criterio se sigue para proceder a descargar los lodos -

de la cámara de digestión?

43

17 . ¿ Con qué frecuencia se debe verificar la extracción de lo--

dos?

18. ¿ En qué momento se debe suspender la extracción de lodos?

19 . ¿ Como se puede eliminar la excesiva producción de espuma en

la cámara de digestión?

20 . ¿ Con qué frecuencia se debe limpiar la cubierta del tanque?

44

4 .2

PRETRP.TAMIENTO

Antes de que las aguas residuales domésticas sean tratadas en los -

procesos principales de tratamiento, requieren de un pretratamiento.

El propósito fundamental de esta operación consiste en eliminar ma-

teriales, tales como arenas y otros residuos que pudieran dañar o -

interferir con el adecuado funcionamiento del equipo de las plantas

de tratamiento . En primer lugar, se deben cribar las aguas residua-

les para quitarle todos los objetos grandes como son los pedazos de

madera y sólidos mayores que podrían dañar el equipo o tapar las tu

berras ; también, se deben remover todos los materiales abrasivos co

mo son las arenas, con el objeto de proteger las bombas y prevenir

la formación de sólidos pesados en el fondo de los tanques, tuberías,

etc . Finalmente, el agua residual ya pretratada, preferentemente, -

deberá elevarse a una altura suficiente que permita, por medio de -

la fuerza de gravedad, que el flujo pase a lo largo del resto de la

planta de tratamiento . Las siguientes secciones examinan en detalle

las cribas, los dispositivos para remoción de arena y las plantas -

de estaciones de bombeo.

Métodos de Pretratamiento.

4 .2 .1

Cribas.

Con el objeto de proteger de taponamiento o daños a las bombas y -

otros equipos debido a los sólidos mayores que se encuentran en las

aguas residuales, se debe de instalar antes de las estaciones de --

bombeo alguna clase de dispositivo de cribado que detenga estos sólidos .

45

Tipos de Dispositivos para Cribado.

Existen varios tipos de dispositivos para cribado que pueden apli-

darse a diseños de plantas municipales . Los tipos principales se -

mencionan en la tabla 4 .4 . Además, se presenta un diagrama simpli-

ficado de rejillas de limpieza manual y mecánica, (figura 4 .7 y 4 .8).

Características de las rejas.

En el tratamiento de aguas residuales, las rejas de barras se usan

para proteger bombas, válvulas, tuberías y otros dispositivos, del

daño o taponamiento por trapos y objetos mayores.

Las rejas de cribado grueso, normalmente, consisten de un arreglo -

vertical y horizontal de barras paralelas con el mismo espaciamien

to . Los criterios para el claro de las rejas, comunmente de 1 .9 a -

10 .2 cm, son la operación posterior al cribado y el tamaño máximo de

partícula que se puede remover efectiva y económicamente . Las rejas

se construyen con barras rígidas de acero, rectangulares o redondas,

espaciadas uniformemente . Generalmente, el claro de espaciamiento --

entre barras es de 5 .1 a 10 .0 cm . Las rejas se colocan con una inclinación, que

depende del tipo de limpieza, siendo canún para limpieza manual hasta 60° con la

horizontal y para la limpieza mecánica con ángulos mayores.

Las rejas se colocan en un canal, el cual esta provisto de compuertas con el fin

de que el flujo a través de él, se pueda desviar para limpieza, mantenimiento o

reparación de los dispositivos o equipos de cribado (figura 4 .7)

Las rejas de cribado fino, estructuralmente, son similares a las de

cribado grueso ; sin embargo, el claro de espaciamiento entre las ba

TABLA 4 .4

TIPOS DE DISPOSITIVOS DE CRIBADO

Tamaño Común de Abertura

P r o p ó s i t o(cm)

5-10

Protege bombas y equipo de los

objetos grandes vg : troncos

Rejillas 1.5-5 Parecido a las rejas para basura con aberturas más pequeñaspara remover ramas, sólidos mayores y otros residuos.

Tipo de Dispositivo de Cribado

Rejas para basura

47

FIG .4 .1

CRIBA

DE

BARRAS DE LIMPIEZA

MANUAL

DEPOSITOPARA LO

CRIBA HORIZONTAL

CRIBADO

REMOVIBLE

48

Pdr,ilif.

//_' -- REJA DE .BARRAS♦ü~

FLUJO

;

.'6 . ; :>,.

NG .4.8 CRIBA DE BARRAS CON LIMPIEZA MECANICA TIPOCATENARA USADA EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS

RESIDUALES

49

rras es de 1 .0 a 5 .1 cm. Aünoue estas rejas se pueden instalar en

posición vertical, normalmente se colocan con una inclinación de --

15° en relación con la vertical, para facilitar la operación de lim

pieza cuando es mecánica.

Las rejas de cribado, generalmente se diseñan como estructuras esta

cionarias, empotradas en canales de concreto . Los anchos comunes de

estas cribas varían entre 0 .6 y 4 .2 m.

Para cribado con limpieza mecánica, normalmente se preveen dos cana

les .

Pérdida de Carga.

Un factor importante en el cribado es la determinación de la pérdi-

da de carga durante la operación, la cual depende del tamafio y can-

tidad de sólidos en el agua residual, del claro de apertura y del -

método y frecuencia de limpieza.

En el cribado con rejas la pérdida de carga, a través de las barras,

es función de la forma de las barras y de la altura dinámica del --

flujo en las barras . La pérdida de carga se puede calcular por me--

dio de la ecuación de Kirschmer, expresada en la forma siguiente:

3/4hL =

b

h vSen9b

Donde:

h L = pérdida de carga, m

g = factor por la forma de la barra (tabla 4 .5)

SO

w = ancho máximo de la sección transversal de las -

barras en contacto con la dirección del flujo, m

b = claro mfnimo de espaciamiento entre las barras, m

hv= altura dinámica que se alcanza en las barras, m

= ángulo de las barras con la horizontal

Los valores de la constante 6 de Kirschmer para varias formas de ba

rras estan dados en la tabla 4 .5 . Los cálculos de la pérdida de car

ga con la ecuación anterior, se aplica únicamente cuando las barras

están limpias.

TABLA 4 .5 VALORES DE LA CONSTANTE F

Forma

de

la

Barra B

Rectangular con filo vivo 2 .42

Rectangular con cara semicircularhacia la corriente 1 .83

Circular 1 .79

Rectangular con cara semicircularfrontal y posterior 1 .67

Operación de las rejas automáticas.

Fundamentalmente, existen dos tipos de limpiadores mecánicos de cri

bas de barras que son : el limpiador frontal (el mecanismo de rastri

llos.o raspadores se encuentra en el lado de las barras a contraco-

rriente) y el limpiador posterior (el mecanismo de rastrillos se en

cuentra corriente abajo de las barras de la criba, con rastrillos -

dentados salientes a través de las barras al lado frontal de contracorriente).

S1

El limpiador frontal clásico consta de varias tolvas dentadas en mo

vimiento cíclico de recolección y descarga . Cuando las tolvas lle--

gan al fondo del canal los cables guías las conducen hacia las barras

de la criba y los dientes de la tolva (raspadores) se deslizan en-

tre las barras y en el movimiento de ascenso, arrastran lo cribado

del agua residual . Los limpiadores frontales también incluyen unida

des con rastrillos múltiples y correa transportadora de operación -

continua.

Los limpiadores del tipo posterior no están sujetos a fallas por --

acumulaciones repentinas de desechos, normalmente se emplean en múlv

ticanales de instalaciones grandes . Los mecanismos de estos limpia-

dores son del tipo de correa transportadora de operación continua .-

El mecanismo completo se sitúa aguas abajo, del lado de las barras

de la criba con los dientes del rastrillo prolongados a través de -

las barras, aproximadamente 10 cm dentro del lado a contracorrien-

te,

Los mecanismos de los limpiadores de las cribas de barras comunmen-

te se operan por motores electricos, con interruptores eléctricos -

de accionamiento manual o automático (sistema de reloj), o por inte

rruptores de presión diferencial . De los tres tipos, el interruptor

automático con sistema de reloj es el más utilizado . El programa de

operaciones de limpieza por día, se establece de datos obtenidos en

otras plantas y de la experiencia de la operación de la propia planta.

Los sistemas automáticos de reloj funcionan bien, pero no pueden

52

responder a grandes acumulaciones repentinas de desechos sobre la -

criba . Por esta razón, se instalan sistemas de presión diferencial

o de burbuja, en paralelo con los sistemas de reloj . El sistema de

burbuja detecta el incremento en carga que se presenta en el lado -

de las barras a contracorriente, cuando los desechos obstruyen las

barras . La diferencia de presión producida entre el lado frontal y

el posterior de las barras, provoca la respuesta del interruptor --

eléctrico que pone en funcionamiento al mecanismo de limpieza . Es--

tos circuitos están conectados de tal forma que el sistema de burbu

ja tiene predominio sobre el sistema de reloj . En esta forma, cuan-

do anormalmente se colectan cantidades grandes de desechos, en un pe

nodo de tiempo corto, el sistema de burbuja activa al mecanismo de

limpieza . Después, en condiciones normales el mecanismo de reloj si

gue marcando los intervalos de la operación de limpieza.

Problemas Operacionales.

Los problemas comunes que ocurren en los equipos y controles de los

dispositivos de'las cribas de barras con limpieza mecánica se indi -

can a continuación:

Los rastrillos no operan, el circuito del interruptor automá

tico no responde.

Causa : el mecanismo está atorado.

Solución : Poner el botón del apagador local en la posición -

off, fuera de servicio, desviar el agua residual a

otro ' canal y limpiar la obstrucción .

53

Los rastrillos no operan, el motor se desboca.

Causa : La cadena o el cable se rompen ; los broches se cor-

tan o se vence el interruptor.

Solución : Poner el botón del apagador local en la posición

off, fuera de servicio, desviar el agua residual

a otro canal, y reparar o reemplazar la parte --

rota.

Los rastrillos no operan, el desperfecto no es visible.

Causa (a) : Defecto en el circuito de control remoto.

Solución : Revisar los circuitos del interruptor y reempla-

zar según los requerimientos . Si el circuito del

interruptor de burbujas esta normal, revisar el

compresor de aire, si resulta defectuoso reempla

zar la unidad. Si es necesario, operar los ras--

trillos con los controles locales.

Causa (b) : Motor defectuoso.

Solución : Ponef el botón del apagador local en la posición

off, fuera de servicio, y reemplazar el motor.

Otros problemas relacionados con las cribas son:

Acumulación de trapos y desechos para disposición.

Causa : Acumulación de gran cantidad de desechos en la plan

ta, los cuales generan olores ofensivos y atracción

de moscas y otros insectos .

54

Solución : En los programas de mantenimiento, es conveniente

efectuar el servicio local mediante la recolec--

ci6n de basura y su disposición en relleno sani-

tario.

Almacenar los desechos en cajas cerradas, siem--

pre que sea posible.

Si se dispone de un incinerador en la planta o -

en algtn otro lugar accesible, quemarlos . Tenien

do cuidado que las emisiones no contaminen el --

aire.

Si se dispone de suficiente terreno en la planta,

disponer los desperdicios en un hoyo y cubrir la

operación.

Excesiva arena en la calmara de la criba de barras.

Causa: Se presenta debido al incremento en el nivel del --

agua en la cámara.

Por baja remoción de arena en el desarenador.

Solución : Regular la velocidad en la cámara desarenadora,-

emplear diferentes formas de vertedores en la sa

lida.

Remover irregularidades del fondo de la cámara,-

si es posible aumentar la velocidad.

Si la velocidad en la cámara es menor de 0 .60 --

m/s, limpiar la cámara regularmente con chorro -

de agua a presión . Si se dispone de compuertas -

5S

deslizables en la entrada y salida de la cámara,-

ahogar la cámara para después dejar salir a cho--

rro y barrer los fondos de la cámara.

Producción de olores en el desarenador.

Causa : Olores procedentes del ácido sulfihidrico generado.

Corrosión del metal de la estructura y del concreto.

Solución : Limpiar las barras de la criba, para no obstruir

el flujo.

Incrementar la velocidad a 0 .90 m/s.

Lavar el desarenador periódicamente con chorro de

agua a presión para remover el lodo y los sólidos

flotantes.

Dosificar periódicamente en el desarenador hipo--

clorito para suprimir la formación de sulfuro . Se

debe evitar la dósis excesiva de este químico, ya

que puede ser tóxico para los sistemas de trata--

miento biológico y de digestión anaeróbica.

Mantenimiento.

Misión importante en el mantenimiento preventivo comprende la'lubri-

cación apropiada de las partes en movimiento, empleando el lubrican

te indicado y la lubricación en los períodos correctos . La siguien-

te información proporciona una guía para los requerimientos de lu -

bricación .

56

Motores. eléctricos . Algunos motores. están equipados con chumaceras

selladas para toda la vida útil del motor . Los motores dotados de

aceiteras, requieren aplicación periódica de unas pocas gotas de -

aceite ligero . La frecuencia de lubricación está determinada por -

el ciclo de servicio del motor . Otros motores están equipados con

graseras para chumaceras, por lo cual la inspección visual de las'

placas de la chumacera indica cuando se requiere lubricación.

Reductores de velocidad . El registro del nivel de aceite y de la -

posible condensación de agua se hace semanalmente . El aceite se --

drena y reemplaza cada seis meses o cada 2500 horas de servicio, -

según lo que ocurra primero.

Transmisiones de cadena . La grasa se aplica cada mes, generalmente

cuando se emplean a contracorriente . Para uso sumergido, la grasa

se aplica cada semana, o más frecuentemente, dependiendo del tiem-

po de servicio del equipo.

Guías de rastrillos . La grasa se aplica semanalmente, o como se re

quiera para asegurar operación uniforme y silenciosa.

Reemplazamiento de partes . Para asegurar un mínimo de fallas en el

equipo y eficiencia máxima, se deben observar las partes que por -

desgaste requieren reemplazamiento . Normalmente, tales partes son

las siguientes : cadenas y dientes de engrane en el equipo de trans

misión de cadena .

57

4 .2 .2

DISPOSITIVOS PARA LA REMOCION DE ARENA.

Se denominan arenas las partículas sólidas pesadas como la arena -

propiamente dicha, grava, cenizas u otros sólidos más pesados que

la materia orgánica putrecible, que van a dar al sistema de drena

je municipal . La presencia de arenas es común en sistemas de drena

je combinados, por lo que se requiere la instalación de cámaras de

sarenadoras para su remoción . La remoción de arenas proteje las --

bombas y otros equipos del excesivo desgaste debido a la abrasión

y no permite que este material se acumule en los tanques y pueda -

causar obstrucciones y taponamientos . Normalmente, se instalan los

dispositivos de remoción de arenas a continuación de las rejillas

y antes del equipo de bombeo del influente . Algunas veces, las lí-

neas de drenaje pueden estar demasiado profundas, por lo que no es

práctico colocar el dispositivo de remoción de arenas antes de las

bombas . En tales casos, el dispositivo de remoción de arenas antes

de las bombas, se coloca después de las bombas del influente, re--

quiriéndose bombas resistentes a los abrasivos.

Tipos de Unidades para Remoción de Arenas.

Hay dos tipos generales de cámaras desarenadoras : cámaras de flujo

horizontal y cámaras aeradas, (figuras 4 .9 y 4 .10) . En el tipo de

flujo horizontal, el flujo pasa a través de la cámara en dirección

horizontal y la velocidad en línea recta del flujo se controla por

las dimensiones de la unidad o por el empleo de vertedores de sec-

ción especial en la salida de la cámara . Las cámaras aeradas con--

/--- CADENA Y UNIDAD DEACCIONAMIENTO

ELEVADORES DEACERO

INFLUENTEEFLUENTE

,-1CAJA ()E

ARENA

:-.

FIC. 4 .9

DESARENADOR DE FLUJO HORIZONTAL CON SISTEMA MECANICO

DE LIMPIEZA

59

CADE N A

IMPULSOR

ELEVADOR DECANGILONES DESCARGA DE ARENA

EFIUENTE

INFLUENTE

COLECTOR ESPIRAL DE ARENA

FIC. 4.10 CANAL DESARENADOR AERADO CON RECOLECTOR DE TORNILLO

60

sisten de un tanque aerado con flujo en espiral, en donde la velo-

cidad en espiral está controlada por las dimensiones y la cantidad

de aire suministrado a la unidad.

Cámaras desarenadoras de flujo horizontal . Originalmente, la mayor

parte de las cámaras desarenadoras fueron del tipo de flujo hori--

zontal, controladas por velocidad . Estas cámaras se diseñan para -

mantener una velocidad cercana a 0 .30 m/s . Tal velocidad debe lle-

var a las partfculas orgánicas a través de la cámara y debe tender

a resuspender a cualquiera que sea sedimentable ; sin embargo, debe

permitir que sedimente la arena pesada (figura 4 .9)

El diseño de las cámaras desarenadoras de flujo horizontal debe -

ser tal que, bajo las condiciones más adversas, las partículas li-

geras de arena alcancen el fondo del canal antes de llegar a la sa

lida . Normalmente, las cámaras desarenadoras se diseñan para remo-

ver a todas las partfculas que sean retenidas en malla de 0 .21 mm

de diámetro, aunque muchas cámaras se han diseñado para remover --

partfculas de arena retenidas en malla de 0 .15 mm de diámetro . La

longitud del canal estará en función de la profundidad requerida -

para la velocidad de sedimentación y la sección de control ; y, el

área de la sección transversal estará en función de la velocidad -

del flujo y del número de canales . Se deben hacer consideraciones

por turbulencia en la entrada y la salida . La tabla 4 .6 presenta -

datos tfpicos para el diseño de cámaras desarenadoras de flujo ho-

rizontal .

61

TABLA 4 .6 DATOS TIPICOS PARA EL DISEÑO DE CAMARAS DE-

SARENADORAS DE FLUJO HORIZONTAL.

C O N C E P T O V A L O R E S

A m b i t o Característicos

Tiempo de retención,

s 45-90 60

Velocidad horizontal, m/s 0 .25-0 .40 0 .30

Velocidad de sedimentaciónpara remoción de:

Material de 0 .21 mm de diá-

metro, m/min a 1 .0

-1 .3 1 .15

Material de 0 .15 mm de diá-

metro, m/min a 0 .6

-0 .9 0 .75

Pérdida de carga en la sec-

ción de control como porcen

taje de altura en el canal,

ó 30-40 36b

Consideraciones para turbu-

lencia en la entrada y sali

da 2Dm°-0 .5Ld

a: Sí la gravedad específica de la arena es significativamente menorque 2 .65, se deber£n usar velocidades bajas.

b: Para sección de control por vertedor Parshall.

c: Dm = Profundidad m£xima en la cámara desarenadora.

d: L = Longitud teórica de la cámara desarenadora.

62

Cámaras desarenadoras aeradas . El descubrimiento de la acumulación

de arena en tanques aerados de flujo en espiral precedidos de cáma

ras desarenadoras, condujo al desarrollo de las cámaras desarenado

ras aeradas.

Las cámaras desarenadoras aeradas, normalmente se diseñan para pro

porcionar tiempos de retención cercanos a 3 minutos, para la máxi-

ma velocidad de flujo . La sección transversal del tanque está con-

feccionada para proporcionar flujo en espiral, a lo largo de uno -

de los lados del tanque, abajo de los difusores de aire, se locali

za una tolva para arena, con lados inclinados y con profundidad --

cercana a 0 .9 m (figura 4 .10).

Los difusores se localizan entre 0 .45 y 0 .60 m arriba del plano -

normal del fondo . Los datos básicos de diseño para una cámara desa

renadora aerada se señalan en latabla 4 .7.

La velocidad de agitación gobierna al tamaño de partícula que se -

removerá . Si la velocidad es muy alta, la arena será llevada fuera

de la cámara ; si la velocidad es muy baja, la materia orgánica se-

rá removida con la arena . Afortunadamente la cantidad de aire se -

ajusta fácilmente . Con el aire apropiado, se obtiene casi el 100%

de remoción ; la arena se lavará perfectamente . El agua residual se

introduce en la dirección del giro, y ésta se moverá a través del

tanque en un patrón helicoidal, debiendo hacer de dos a tres pases

a través del fondo del tanque para flujo máximo y mayor número de

pases para flujos menores .

63

TABLA 4 .7 INFORMACION TIPICA DE DISENO PARA CÁMARAS

DESARENADORAS AERADAS.

C O N C E P T OV A L O R E S

A m b i t o Característico

Dimensiones:

Profundidad, m

Longitud, m

Ancho, m

Relación ancho-profundidad

Tiempo de retención para -

flujo máximo, min

Suministro de aire, m 3 /min.m

de longitud

Cantidad de arena y escoria:

arena,

m 3 /10 3 m 3

2-5

7 .5-20

2 .5-7 .0

1 :1-5 :1

2-5

0 .15-045

0 .004-0 .200

2 :1

3

0 .3

0 .015

64

Criterios de Diseño.

Las cámaras desarenadoras utilizan el principio de la sedimentación

diferencial para sedimentar las partículas de arena en tanto que -

permiten que el material orgánico ligero continúe suspendido . Por -

medio del control de la velocidad del flujo de las aguas residuales

es posible controlar el tamaño y la densidad de las partículas a re

mover. La práctica común indica que la remoción de todas las partí-

culas de 0 .2 mm de diámetro o mayores, con una gravedad específica

de 2 .65, le dan una protección adecuada al equipo . Para su remoción

es necesario proporcionar suficiente tiempo de retención para que -

las partículas se asienten desde la superficie hasta el fondo del -

tanque .

Operación.

Los desarenadores de limpieza manual que se usen con aguas negras -

combinadas, deben limpiarse después de cada temporal fuerte . En con

diciones normales de trabajo, estos desarenadores deben limpiarse -

cuando las arenas depositadas llenen un 50 a 60 por ciento del espa

cio de almacenamiento . Esto debe vigilarse cuando menos cada diez -

días ; además, se debe tener cuidado con resbalones por la grasa en

el piso y con los gases producto de la oxidación en condiciones anae

robias de la materia orgánica depositada en el fondo junto con la -

arena.

Cuando se usen unidades de limpieza mecánica, deben limpiarse a in-

tervalos regulares, para evitar una carga indebida sobre el mecanis

65

mo limpiador. Deben observarse estrictamente las recomendaciones del

fabricante . Esto, junto con la experiencia, d terminará la frecuen-

cia de la limpieza.

Un olor marcado de las arenas significa que se está depositando dema

siada materia orgánica en el desarenador . Si los lodos del tanque de

sedimentación son excesivamente ricos en materia inorgánica, o si es

demasiado grande la carga de las bombas, en los desmenuzadores, en -

los colectores de lodos o en otro equipo, la razón más probable será

un funcionamiento deficiente del desarenador y debe llevarse a cabo

un estudio de dicha unidad.

Control de la Velocidad.

Para mantener una velocidad de flujo aproximadamente constante, se -

debe equipar a la cámara desarenadora con una sección de control que

proporciona básicamente una nueva área en la sección transversal del

canal, que está en relación a la velocidad del flujo . Tal control se

puede realizar usando un vertedor proporcional o por un canal Par- -

shall instalados en el lado corriente abajo de la cámara (figuras --

4 .11 y 4 .12).

Los vertedores proporcionales son los que mejor favorecen el control

de la velocidad donde se dispone de carga hidráulica suficiente, que

permite que el borde del vertedero esté lo suficientemente arriba de

la superficie del agua corriente abajo . Este tipo de vertedero pro -

porciona un buen control en un amplio rango de flujos .

66

FIG . 4 .11 VERTEDOR PROPORCIONAL

(a) TIPO SUTRO

(b) TIPO RETTGE .RS

.I

SECCION SIMETRICA Y ASIMETRICA SECCION DE UN VERTEDOR- DE UN . VERTEDOR SUTRO :

.

RETTGERS .

67,

e ECCI ONCONVERBENTE

CANAL DESARENADOR—

C AHAL AGUAS ABAJO7

PAR SHALL

F

FIG. 4.12 VERTEDOR

PARSHALL

68

El canal Parshall no necesita de mucha carga como los vertedores pro

porcionales, peroda un buen control de velocidad a un rango de flu-

jo más limitado. El canal Parshall también requiere de más espacio

para su instalación y usualmente implica un costo mayor.

En las plantas grandes, donde se considera apropiado el uso de varias

cámaras desarenadoras, el control de la velocidad puede lograrse va-

riando el número de cámaras en servicio.

Equipo de Recolección.

El método más simple para remover las arenas sedimentadas es median-

te el páleado manual del fondo de la cámara . Para poder realizar es-

ta operación, es necesario disponer de una cámara de reserva para -

desviar a ésta las aguas residuales y sacar de operación 3aa que re--

quiere limpieza. Para unidades muy grandes un sistema de poleas pue-

de reducir el esfuerza manual requerido para sacar las arenas de la

cámara.

Los dispositivos mecánicos como los removedores, raspadores de cade-

na, transportadores de gusano, etc ., generalmente están incluidos -

dentro del paquete de la unidad de remoción de arenas que ofrecen

los fabricantes del-equipo.

Cámaras Desarenadoras de

Limpieza Mecánica.

El equipo de remoción del tipo transportador con cubos o cangilones,

carros de contacto o con raspadores, . se ha empleado considerablemen -

te en plantas grandes que sirven a áreas drenadas por alcantarillado

combinado .

69

Las cámaras de limpieza mecánica son tanques rectangulares equipados

con dispositivos de control de velocidad (vertedores Parshall, pro--

porcionales, etc .) y mecanismos de cadena suspendida para llevar la -

arena al colector . La arena se remueve del colector por un elevador

de cangilones o por un recolector de tornillo inclinado y normalmente

se deposita en un clasificador o lavador, donde la mayor parte de ma

teria orgánica colectada con la arena se remueve . El recolector de -

tornillo puede servir a la vez como lavador . La arena también, se -

puede remover por bombas . En plantas grandes con canales amplios, -

las cadenas suspendidas o los colectores de tornillo (figuras 4 .9 y

4 .10) son usados para llevar la arena a un colector central . El cla-

sificador puede ser un dispositivo de raspas reciprocamente o un re-

colector de tornillo, con o sin aspersor de agua sobre los mecanis--

mos para lavado de arena. Tanto los raspadores como los tornillos re

colectores están inclinados a un ángulo óptimo para drenar el agua y

la materia orgánica . La arena lavada o sin lavar cae dentro de una -

carretilla, caja o en una tolva elevada para disposición . En plantas

grandes se emplean eyectores neumáticos para arrastrar la arena al -

almacenamiento cuando la tolva está retirada del lavador.

Cuando los elevadores están sumergidos, los recolectores longitudina

les,el recolector de tornillo, el elevador de cangilones, las bombas,

asl como los lavadores, se deben invertir . Esta medida ayuda a elimi

nar el arranque bajo condiciones de carga alta si la arena se ha in-

tensificado . Es'una buena medida interconectar, eléctricamente, to--

dos los componentes del sistema en esta forma todos se pararán y so-

70

naráuna alarma cuando falle alguno . Esta dependencia ayudará a pre

venir daños en el equipo y pérdidas . en el uso del tanque.

Los recolectores longitudinales, serán operados a baja velocidad, -

mientras que el elevador de cangilones debe funcionar a suficiente

velocidad para acomodar a la arena recolectada . El periodo de reco-

lección depende de la velocidad de acumulación de arena . Afinque la

operación automática es deseable para reducir desgaste en el equipo;

el control manual puede ser necesario durante periodos de lluvia e

inesperadas cargas altas de arena.

Durante la operación, se deben revisar los cangilones para conocer

el volumen de arena recolectada . Si los congilones se llenan se de-

be incrementar la velocidad del elevador, o un canal adicional se -

debe poner en uso.

La remoción de arena por bombas tiene la ventaja de eliminar a los

elevadores de cangilones o recolectores de tornillo . Sin embargo, -

son posibles las obstrucciones en la línea de succión de la bomba .-

Consecuentemente, se puede requerir al operador para invertir la di

rección del bombeo y pasar aire al colector . Si la tolva de almace-

namiento de arena está equipada con compuertas deslizantes, el flu-

jo.del agua se puede requerir para ayudar a reducir el taponamiento.

Uno de los problemas más frecuentes en el manejo y disnosición de la-

arena recolectada es el alto contenido de materia orgánica ; su pre

sencia es indicada por el color gris de la arena y el desprendimien

to de olores . Entre las medidas correctivas se tienen : aumentar la

velocidad del flujo en la cámara por cualquier forma posible ; revi-

sar los controles del influente y efluente, deflectores y el equipo

mecánico ajustarlo y repararlo.

Mantenimiento . En las cámaras desarenadoras con limpieza mecánica -

se deben inspeccionar regularmente los siguientes conceptos:

. Compuertas.

. Pernos de los elevadores, cadenas y engranes.

. Zapatas de los rieles y elevadores.

. Tornillo recolector, y

. Vencimiento de los ganchos.

I;1 equipo sumergido y las cadenas de las poleas guías se deben lu -

bricar periódicamente.

Los cangilones de materiales ligeros y resistentes reducen el des--

gaste de las cadenas elevadoras ; un espreador de agua sobre las ca

denas emergentes puede prevenir que la arena se adhiera en las jun-

tas . Los flotadores de poliuretano, unidos a los elevadores, redu-

cen su peso y disminuyen el desgaste sobre los rieles y zapatas . Se

debe tener cuidado para mantener una distribución uniforme del flu-

jo en la cámara, por el ajuste apropiado de los deflectores.

Las unidades móviles del mecanismo de transmisión se deben revisar

por alteración de lubricantes debido a excesiva acumulación por con

densación .

72

En las cámaras desarenadoras aeradas, ocasionalmente, se deben ins-

peccionar los elevadores . y recolectores por corrosión o ruptura . --

Las dobladuras o daños severos en los tubos se deben corregir o - -

reemplazar, según se requiera . Los orificios de los tubos rociado--

res se deben limpiar con regularidad.

. Si la turbulencia superficial se reduce, los difusores pueden estar

cubiertos ' por trapos, arena o requieren limpieza . Los trapos se pue

den remover cuando los- recolectores se estan elevando . Si los reco-

lectores , no se pueden elevar se debe drenar el tanque . Cuando se -

tienen tubos de plástico, se pueden limpiar lavandolos con un deter

'gente fuerte y enjuagando a presión o mojándolos en un baño de áci-

do . El espesor . de la pared de los tubos transportadores se debe ins

peccionar regularmente ..

Será esencia] mantener una ventilación adecuada, si la cámara es -

hermética ;. por otra parte, las atmósferas corrosivas inevitablemente

afectarán los controles y los alambres eléctricos expuestos :

73

CUESTIONARIO TEMA 4 .2

1 . ¿ Cuál es el propósito fundamental del pretratamiento?

2 . ¿ Cuáles son los principales dispositivos que se emplean en el

pretratamiento?

3. ¿ Cuales son los principales tipos de cribas?

4 . ¿ En una planta de tratamiento, normalmente en donde se colo-

can las cribas?

5 .•¿ En cribas de limpieza mecánica, cuál es la función princi-

pal del mantenimiento preventivo?

74

6 . ¿ En cribas de limpieza mecánica, cuáles son las partes que

con mayor frecuencia requieren reemplazamiento por des--

gaste?

7 . ¿ Qué problemas ócasíona'la arena de las aguas residuales en

una planta de tratamiento?

8. ¿ Como se donominan los . dispositivos para

remoción de

arena?

9, ¿ Cuáles son los tipos fundamentales de cámaras 'desarenado-

ras?

10 . ¿En cámaras desarenadoras de limpieza manual, qué criterio -

se sigue para proceder a su limpieza y con qué frecuencia'-

se debe inspeccionar?

7S

11 . i En cámaras de ssarenadoras con limpieza mecánica, cuáles son

las partes que se deben inspeccionar con mayor frecuencia?

12 . l En cámaras desarenadoras con limpieza mecánica, cuáles son

las partes que requieren mayor atención para lubricación?

4 .3

TRATAMIENTO PRIMARIO,

El tratamiento primario comprende operaciones unitarias físicas ;-

s,edimentación y flotación, y procesos químicos ; neutralización

coagulación y floculación . Algunos autores consideran a las fosas

sépticas y a los tanques Imhoff, dentro de la clasificación de -

los tratamientos primarios ; estos dos procesos de tratamiento se

mencionaron en el subcapítulo4 .1.

El tratamiento primario, comúnmente, se relaciona con la remoción

de sólidos supendidos por las operaciones físicas de sedimentación

y flotación.

La sedimentación es, comúnmente, la operación del tratamiento pri

mario más utilizada . En una unidad de sedimentación se les permi-

te á las partículas sólidas suspendidas que se asienten en el fon

do de un tanque bajo condiciones tranquilas de flujo . En el trata

miento primario se pueden emplear productos químicos para mejorar

la remoción de partículas sólidas pequeñas o para neutralizar las

aguas residuales . La reducción primaria de sólidos disminuye los

requerimientos de oxigeno en la siguiente etapa de tratamiento ; -

tratamiento secundario o biológico, y. también disminuye la carga

de sólidos en el sedimentador secundario.

Los dispositivos del tratamiento primario físico, remueven aproxi

madamente el 60% de los sólidos suspendidos del influente y cerca

del 30% de la carga orgánica, D .B .O .

77

En un sistema de tratamiento hasta nivel secundario o terciario,

el tratamiento primario es particularmente importante en la pre-

vención de los siguientes problemas : a) taponamiento de tuberías,

canales, orificios y bombas ; b) interferencia con el movimiento -

de cadenas, cangilones, poleas y flechas ; c) reducción en el voló

men de tratamiento por acumulación de depósitos en tanques y cana

les ; y, d) paro de unidades importantes del sistema de tratamiento

para corregir los problemas anteriores.

Sedimentadores Primarios.

Cuando un liquido conteniendo sólidos en suspensión se somete a -

un estado de reposo relativo, aquéllos sólidos que tengan grave--

dad especifica mayor que la del líquido, tenderán a sedimentar-

se, y aquéllos con gravedad específica menor tenderán a elevarse,

flotación . En estos principios se fundamenta el funcionamiento de

los sedimentadores primarios para el tratamiento de las aguas re-

siduales.

Los objetivos de los sedimentadores primarios son : a) remoción rá

pida de sólidos suspendidos y b) remoción de sólidos flotantes.

Los sedimentadores primarios pueden proporcionar el principal gra

do de tratamiento de las aguas residuales, o se pueden emplear co

mo una etapa preliminar en el subsecuente procesamiento de las a-

guas residuales .

78

Cuando se les emplea como único medio de tratamiento, se encargan

de la remoción de sólidos sedimentables, los cuales en otras cir-

cunstancias, formarían bancos de lodos en las aguas receptoras --

(ríos, lagos, embalses, etc .), y dela remoción de grasas y otros

materiales flotantes . Cuando se usan como etapa preliminar al tra-

tamiento secundario, su función es reducir la carga orgánica so-

bre las 'unidades del tratamiento biológico . Los sedimentadores --

primarios diseñados y operados eficientemente, debérán•remover de

50 a 70% de sólidos suspendidos y de 25 a 40% de materia orgánica,

DBO.

Remoción de sólidos suspendidos . Las partículas en suspensión se

pueden clasificar como granulares y floculentas . Las partículas -

granulares, arena y tierra, sedimentan a una velocidad constante,

independientes unas de otrás 'y sin cambio en tamaño, forma o peso.

Las partfculas floculentas (materia orgánica, fl6culos formados -

por compuestos coagulantes o crecimientos biológicos) tienden a

agruparse durante la sedimentación, con cambios en tamaño, forma

y densidad relativa. Los grupos, generalmente, sedimentan más rá-

pido'que las partículas individuales . Los sólidos sedimentables -

comprenden a la porción de materiales granulares y floculentos --

que sedimentan bajo condiciones tranquilas en un tiempo razonable.

Este periodo es comúnmente, aunque arbitrario,' tomado como una ho

ra. Los sólidos no sedimentables están divididos tan finamente, -

que no pueden sedimentar, aún en las condiciones más tranquilas .

79

Cuando se desea remover partículas finamente divididas y materiales

coloidales, se emplea tratamiento químico . Los químicos usados reac

cionan con constituyentes de las aguas residuales o con otros quími

cos adicionados con el propósito de formar un precipitado floculen-

to y pesado . A medida que el precipitado sedimenta, las partículas

suspendidas y coloidales son atrapadas y adsorbidas sobre la super-

ficie del flóculo.

Remoción de materiales y grasas . En aguas residuales, las grasas,

ceras, ácidos grasos libres, jabonaduras de calcio y magnesio, acei

te mineral y otros materiales no grasos finos y ligeros son llama--

dos grasas . La remoción de grasas sirve para proteger a las unida--

des subsecuentes del proceso, así como también para reducir la car-

ga contaminante en la corriente y hacer al efluente de la planta --

más estético.

Bajo condiciones de reposo, una parte de las grasas sedimenta con -

el lodo y otra parte flota en la superficie donde se puede remover

por un dispositivo desnatador apropiado.

Factores que influyen en la sedimentación . Entre los principales --

factores que influyen en el funcionamiento de un sedimentador prima

vio se tienen la configuración del sedimentador, las caracteristi--

cas del agua residual, las características de partícula, la tempera

tura, las aguas residuales industriales y las condiciones de opera-

ción .

80

Configuración del Sedimentador . Este es uno de los factores impor-

tantes ¡que influencian Al grado de sedimentaci6n . Los elementos de

la configuración de un sedimentador-son la longitud, profundidad,-

ancho y laposición de lasestruCturas de entrada y salida . La figu

ra 4 .13 muestra los elementos fundamentales de los sedimentadores -

primarios.

El tiempo de retención es el 'tiempo nominal requerido para que el '-.

agua residual fluya a través del sedimentador a una cierta veloci -

dad de flujo.

TIEMPO DE RETENCION= VOLUMEN DEL SEDIMENTADO'R

GASTO

El tiempo de retención debe ser suficiente para permitir la remo -

ción completa de los sólidos sedimentables,

Los tiempos , de retención prolongados no mejoran la sedimentaci6n y .

si l .a pueden perjudicar por permitir que las aguas residuales lle-

giren a condiciones sépticas.

La carga superficial y el tiempo de retención definen las dimensio-

nes del tanque . Mientras que la tasa de remoción de partículas gra-

nulares depende totalmente del área superficial del sedimentador, '

la tasa . de remoción de partículas floculentas depende tanto del . -

Area superficial como de la profundidad del sedimentador .

81

SEDIMENTADOR RECTANGULAR

TUBO ALIMENTADOR

MECANISMO OERO TA CION

INFLUENTE

VE RTE DOR

4\

RASPADORESBRAZO

DM ARDA D! LODO

SEDIMENTADOR CIRCULAR, ALIMENTACION CENTRAL

MECANISMO DEROTA CION

SALIDA

:7/ -,.--

CANAL RECOLECTOR

L°~— INFLUENT!

RASPADOR BRAZ O

SEOMEN TADOR CIRCULAR, ALIMENTACION PERIFERICA

FIG . 4 .13

SEOIMENTADORES PRIMARIO S

EFLUENTE

!FLUE N TE

82

Las estructuras de entrada y salida incluyendo a las mamparas, tam-

bién juegan un papel importante en la sedimentación . Las entradas

reducen la velocidad del flujo y lo distribuyen uniformemente a --

través de la sección transversal del sedimentador por medio de com

puertas apropiadas, deflectores, etc . Las salidas para las aguas -

residuales clarificadas pueden ser compuertas o vertedores . Normal

mente se proporcionan mamparas cerca de los vertedores de salida

para evitar que los sólidos flotantes las grasas se descarguen -

con el efluente.

Características de las aguas residuales . La sedimentación se ve a

fectada por la fuerza (concentración de contaminantes) y por la --

'edad (permanencia en el sistema de recolección, alcantarillado), -

temperatura, características de las partículas y tipos de residuos

industriales.

Temperatura . La temperatura de las aguas residuales también influ

ye en el grado de sedimentación : Las condiciones cálidas incremen-

tan la actividad biológica, haciendo más probable que existan con-

diciones sépticas en el alcantarillado y pueden reducir la sedimen

tación por'la gasificación . La tasa de sedimentación de sólidos de

aguas tibias es mayor que la de aguas frias . Para una temperatura

del agua de 27° C la tasa de sedimentación será 50% más rápida que

para una temperatura de 10° C . Esto se debe a que para 10° C la --

viscosidad del agua és mayor que para 27° C . El cambio de viscosi-

dad es la razón de la disminución en la eficiencia de sedimentación

en un sedimentador primario durante los meses de invierno .

83

La diferencia en temperatura entre el agua del sedimentador y la -

del influente, también puede afectar el funcionamiento del sedimen

tador por desarrollarle diversos patrones de corriente causados --

por diferencias en densidad.

Aguas residuales Industriales . La cantidad y tipos de residuos in

dustriales influencia el funcionamiento del sedimentador . Las in-

dustrias contribuyen con cargas orgánicas que pueden perturbar el

proceso de sedimentación . Las sobrecargas orgánicas de origen in-

dustrial, en formas suspendidas o solubles, pueden causar cond.icio

nes sépticas con sus consecuentes problemas.

Características de las partículas . El tamaño, forma y densidad de

una partícula dependen del trabajo neto del sistema de alcantari-

llado y del tipo de unidades de pretratamiento usadas aguas arriba.

Los dispositivos preliminares de tratamiento, tales como desmenuza

dores, bombas y cribado fino, tienden a fragmentar las partículas

reduciendo su capacidad de sedimentación.

Factores operacionales . Algunos de los factores operacionales que

afectan el funcionamiento de un sedimentador primario son la recir

culación, los desechos remanentes (desarenado y cribado) del pre-

tratamiento y el bombeo de lodos . Muchas plantas usan sus sedimen-

tadores para recircular lodos residuales y supernadantes . Estas --

prácticas pueden afectar el funcionamiento del sedimentador a cau-

sa de septicidad, sobrecarga de lodos en los mecanismos de recolec

84

ción y deterioro del efluente a través de sólidos remanentes . La

frecuencia y duración del bombeo de lodos, establecido por el ope

rador, tiene un efecto obvio en el éxito de. la operación del sedi

mentador primario.

Factores que afectan la remoción de grasas . La eficiencia de la

remoción de grasas está relacionada con la configuración del sedi

mentador, características del agua residual y con los métodos de

operación.

Configuración del sedimentador . Las mamparas próximas a la salida

del sedimentador deben ser continuas y con la profundidad suficien

te para 'evitar que las, grasas se escapen con el efluente . La efi--

ciencia de remoción de grasas varía en función del equipo y siste-

mas empleados.

Características del agua residual . Dos características del agua -

residual que influyen en la eficiencia de remoción de las grasas -

son el potencial de hidrógeno y la temperatura . A temperaturas ele

vadas . o a pH menor de 7 (acidéz), las grasas pueden tender a perma

necer :en suspensión y tienden a aparecer en los lodos, sedimentados

-en vez 'de flotar sobre la superficie . Las cargas industriales de -

choque de materiales flotantes, también pueden afectar la eficien -

cia de remoción.

Métodos de operación . La frecuencia y duración de desnatación se-

leccionadas por el operador tendrán efecto sobre la remoción de --

las grasas y sobre el contenido de ellas en el sedimentador prima-

rio .

85

Consideraciones de Diseño.

Si todos los sólidos en el agua residual fueran del tipo granular

de tamaño uniforme, densidad y gravedad específica razonablemente

uniforme, y forma uniforme ; la eficiencia de remoción de tales só

lidos dependerá del area superficial y del tiempo de retención . -

la profundidad del sedimentador tendrá poca influencia, previnien-

do que las velocidades horizontales se mantengan por abajo de la

velocidad de barrido (arrastre de las partículas sedimentables -

fuera del sedimentador) . Sin embargo, los sólidos no son de carac

teristicas tan regulares'ya que son de naturaleza heterogénea.

Tiempo de retención . Generalmente, los sedimentadores primarios

se diseñan para proporcionar tiempos de retención de 90 a 150 min

con base en el gasto promedio de las aguas residuales . Los sedi--

mentadores con tiempos de retención cortos (30 a 60 min .), con ba

ja remociór de sólidos suspendidos, algunas veces se emplean como

tratamiento preliminar antes de las unidades de tratamiento secun

darlo.

Carga superficial . Los sedimentadores normalmente se diseñan con

base a la carga hidráulica superficial, expresada como metros có-

bicos por día por metro cuadrado de área superficia_ (m 3 /día-m 2 ).

I.a selección de una carga superficial adecuada dependerá del tipo

de suspensión que se va a separar (tabla 4 .8) .

86

TABLA 4 .8 . DATOS DE TIEMPOS DE RETENCION EN FUNCION

DE CARGA HIDRÁULICA SUPERFICIAL Y TIRANTE DEL AGUA,

PARA SEDIMENTADORES PRIMARIOS.

Carga Superficial 3 .0 3 .5 4 . .0 4 .5

m 3 /m 2 -día tirante tirante tirante tirante

24 3 .0 3 .5 4 .0 5 .0

32 2 .3 2 .6 3 .0 3 .8

48 1 .5 1 .8 2 .0 2 .5

60 . 1 .2 1 .4 1 .6 2 .0

80 0 .9 1 .1 1 .2 1 .5

100 0 .7 0 .8 1 .0 1 .2

120 0 .6 0 .7 0 .8 1 .0

87

Cuando se ha fijado el área del sedimentador, el tiempo de reten--

ción está regido por la profundidad de agua (tirante), (tabla 4 .8).

Las tasas de escurrimiento de uso común resultan en tiempos de re-

tención nominales de 2 a 2 .5 horas, basados en gastos de flujo pro

medios.

Tasa de vertido . En general, se ha encontrado que las tasas de -

carga sobre los vertedores tienen poco efecto sobre la eficiencia

de los sedimentadores primarios,

Velocidad de barrido . La velocidad de barrido es importante en la

operación de sedimentación . Las fuerzas sobre las partículas que -

están sedimentando son provocadas por la fricción del flujo de a

gua sobre las partículas . En los sistemas de alcantarilladd se de-

ben mantener velocidades suficientemente altas para evitar que se

efectúe la sedimentación . En los sedimentadores se deben conservar

velocidades bajas para que las partículas sedimentadas no sean ba-

rridas del fondo del sedimentador .

88

Métodos de Tratamiento Primario.

Tanques de Sedimentación Simple.

Este método es el más usado en sistemas de tratamiento.

Estos son tanques cuya función principal consiste en separar los só-

lidos sedimentables de las aguas negras, mediante el proceso físico

de sedimentación . Los sólidos asentados se substraen continuamente -

o a intervalos frecuentes, para no dar tiempo a que se desarrolle la

descomposición con formación de gases . Los sólidos pueden irse acu-

mulando por gravedad, en una tolva o embudo, o hacia un punto más ba

jo del fondo del tanque, de donde se bombean o descargan por la ac-

ción de 'la presión hidrostática. No obstante, este método ha sido -

reemplazado por el uso de equipo, mecánico para recolectar los sóli--

dos en la tolva o embudo, de donde son descargados por bombeo, mismo

que puede ser programado mediante unos relevadores de tiempo electró

nicos.

Los tanques que tienen equipo mecánico para la recolección de los

sólidos se conocen como tanques de sedimentación simple de limpieza

mecánica .

89

Actualmente, las plantas de tratamiento de cualquier tamaño emplean

sedimentadores con limpieza mecánica'de diseño estandar rectangular

o circular . La selección del tipo de sedimentador para una cierta a

plicación, fundamentalmente, está gobernada por el tamaño de la ins

talación, experiencia del diseñador y por la estimación de los cos-

tos implicados . Las plantas están provistas de dos o más sedimenta-

dores de forma que el proceso permanezca en operación mientras algu

no de los sedimentadores esta fuera de servicio por trabajos de ope

ración o mantenimiento . En plantas grandes el número de sedimentado

res se determina, principalmente, por las limitaciones de terreno .-

La tabla 4 .9 muestra datos de dimensiones típicas en sedimentadores

rectangulares y circulares.

Sedimentadores Rectangulares.

El esquema de un sedimentador rectangular se presenta en la figura

4 .14 . El equipo de limpieza para estos sedimentadores se fabrica en

dimensiones estandar y,comunmente, consiste de un par de cadenas

transportadoras sin fin . Unidas a las cadenas se tienen piezas

transversales de madera del ancho del sedimentador (raspadores) .Los

lodos sedimentados son acarreados por los raspadores a los tanques

transversales de lodos, los cuales están provistos de mecanismos --

transversales de recolección del mismo tipo que los longitudinales,

estos mecanismos conducen a los lodos recolectados por el mecanismo

longitudinal hacia la tolva de lodos . En diseños recientes se han -

90

TABLA 4 .9. DIMENSIONES REPRESENTATIVAS DE DISEÑO PARA

SEDIMENTALORES PRIMARIOS, RECTANGULARES Y CIRCULARES.

Tipo de Sedimentador Ambito Característico

Rectangular:

Profundidad, m . 3.0-5 .0 3.6

Largo,

m .. 15-90 25-40

Ancho, m . 3-24 6-10

Velocidad de las

rastras, m/min . 0 .6-1 .2 1 .0

Circular:

Profundidad, m . 3 .0-5 .0 4 .5

Diámetro, m . 3 .6-6.0 12-45

Pendiente del fondo, mm/m 60-160 80

Velocidad de las rastras, m/min 0.02-0 .05 0.03

91

INFLUENT C

-C-ARNIL 6C-- ReTORNo

_

ILCCNA OE .IMPULSION

FLECHASDC RETORNO_

CADENA COLECTORA

FIG. 4 . 14

ESQUEMA DE UN SEDIMENTADOR PRIMARIO RECTANGULAR CON LIMPIEZA MECANICA

92

implantado transportadores de tornillo en los colectores transver-

sales . Los sedimentadores primarios también emplean mecanismos de

limpieza tipo puente, el cual viaja hacia arriba y hacia abajo del

tanque sobre ruedas de hule o sobre rieles soportados en las pare-

des laterales del tanque . Una o más hojas raspadoras se suspenden

del puente . Algunos mecanismos de puente se diseñan en forma que -

las hojas raspadoras se puedan elevar en el viaje de retorno . Los

mecanismos tipo puente estan equipados con sistema de vacío o bom-

bas para desalojar a los lodos recolectados.

Tanto las entradas como las salidas db los sedimentadores están --

provistas de canales transversales . Los dispositivos de bombeo de

lodos están localizados cerca de las tolvas colectoras de lodos.

Las natas, normalmente, se colectan cerca de la salida del sedimen

tador con el retorno de los raspadores a la superficie del líquida.

Las natas son llevadas por los raspadores a un punto donde son a-

trapadas por una mampara para su remoción . En sedimentadores peque

ños la remoción de natas se hace, comunmente, por medio de un tubo

ranurado colocado transversalmente en la superficie del sedimenta-

dor, el cual se puede girar por medio de una palanca pare. permitir

el paso de las natas por la ranura . El uso de este dispositivo re-

sulta en un volumen grande de natas recolectadas con agua.

Sedimentadores Circulares.

El patrón de flujo en un sedimentador circular es radial . Para lo-

grar el patrón de flujo radial, las aguas residuales se deben in--

9'3

troducir por el centro o alrededor de la periferia del sedimentador

como se muestra en la figura 4 .15 . Las dos formas de alimentación -

son satisfactorias.

La alimentación central se efectúa por medio de un tubo suspendido

del puente, o empotrado en concreto por debajo del piso del sedimen

tador. Por el centro del sedimentador, el agua entra en un pozo cir

cular conformado de tal manera que el flujo se distribuya igualmen-

te en todas direcciones . El mecanismo de remoción de lodos gira len

tamente y puede tener dos o cuatro brazosprovistos de raspadores,-

estos brazos también soportan paletas para la remoción de natas.

En los sedimentadores de alimentación periférica, una mampara circu

lar suspendida a corta distancia de la pared del sedimentador, for-

mando un espacio anular, dentro del cual el agua residual se descar

ga en dirección tangencial . Las aguas residuales fluyen espiralmen-

te alrededor del sedimentador y por debajo de la mampara, y el 11-

quido clarificado vierte sobre ambos lados del canal de un vertedor

colocado centralmente . Las grasas y espumas son confinadas en la su

perficie del espacio anular.

Para sedimentadores de 3 .6 a 9 m de diámetro el equipo de remoción

de lodos está soportado sobre brazos extendidos de uno a otro lado

del sedimentador . Para sedimentadores de 10 .5 m y mayores se tiene

un pilar central que soporta al mecanismo de limpieza y que se al-

canza por una pasarela o puente . El fondo del sedimentador es in-

clinado con pendiente de 0.08m/1 .0 m, para formar un cono inverti-

PUENTE PASAMANOS UNIDAD DEIMPULSO

SUPERFICIEDEL AGUA

MAMPARA DENATASPALETAS

NATASERTEDOR

EFLUENTE

SALIDA DE

NATAS

I

MAMPARA

.I~,~

I NFLUENTE

SOPORTES DE1LDESNATADOR 11

j+~' ESTRUCTURAI`I MOVIL

TOLVA OEI_

LODO

INFLUENTESALIDA DELODO

FIG . 4 .15

ESQUEMA DE UN SEDIMENTADOR PRIMARIO CIRCULAR CON LIMPIEZA MECANICA

(ALIMENTACION CENTRAL)

95

do, y el lodo es llevado a una tolva relativamente pequeña localiza

da cerca del centro del sedimentador.

Eficiencia de Clarificación.

Para calcular la eficiencia de cualquier proceso de tratamiento de

aguas residuales se requiere tomar una muestra del influente y del

efluente del proceso, en este caso del clarificador o sedimentador

primario, preferiblemente muestras compuestas de un periodo de 24

horas . El calcular la eficiencia es con el propósito de controlar

la calidad del efluente independientemente del porcentaje de remo-

ción que se tenga.

La siguiente es una lista de algunos parámetros y sus porcentajes

típicos de la eficiencia de clarificación:

PARAMETROS EFICIENCIA DE REMOCION ESPERADA

Sólidos Sedimentables 90-95%

Sólidos Suspendidos 40-60%

Sólidos Totales 10-15%

Demanda Bioquímica de Oxigeno 25-35%

Bacterias 25-45%

El pH generalmente no se ve afectado con un sistema de clarificación.

Los valores típicos de estos parámetros son :

A

96

PARÁMETROS

Sólidos sedimentables

RANGOS INFLUENTE COMUNES EFLUENTE

5 -

15 ml/1 0 .5 -

4 ml/1

DBO 150 -••400 mg/1 .60 - 280 mg/1

Sólidos suspendidos 150 -

400 mg/ 1 60 -

150 mg/1

Bacterias Coliformes 5x10 5 -

lxlO 8 /100 ml .

Problemas que se Pueden Presentar y sus

Posibles Soluciones.

Las eficiencias de clarificación pueden verse afectadas por muchos

factores, entre los que se pueden mencionar:

1. Tipos de sólidos del agua residual, especialmente si exis

te un porcentaje considerable de desechos industriales.

2. Edad de las aguas residuales al llegar a la planta, ya --

que sus condiciones de septicidad propiciarán el despren-

dimiento de gases lo que dificultará la sedimentación.

3. Rango de variaciones del flujo de aguas residuales en com

paración con los gastos de diseño.

4. Condiciones mecánicas y de limpieza de.tuberfas del clari

ficador.

Escasa Clarificación.

Si los resultados de los análisis de laboratorio o la inspección -

visual indica que el clarificador no está funcionando debidamente,

97

entonces se debe identificar el origen del problema y tomar de in-

mediato la adecuada medida correctiva que se requiera.

Las pruebas an,alíticas de laboratorio de los parámetros que se re--

quieren para examinar las aguas residuales que entran y. dejan al -

tanque de sedimentación primaria varían de una planta de tratamien

to a otra . En la decisión de cuales pruebas son esenciales, el --

operador debe tomar en cuenta las unidades de tratamiento que prece

den a la unidad de sedimentación y el tipo de las probables aguas -

residuales industriales.

Algunas pruebas útiles para evaluar el proceso de la unidad prima--

ria de sedimentación comprenden la determinación de los siguientes

parámetros : Sólidos Suspendidos (SS), Sólidos Sedimentables (SSe),-

Sblidos Totales Volátiles en el agua residual (STV) y, Sólidos Tota

les Volátiles en los lodos sedimentados ; Demanda Bioquímica de Oxíge

no (DBO) ; Potencial de Hidrógeno (pH) y Grasas.

Sólidos Suspendidos y Sólidos Sedimentables.

Las pruebas de SS y SSe se emplean para determinar la efectividad -

de sedimentación . Estas pruebas se deben hacer diariamente en mues-

tras compuestas para plantas grandes y por lo menos dos veces por -

semana para plantas pequeñas . Las muestras se deben tomar del in- -

fluente y efluente del sedimentador en los puntos donde el agua re-

sidual esté bien mezclada .

98

Los resultados de estas pruebas indicarán el grado de clarificación

del efluente yla carga de materia suspendida que se aplicará sobre

las aguas receptoras o sobre la unidad de tratamiento secundario . -

Estos resultados también indican la cantidad de lodos sedimentados

a ser tratados y dispuestos.

Sólidos Volátiles y Sólidos Volátiles Totales,

en el agua residual.

Los resultados 'de estas pruebas, relacionados con los valores de' -

los sólidos suspendidos, dan información valiosa sobre el tipo, con

centración y , cantidad de sólidos . De estas pruebas sé pueden detec-

tar o . estimar los desechos procedentes de los desarenadores, de las

aguas residuales industriales y de infiltraciones de aguas superfi-

ciales o subterráneas.

La materia volátil total removida en el sedimentador, dá una medida

de la carga sobre los dispositivos de manejo de lodos y se puede em

plear para determinar la cantidad de materia volátil en el lodo se-

limentado .

Sólidos Volátiles y Sólidos Velátiles Totales en -

el lodo sedimentado.

Estas pruebas normalmente, se efectúan diariamente en muestras com-

puestas de lodos sedimentados . Los resultados determinan . la carga

de sólidos sobre los digestores y sobre las unidades . de deshidrata-

ción de lodos . El conocimiento exacto del porcentaje de humedad en

el lodo sedimentado permite al operador checar sus observaciones vi

99

cuales del grado de compactación, la necesidad de incrementar o dis

minuir la tasa y cantidad de lodo removido y la cantidad del exceso

de agua transferida a las unidades de digestión y deshidratación.

Demanda Bioquímica de Oxigeno.

Las pruebas de DBO en muestras compuestas del influente y efluente

del sedimentador, se deben hacer diariamente y no menes de dos ve--

ces por semana, aün en plantas pequeñas . Las pruebas del efluente

del sedimentador proporcionan una medida excelente de la fuerza y -

cantidad de la carga orgánica impuesta sobre el subsecuente proceso

biológico .

Potencial de Hidrógeno.

El pH de las aguas residuales crudas, no tratadas, se debe medir pe-

riódicamente para establecer el ámbito normal . Si el pH de las - -

muestras periódicas se mantiene consistentemente bajo, esto puede -

indicar que la descomposición de las aguas residuales se ha inicia-

do en el sistema de recolección o que se están descargando, regular

mente, residuos ácidos.

Grasas.

Las pruebas para grasas se deben hacer sobre las aguas crudas y en

el efluente de la unidad de remoción de grasas . Las pruebas se deben

hacer con suficiente frecuencia para establecer bases seguras para

regulación y ajuste de la unidad desgranadora .

100

Respecto al concepto de escasa clarificación, los indicios de ellos

se pueden detectar por la observación visual de materiales flotan--

tes en lasuperficie del sedimentador, natas, espuma, lodos digeri

dos y, por la coloración de las aguas (color negro) . Lo anterior -

es indicio de escasa clarificación debido a la presencia de corto--

circuitos o al desarrollo de condiciones .anaeróbicas en el sedimen-

tador.

Algunos problemas que usualmente se presentan y sus correcciones se

presentan en la tabla 4 .10 .

TABLA 4 .10 ALGUNOS PROBLEMAS EN SEDIMENTADORES PRIMARIOS Y ACCIONES

CORRECTIVAS.

P R O B L E M A S

C A U S A S ACCIONES CORRECTIVAS

Materiales flotantes ; des--

1 . Porcentaje de sólidos to- 1 . Aumentar la duración delprendimiento de gases ; y lo

tales en el lodo crudo, -

, ciclo de bombeo, de pre-do séptico en los sedimentó

al terminar el ciclo de -

ferencia con un cronome-dores .

bombeo, superior al 2% .

didor.

2. Desgaste o deterioro del

2 Repararlo o reemplazarlo.mecanismo colector de lo-do.

3. Lodos flotantes debidó a

3la recirculación, al sedimentador, de ciertos quí-micos empleados en trata-mientos químicos.

4. Tiempo de retención pro-- 4longado de los lodos en -las tolvas, favoreciendola producción de lodos --que se levantan rápidamente.

Baja eficiencia en la remo-

1 . Disminución de la eficien 1 . Comunicar el problema alci6n de sólidos sedimenta--

cia por la presencia de -

personal de ingeniería.bles,

flujos pico o por el au--mento de flujo en el sedimentador, excediendose ITcapacidad del sedimenta--dor .

Modificar el procedimiento de operación o cam- -biar los químicos empleados.

Aumentar los ciclos de -bombeo de lodos.

CONTINUA

CONTINUACION TABLA 4 .10

P . R 0-B L E M A S C A U S A S ACCIONES

CORRECTIVAS

2 . Fallas en las bombas en 2 .

Reparar las bombas de lo-el mecanismo de recolec dos y- las partes o el me-ción de lodo . canismo de recolección de

lodo .

Baja eficiencia en la remo-

3 . Presencia de corto-cir--ción de sólidos sedimenta--

cuitos por el deterioro

bles . o la pérdida del contor.no de las mamparas de -la entrada del sedimen-tador .

3 . Reparar o reemplazar lasmamparas.

Operación irregular del me-

1 . Fallas en los impulso--canismo recolector de lodo . res o en el engranaje -

sin fin del sistema derecolección de lodo.

2. Presencia de sólidos --gruesos (papel, trapos,etc .).

3. Depósito de arena y piedra en el fondo del se-dimentador.

4. Lodo Acumulado en exce-so .

1. Reparar los impulsores olos engranes sin fin delmecanismo de recolecciónde-lodo.

2. Aplicar el pretratamientoindicado (cribas, desmenuzadores, etc .).

3. Aplicar cribado y desare-nado.

4. Aumentar la frecuencia -de bombeo .

CONTINUA . . ..

CONTINUACION TABLA . 4 .10

P R O B L E M A S

C A U S A S

ACCIONES CORRECTIVAS

1 Si es posible, bajar el --elevador de manera que losraspadores en su retorno -se muevan por debajo de lasuperficie del agua del sedimentador.

Remoción baja de grasas 1 . Adhesión de grasa en losraspadores de lodo, en -el retorno a la superfi-cie.

2 . Baja eficiencia de los -recolectores.

3. Remoción de natas manuale intermitente

4. Excesiva agua en la fosade natas .

2. Instalar espreadores de --agua paró dirigir a las --grasas hacia los vertedo-res de natas.

3. Instalar equipo para remo-ción continua.

4. Bombear el agua del fondode la'-fosa de natas, retornándola al inicio del pro-ceso de tratamiento y lasnatas concentradas mandar-las a un digestor oa un -incinerador.

5 .

Cargas

altas de grasa .

5

6 .

Aglomeración de partícu- 6las de grasa nor

la elo-ración .

La adición de un sistema -de flotación aumenta la --eficiencia de remoción.

Acondicionar al tanque clorador con equipo de remo-ción de grasas.

CONTINUACION TABLA 4 .1G

R O B L E M A S

C A U S A S

ACCIONES CORRECTIVAS

Remoción baja de grasas 7 . Los raspadores del meca-nismo de limpieza estánsucios .

7 . Limpiar todo el mecanismode limpieza (rastras y -raspadores).

El contenido del sedimen

tador se vuelve séptico .

1. Cohtenido alto de sulfuros, disueltos y tota--les, en el influente.

2. Potencial de hidrógeno.

pH, en el influente me-nor de 6 ó mayor a 8.

3. sohrecarga de sólidos,y gasto resultando en -exceso de natas sobre--nadantes .

1. Preclorar el influente ocorregir el problema en -el origen.

2. C rregir el problema en -su origen.

3. Si es posible, manejar elflujo en unidades de flo-tación y de cloración pa-ra reducirle la carga alsedimentador .

1 05

CUESTIONARIO TEMA 4 .3

1 . ¿ Cuáles son las operaciones unitarias y los procesos químicos

que comprende el tratamiento primario?

2 . ¿ Qué remueven los dispositivos de tratamiento primario físico

y en , qué proporción?

3. ¿ Porqué es importante el tratamiento primario cuando se ,van a

tratar las aguas residuales hasta un nivel secundario o ter-

ciario?

4. ¿ Cuáles son los objetivos de los sedimentadores primarios?

5. ¿ Para qué se remueven grasas y aceites en las aguas residua-

les?

106

6.Mencione las factores que influyen en la sedimentación

7.

Mencione al menos dos características del agua residual que

influyen en la eficiencia de remoción de grasas

8. ¿ En base a qué se diseñan los sedimentadores?

9.

Mencione los tipos de sedimentadores

10.

Diga si se pueden remover bacterias en el proceso de clarifi-

cación . Si es así qué eficiencias de remoción se tienen

11.

Mencione al menos tres factores que afectan las eficiencias -

de clarificación

107

12 . ¿ Qué determinaciones analíticas se utilizan para evaluar el

funcionamiento del sedimentador primario?

13 . ¿ A qué se puede deber la baja eficiencia en la remoción de só

lidos sedimentables?

14. Cuando existen fallas en las bombas del mecanismo de recolec

ción de lodos, ¿qué recomienda hacer?

15 . ¿ A qué se debe el que el contenido del sedimentador se vuelva

séptico, y qué acciones correctivas propone?

4 .4

LAGUNAS DE ESTABILIZACION.

Las lagunas de estabilización son medios simples y flexibles para -

el tratamiento de aguas residuales por descomposición biológica . Su

empleo es posible cuando se dispone de extensiones de terreno coñsi

derablemente grandes a precio bajo y cuando no se requiere un efluen

te . de .alta calidad.

En su forma más simple, las lagunas de estabilización constituyen -

estanques grandes de tierra con poca profundidad ; empleados para el

tratamiento de las aguas residuales de comunidades pequeñas por pro

cesos biológicos naturales implicando la acción tanto de algas como

de bacterias.

Como sistemas de tratamiento las lagunas se pueden emplear en arre-

glos individuales, en serie o en paralelo . Para tratar aguas resi--

duales crudas o para acondicionar efluentes ya tratados . También se

pueden emplear : para concentrar lodos pormedio de la evaporación -

del ' influente ; como unidades de emergencia en el control de sobre -

cargas hidráulicas ; para recarga de acuíferos por percolación ; y pa

ra suministrar agua y nutrientes a cultivos por medio de irrigación,

Clasificación.

El desarrollo de las lagunas de estabilización ha generado diversos

términos para denominar a los diferentes sistemas de lagunas. emplea

. dos en el tratamiento de aguas residuales . Por ejemplo, actualmente

el término "Lagunas de Oxidación" se emplea para denominar todo ti-

109

po de lagunas . Originalmente, una laguna de oxidación se caracteri-

zaba por manejar aguas residuales parcialmente tratadas ; mientras -

que una laguna que recibía aguas residuales crudas se conocía como

laguna de aguas residuales . Actualmente, el término más apropiado

para denominar a cualquier tipo de laguna es el de "Laguna de Esta-

bilización" . La clasificación más congruente considera cinco tipos

de lagunas de estabilización:

1. Lagunas aeróbicas : Lagunas poco profundas, menores de 1 .0 m, -

donde el oxigeno disuelto se mantiene a través, de la profundi--

dad total de la laguna por la acción fotosintética.

2. Lagunas facultativas : Lagunas con profundidad entre 1 .0 m y --

2 .5 m, las cuales tienen una zona inferior anaeróbica, una zona

intermedia facultativa y una zona superior aeróbica mantenida -

por fotosíntesis y reaeración superficial.

3. Lagunas anaeróbicas : Lagunas profundas, que manejan cargas or-

gánicas altas, de tal manera que se mantienen condiciones anae-

róbicas a través de la profundidad total de la laguna . Manejan

aguas residuales crudas y descargan en una laguna facultativa.

4. Lagunas de maduración : Lagunas usadas para acondicionar efluen

tes de otros procesos biológicos . El oxigeno disuelto se sumí--

nistra por fotosíntesis y por reaeración . Normalmente reciben -

el efluente de lagunas facultativas . A estas lagunas también se

les denomina de tratamiento terciario o de pulimento .

110

5 . Lagunas aeradas : Lágunas'oxigenadas .por aeradores mecánicos, o

por difusores de aire . ' A estas lagunas también se les denosd na

aeradas mecanicamente.

En relación con los procesos biológicos de las lagunas de estabili-

zación la figura 4 .16 presenta el esquema global de la actividad --

biológica en el funcionamiento de los principales tipos de lagunas.

Consideraciones Generales.

Lagunas aeróbicas . Las lagunas aeróbicas o"Simples" son estanques

de poca profundidad'empleados para tratar aguas residuales . Los ma-

teriales orgánicos de las aguas residuales son descompuestos por --

bacterias aeróbicas y facultativas . Generalmente este tipo de lagu-

nas manejan cargas orgánicas ligeras, resultando en una relación ba

ja de alimento a microorganismos . Estas lagunas se emplean, princi-

palmente, para proporcionar remoción . adicional de materia orgánica

a efluentes procedentes, de tratamientos convencionales.

El oxígeno disuelto para la estabilización aeróbica bacteriana sé -

fija por medio de la transferencia de oxígeno entre el aire y la su

perficie del agua y por la acción fotosintética de las algas . La --

cantidad de oxígeno suministrado por reaeración superficial natural

depende en alto grado de la turbulencia inducida por el viento ; la

. fuente principal de oxígeno es la generada por las algas en el pro-

FASE I FASE 2

OXIDACION I FOTOSINTESIS

CA PA

SUPERFICIAL

MATERIA ORGANICA 0=~ BACTERIAS

CO=tNHs

ALGASDIA' 0=

AEROBICAS

CO:.

~ .

NOCHE~~

\

CAPA

INFERIOR

t

r

\SOLIDOS SEDIMENTABLES

i

\ \

\\

(CH=0)YBACTERIAS

CH3 -(CH:)2- COOH

I

BACTERIAS

CH2 + CO=HETEROTROFAS

~

.

DEL METANO

I

H= S

PUT REFACCION rERMENTACION METANOGENICA

FIG 4 .18 ESQUEMA GLOBAL DE LA ACTIVIDAD BIOLOGICA EB LACUNAS DE ESTABILIZACION

112

ceso de fotosíntesis . La producción fotosintética de oxígeno es cí-

clica, durante las horas de luminosidad e] contenido deilíquido de

la laguna se llega a sobresaturar de oxigeno . En la noche cesa la -

fotosíntesis, pero la respiración de las algas continúa resultando

en•un incremento en la producción de bióxido de carbono y una dismi

nución en la concentración de oxigeno disuelto.

En estas lagunas,,las algas y las bacterias existen en una relación ,

de beneficio mutuo o simbiosis, el ciclo correspondiente se abordó

en el tema III.

Lagunas facultativas . De los cinco tipos de lagunas de estabiliza--

ción . Las facultativas han sido las más utilizadas para el trata- -

miento de aguas residuales de pequeñas comunidades (poblaciones de

5000 hab . ó menores) . La aceptación de las lagunas facultativas se

ha fundamentado en : 1) sus prolongados tiempos de retención, propor

cionan la capacidad suficiente para manejar fluctuaciones grandes -

en gasto y en carga orgánica sin efectos significativos en la cali-

dad del efluente, y 2) los costos de inversión, operación y manteni

miento son menores que los de cualquier otro sistema de tratamiento

biológico proporcionando eficiencia de tratamiento equivalente.

La figura 4 .17 presenta en forma esquematizada, el funcionamiento -

de una laguna facultativa . El agua residual cruda entra por uno de

los extremos de la laguna . Los sólidos suspendidos del agua resi- -

dual sedimentan en el fondo de la laguna en donde se desarrolla una

capa anaeróbica . Los microorganismos de esta zona no requieren oxí-

SUPERFICIE DEL AGUA

LUZFOTOSINTESIS ;COx + H 20

Oz + ALGAS

4V

o

W

<

N

AGUA

ORGANICOSINFLUENTE'

_ SOLUBLES

1

III\

/

EFLUENTE♦ d

Y

e

SUSPENDIDOS7cjddd

~dF,

d* tP a~i^y

ESTABWZAC

TCONDICIONES

AEROBICApN

AEROBICAS 0ANAEROBICAS

~

/OROANI005 BO-

T BACTERIAS/

~

/` LUBLES, ALOAS )

/

/

CELULAS COz,NH4

••ORGANICOS+OxJCOz + NUEVAS

8{

Byr

FERMENTACION

/LODOS

ACIDAB ENTONICOS

LODOS ORGANICOSFERMENTACION

CELULASNUEVAStGASES

DEL METANO

FIG. 4 .17 ESQUEMA DE LAS REACCIONES BIOLOCICAS BASICAS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA LAGUNA FACULTATIVA

114

geno como energía para la estabilización de la materia orgânica, en

su lugar usan otras especies químicas . Tanto la fermentación ácida

como la del metano, ocurren en los lodos depositados en el fondo.

La zona facultativa existe arriba de la zona anaeróbica . Esto signi

fica, que no siempre hay oxígeno disponible en toda la zona . Gene -

ralmente la zona es aer6bica durante las horas de sol y anaeróbica

durante la noche.

Arriba de la zona facultativa existe una zona aer6bica, la cual -

cuenta con oxigeno molecular todo el tiempo, el oxígeno es abasteci

do por fotosíntesis y por reaeración superficial . Los sólidos trans

portados en el efluente de la laguna requieren consideración adicio

nal para su remoción.

Lagunas anaeróbicas . La magnitud de la carga orgánica y la disponi-

bilidad de oxigeno disuelto determinan cuando la actividad biológi-

ca en una laguna de tratamiento ocurre bajo condiciones aeróbicas o

anaeróbicas . Una laguna se puede mantener en condiciones anaeróbi--

cas aplicando una carga orgánica que exceda la producción de oxíge-

no de la fotosíntesis . La fotosíntesis se puede reducir disminuyen-

do el área superficial de la laguna e incrementando su profundidad

Las lagunas anaeróbicas llegan a ser turbias debido a la presencia

de sulfuros, Esto restringe la penetración de la luz al grado que -

el crecimiento de algas llega a ser despreciable.

La actividad biológica en condiciones anaeróbicas se discutió en el

1ls

capitulo III . En este capítulo se indicó, que el tratamiento anaeró

bico de residuos complejos implica dos etapas significativas en la

primera etapa, conocida como fermentación ácida, los materiales or-

gánicos se descomponen principalmente en ácidos de cadena corta y -

alcoholes . En la segunda etapa, conocida como fermentación metanogé

nica, los productos de la primera etapa se convierten en gases, - -

principalmente metano y•bióxido de carbono.

Las lagunas aneróbicas se usan fundamentalmente, como un proceso de

pretratamiento y particularmente son indicadas para el tratamiento

de aguas residuales con alto contenido de materia orgánica y tempe-

ratura elevada . Sin embargo también se pueden usar para tratar -

aguas residuales municipales con resultados satisfactorios . Cuando

se usan como unidades de pretratamiento, es más importante el por-

centaje de reducción de carga orgánica de las aguas residuales que

la calidad de su efluente, debido a que se debe aplicar tratamiento

adicional (Lagunas facultativas) . Las lagunas anaeróbicas ofrecen

varias ventajas : 1) el tamaño de las lagunas facultativa y aeróbi-

ca, subsecuentes, se reduce apreciablemente, 2) los lodos flotantes,

característicos de las lagunas facultativas en los meses de verano,

se . eliminan considerablemente, y 3) se elimina la acumulación de -

grandes bancos de lodos en las lagunas subsecuentes . La principal -

desventaja de las lagunas anaeróbicas, es la posibilidad del desa--

rrollo de olores incontrolables.

Lagunas de maduración . El propósito principal de una laguna de madu

ración, es proporcionar un efluente de alta calidad .

116

Generalmente, estas lagunas reciben efluentes de aguas residuales -

tratadas a nivel secundario siendo su función principal, lograr el

mejoramiento de los efluentes en los aspectos bioquímicos (reduc- -

ción de sólidos suspendidos), bacteriológicos (reducción de microor

ganismos patógenos) y características eutróficas (reducción de nu--

triertes), nitrógeno y fósforo).

Lagunas aeradas . Los sistemas lagunares que son oxigenados mediante

el uso de aeradores mecánicos superficiales o por medio de difusores

de aire reciben el nombre de lagunas aeradas . Debido a la turbiedad,

turbulencia y a otros factores ; el crecimiento de las algas,general-

mente, cesa o se reduce grandemente cuando se emplea aeración arti-

ficial.

Existen dos tipos básicos de lagunas aeradas : Lagunas aeróbicas o -

de mezclado completo, las cuales cuentan con niveles de potencia su

ficientemente altos para mantener a todos los sólidos de la laguna

en suspensión y también para proporcionar oxígeno disuelto a tra--

vés de todo el volumen de líquido de tal manera, que la concentra-

ción de sólidos en lá laguna es igual a la concentración de sólidos

,en el efluente ; lagunas , facultativas o de mezclado parcial, en las

cuales el nivel de potencia sólo es suficiente para mantener oxfge-

no disuelto a través del volumen del liquido, en esta forma no todo

el volumen de sólidos se mantiene en suspensión, permitiendo que -

una parte sedimente en el fondo y esté sujeta a descomposición anae

róbica . En ambos . casos, el efluente puede ser tratado, posteriormen

117

te, en una laguna de estabilización facultativa.

La aeración mecánica a bajo costo es una alternativa útil cuando -

aumenta la carga orgánica, cuando el terreno es limitado y cuando -

se requiere un efluente de alta calidad . La figura 4 .18 presenta un

esquema de los dos tipos de lagunas aeradas mecánicamente .

118

AERADORES SUPERFICIALES

I

LAGUNA AERADA, COMPLETAMENTE MEZCLADA

AERADOR SUPERFICIAL

AEROBICO

SOLIDOS DEPOSITADOSANAEROBICOS

LAGUNA AERADA, PARCIALMENTE MEZCLADA

FIG . 4.18

LACUNAS

AERADAS

MECANICANENTE .

119

Factores que influyen en el Sistema de

Tratamiento.

Las condiciones hidráulicas y biológicas que toman parte en el -

proceso de depuración en lagunas de estabilización, pueden ser -

afectadas por una serie de factores . Algunos de éstos, son fácil

mente controlables y adaptables al proyecto y otros son, por su -

propia naturaleza, incontrolables y deben ser considerados con

buen criterio, de modo que su interferencia sea despreciable y a

la vez benéfica a los equilibrios hidráulicos y biológicos, pro--

viamente establecidos en el proyecto de una laguna de Estabiliza-

ción.

Parámetros no controlables . Son los no controlables For el hom-

bre y están representados por parámetros meteorológicos y por al-

gunos de tipo local.

1) Factores meteorológicos:

a) Evaporación : la evaporación del agua altera la concentra

ción de sólidos, de materia orgánica y de los elementos

presentes en el agua pudiendo modificar el equilibrio -

biológico.

b) Precipitación : las lluvias dependiendo de su intensidad

y duración pueden provocar una dilución desfavorable al

proceso, actuando de modo inverso a la evaporación .

120

c) Temperatura : es el parámetro más importante debido a que

es una medida indirecta de otros factores importantes, -

como por ejemplo la radiación solar, velocidad de foto--

síntesis y la velocidad de metabolismo de los microorga-

nismos.

d) Vientos : tienen importancia para las Lagunas de Estabili

zación ya que favorecen la homogenización de la masa li-

quida.

e) Nubes : interfieren como elemento capaz de interponerse -

al paso de la luz solar.

f) Radiación solar : influye directamente sobre la velocidad

de la fotosíntesis.

2) Factores locales.

Son factores propios de cada zona : temperatura del agua, caracte--

risticas de las aguas servidas e infiltración.

Conocer las condiciones climatológicas reviste importancia en rela

ción con los siguientes objetivos:

- Conocer las variaciones de los principales parámetros me

teorológicos que influyen en el funcionamiento de las la

gunas de estabilización.

- Obtener de la información anterior, conclusiones que per

mitan implantar o mejorar las normas de diseño que, para

121

lagunas de estabilización, que se practinuen en nuestro país.

El control diario de los parámetros meteorológicos, en caso de que

no se cuente con estaciones meteorológicas, se puede llevar a cabo

en una estación hidrométrica, con la cual se pueden determinar tem

peratura, precipitación y evaporación.

Parámetros controlables . Son en general, los relacionados con el

diseño de las lagunas.

Estos factores 5on entre otros : carga orgánica aplicada, tiempo de

retención y profundidad ; los cuales son dependientes entre sí ya -

que al considerar uno de estos factores en el , proyecto quedan de--

terminados los otros dos.

Para que las lagunas operen efectivamente es necesario que se man-

tengan condiciones que favorezcan el desarrollo de los microorga--

nismos encargados de la estabilización de la materia orgánica ; por

lo tanto, la carga orgánica el tiempo de retención y la profundi -

dad son parámetros que deberán mantenerse dentro de los ámbitos re

comendados para la buena operación de la laguna . En las tablas --

4 .11 y 4 .12 se presentan los parámetros típicos de diseño para la-

gunas de estabilización aeróhicas y anaeróbicas y facultativas, -

respectivamente.

Parámetros operacionales : tienen relación directa con el funciona- -

miento de las lagunas, y su control periódico permite observar el

comportamiento de ellas .

TABLA 4 .11

PARAMETROS TIPICOS DE DISENO PARA LAGUNAS DE ESTABILIZACION AEROBICAS.

PARÁMETRO LAGUNA

AEROBICA LAGUNA

AEROBICA a LAGUNA

DE LAGUNAS AERADASDE ALTA TASA MADURACION

Régimen de flujo Mezclado intermitente Mezclado intermitente Mezclado intermitente Mezclado completo

Tamaño de la Laguna, ha 0 .2S -

1 Míltiples,menor de 4 .0 -

, Múltiples 1 - 4

Operaciónb Serie Serie o paralelo Serie o paralelo Serie o paralelo

Tiempo de retención,db 4 - 6 10 - 40 5

-

20

3 -

10

Profundidad, m 0 .30 - 0 .45 1

-

1 .5 1

-

1 .5

2

-

6

pH 6 .5

-

10 .5 6 .5

-

10 .5 6 .5

-

10 .5

6 .5

-

8 .0Ámbito de temp ., °C 5 - 30 0 - 30 0 - 30

0 - 30

Temperatura óptima, °C 20 20 20

20

Carga de DBO5 ,Kg/ha-a° 80 - 160 40 -

120 1S

-

-Conversión de DBOS 80 - 95 80 - 95 60 - 80

'80 - 95

Principales productosde la conversión CO 2 Algas,Algas, bacterias, CO2 , bacterias Algas,CO2 ,NH3 ,bacterias CO 2 , bacterias.

Concentración de algas

mg/1 100 - 260 40 - 100 5 -

10

-

-

Sólidos suspendidos en

el efluente, mg/ld 150 - 300 80 - 140 10 - 30

80 - 250

a: Lagunas aeróbicas convencionales diseñadas pira maximizar la cantidad de producción de oxígeno en vez de lacantidad de producción de algas.

b: Dependen de las condiciones climatológicas.

c: Valores típicos (valores mucho más altos se han aplicado en varias localidades).

d: Incluyendo, algas, microorganismos y sólidos suspendidos en el influente ; los valores están basados sobre -una DBO soluble en el influente de 200 mg/1 y con excepción de las lagunas aeróbicas, una concentración desólidos suspendidos en el influente de 200 mg/l.

TABLA 4 . 12 PARAMEIROS TIPICOS DE DISEÑO PARA LAGUNAS DE ESTABILIZACION ANAEROBICAS Y FACULTATIVAS.

PARÁMETROLAGUNA FACULTATIVA LAGUNA FACULTATIVA

AEROBICA-ANAEROBICA LAGUNA

ANAEROBICA LAGUNAS AERADASAEROBICA-ANAEROBICA

Régimen de Flujo Capa superficial mez--clada .

Mezclado completo

Tamaño de la laguna,ha Múltiples, 1 - 4 Múltiples, 1 - 4 Míltiples, 0 .2 -

1 Múltiples, 1 - 4

Operacióna Serie o paralelo Serie o paralelo Serie Serie o paralelo

Tiempo de retención,da 7 - 30 7 - 20 20 - 50 3 - 10

Profundidad, m 1 = 2 1 -

2 .5 2 .5 -

5 .0 2 - 6

pH

Ámbito de temperatura,

6 .5 - 9 .0 6 .5 - 8 .5 6.8 -

7 .2 6 .5 - 8 .0

°C 0-50 0- SO

6- 50

0-40

Temperatura óptima, °C 20 20

30

20

Carga de DBO 5 ,Kg/ha-db 15 - 80 50 - 200

200 - S00

Conversión de DBO 5 80 - 95 80 - 95

50 - 85

80 - 95

Principales productos Algas, CO 2 , Q-1 , Algas, CO2, (I-! ,

CO2 , CH4, bacterias

002, bacteriasde conversión.

Concentración de al- -

bacterias bacterias

gas, mg/1

Sólidos suspendidos en

20 - 80 5 - 20

0 - S

el efluente, mg/1° 40 -

100 40 - 60

80 - 160

80 - 250

a: Dependen de las condiciones climatológicas.

b: Valores típicos (valores mucho más altos se han aplicado en varias localidades).

c: Incluyendo algas, microorganismos y sólidos suspendidos del influente ; los valores están basadossobre una DB0 5 soluble en el influente de 200 mg/1 y con excepción de lagunas aeróbicas, una concentración de sólidos suspendidos en el efluente de 200 mg/l.

.124

Estos parámetros son : gasto, pH, remoción de DBO, remoción de sóli

dos, remoción de coliformes y concentración de nutrientes (nitróge

no y fósforo).

Los parámetros anteriores son'considerados de una forma u otra en

el proyecto ; luego si las lagunas de estabilización funcionan de-

acuerdo con la carga orgánica considerada en el proyecto, la opera

ción se reduce a un control periódico de la eficiencia del proce--

so.

Tanto para controlar el funcionamiento como para la solución de -

problemas, 5e requiere de programas de muestreo y análisis de pará

metros físico-químicos, principalmente para lagunas grandes.

La medida del gasto es necesaria para determinar la forma más efi-

ciente de operación y para proporcionar datos para ampliaciones fu

turas de la planta.

Generalmente, se recomienda las determinaciones periódicas de la -

concentración de materia orgánica DBO; así como de la cantidad de

bacterias coliformes, en el influente y eflúénte.

Las medidas adicionales para permitir el mejor control del funcio-

namiento de las lagunas, incluyen : a) pH y fluctuaciones de oxíge-

no en la laguna ;'b) pH del influente y efluente ; c) sólidos tota-

les, sólidos suspendidos y sólidos volátiles en el influente y - -

efluente ; d) nitrógeno total, nitrógeno orgánico, nitrógeno amonia

cal, nitratos y fosfatos en el influente y efluente ; e) potencial

de óxido-reducción, principalmente en lagunas anaeróbicas ; f) DQO,

[

125

particularmente si están involucradas . aguas residuales industria--

les ; g) DBO última, y h) sulfatos, en el influente.

Obviamente, no todos éstos parámetros son necesarios para la opera

ción de lagunas pequeñas o medianas ; pero se pueden requerir para

él control de sistemas lagunares complejos.

Considerando los antecedentes anteriores y con base en los paráme-

tros y las frecuencias de medición propuestas en "Operation of Was

te Water Treatment Plants" A Manual of Practice, WPCF" . Se ha es

tructúrado la siguiente secuencia de medición de parámetros opera-

cionales locales y meteorológicos (tabla 4 .13), recomendables para

plantas de tratamiento con base en lagunas de estabilización .

126

TABLA 4 .13 PARÁMETROS OPERACIONALES RECOMENDABLES PARA

LA EVALUACION DE LAGUNAS DE ESTABILIZACION.

PARÁMETROS FRECUENCIAMINIMO

—IDEAL

1) FISICO-QUIMICOS

- Caudal:

- Afluente a la planta 1 por día Continuo- Efluente a la planta 1 por semana

- Profundidad de Operación:

- En cada unidad 1 por semana 1 por día

Temperatura del agua:

- En cada unidad 1 por semana 1 por día

pH

- En cada unidad 1 por semana 1 por día

Color:

- En cada unidad 1 por día

O.D ..

- En cada unidad 1 por semana

D.B .O .:

- Afluente a la planta 2 por mes 1 por semana- Efluente a la planta 2 por mes 1 por semana

- Sólidos suspendidos:

- Afluente a la planta 2 por mes 1 por semana- Efluente a la planta 1 por semana

Sólidos disueltos

- Afluente y efluente Opcional

2) BIOLOGICOS

- XColifonnes (total o fecal):

- Afluente a la planta 1 por mes- Efluente a la planta 1 por semana

3) METBOROLOGICOS

Temperatura ambiente diariaPrecipitación diariaEvaporación diariaEstado del cielo (nubosidad) diariaDirección del viento diaria

- Fuerza del viento diaria

127

Los parámetros de frecuencia diaria o semanal, como temperatura -

del agua, pH, color y OD, podrán ser efectuados por el operador .-

Los demás parámetros se determinarán en laboratorio . Los valores

obtenidos, tanto en campo como en laboratorio, se anotarán en ho-

jas de registro, como la mostrada en la tabla 4 .14.

Otros factores que van a influir directamente con el funcionamien

to y operación de las lagunas son los siguientes:

a . Algas : El proceso de existencia de las algas tiene fuerte in

fluencia sobre la biología y química de las lagunas de esta-

bilización y sobre los cuerpos de agua que reciben efluentes

con alto contenido da ellas . En las lagunas aeróbicas y fa-

cultativas, la fotosíntesis es necesaria para mantener un ni

vel de oxígeno disuelto, perceptible . En estas lagunas, la

transferencia normal de oxígeno a través de la superficie, -

por difusión o por mezclado natural, resulta insuficiente . -

Durante el día, el sistema total de algas consume bióxido de

carbono y se incrementa el pH de la laguna . Además, las al-

gas también utilizan amonio, eliminando la demanda normal de

oxígeno que requieren las bacterias nitrificantes para trans

formar el amonio en nitritos y en nitratos . Las algas tam--

bién influyen en la reducción de otros nutrientes, que son -

requeridos por las plantas acuáticas, disminuyendo el grado

de proliferación de malezas acuáticas.

Las algas verdes unicelulares son las más significativas en

TABLA 4 .14 HOJA TIPO PARA EL REGISTRO DE PARÁMETROS FISICO-QUIMICOSY BACTERIOLOGICOS.

PLANTA DE TRATAMIENTO DE :

MES

ARO

OBSERVADOR

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1

129

el mantenimiento de un nivel de oxígeno adecuado en las la -

gunas aer6bicas y facultativas . Las algas verdes típicas -

en estas lagunas son : clorela, clamidomona y euglena . Las

algas azul-verdes más comúnes son : ocilatoria y anabaena.

Obras y Dispositivos Complementarios : Entre las obras y dis

positivos complementarios, fundamentales, en lagunas de .es.-

tabilización se tienen : unidades de pretratamiento, disposi

tivos de medición de flujo, estructuras y dispositivos de -

entrada, interconexiones, salidas, diques, fondo de la lagu

na, control de los escurrimientos, cercos, señales y elemen

tos de apoyo.

Unidades de Pretratamiento . Bajo ciertas condiciones, se -

puede requerir proporcionar desarenadores, cribas y desmenu

zadores . Los desarenadores se emplean cuando el sistema de

alcantarillado es combinado (recolección de aguas de lluvia

y sanitarias en la misma red de alcantarillado) . Las cribas

se emplean cuando las aguas residuales se suministran a la

laguna por bombeo y los dispositivos de trituración se em--

plean cuando se manejan grandes volúmenes de aguas residua-

les.

Dispositivos de medición de flujo . Siempre que sea posible,

se recomienda proporcionar medidores de flujo . Sin estos -

dispositivos, no será posible determinar la carga que se ma

neja ni las pérdidas por infiltración y evaporación . Si s6

lo se puede proporcionar un medidor de flujo se aconseja --

130

instalarlo en elinfluente.

Los medidores de flujo en lagunas de estabilización para ca

nales abiertos, que resultan económicos y eficientes, son -

los medidores Parshall, Venturi y vertedores.

Estructuras y Dispositivos de entrada . Las estructuras son

lo suficientemente grandes para permitir el fácil acceso pa

ra el mantenimiento normal . Generalmente, los dispositivos

de entrada están sumergidos . Cerca del punto de descarga,-

el tubo de alimentación puede estar enterrado o soportado -

sobre soportes bien anclados . Las entradas horizontales --

son preferibles para flujos por gravedad, debido a los re--

querimientos de carga hidráulica . Sin embargo, cuando el -

agúa residual se bombea a la laguna o se dispone de sufi- -

ciente carga hidráulica, la entrada debe descargar vertical

mente hacia arriba, excepto cuando el agua contiene demasia

da arena . En este caso, la entrada se coloca sobre un pe-

destal, pero el agua, aún así, debe descargar por abajo de

la-superficie del agua.

En todos los casos, los tubos de entrada están protegidos -

contra fuerzas destructivas tales comósedimentacián y ero-

sión . Una pequeña base de concreto se coloca abajo del tu-

bo de descarga para proporcionar rigidéz, particularmente,

en tubos que descargan verticalmente hacia arriba,.

En lagunas

anaeróbicas profundas, el tubo de alimenta- -

131

ción está colocado en el centro de la laguna . En el punto

de descarga, la línea de alimentación se prolonga uno ó dos

metros hacia arriba para evitar que se ' tape . Con el fin de •

proporcionar mayor capacidad para almacenar arena o diges-

tión, se excava un poco alrededor de la entrada.

La alimentación a una laguna rectangular normalmente, se lo

caliza en un punto, a un tercio de la distancia a lo largo

de la línea de salida . En el caso de lagunas profundas que

reciben aguas pretratadas, el tubo de alimentación se pro -

longa hacia arriba, por lo menos en 0 .50 m.

En la figura 4 .19 se presenta una estructura de entrada con

descarga horizontal . La figura 4 .20 muestra una forma de -

descarga en una laguna facultativa.

Interconexiones . Las tuberías de influente y efluente, in-

cluyendo las tuberías de lagunas en serie, están colocadas

de manera que no se presenten corto-circuitos . Las tube- -

rfas se colocan a través de los bordos de las lagunas para

descargar horizontalmente cerca del fondo, previniéndose -

asf su corrosión . Para permitir mantenimiento eficiente y

flexibilidad en la operación, las interconexiones están pro

vistas de válvulas, dispositivos para controlar el tirante,

desviación y drenado . En las figuras 4 .21 y 4 .22 se presen.

tan los detalles de dos tipos de interconexiones lagunares.

Salidas (efluente) . Los dispositivos de salida deben estar

132

-SECCI O N LONGITUDINAL

MAMPARA A

1 B CANAL DE

PLACA DEL

A

B-B

A-A

PLANTA

-

SECCIONES

FIG. 4 .19

ESTRUCTURA DE ENTRADA CON VERTEDOR TRIANGULAR

VERTEDOR VCANAL DEDERRAME

NIVEL DEL AGUA

ALINENTACNIN

133

(

SECCION B-B

FIG . 420 FORMAS DE DESCARGA EN UNA LAGUNA FACULTATIVA

134

SECCI ONES

I- BORDO AJUSTABLE PARA ESPUMA

6.- NIVEL DE FLUJO

2-VERTEDOR DE DERRAME

7 .- PROLONGACION DE CONCRETO

3.-DERRAME DE EMERGENCIA

8.- PISO DE CONCRETO REFORZADO

4-BORDO RECORTADO

9.-OBRA DE MAMPOSTERIA

5-TUBO DE DESCARGA

FIG . 4.21 DETALLES' DE INTERCONEXION

135

VAL VU LA

n

DIQUE DE TIERRA'COMPACTADA

FIG . 4.22

INTERCONEXION CON VALVULA DE CAJA

136

bien acondicionados para asegurar la operación apropiada de

las lagunas bajo todas las condiciones de flujo y descarga.

Nunca se debe permitir la entrada a la laguna del flujo en

forma de corriente (chorro) . ' Los dispositivos de salidá -

son espedialmente importantes, debido a que constituyen el

control de nivel en la laguna y el control de la calidad -

del efluente . La velocidad del flujo de descarga se debe -

controlar antes de que entre en contacto con el terreno, al

gunas veces se controla prolongando la tubería de salida co

mo corriente sumergida y otras veces por caida libre . Para

evitar la erosión de los bordos, se limita la velocidad de

la descarga por medio de mamparas amortiguadoras que se ubi

can por. debajo de las salidas.

' La tubería de drenado es necesaria para lagunas pequeñas y

esencial para lagunas grandes . Esta tubería está provista

con válvulas de cierre total.

La entrada a la linea de salida está conformada de modo que

el efluente se pueda remover en la profundidad donde es de

mejor calidad ; en. la mayoría de los casos esto es cerca de

la superficie del agua . Por otra parte, todas las salidas

se implementan con mamparas para evitar que el material flo

tante "salga con el efluente . S610 en casos aislados, se --

proporciona más de dos descargas por laguna . En sistemas -

lagunares, el intercambio en operación requiere el empleo -

de varias salidas .

137

El viento puede provocar un grado considerable de mezclado

y trastorno creando un efluente inaceptable . En tal caso;

los colectores de derrame están colocados a corta distan--

cia de la orilla de los bordos.

La forma más simple y menos cosItosa del colector de efluen

te, es un tubo colocado en el dique a la elevación deseada

o vertedor de concreto construido como parte integral del

dique, aunque ambos tienen la desventaja de no poder va- -

riar el nivel del agua . La ventaja del vertedor es que se

puede emplear como un dispositivo de medición de flujo.

La mayoría de los colectores dedescarga son del tipo de --

vertedor de derrame . Los vertedores de tablas o de placas

de concreto se han empleado para controlar el nivel del -

agua efectivamente.

Las cajas vertedoras circular y rectangular son dispositi-

vos de recolección aceptables para lagunas pequeñas . El -

vertedor circular mostrado en la figura 4 .23 tiene la ven-

taja de tomar agua de alta 'calidad de la superficie . ' El -

tubo encajonado permite el cambio de profundidad . Por me-

dio de una criba se ayuda a mantener la materia flotante -

fuera del efluente y una caja de madera se puede subir o -

bajar alrededor de la criba permitiendo que el agua se ex-

traiga a cualquier profundidad.

Otro factor de operación es el andén y el pasamanos . El -

FIG. 4 .23

SALIDA CON COLECTOR

CIRCULAR

139

propósito de la placa de concreto colocada alrededor del tu

bo, cerca del centro del bordo, es para prevenir que el - -

agua se infiltre a lo largo de la parte exterior del tubo -

entre la laguna y el cuerpo receptor de agua.

Diques . Los diques se construyen para minimizar las infil-

traciones . Los diques son lo suficientemente amplios para

permitir el movimiento de maquinaria y otros equipos de man

tenimiento . En plantas grandes se tienen diques de 2 .5 m -

de ancho y más estrechos en lagunas pequeñas . Las pendien-

tes están en función de la naturaleza del suelo , y tamaño -

de la laguna ; generalmente la pendiente exterior es de 3 :1-

y la interior de uno vertical y de tres o cuatro horizontal

El bordo libre está en función del tamaño'y forma de la la-

guna . El bordo libre mínimo es de 1 .0 m, arriba del nivel

del agua . En lagunas pequeñas el bordo libre máximo es de

0 .6 m.

Fondo de la Laguna . El fondo de las lagunas anaeróbicas y

de la mayorfa de las facultativas, es plano ; excepto airede

dor de la entrada . La variación en desnivel no es mayor de

0 .15 m con respecto a la elevación promedio del fondo . Una

excepción se tiene cuando el fondo de una laguna facultati-

va se diseña para retener sólidos sedimentables en un com -

partimiento o tolva . Para evitar infiltraciones el fondo -

se compacta (apizonado) . Cuando se tiene alta infiltración

se aumenta la carga hidráulica o se sella el fondo, total o

14-0

parcialmente, para mentener el nivel de agua en el tirante -

de diseño.

Control de Escurrimientos . Las lagunas no deben recibir can

tidades significativas de escurrimientos superficiales . Se -

deberán tomar medidas para desviar el agua superficial alre-

dedor de las lagunas . .En las lagunas nuevas, donde el mante

nimiento de un tirante adecuado constituya un problema se -

pueden diseñar estructuras de desviación para admitir agua

de escurrimiento en la laguna, cuando sea necesario.

Cercos y señales . Es imprescindible instalar cercos y seña-

les prohibiendo el paso hacia la planta de tratamiento.

Las señales son necesarias para impedir el uso de lagunas -

con fines recreativos.

Los ' cercos son necesarios par evitar el acceso de animales a

la planta, lo que se traduce en daños a las estructuras y el

peligro que para estos significa consumir aguas residuales.

Elementos de apoyo . Adicionalmente a las estructuras pro -

pias de la plantas de tratamiento, se requieren elementos de

apoyo que permitan controlar la eficiencia de la planta, la

operación y el mantenimiento de la misma.

Los elementos de apoyo que se consideran necesarios son:

- Estación meteorológica.

Elementos de laboratorio .

141

- Personal de operación y mantenimiento.

- Herramientas para mantenimiento y elementos de seguridad.

Operación del Sistema de Tratamiento . Se entiende por opera -

ción del sistema, a todas las actividades destinadas a mante -

neren adecuado funcionamiento de tipo diario, que consiste en

-una inspección superficial a la planta de tratamiento y en la

medición de parámetros indicativos de la eficiencia del siste-

ma.

Iniciando con la forma correcta del prearranque de una laguna-

hasta su estabilización y continuando con la operación y mante-

nimiento adecuados, de manera permanente y sostenida, se con -

serva el buen funcionamiento de las lagunas y se evitan los -

gastos costosos de reparaciones.

Previo a la etapa de operación continua de la planta de trata

miento existe un periodo de arranque, de las lagunas, durante

el cual se deben considerar las precauciones siguientes:

- Eliminación de vegetación del fondo y taludes interiores.

- Llenado

en forma rápida de las lagunas.

Dado que en general, los caudales de aguas servidas son insufi

cientes para llenar las unidades al inicio de su operación, de

be incorporarse a ellas aguas de algún curso cercano, de modo-

que la profundidad de agua en las unidades alcance en el mini-

mo tiempo posible una profundidad de por lo menos 90 cm; esto

con la finalidad de evitar la proliferación de vegetación emer

gente en las lagunas .

142

Arranque de la Lagunas . Evidentemente, una laguna no aceptará

inmediatamente la carga total para la que fue diseñada, y es -

necesario unperíodo de ajuste, equivalente a varios períodos -

de retención . El tiempo tomado para alcanzar el equilibrio o -

aclimatación dependerá del tipo de agua residual, del tipo de

laguna y de la forma de descomposición de la materia orgánica.

Una laguna facultativa no puede recibir inmediatamente su car-

ga orgánica o hidráulica total . Por principio, el crecimiento

de las algas no se establece tan rápidamente como la población

de bacterias ; por otra parte, la laguna se tiene que sellar ; a

demás la población para la cual se planeó la laguna, puede no

ser conectada inmediatamente al sistema de recolección de aguas

residuales . Normalmente las lagunas se llenan gradualmente ; -

pero idealmente, es mejor llenarlas con agua y lodos activados,

antes de la introducción del agua residual.

Si el tiempo de retención de diseño de una laguna es mayor de

10 días, o si sólo una parte del número total de viviendas está

conectada al sistema de alcantarillado, se puede optar por di-

vidir, temporalmente, la laguna en partes . Esto, permitirá -

que el fondo de la laguna selle más rápidamente y ayudará ha

prevenir el crecimiento de plantas acuáticas . Construyendo uno

o dos diques temporales a través del ancho de la laguna, divi -

diendola .a la mitad o en tercios.

Los diques se hacen de tierra y no más altos de O .Sm .

143

En estas condiciones, permitir que el agua residual entre en la

laguna . Los sólidos sedimentables se absorben y gradualmente se-

lla el fondo de la primera secci6n . Esta sección se llenará -

en pocos días y el agua residual derramará sobre el dique y empe

zará a sellar; dependiendo del tamaño de la laguna y del gasto,

la laguna se llenará hasta su profundidad.

En el caso que se tenga más de una laguna, se proseguirá en la -

forma siguiente:

1. Después de llenar la primera laguna, cerrar la alimentación

y desviar el agua residual a la segunda laguna, llenandola

por secciones (figura 4 .7A).

2. Permitir que la laguna se llene y se logre la aclimatación

en un tiempo aproximado de 10 ó 20 días . El indicio de a-

climatación se tiene cuando la laguna se torna en un color

verdoso.

3. Permitir la aclimatación . de la segunda laguna, desviando el

agua residual a la primera laguna ya aclimatada, descargan-

do el agua tratada en la salida . Si las lagunas están co -

nectadas en serie el agua tratada pasará de la primera lagu-

na a la segunda y la descarga se hará por la salida de la -

segunda laguna . Si las lagunas están conectadas en parale-

lo, cuando ya están aclimatadas, permitir que el agua resi-

duales entre en ambas lagunas y descargue por cada una como

agua tratada, (figura 4,24),

LAGUNA LLENAINFLUENTE

- ACLINATANDOSE

INFLUENTE

DIQUES

LASUMA .TEMPORALES

LLENANDOSE

DIQUESTEMPORALES

EFL UEN TE

LAGUNAS EN PARALELO

EFLUENT E

LAGUNAS EN SERIE

FIG . 4 .24 ARRANQUE

DE LAGUNAS

145

Otro procedimiento recomendado es llenar la laguna facultativa

y proporcionar un período de aclimatación . En este método, la

laguna se llena tan rápido como sea posible con agua residual

a una profundidad cercana a 1 .0 m y entonces, se mantiene final

terable por un periodo de 10 ó 20 dfas hasta que la laguna se

torne verdosa o azul-verde . Cuando se tienen estas condiciones,

se abren la entrada y la salida para aceptar la carga de diseño.

Las lagunas anaeróbicas deberán operar más efectivamente en el

inicio o arranque, si cierta cantidad de lodo activado se colo

ca en ellas, este lodo proporciona la semilla necesaria de mi

croorganismos . Sin embargo, cuando no es posible adicionar lo

do activado, será necesario desarrollar las condiciones adecua

cuadas para propiciar la fermentación del metano . Suponiendo

que la laguna anaeróbica tenga una profundidad entre 2 m y 3 m,

los sólidos sedimentables estarán sujetos a condiciones anaeró

bitas . Después de cierto tiempo, la fermentación ácida es se-

guida por la fase de fermentación alcalina deseada. Dos medi-

das se pueden aplicar para controlar los olores durante la fase

ácida, mientras la laguna está bajo adaptación para la forma -

ción de metano : a) se puede adicionar cal para llevar el -

pH hasta cerca de 6 .5 y 7 .0 ; b) algunas aguas ricas en oxfge -

no, provenientes de lagunas facultativas o de maduración se --

pueden distribuir sobre la superficie de la laguna anaeróbica ..

Cuando las aguas residuales contienen una cantidad elevada de

sólidos, se puede añadir agua, inicialmente, de otra fuente .-

Esto ayudará a una mejor digestión, particularmente si las ta

146

sas de evaporación son altas.

Mantenimiento del Sistema de Tratamiento . Se entiende por man-

tenimiento de sistema, la conservación de las unidades construf

das, con la finalidad de impedir que factores , extraños interfie

ran en el funcionamiento del proceso.

Se considerán dos tipos ,de mantenimiento, en función de la fre-

cuencia con que se realizan:

- Mantenimiento permanente . Es el que se efectúa en forma dia

ria o más de una vez al dfa si es necesario . Sus actividades

comprenden: limpieza de rejas, remoción de material flotante;

mantenimiento de taludes y zonas adyacentes, entre otras.

- Mantenimiento aer£odico . 'Es el que no se requiere diariamen

te, tal como : extracción de lodos del fondo de las , lagunas,-

revisión de la profundidad del lodo, reparación de cercas y

señales y pintura de elementos afectados por corrosión, entre

otros.

Mantenimiento Permanente.

1 . Limpieza de las Rejas . Las aguas servidas contienen materia

les tales como trapos, desperdicios, pedazos de madera, etc . ;que .

deben ser removidos . antes de ingresar a las unidades, debido a

que pueden obstruir cañerías, canaletas, orificios, etc . Una

vez admitidas en la planta son de difícil remoción.

Los residuos atrapados en las rejas deben extraerse tantas veces

147

al día como sea necesario para prevenir así inconvenientes al

libre escurrimiento del líquido.

'Los residuos recogidos en las rejas son removidos con rastri-

llo~s ; A veces, los operadores, al efectuar el rastrilleo, --

1zari el paso de los residuos a través de los espacios entre

barras hacia el líquido . Esto anula el propósito de las re -

jas . La correcta forma de hacerlo es rastrillar cuidadosamen

te el material, hacia la plataforma de desague, donde escurre

el líquido sobrante por el desague instalado generalmente -

allí.

El material extraído debe ser enterrado y exceptuando la inci

neración es el único método satisfactorio.

2 . Remoción de materia Flotante . Los cambios de clima, volu

men del gasto diario, temperatura del agua y vientos ; pueden

provocar condiciones indeseables en la superficie de las lagu

nas, especialmente en lo relacionado con crecimiento excesivo

de algas, formación de capas de espuma y mantos de lodos ; así

como acumulación de grasas o aceites, papel y pedazos de made

ra y plásticos.

Las algas pueden proliferar excesivamente ,y formar natas, que

impedirán la penetración de luz solar, interfiriendo con el

funcionamiento normal de las lagunas . Las natas de algas - -

muertas, en su descomposición, producen olores desagradables.

En lagunas anaeróbicas, frecuentemente se forman capas de es

148

puma sobre la superficie . Esta espuma causa olores desagrada -

bies y estimula la proliferación de insectos.

En otros casos, especialmente cuando la profundidad es baja y -

la temperatura del agua es elevada, se pueden desprender capas

de lodo del fondo y 'ascender ala superficie ; estos mantos de -

lodo se acumulan generalmente-en las esquinas y se deben disgre

gar para que sedimenten en el fondo.

La solución a los problemas anteriores consiste en la disper

sión de los elementos por medio de rastrillo o aplicando cho -

rro de agua con manguera.

Los sólidos flotantes, tales como : grasas o aceites, papel, pe-

dazos de madera y plástico ; se deben remover, utilizando una es

pecie de cuchara grande de malla metálica con mango largo . El -

material removido se debe enterrar para evitar su contacto con

insectos.

3 . Bordos, Diques y zonas Adyacentes.

Este mantenimiento, requiere efectuar . un recorrido de inspec --

ción semanal o quincenal.

Los taludes, diques, y zonas adyacentes a las lagunas de estabi

lización deben mantenerse libres de vegetales perjudiciales, ya

que las hierbas y malezas favorecen la proliferación de mosqui-

tos u otro tipo de insectos.

La extracción de vegatación de los taludes debe realizarse en -

149

forma cuidadosa, raspando la superficie, de manera de no defor -

mar ni dañar el talud.

Los terrenos adyacentes a la laguna deben mantenerse sin hier -

bas ni malezas, no sólo para evitar problemas de insectos, sino

también con el propósito de que el lugar tenga aspecto agrada -

ble . Ahora bien, en los taludes exteriores y sobre el corona -

miento puede existir vegetación controlada de raíz superficial,

que no perjudicará el funcionamiento de la laguna.

La lista de la tabla 4 .1S se puede utilizar como ayuda para re-

gular el mantenimiento de los conceptos anteriores.

Mantenimiento Períodico.

1 . Extracción de Lodos . Durante los primeros años de operación

el lodo se acumula sobre el fondo de la laguna . El proceso bio

lógico comienza a digerir el lodo, aproximadamente, a la misma

velocidad que la sedimentación, haciendo que la acumulación de

lodo se deba revisar una vez por año . Si esta ea mayor que un

tercio de la profundidad puede llegar a bloquear la tubería de

alimentación . La frecuencia con que esto se presenta depende

de las condiciones locales y del tipo de laguna . En la tabla -

4 .16 se presenta la frecuencia de extracción de lodos para di

ferentes tipos de lagunas . En la figura 4 .25 se presenta un --

índice, generalizado, de la pérdida de volumen en una laguna -

par la acumulación de lodos .

150

f00

//t./z, A~

•

~ ~ ~ . . . ~ . ~0 . 1 2 3 4 5 8 7 8 0 10 11 12 13 14 6• 17 18 tD 2o

ANOS DE OPERACION

FIG . 4 .25

INDICE PROBABLE DE ACUMULACION DE LODOS EN LAGUNAS

DE ESTABILIZACION

151

TABLA 4 .15

LISTA VERIFICATIVA DEL MANTENIMIENTO.

Area inspeccionada Condición o problema Dirección o Acción

Sitios alrededor de lalaguna

Crecimiento de arbustos -o malezas

Derribar y remover

Sitios alrededor de lalaguna

Inundación por agua de

-lluvia

Desalojar el agua por

-medio de pequeños diques

Pendiente exterior y par-te superior de los bor- -dos

Erosión por la lluvia o -el viento

Rellenar con tierra y

-

sembrar pasto

Pendiente exterior y'par-te superior de los bor---dos

Pasto grande o malezas Segar el pasto, cortar

-las malezas y remover locortado.

Pendiente interior de losbordos

Erosión natural o por

-efecto de olas

Reemplazar las piedras

Borde de las lagunas Malezas Cortar y remover

Salida de las lagunas Acumulación de residuos -en la criba

Remover los residuos

152

,TABLA 4 .16 FRECUENCIA—PROBABLE DEREMOCION DE LODOS.

Tipo deLaguna

Frecuencia de remociónde

lodo

(años)

Anaeróbica 2

-

12

Facultativa 8

-

20

Maduración Probablemente nunca

153

1 .1 Revisión de la profundidad del lodo . Una vez por año, se

deben medir la profundidad del lodo cerca del dispositivo de -

entrada a la laguna.

Emplear una lancha y una pértiga larga de madera con tela blan

ca de cerca de 1 .0 m, engrapada y liada en el extremo inferior,

como se ilustra en la figura 4 .26.

Bajar la pértiga al fondo de la laguna y después de un minuto -

sacarla lentamente . Si la profundidad del lodo es menor que un

tercio de la profundidad, de diseño de la laguna, no se requie-

re ninguna acción . Si la profundidad del lodo es igual o mayor

que un tercio de la profundidad de diseño, la laguna se debe --

drenary extraer el lodo . Se recomienda que estas operaciones

se lleven a cabo durante la estación de secas.

1 .2 Drenado de las lagunas . Si las lagunas están conectadas--

en serie, desviar el flujo de alimentación de la laguna a ser -

drenada a la siguiente laguna de la serie . Si las lagunas están

conectadas en paralelo, desviar toda el agua influente a las de

más lagunas.

Para drenar la laguna, quitar las secciones de tubo de la sali-

da por etapas, en el caso que la salida sea vertical . Esto per

mitirá desalojar el agua de la laguna gradualmente, hasta que -

se alcance el nivel del lodo.

1 .3 Extracción de Lodo . Después del drenado, permitir que el

lodo se seque con el sol ; esto puede tomar varias semanas . Cuan

154

LODO

FONDO DE LALAGUNA

F I G 4.26

MEDI CION OE LA CAPA DE LODO

.155

do el lodo se ha secado perfectamente, se procede a sacarlo por

el medio que se disponga (carretillas, tracción animal o mecáni

ca ; etc .).

Se recomienda dejar una capa delgada de lodo sobre el fondo de-

la laguna para ayudar al reestablecimiento del proceso biológi-

co cuando la laguna vuelva a operar.

Mientras la laguna esté vacfa, revisar las tuberías y dispositi

vos de alimentación y efectuar las reparaciones o reemolazcs --

pertinentes.

1 .4 Disposición del Lodo . El lodo seco se dispone en terrenos

de relleno o en otros sitios de entierro, o se puede emplear -

para fertilizar cultivos, de preferencia para cultivos que no -

sean para consumo humano . Nunca se deberá emplear para fertili

zar vegetales que se consuman crudos, tales como lechugas, jito

mates, rabanos, etc.

1 .5 Cerco y Señales . Se deben cuidar los cercos y señales insta

lados en la zona de la planta de tratamiento, para evitar que -

por deterioro de éstos haya acceso de animales y personas a la

planta de tratamiento.

Las aguas residuales pueden provocar corrosión en los elementos

metálicos presentes en la planta (rejas, intérconexiones, etc,),

por lo que se recomienda, renovar la pintura cuando sea necesario.

Problemas de los sistemas lagunares y soluciones sugeridas . En

1S:6

lagunas de estabilización existen una variedad de problemas co-

munes que se pueden presentar permanente o períodicamente alte-

rando el funcionamiento adecuado del proceso y deteriorando el

estado físico de las instalaciones . Al respecto, el fin de es

te tema es identificar, apropiadamente, los problemas mediante

la definición de los indicadores adecuados . En esta forma, una -

vez que el problema se ha identificado 'se deben desarrollar cier

tos monitoreos, análisis y/o inspecciones antes de tomar alguna

decisión sobre las medidas correctivas que se puedan utilizar.

En algunos casos, puede implicar programas de muestreo y proce

dimientos analíticos de laboratorio.

Los principales problemas son :presencia de olores, prel-,encia de

insectos, erosión de bordos, imposibilidad de mantener el nivel

del líquido, vegetación emergente, entre otros.

La aparición de olor o cambio de color en el agua, es señal de -

que se está produciendo un cambio importante en el funcionamien-

to de la laguna, exceptuando a las lagunas anaeróbicas, y la cau

sa se debe averiguar rápidamente.

En las lagunas de estabilización se presentan dos. tipos principa

les de organismos : insectos y predadores de algas.

En general, las lagunas libres de vegetación, tanto en el fondo-

como marginal, no presentan problemas de insectos . Especificamen

te, el problema de insectos tiene por causa el crecimiento exce-

sivo de malezas en las lagunas ; a su vez, esta puede estar rela-

cionada, principalmente, con la falta de llenado . La falta

-

157

de agua en la laguna se puede deber por una parte, a la infiltra-

ción y por otra parte, al sobredimensionamiento de las lagunas.

Los rotiferos son organismos no observables a simple vista y -

que aparecen en colonias que se forman en los costados de las -

lagunas de estabilización, semejándose a granos de arena de co-

lor amarillento o café . Aparecen también en medio de la lagu-

na en forma de natas de color anaranjado o gris-verdoso . Estos

organismos se alimentan de algas y por lo tanto, producen un de

crecimiento de algas y del nivel de oxigeno disuelto cuando apa

recen en número excesivo.

Algunos tipos inferiores de crustáceos son también predadores -

de algas . Estos organismos visibles, aparecen en natas de color

naranja y rosado.

La erosión sucede en una laguna por acción del viento o por llu

vias fuertes . El viento produce olas que erosionan el talud in-

terior del dique alededor del nivel del agua, Las lluvias - -

fuertes producen canales.

La erosión por acción del viento es difícil de controlar con la

laguna en operación, debido a que es una falla de diseño.

La imposibilidad de mantener el nivel del liquido se traduce en

tendencia de la laguna a secarse, es decir, baja el nivel fácil

mente, lo que podrá ser originado por infiltración excesiva a -

través del fondo o por los diques . Este desequilibrio provocará:

olor desagradable, crecimiento de malezas y proliferación de in

sectos .

158

En lagunas de estabilización se presentan dos tipos de vegeta -

ción : acuática y terrestre.

La vegetación acuática, crece en el fondo o a lo largo de los -

taludes interiores de los diques y, en general, presentan un in

cremento exagerado y provoca olores desagradables.

En las tablas de la 4 .17 a la 4 .32, se dá una relación de los -

problemas, más comunes, que se presentan en las lagunas de esta-

bilización, asf como las soluciones a tales problemas .

INDICADORES OBSERVACIONES

CAUSAS PROBABLES

S O L U C I O N E S

TABLA 4 .17 CONTROL DE MALEZA ACUATICAS

Mala circulación y mal mantenimien

a . Cuando sea crecimiento nuevo arranto profundidad insuficiente del a

que las malezas con la mano.gua .

b. Corte las malezas con una guadaña.

c. Baje el nivel del agua para exponerlas malezas y luego quenelas con unquemador de gas.

d. Aumente el nivel de agua hasta ta--par las malezas.

e. Ponga un zampeado en los bordos.Precaución : si las malezas nacen ene] zampeado, son muy difíciles de -quitar pero se pueden rociar con unherbicida aceptable.

f. Para controlar la lenteja de agua utilice rastrillos o un tablon en --una lancha para empujar a la orillay retirarla físicamente.

Uso de elementos químicos . Se dre -na la laguna y se cortan los tallosde la maleza, tan cerca del fondo -como sea posible después, se llenalo suficiente para cubrir los tallosy se introduce "Benoclor" bajo la-superficie del agua por medio de,--rociador a presión hasta cubrir todala laguna . Se aplican de 140 a 170 1de Benoclor por hectarea . Después devarios dfas, la laguna se pone nuevamente en operación . Este tratamientoes efectivo por un período de uno ados años.

Las malezas proporcionan comidaa los animales que perforan losbordos, causan problemas de corto circuitos . Detienen la ac --ción de las olas de manera quese junta la espuma y forman unbuen hogar para los mosquitos -y los olores se desarrollan enla zona quieta. La lenteja deagua detiene la penetración dela luz del sol y evita la ac --ción del viento y por lo tanto-reduce el oxígeno de la lagunaLa penetración de la raíces causan fugas en el sello de la la=guna .

g •

LNDICADORES/OBSERVACIONES

CAUSAS PROBABLES S 0 L U C I 0 N E S

TABLA 4 .18 CONTROL DE VEGETACION DE LOS BORDOS

a. El mejor método es el corte periodico dela maleza.

b. Siembre en los bordos una mezcla de pastoen la orilla y pasto corto nativoen las demás âreas . Es deseable seleccionar un pasto que forme una buena cama yque haga difícil el crecimiento, de plan-tas altas al apretar el suelo y ganar lacompetencia a las plantas altas.

c. Rocie con un producto químico para des -truir malezas aprobado y asegurese de --consultar con las autoridades antes de -aplicarlo . Los siguientes son ejemplos deherbicidas:Do w Dapalon para colas de gatoDowsilvex para plantas emergentesOrtho Endo-thal para malezas suspendidasSulfato de cobre para algas filamentosasSimazine para malezas.

d. Se han usado borregos para que se comanla maleza. Esto puede incrementar los coliformes especialmente en la celda de descarga . Practique el pastoreo por rotacióiipara evitar que se acaben las especies depasto . Un ejemplo de esta rotación sería:pastoree cada area 2 meses de cada 6 meses.

e. Si la vegetación ha invadido ]os taludes,se puede aplicar arsenito de sodio ; en --proporción de 20 g por metro cuadrado, conlo cual, se elimina todo crecimiento por -tres o cuatro anos.

El crecimiento de malezas al- Mal mantenimientotas, matorrales, arboles y otrasplantas proporciona lugares de anidación para los animales, pueden -debilitarlos y dar mal aspecto . --También reducen la acción del vierato en la laguna .

INDICADORES/OBSERVACIONES

CAUSAS PROBABLES S O L U C I O N E S

TABLA 4,19 CONTROL DEL NIVEL DEL AGUA RESIDUAL.

a. Cuando la infiltración es a través

del fondo, es necesario reponer lacapa de arcilla o impenneabilizar-por otros medios.

b. Cuando la infiltración es a travésde los diques, es necesario imper-meabilizar las grietas con arcilla de buena calidad.

c. En algunos casos, la cantidad de -agua infiltrada se puede suplir -por contribución de agua de buena-calidad o agua residual si el sis-tena consta de varias lagunas.

La laguna tiende a secarse

Infiltración a través del

fácilmente provocando olor desa

fondo o por los diques.

grable, crecimiento de plantas

y proliferación de insectos .

ANDICADORES /OBSERVACIONES CAUSAS PROBABLES- S O L U C I O N E S

TABLA 4 .20 CONTROL DE NATAS

Es necesario controlar lasfonaciones de natas para prevenir problemas de olores y eliminar los sitios de reproducción=de los mosquitos . Además masasflotantes reducen la luz solar .

El material del fondo de la laguna se esta levantando y el lodo=está flotando a la superficie . -Mala circulación y poca acción -del viento . Grandes cantidades-de grasas y aceites en el in --fluente también causan natas .

a. Utilice rastrillos, una bomba por-tatil para hacer un chorro de aguao una lancha de motor para romper-la nata . Ya rota la nata general -mente se hunde.

b. Cualquier nata remanente debe re-tirarse y disponerse enterrandola-o transportándola a un relleno sa-nitario aprobado .

TABLA 4 .21 CONTROL DE MALOS OLORES.

INDICADORES/ OBSERVACIONES

CAUSAS PROBABLES S O L U C I O N E S

a. Use la alimentación en paralelo enlas celdas primarias para reducir-la carga.

b. Aplique productos químicos como elnitrato de sodio rara introduciroxígeno la tasa de aplicación es de5 a 15% de nitrato desodio poi si-lo de DBO o 1 .000 metros cúbicos -Consulte con los fabricantes paraotros productos comerciales . Repi-ta el procedimiento a tasas meno -res en los días subsecuentes o utilice 110 Kg de nitrato de sodiopor héctarea en el primer día, 55-Kg por Ha en los siguientes díasSi nersisten los olores apliqueloen la cauda de una lancha de motor.

c, Instale aeración suplementaria, talcomo aeradores flotantes, aeradoresde jaula, o difusión de aire para -proveer mezclado y oxígeno . Tambiénayudan los viajes en lancha de motorpor la laguna.Nota : El agitar la laguna puede cau-sar que los olores empeoren por un -corto tiempo, pero se reducira la duración total del periodo de malos o-lores,

d. La falta de nutrientes se solucionahaciendo un análisis químico al a -gua, los principales nutrientes . sonnitTato y fosfato.

e. La acidez se controla con tratamiento con cal, pára mantener en la laguna un pH entre 7 .5 y 9 .0.

f. Disfrazar el olor mediante solucio-nes químicas es otra solución.

Los olores son un problema ge

Los olores resultan generalmenteneral para el publico . de la sobrecarga, de periodos lar

gos de clima nublado, de la malacirculación en la laguna, de dace-chos industriales, población dealgas escasa debido a que el aguaresidual es de naturaleza ácida,muy alcalina o a la falta de nu -trientes .

INDICADORES/OBSERVACIONES

CAUSAS PROBABLES S 0 L ,-U- C I O N E S

TABLA 4 .22 CONTROL DE ALGAS AZUL-VERDES

a. Aplique tres veces una soluciónde sulfato de cobre.

Si la alcalinidad total es mayorde 50 mg/l aplique 1 .25 kilos -de sulfato de cobre por cada --1000 metros cúbicos en la lagu-na.

Si la alcalinidad es menor de -50 mg/1 reduzca la cantidad de-sulfato de cobre a 0 .6 kilos --por 1,000 metros cúbicos.

b. Rompa los crecimientos de algascon una lancha de motor o con -una bomba portatil y una manguera. El motor de la lancha debe-ser de enfriamiento por aire yaque las algas pueden apagar losmotores enfriados por agua.

Bajo pH (menos de 6 .5) y oxigeno

Las algas azul verdes son un indisuelto (menos de 1 mg/1), malos

dicio de tratamiento incompletó,olores aparecen cuando se mueren

sobrecarga y/o mal balance de -las algas .

nutrientes .

TABLA 4 .23 CONTROL DE INSECTOS

INDICADORES/OBSERVACIONES CAUSAS PROBABLES S O L U C I O N E S

Presencia de insectos en el Mala circulación y mal mante Solución

para el control de mosquitos.&rea y presencia de larvas- nimiento.e insectos en la laguna . a . Mantenga limpia de malezas la laguna y -

permita que la acción de las olas en losbordos evite que se crien los mosquitos.

b. Mantenga la laguna libre de natas.

c. Siempre la laguna con gambusia (pez mos-quito.

~ . Rocie con larvicida como última instan-cia . Consulte con las autoridades cua -les productos estan aprobadosAlgunos que se han usado son el Dursbanel Maled, el Fenihton y el Abate en dósis de 1 mg/l.

e . Control sobre el nivel de operación.Cuando el nivel de agua se hace descender varios centímetros, las larvas quéestaban en la zona de los diques cercana a la superficie, perecen al secarsedicha zona.Cuando el nivel se hace subir, las larvas perecen por efecto de la inunda --ción provocada . Por lo tanto, la oscilación períodica del nivel del agua en lálaguna, contribuye a mantener el controlde los mosquitos . Mantener una máxima -profundidad en la laguna, evita la vegetación emergente que es fuente de insectos . Se recomiendan profundidades mayo-res que 0 .90 m.Solución para controlar jejenes.

a. Sembrar la laguna con gambusia (pez mos,quito.

b. Aplique un insecticida aprobado . Se hanempleado el Fenihton, Abate y Oursban,-segdn las indicaciones del fabricante.

TABLA 4 .24 MEJORAR REMOCION DE ALGAS EN EL EFLUENTE.

CAUSAS PROBABLES

Las condiciones climáticas o de

a.temperatura que favorecen a unapoblación particular de algas .

b.

c .

S 0 L U C I 0 N E SINDICADORES/OBSERVACIONES

La mayoría de los sólidos suspendidos presentes en el efluente de una laguna se deben a --las algas . Debido a que muchasalgas de una sola célula son -móviles y también muy chicas,son difíciles de remover .

Extraiga el efluente de abajo dela superficie usando un buen a -rreglo de divisiones.

Use lagunas múltiples en serie.

El uso de filtros intennitentes-de arena y filtros de roca sumergidos también se pueden usar, pero requieren de modificaciones yde los servicios de un ingenieroconsultor.

d. En algunos casos se han usado dósis de 20 mg/1 de sulfato de aluminio en las lagunas finales paramejorar la calidad del efluente -en descargas intermitentes . Las -dósis a este o a menores niveles-no son tóxicas.

INDICADORES/OBSERVACIONES

CAUSAS PROBABLES S O L U C I O N E S

TABLA 4 .25 CORRECCION DE LAGUNAS CON POCA CARGA.

Las lagunas con carga lige

Exceso de capacidad, gasto esta

a . Corregir incrementando la cargara pueden producir algas fila -

cional bajo .

al reducir el nfunero de lagunasmentosas y mohos, los cuales li

en uso.mitan la penetración de la luz=del sol . Estas formas también

b . Use operación en serie.tienden a taponar las salidas -de las lagunas .

INDICADORES/OBSERVACIONES CAUSAS PROBABLES S 0 L U C I'0 N E S

TABLA 4 .26 CORRECCION DE OXIGENO DISUELTO BAJO.

Una tendencia continua hacia abajoen el OD, es indicativo de posibles

condiciones anaerobias en el futuroy la causa de malos olores . El --tratamiento es menos eficiente .

Mala penetración de luz, bajotiempo de retención .alta cargade DBO o de desechos industriales tóxicos . (El OD durante eldía no debe bajar de 3 .0 mg/1durante los meses de calor) .

a. Remueva las malezas como la lentea de agua si estas cubren másel 40% de la laguna.

b. Reduzca la carga orgánica en laslagunas primarias cambiando a -operacion en paralelo.

c. Suministre aeración suplementa -ria(aeradores superficiales, di-fusores y/o la operación diariade una lancha de motor).

d. Agreguerecirculación usando unabomba portatil para regresar elefluente final al inicio de la -planta.

e. Suministre nitrato de sodio (veala sección de como controlar olores para la dosis).

f. Determine si la sobrecarga se -debe a una fuente industrial y -eliminela .

INDICADORES/OBSERVACIONES CAUSAS PROBABLES S O L U C I O N E S

TABLA 4 .27 CORRECCION DE CORTOS CIRCUITOS.

Mala acción de viento debidoa árboles o un pobre acomodode las instalaciones de entrada y salida . También se pue-de deber a la forma de la lagura, al crecimiento de mal&za o a la irregularidad delfondo.

Problemas de olor, OD bajo en algunas partes de la laguna, condicio-nes anaeróbias y bajo pH encontra-dos al revisar los valores de diversas partes de la laguna anotadas enun plano de la laguna . Si las dife-rencias son de 100 a 200 % pueden -indicar cortos circuitos.Después de anotar las lecturas pa-ra cada punto, las áreas que no tienen buena circulación son evidentes . Estas áreas se caracterizan porbajo OD y pH .

a. Corte los ârboles y los matorralespor lo menos a una distancia de 150metros de la laguna en la direc --ción de los vientos dominantes.

b. Instale divisiones alrededor de laentrada para mejorar la distribución.

c. Agregue recirculación para mejorarel mezclado.

d. Ponga nuevos puntos de entrada y desalida incluyendo entradas múltiples.

e. Elimine la maleza.

f. Nivele el fondo .

INDICADORES/OBSERVACIONES

CAUSAS PROBABLES

S O L U C I O N E S

TABLA 4 .28 ODRRECCION DE (DNDICIONES ANAEROBIAS.

Sobrecarga, corto circuitos,

a. Cambie de operación en serie a pamala operación o descargas

ralelo para dividir la carga . Es-tóxicas . to ayuda si las condiciones exis-

ten en determinada época del añoson diferentes a las normales.

b. Agregue aeración suplementaria sila laguna está continuamente sobrecargada.

c. Cambie las entradas y salidas paraeliminar los cortos circuitos . Veala sección correspondiente a cortoscircuitos.

d. Agregue recirculación (use bombasportatiles temporalmente) para pro-porcionar oxigeno mezclado.

e. En algunos casos se puede obteneralivio temporal agregando nitrato -de sodio con las dósis en la secciónde control de olores.

f. Elimine las fuentes de descargas tóxicas.

Una laguna facultativa que se convierte en anaer6bia resultando en DBOalto, sólidos suspendidos y nata,enel efluente de una laguna de des¢¢arga continua . Los malos olores, lapresencia de bacterias filamentosasy colores amarillo-verdoso y gris yla quietud de la superficie, indi -can condiciones anaeróbias .

INDICADORES/OBSERVACIONES CAUSAS PROBABLES S O L U C I O N E S

TABLA 4 .29 CORRECCION DE TENDENCIA DECRECIENTE DEL pH.

El pH controla el ambiente paradiferentes tipos de algas, la --chlorella necesita un pH de 8 .0a 8 .4.

El pH debe estar en el lado al -calino, preferentemente entre -8.0 y 8 .4.

Tanto el pH como el OD deben variar durante el dfa con la lec-tura más baja al amanecer y la 'más alta al caer la tarde.

Mida el pH a la misma hora cadadfa y haga una gráfica con los-resultados .

Los valores decrecientes delpH son seguidos por una bajaen el OD a medida que las algas verdes mueren . Esto escausado generalmente por so-brecargas, por períodos lar-gos de clima adverso, o poranimales mayores, como la --daphnia, que se alimenta conlas algas .

a. Desconecte la celda y dejela descansar.

b. Use operación en paralelo.

-c. Aplique recirculación del efluente dela laguna.

d. Investigue la posibilidad de corto -circuitos.

e. Instale equipo de aeración complementario si el problema es persistente -y se debe a sobrecarga.

f. Investigue la posibilidad de causastóxicas y externas de l p muerte de lasalgas y corrija la fuente .

INbICADORES/OBSERVACIONES

CAUSAS PROBABLES S O L U C I O N E S

TABLA 4 .30 ELIMINACION DE PREDADORES DE ALGAS.

a. El control químico de dichos organismos es efectuado con el uso de insecticidas o larvicidas . La aplicaciónde orto-dibron 8 (california/Spray -Chemical Co .) en dósis de 1 .2 1 por-hectaréa, reduce en 99% la Daphnia -y organismos similares.El control de rotíferos puede ser efectuado con el uso de rotenone, aplicaci-ón superficial, con d6sis de 2 .41por hectarda . El tratamiento es caro yse debe utilizar cuando la presencia depredadores es tan grande, que ha produ-cido olores por un período prolongado.

b. El control biológico de predadores dealgas se puede efectuar cultivando elpez gambusia ; sin embargo, este culti-vo es únicamente posible en lagunas quehan estado en operación por algunos a-ños.

Presencia de rotíferos : en los

Agua de baja calidad.costados de la laguna se desarro-lla coloración amarillenta o café.

En medio de la laguna se forman -natas de color anaranjado o gris-verdoso.

Presencia de tipos inferiores decrustáceos como la Daphnia : formaciód de natas de color anaranjado y rosado .

INDICADORES/OBSERVACIONES CAUSAS PROBABLES S O L U C I O N E S

TABLA 4 .31 CORRECCION A SOBRECARGAS

e.

La sobrecarga puede resultaren el tratamiento incompleto delas aguas residuales.

Los problemas de sobrecarga -sepueden detectar por los olores-ofensivos y por colores amari -llo-verdoso o gris . Deben consi.derarse también las pruebas delaboratorio que muestren un pHy un OD bajos y una carga exce-siva de DBO .

Corto circuitos, desechos industriales, mala ingeniería, infiltracio-nes, construcción nueva (area de -servicio en expansión), tratamien-inadecuado y condiciones climáti -

cas .

a. Desconecte la laguna y dejeladescansar.

b. Use operación en paralelo.

c. Aplique recirculación delefluente en la laguna.

d. Investigue la posibilidad de corto circuitos.

Instale equinos de aeración complementaria .

INDICADORES/OBSERVACIONES CAUSAS PROBABLES S O L U C I O N E S

TABLA 4 .32 CORRECCION DE DBO ALTA EN EL EFLUENTE.

Concentraciones altas de DBO queestan fuera de las condiciones particulares de descarga . Algas muertas visibles .

Tipo de retención corto, malaIocalización de la entrada yde la salida, altas cargas orgánicas o hidráulicas y posTblemente compuestos tóxicos .

a. Compruebe si el sistema de alcantarillado tiene infiltraciones yelimínelas en la fuente.

b. Use bombas portatiles para recircolar el agua.

c. Agregue nuevos sitios de entraday salida.

d. Reduzca las cargas debidas a fuentes industriales, si estân sobre-lo normal.

e. Evite las descargas tóxicas .

175

Equipo de Trabajo . En un sistema de lagunas de estabilización,-

en el cual, los costos de operación y mantenimiento son mínimos,

es necesario que el personal cuente con herramientas para su --

trabajo . El número de ellas variará de acuerdo con las necesida-

des de cada planta y con el número de ayudantes . Además, cada --

trabajador debe contar con equipo necesario para realizar sus --

funciones en condiciones seguras . En relación con lo anterior-

se propone lo siguiente : por cada ayudante, pala, hacha machete,

azadón, bieldo, dos rastrillos ; por cada dos ayudantes, carreti

lla de mano, herramienta de corte para pasto y malezas, tuercas

para alambre, serrucho, alicates, juegos de desarmadores, cinta-

métrica, corta tubos, llave stillson, lancha o bote de goma.

En almacén se recomiendan los siguientes artículos : existencia -

de piedra, mortero, tubo de albañal, alambre, clavos y guantes.

El equipo de protección, recomendables, para todo el personal

de la planta operarios y ayudante, es el de cuero, salvavidas,

mascaras para deficiencias de oxígeno,arneses y linterna a prue

ba de explosiones.

Seguridad en las lagunas . Las lagunas de estabilización se de -

ben tratar con cuidado y respeto, desde el punto de vista de se-

guridad y salud pública tanto por los operadores como por el pú-

blico en general . Esto significa que las lagunas de estabiliza

ción se deben emplear solamente, para-cumplir su propósito y no

para fines recreativos . En algunas áreas, donde las lagunas son de un ta-

maño razonable . Se han informado numerosos casos de navegación,-

176

caza de aves acuáticas y aún natación en lagunas de estabiliza-

ción . Se debe evitar el uso recreativo y dar atención a las me-

didas de seguridad por las siguientes razones : primero no obstante

que la eficiencia de la remoción de bacterias, en términos de NMP,

es muy alta ; existe la posibilidad de infección cuando se pone -

en contacto con las aguas residuales de una laguna de estabiliza

ción ; segundo, aún cuando la mayoría de las lagunas son poco pro

fundas exceptuando a las lagunas anaeróbicas, su profundidad es

suficiente para que una persona se ahogue.

En relación con la seguridad del personal de un sistema de lagu-

nas de estabilización, estos están expuestos a riesgos de lesio-

nes físicas e infecciosas.

A continuación "se indican algunas medidas de seguridad para evi-

tar tales riesgos:

Prevención de lesiones físicas.

Guardar las herramientas en sus lugares asignados.

- Limpiar en forma adecuada todo el área de la planta.

Mantener las cámaras tapadas y si éstas no tienen tapa, prote -

jerlas con rejas o barandales.

- Colocar barandales en puentes y canaletas, donde el personal --

este expuesto a cafdas.

- Colocar en lugares de peligro, signos de advertencias y señales.

- Los operadores deben usar guantes para manejar objetos grandes.

- La planta deberá contar con la iluminación adecuada en las á -

reas de trabajo .

.177 .

Prevención de infecciones . El agua residual y sus derivados -

constituyen un riesgo para los empleados, en lo referente a en

fermedades transmisibles por el agua, tales como : fiebre tifoi

dea, disenteria, fiebre paratifoidea, ictericia infecciosa y -

tetano . A continuación se dan las siguientes medidas preventivas:

- Potabilizar el agua, evitar toda contaminación de la fuente -

de agua potable por contacto con cañerias o recipientes que -

contengau\ aguas residuales.

- Primeros Auxilios . Proveer un botiquín de primeros auxilios -

para el tratamiento, inmediato, de pequeñas cortaduras y herí

das, las lesiones, de mayor importancia, deben ser tratadas por

un médico.

- Medios de seguridad, proveer cuartos con ducha y vestuario pa-

ra cambio de ropa.

- Inmunizaciones periodicamente, inmunizar a los empleados con -

tra la fiebre tifoidea y el tetano, mediante vacunas.

- Precauciones personales : no tocarse la cara o cabeza mientras

este trabajando ; evitar fumar durante las horas de trabajo ; u

sar guantes de hule cuando se efectuen labores que requieran-

contacto con aguas residuales o material de las rejas ; lavar-

se las manos antes de comer o fumar ; no usar la ropa de tra -

bajo en su auto o en su casa ; mantener la uñas de las manos -

bien cortadas y limpias .

i

Personal necesario para operación y mantenimiento . La determina

ci6n del ndmero de personas necesarias para adecuado control de

la planta esta influenciada por los siguientes factores : el neme

ro de unidades con que cuenta la planta y por las condiciones --

178

climatológicas de la zona.

Funciones del Personal . Las funciones que deberá cumplir el per

sonal, se detallan a continuación:

Operador:

Será encargado de la planta de tratamiento, deberá tener conoci-

miento sobre mantenimiento y operación para lo cual requerirá de

cursos en los cuales se imparten instrucciones generales sobre -

el funcionamiento de la planta.

Responsabilidades:

1. El operador tendrá autoridad suficiente sobre el personal de

mantenimiento y será el encargado de impartir las órdenes que

al respecto se requiera.

2. Deberá informar a su jefe directo, sobre el ' funcionamiento y

estado de la planta en general, periódicamente.

3. El operador deberá realizar los controles necesarios para la

normal operación de la planta, entré ellos:

- Controles meteorológicos : lecturas a los instrumentos, regis

tros y mantenimiento de los mismos.

- Controles físicos-químicos : lectura de parámetros y análi -

sis de muestras.

Controles biológicos : extracción de muestras, fundamental--

mente.

4. El operador deberá traspasar los datos obtenidos a los regis-

179 '

tros y procesar la información que enviará a los demás niveles.

Ayudante:

Deberá procurarse del mantenimiento de la planta, fundamentalmen

te, mantener los taludes libres de vegetación, limpieza de rejas

remoción de grasas y materia orgánica flotante . Recibirá instruc

ciones del operador de la planta y no preparación adicional .

180

CUESTIONARIO. TEMA 4 .4

1. Describa brevemente una laguna de estabilización.

2. ¿ Cuántos tipos de lagunas existen?

3. ¿ Como funciona una laguna aeróbia?

4. Qué factores determinan la aceptación de las lagunas faculta

tivas?

S . J. Qué ventajas ofrecen las lagunas anaeróbias?

6 . ¿ Cuáles son los tipos y características básicas de las lagu_

nas aereadas?

7 . ¿ Mencione los factores que influyen en el sistema de trata --

miento mediante lagunas de estabilización?

181

8. Mencione al . menos 5 parámetros de operación de las lagunas

de estabilización aeróbia

9. ¿Cuáles son las obras y dispositivos complementarios en las

lagunas de estabilización?

10. ¿Cuáles son los elementos de apoyo que permiten controlar la

eficiencia de la planta?

11. ¿Describa brevemente el arranque de una laguna de estabiliza

ción?

12. ¿Qué actividades involucra el mantenimiento permanente de las

lagunas?

13. ¿Que problemas se presentan en los sistemas lagunares y que -

medidas .se proponen para sólucionarlos?

OPERACION Y MATENIMIENTO DE INSTALACIONES PARA EL

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES, TRATAMIENTO PRI-

MARIO Y LAGUNAS DE ESTABILIZACION.

C A P I T U I. 0 IV

GLOSARIO DE TERMINOS.

Aclimatación . Es la adaptación de los microorganismos a las con

diciones de calidad del agua y ambientales del sistema de trata- -

miento.

Acuífero . Formación geológica que es portadora de agua y que la -

transmite de un lugar a otro . Estrato que contiene agua.

Aeración . Acción de . poner en contacto íntimo el oxígeno del aire

y el agua.

Aguas Residuales Crudas . Aguas residuales que no han recibido nin

gón tipo de tratamiento.

Aguas Residuales Domésticas . Aguas que se derivan principalmente

de casas habitación, oficinas e instituciones . Estas aguas pueden

o no contener aguas del subsuelo, superficiales o pluviales.

Aguas Residuales Industriales . Aguas provenientes de las indus-

trias, generadas en los procesos, servicios y generación de ener -

gía, principalmente.

Aguas Residuales Municipales : Combinación de aguas residuales do-

mésticas e industriales .

' 184

Alcantarillado Pluvial . Sistema de recolección de aguas de llu -

via exclusivamente . '

Carga Hidráulica . Gasto aplicado a un proceso unitario, volumen

por unidad de tiempo.

Carga Hidrostática . Altura desde la superficie libre de una masa

de agua hasta un punto . determinado bajo la superficie.

Carga Orgánica . Cantidad de materia orgánica aplicada por día a

un sistema de tratamiento ; se expresa generalmente en términos de

kilogramos de DBO por día.

Claro . En cribado, es el espaciamiento efitre las barras de las -

rejas.

Clarificador . Es una forma de nombrar a los sedimentadores o tan

ques de sedimentación.

Corto-circuitos . Condición hidráulica en un tanque, cámara 6 de-

pósito donde el tiempo de paso difiere del tiemno de retención normal.

DBO . Demanda Bioquímica de Oxígeno, indica la cantidad de oxíge-

no que requieren los microorganismos para estabilizar la materia

orgánica.

DBO última . Es la DBO ejercida por los microorganismos después -

de 20 días de incubación en condiciones normales .

186

DQO . Demanda Química de Oxígeno, que mide la capacidad de consumo

de oxígeno por la materia orgánica e inorgánica de las aguas resi-

duales.

Descomposición Biológica . Proceso donde los organismos, en presen

cia de oxígeno, convierten a la materia orgánica contenida en las

aguas residuales en formas más estables o minerales.

Deshidratación . Elminación de agua de los lodos de desecho.

Desmenuzador . Dispositivo que convierte a los sólidos gruesos coj

tenidos en las aguas residuales en partículas pequeñas.

Digestión . Estabilización principalmente de los lodos, implica la

descomposición de materia orgánica e inorgánica en ausencia de exí

geno.

Estratos . Término geológico que se emplea para distinguir un sólo

lecho o capa rocosa qúe es de características más o menos homogé -

neas.

Flotación . Levantamiento de materia suspendida a la superficie -

del líquido en un tanque, como espuma, grasas, etc ., por aereación,

emisión de gas, químicos, electrólisis, calor o descomposición bac

teriana y la subsecuente remoción de espuma por despumación.

Flujos Pico . Variaciones máximas de gasto que se presentan en un

sistema de tratamiento en el transcurso del día.

Gravedad Específica . Peso de un cuerpo por unidad de volumen .

186

Infiltración . 1) Filtración del agua subsuperficial dentro de las

tuberías a través de las juntas, por los poros de las .paredes, o -

por las grietas ; 2) entrada del agua del subsuelo en una galería.

Inóculo . En tratamiento de aguas residuales, se refiere a la semi

11a de microorganismos para iniciar la operación de un proceso bio

lógico.

Lechos de Secado .. Areas acondicionadas con grava y arena y siste-

ma de drenaje, en donde se disponen los lodos procedentes de siste

mas de tratamiento, para su secado.

Líquido Residual . 1) Equivalente a efluente ;2) generado en algu-

na actividad.

Lodo Activado . Agua con sólidos, en un porcentaje representativo,

proveniente de los estanques de estabilización de una planta en --

operación de lodos activados.

Iodo Crudo . Lodo de desechó no digerido o estabilizado.

Neutralización . Reacción mutua entre ácidos y bases.

Nivel Freótico . Nivel subsuperficiál del agua.

Operaciones Unitarias . Operaciones empleadas en el tratamiento de

aguas residuales, en donde el tratamiento se efectúa por medio de

la aplicación o a través de fuerzas físicas.

Percolación . Flujo o movimiento del agua a través de los poros o

intersticios del suelo o de otro medio . También, se refiere al flu

187

jo o goteo de un liquido hacia abajo a través de un medio filtran-

te.

Pérdida de Carga . Disminución de la carga hidráulica o columna de

agua entre dos puntos.

Precloración . Aplicación de cloro al agua residual antes de cual-

quier etapa de tratamiento.

Procesos Unitarios . Procesos empleados para el tratamiento de -

aguas residuales, en donde el tratamiento se efectúa por medio de

reacciones químicas.

Químico . En el tratamiento de aguas, es la denominación general -

que reciben las sustancias químicas que toman parte en el trata- -

miento, especialmente en potabilización de aguas.

Reareáción. Absorción de oxígeno en el agua cuando el agua está -

en condiciones de deficiencia de oxígeno.

Recirculación . Parte del efluente que entra nuevamente o se retor

na al sistema de tratamiento.

Saturación. Estado del agua cuando ya ha disuelto la máxima canti

dad que es posible, de una cierta sustancia, a presión y temperatu

ras dadas.

Sobresaturación de Oxígeno . Estado en el cual el agua contiene -

más oxígeno a una temperatura específica, que la normalmente reque

rida para la saturación .

188

Sólidos Coloidales . Sólidos finamente divididos que se encuentran.

en suspensión en el agua y que son difíciles de separar por sedi-

mentación, pero se pueden remover por coagulación.

Sólidos Disueltos, (SD) . Materia disuelt•a s en las aguas residuales,

teóricamente residuos anhidros.

Sólidos Sedimentables, (S Se) . Sólidos que se depositan o sedimen

tan cuando se deja una muestra de agua en reposo por un periódo de

una hora.

Sólidos Suspendidos, (SS) . Concentración de materiales insolubles

suspendidos o dispersos en las aguas residuales . Generalmente, se

expresan en mg/1 de peso seco y se determinan filtrando la muestra

y por métodos gravimótricos.

Sólidos Suspendidos Volátiles, (SSV) . Sólidos que representan la

cantidad de microorganismos presentes en un sistema biológico de -

.tratamiento.

Sólidos Totales, (ST) . Contenido de sólidos suspendidos y disuel

tos en las aguas residuales.

Sólidos Volátiles, (SV) . Representan el peso que se pierde des-

pués que los sólidos totales secos son llevados a una temperatura

de 550 °C.

Tiempo de Retención Hidráulico . Tiempo que teóricamente debe -

transcurrir para que el agua pase a través de un tanque o de un

189

depósito, suponiendo que toda el agua se mueve a una velocidad -

uniforme; matemáticamente es igual al volumen del tanque dividido

entre el gasto.

Tirante . Altura del agua en un estanque ., lago, laguna, etc.

Tratamientos Secundarios . También se denominan tratamientos bio-

lógicos de aguas residuales . En estos,' se remueven o reducen los

sólidos suspendidos, disueltos y coloidales, causando la reduc-

ción de la materia orgánica.

Tratamiento Terciario . También se denomina tratamiento avanzado.

Normalmente en estos tratamientos se obtiene agua de alta calidad;

las operaciones y los procesos empleados son físicos, químicos y

fisicoquímicos .

ANEXO

BOMBAS

BOMBAS EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES.

El tratamiento de aguas residuales implica la necesidad de equipo

de bombeo para una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo : -

bombeo de aguas residuales crudas ; aguas completamente tratadas ; -

m• :cías de aguas residuales domésticas e industriales ; aguas diluf

das ; lodos espesados y digeridos, conteniendo una mezcla de espuma

y grasa; sólidos flotantes ; lodos de retorno y de desecho ; solucio

nes químicas ; agua de lavado ; y, agua para aspersión y bombeo en -

pozos de sumidero . Entre la variedad de bombas disponibles para es

tos usos se tienen : bombas centrifugas de flujo . radial, mezclado,-

axial y vórtice ; bombas Air-Lift (por aire comprimido) ; bombas de

desplazamiento positivo rotatorias, de diafragma y de pistón:

Los dispositivos modernos de bombeo, comúnmente, están equipados -

con controles automáticos para el arranque y operación secuencial.

También, la provisión de bombas de reserva ha llegado a ser prácti

ca común para aumentar la seguridad del funcionamiento y proporcio

nar capacidad para manejar flujos pico ocasionales . En algunas es

taciones de bombeo, con poca atención, se emplean controles automá

ticos para permitir el accionamiento de las unidades de reserva en

el caso de que falle una bomba . Con frecuencia se proporciona - -

equipo de registro de flujo para registrar las tasas instantáneas

de bombeo y el flujo total de bombeo.

El proceso de bombeo de aguas residuales incluye a la unidad de

bombeo para mover el líquido y tubería para succión y descarga ; y,

válvulas para aislar a la unidad de forma que se puedan desarro- -

A .2

llar los trabajos de reparación y mantenimiento sin interrumpir la

operación de la estación de bombeo.

En forma general, las unidades de bombeo se pueden clasificar de -

acuerdo con los siguientes factores:

-Material bombeado.

. Agua residual cruda, y

. Agua residual tratada.

-Sistemas de bombeo.

Carga disponible (cabeza), y

Capacidad.

-Tipo de bomba.

. Centrifuga

Air Lift (aire comprimido)

. Desplazamiento positivo, y'

Tornillo.

La clasificación de las unidades de bombeo debe ser bien comprendi

da por los operadores para que esten en capacidad de desarrollar -

el mantenimiento y programa de control que permitan la operación -

continua y confiable.

Bombas Centrifugas.

Una bomba centrifuga tiene una parte móvil, un impelente rotatorio

A . 3

dentro de una envolvente o carcasa . El impelente esté montado so-

bre una flecha, la cual está soportada por chumaceras y acoplada -

a un impulsor . Aunque los impulsores, normalmente, son eléctricos,

muchas bombas tienen impulsores de combustión interna o de turbina

de vapor . Dependiendo de las necesidades de una instalación parti

cular, la fuente de impulso puede ser de velocidad constante o va-

riable . Las unidades centrífugas de bombeo de alta velocidad tie-

nen costos menores que los de las unidades de baja velocidad ; aun-

que, relativamente, las unidades de baja velocidad pueden presen -

tar operación tranquila, poca vibración y larga vida útil.

Bombas centrifugas radiales inatascables.

Estas bombas tienen un ámbito en el tamaño de la descarga de un mí

nimo de 5 .1 cm a un máximo de 51 .0 cm . La capacidad normal reco-

mendada es de 3 a 1 300 1/s . Estas bombas están disponibles para

operar a cabezas desde 8 a 60 m . Se pueden obtener cabezas mayo--

res, operando estas bombas en serie.

Las características de operación son tales que se puede obtener la

máxima cabeza al inicio del arranque, resultando una caída de cabe

za al incrementarse la capacidad .

.

Estas bombas derivan sus características inatacables del tipo de

impelente empleado en su construcción . Los impelentes estan bien

redondeados y libres de formas vivas y proyecciones que puedan cap

tar y sostener trapos y materiales fibrosos . Los impelentes son -

com6nmente de dos álabes o de dos aberturas y en cualquiera de las

A .4

dos formas están cubiertos o semicubiertos, (figura A .1).

Bombas centrifugas de flujo tipo vortice.

Las características de funcionamiento de estas bombas son simila -

res a las bombas centrifugas' radiales inatascables . Su ámbito en

el tamaño de descarga es de 5 .1 cm a 20.0 cm ; desarrollan capacida

des de 3 .2 a 320 1/s, con, cabezas hasta de 64 m.

Las características inatascables de estas bombas, se derivan de su

diseño, en el cual el impelente queda completamente dentro del - -

área de la voluta . El fluido y los sólidos entrantes no interac-

cionan con el impelente, sino que pasan de la línea de succión a -

la línea de descarga a través de la voluta . Así, es posible mane-

jar cualquier sólido (s) que pase por el orificio de succión . - -

Los impelentes son de álabes múltiples y semi-cubiertos, (figura -

A .2) .

Bombas centrífugas de flujo mezclado.

Su ámbito de descarga es de 0.2 m a 2 .1 m ; desarrollan capacidades

de 63 a 5000 1/s, con cabezas de 3 a 18 m . Las característicás de

operación ' son similares a las de bombas de flujo radial inatasca-

bles.

El impulsor de flujo,mezclado es un diseño intermedio entre el flu

jo radial y el axial, con componentes de ambos . Estas bombas son

adecuadas para manejar aguas residuales o aguas de tormentas, de-

bido a que normalmente se diseñan con amplios pasajes libres, (fig . A .3) .

A . S

FLUJO

FIG . A-1 ROTACION DEL INFLUENTE Y DI .RECCION DEL FLUJO DE UNA

BOMBA

CENTRIFUGA

IMPELENTE

EJE DE ROTACION

A .6

A,7

Bombas de flujo axial o de propela.

Las características de funcionamiento de las bombas de flujo axial

son algo diferentes a las características del funcionamiento de -

bombas tipo flujo radial mezclado . La potencia de entrada puede-

exceder el doble de la potencia necesaria en condiciones normales.

Esto restringe la aplicación de este tino de bombas a un ámbito --

estrecho de capacidades.

Su ámbito en tamaño de descarga es de 002 a 1 0 8 m ; desarrollando -

capacidades de 32 a 6 .300 1/s, con cabezas de 0 .30 a 12 m . Estas -

bombas se diseñan principalmente para grandes capacidades, Operan-

do a baja carga (cabeza).

Las bombas axiales o de propela desarrollan su cabeza o por la - -

acción de impulsión o de levantamiento de los álabes . Estas bom --

has se emplean, principalmente, para el servicio de aguas diluidas.

Estas no se emplean en aguas residuales debido a que el transporte

de sólidos grandes o materiales fibrosos puede ocasionar proble -

mas .

Bombas Air-Lift (aire comprimido).

Estas bombas se abordaron en el tema de desarenadores . Se aplican,

principalmente, para retornar lodos activados en plantas pequeñas

de tratamiento.

Eyectores Air-Lift (aire comprimido).

Los eyectores de aire comprimido o neumáticos, se pueden emplear

para bombear agua residual cruda, incluyendo a los sólidos que -

A . 8

A.9

puedan entrar en el recipiente o contenedor de recepción (figura

A .4) . Las unidades existentes tienen capacidades entre 1 .9 y 9 .S

1/s con cabezas hasta de 18 m.

El eyector se compone de un recipiente receptor, válvula check en

la entrada y en la salida, suministro de aire y detector de nivel

del líquido . Cuando el agua residual alcanza un nivel preestable -

cido, se inyecta aire al recipiente, ex pulsando el agua residual;

siguiendo al ciclo de descarga, se corta la inyección de aire y el

agua residual fluye a través de la entrada al recipiente receptor

Bombas de desplazamiento positivo.

Estas bombas se emplean por su capacidad para mover lodos de alta

viscosidad . Una característica común de las bombas de desplazamien-

to positivo es que no existe conexión directa entre la entrada y la

salida . Generalmente operan con espacios libres sin obstrucciones.

Bombas tipo pistón.

Estas bombas están disponibles en modelos simples, triples y cua --

druples ; con capacidad hasta de 7 .6 1/s por pistón y con cabeza de

descarga hasta de 73 m.

£1 género más común en bombas de desplazamiento positivo em pleado

en el tratamiento de aguas residuales, es la bomba de pistón de ti-

po reciprocante . Esta se emplea para manejar lodos, con cabeza má -

xima entre 20 y 30 m . Estas unidades operan mejor con una succión

de elevación y normalmente no se emplean para capacidades mayores de

A.10

LINEA DE AIRE J -VALVULA DEDE SC AREA

VALVULA DE ADNISION

INDICADOR DE NIVEL ,

RECIPIENTE RECEPTOR

FI6 .

A :4

EYECTOR

AIR-LIFT ( AIRE -COMPRIMIDO)

A.11

6 .3 1/s.

El efecto de pulsación de las bombas reciprocantes ayuda a redu -

Cír el taponamiento de la línea de conducción e impedir los puen-

tes de lodo en las tolvas . En el levantamiento el lodo fluye a --

través de la válvula de retención de descarga, se cierra la válvu

la check de la entrada y se abre la válvula de check de la salida

y él lodo se descarga del cuerpo de la bomba . La tasa de flujo --

bombeado se ajusta tanto por la longitud del émbolo de levantamien

to como por número de pulsaciones o levantamientos por unidad de -

tiempo . Se puede lograr la variación de capacidad ajustando la ve-

locidad y períodos de operación, em p leando la bómba a émbolo lleno.

Dado que se requieren empaques herméticos para sellar el pistón, el des

gaste se presentará en este punto . Si el émbolo es corto, el des--

gaste local disminuirá la duración del pistón, se acelerará el des

gaste del empaque y se presentarán fugas en el émbolo . El manteni-

miento global de la bomba y de las válvulas check se minimiza one-

rando la bomba a baja velocidad y con un émbolo largo.

Las cámaras de aire siempre se instalan en la línea de descarga y

se recomiendan en el punto de succión . Estas cámaras normalmente -

tienen un medidor de presión . La parte superior de la cámara esta-

provista de una conexión adecuada de ' aire para expeler, periodica-

mente, la espuma que se acumula.

Las bombas de pistón y las diafragma, son tal vez las mejor cons-

tituidas, de todas las bombas de desplazamiento positivo, para ma-

nejar lodos viscosos abrasivos .

A.12

Bombas Rotatorias.

Existen muchos tipos de bombas rotatorias, entre las cuales la de

tornillo, más conocidas como bombas de cavidad progresivas, son'-

las más, utilizadas . Otras bombas rotatorias con menor aplicación-

en el manejo y disposición de lodos incluyen diseños con engranes

y álabes . Estas bombas se emplean para dosificar químicos o combus

tibie a sistemas de combustión, pero rara vez para manejar lodos,

las condiciones abrasivas provocan que el mantenimiento sea costoso.

Las características ,de operación de las bombas de cavidad progre-

siva comprenden el desarrollo de flujos ` uniformes, son autoceban-

tes de poder de 'succión hasta de 8 .5 m y con capacidad de descar-

ga hasta de 25 1/s . Estas bombas son más susceptibles a condiciones abrasivas,

que otros tipos de unidades de desplazamiento positivo usadas para lodos;

su operación es relativamente uniforme y las tasas desarrolladas se

pueden controlar regulando la velocidad . No obstante, si trabajan -

en seco, se dañan en pocos minutos . Estas bombas no sólo son capa-

ces de manejar lodos espesados de alta viscosidad, también se pue-

den'emplear para transportar tortas . de lodo (lodos deshidratados).

Diseños especiales de estas bombas se emplean para bombear lodos -

centrifugados y filtrados con concentraciones de sólidos totales -

entre 15 y 40%, proporcionando un método limpio y estético para mo

ver lodos concentrados . El montaje de estas bombas puede ser hori-

zontal o vertical, sin afectar la eficiencia del bombeo.

El desgaste principal está localizado en el éstator y en la conexión

flexible ; y esta en función de la abrasión y de la velocidad de la

A ..13•

bomba . Los lodos arenosos pueden causar desgaste excesivo, aún a

baja velocidad . Las fugas alrededor de la flecha se controlan con

un sello mecánico.

Bombas de Diafragma.

Estas bombas se caracterizan por tener una membrana flexible, loca

lizada entre el lodo y la fuerza de impulsión . La acción reciprocan

te de la membrana proporciona la succión necesaria y la presión de

descarga, con el empleo de válvula de retención de bola o válvula

similares a las que se usan en las bombas de pistón.

La fuerza impulsora puede generarse por medios mecánicos directos tales como un

árbol de levas o por fluido a presión . El aire o líquido a alta pre

sión se emplean para expeler el contenido de la cámara.

La capacidad de este tipo de bombas puede llegar a ser hasta . de -

6 1/s con presiones de descarga hasta de 7Kg /cm 2 . La unidad pue-

de operar a cualquier velocidad ajustando las pulsaciones por uni-

dad de tiempo . Su ventaja particular es la de no contar con ningún

empaque o sello que pueda presentar fugas ; puede operar en seco sin

ningún daño.

Las bombas de diafragma son adecuadas para las mismas aplicaciones.

de las bombas de pistón sin presentar problemas por abrasión . Tam-

bién, se pueden emplear para manejar químicos fuertes o tóxicos -

cuando la fuga de estos químicos causa daños o molestias.

Estas bombas son un concepto nuevo para transferir pequeñas canti-

A t 14

dades de lodo en forma intermitente, "espesamiento por transfe -

rencia pulsante", donde se garantiza una máxima concentración de

la corriente de fondo . Las bombas de diafragma se operan ' sobre -

bases de intermitencia para producir altas velocidades durante -

el ciclo . Esto evita el taponamiento del tubo, lo cual ocurre con

flujos continuos de baja velocidad.

Bombas de levantamiento por tornillo ..

El ámbito de levantamiento del diámetro de, estas bombas, en re -

lación con el diámetro del tornillo, es de un mínimo . de 0 .3 m a un

máximo de 3 .7 m . Las capacidades normales pueden ser de 6 .3 a -

4 400 1/s . Las bombas de tornillo se emplean, principalmente, para

levantamiento bajo, alta capacidad e instalaciones de bombeo ina -

tascables . Son adecuadas para levantamientos hasta de 7 .5 m, sin -

embargo pueden estar disponibles para levantamientos hasta de 12 m

con grandes capacidades hidráulicas.

Las características de operación son tales, que las cabezas per -

manecen relativamente constantes', disminuyendo ligeramente a medida que -

se eleva el nivel del liquido en la entrada del tomillo . La velocidad de bom-

bee y la potencia demandada aumentan automáticamente con la elevaci6n de ni--

.vel de fluido en la entrada, mientras que la bomba opera en forma constante -

a bajas rpm.

La rotación en espiral limita el paso de sólidos a aquellos más -

pequeños que la dimensión de apertura entre los elevadores . Los -

sólidos. capaces de pasar a través de los elevadores son facilmen -

te transportados con el agua a través de la bomba .

A.15

A diferencia de las bombas centrífugas, las bombas de tornillo

no requieren cámara húmeda, succión ni tubería de descarga . Es

tas unidades se emplean principalmente para elevaciones bajas -

de aguas residuales, lodos, aguas pluviales y aguas de irri - -

gación .

A.16

Estaciones de bombeo.

Las estaciones de bombeo se definen como el conjunto de insta -

laciones que se requieren para conducir el agua mediante bombas

de un punto a otro, esto es, desde el suministro a la estación,

hasta la entrega del agua bombeada.

Las partes fundamentales que componen a una estación de bombeo

son : Captación, Alimentación, Succión o Cárcamo, Conducción, -

Descarga, Equipo de bombeo, Equipo hidromecánico de Protección -

y Control, Accesorios, Equipo de medición de agua bombeada, Equi

po de operación y-mantenimiento, Linea eléctrica de transmisión,

Subestación, Equipo eléctrico de medición y Equipo de protección -

y control.

En el cárcamo se instalan las bombas y en esta estructura se e -

fectua la succión de las mismas, iniciándose con ello, el bombeo

de agua.

Cuando se trata de bombas horizontales, comunmente, el cárcamo

y la obra de succión están formados por dos cámaras o comparti--

mientos : una llamada cámara húmeda y otra cámara seca . En la pri-

mera cámara se descarga el agua de alimentación y están conectadas las

tuberías de succión de las bombas ; y, en la segunda, se instalan

el cuerpo de la bomba, el motor y en ocasiones, se aprovecha para

la colocación de elementos de control y operación, constituyendo

así, la llamada casa de máquinas, en las figuras A .S y A .6 se pre-

sentan dos casos típicos de cárcamos para bombas horizontales .

V

Losa de piso

FIG. A .6 .- INSTALACION TIPICA DE UNA BOMBA

HORIZONTAL

CON

SISTEMA DE CEBADO

A.19

Cámara húmeda.

En estaciones de operación continua, la cámara húmeda, normal -

' mente, está dividida en dos secciones interconectadas para fati

litar la limpieza y reparaciones . El fondo de las cámaras tiene

pendiente, con la inclinación en dirección del flujo, de forma -

que los sólidos y la espuma acumulada sean llevados a la succión

de la bomba . Estás cámaras estan bien ventiladas para evitar la -

acumulacion de vapores.

Cámara seca.

El tipo de bomba y el arreglo de la tubería dictan el tamaño de -

la cámara . Para reparación, inspección o remoción de las bombas

del pozo, siempre existe suficiente espacio entre las bombas . En

función del tamaño de la estación de bombeo, esta puede contar con

monocarril, argolla de techo para izar, estructura metálica en "A"

para soportar el malacate, brazo de soporte ogrua y otros dispo-

sitivos . Tales dispositivos se requieren para permitir seguridad

y facilidad en el desarmado y remoción de bombas, motores, cen --

tros de control, tuberías y otros equipos pesados ; así como vál -

vulas y accesorios que estén localizados en la cámara seca o en la

estructura de la estación de bombeo . Tanto las puertas como otros -

accesos de estas cámaras son mnplios para permitir la instalación

y remoción de equipo . Estas cámaras están bien ventiladas para evi-

tar la acumulación de gases y explosiones .

A.20

En relación con los tipos de bombas .y los cárcamos de bombeo,

se establece lo siguiente : las bombas centrífugas radiales son

útiles para operar tanto en estaciones con cámara húmeda o se -

ca ; .los eyectores sumergibles se pueden emplear en cámaras hú-

medas ; las bombas sumergibles se pueden aplicar en cámaras húme-

das, aunque estas bombas se tienen que remover completamente pa-

ra su reparación o servicio . Para estaciones con cámara seca se

pueden emplear tanto bombas verticales como horizontales ; una ca-

racterfstica de las bombas horizontales es su fácil mantenimiento

y remoción, las bombas verticales, sin embargo, requieren menor

espacio, Las bombas tipo vortice son accesibles tanto para esta -

ciones con cámara húmeda como para cámara seca ; las bombas cen -

trifugas de flujo mezclado, solamente se aplican para operación

en cámara seca, tanto en posición vertical como horizontal ; las

bombas de flujo axial se diseñan para operación en cámara hú -

meda ; y las bombas de tornillo no requieren cámara húmeda o succión.

Figura A-7 y A-8,

A .21

P L A N T A

P E R F 1

L

FIG . A.7

TOMA DIRECTA Y CARCAMO DE BOMBEO

o

occ

A .22

A .23

Control de la Operación.

Para asegurar alta eficiencia en la operación de los dispositi-

Vos de bombeo, se requieren procedimientos prácticos adecuados

para el arranque, marcha y paro de las bombas.

Los costos de operación y mantenimiento se pueden minimizar ase-

gurando accesos para inspección de chumaceras, anillos desgastados

e impelentes . Se puede aplicar operación automática en la secuen -

cia de encendido y apagado de las bombas y en la apertura y cierre

de válvulas.

Arranque de las Bombas.

Antes del arranque de una bomba nueva, centrifuga o de tornillo,

se deben inspeccionar la lubricación apropiada de las chumaceras.

Si es necesario, engrasar el sello mecánico . Cuando sea posible,

inicialmente girar la-flecha en forma manual para asegurar que la

rotación es libre . Se debe confirmar el alineamiento de los copies

de la flecha . Si la transmisión de la bomba es por correa, se debe

revisar el alineamiento de la polea y la tensión de la correa, con

forme a las especificaciones del fabricante.

Se deberán de revisar los elementos térmicos de protección del -

motor y reponerlos, en caso necesario . Se enciende el motor, mo-

mentaneamente, para confirmar que el giro de la bomba sea en direc

ción indicada por la flecha que esta sobre la bomba.

Dependiendo de la instalación de la bomba, y suponiendo que la -

succión no esta sumergida, antes del arranque, se puede requerir el

A, 24

cebado de la bomba, llenando la carcasa con agua o aguas resi-

duales . En esta forma se elimina el aire que se pudo acumular-

desde la última operación de la unidad . Esta operación de ceba

do se práctica únicamente en bombas centrifugas y no es aplica

ble en eyectores neumáticos, bombas de tornillos y bombas de aire compri-

mido. Un eyector de aire, accionado por vapor, agua a presión o por aire -

comprimido, se puede emplear para evacuar la linea de succión o la carcasa

de la bomba . Si se emplea un eyector de aire, la bomba se puede . en

tender tan pronto como la linea del eyector emita agua continuamente.

Generalmente, las unidades de bombeo se localizan abajo del nivel de agua,

eliminándose las necesidades de cebado . En este caso se debe tener cuidado

para asegurar que la válvula de succión sea manejable, de modo que la uni

dad de bombeo se pueda aislar del sistema para permitir la reparación.

Debido a que tanto el modo de cebado como el procedimiento de a-

rranquepueda variar de acuerdo con la fabricación, regimen de -

flujo, tipo de bomba y forma de impulsión ; antes de arrancar la

bomba siempre se deben consultar las instrucciones del fabricante

Paro de una bomba . (apagado).

Si una bomba centrifuga se va a parar por un periodo prolongado de

tiempo, las válvulas de la succión de descarga y las líneas de ob-

turación de aguas se deben cerrar completamente . Entonces, se drena

la bomba, removiendo el tapón de vaciado y abriendo la válvula de

la ventana de aire . El drenado de la bomba para remover lodo y ma -

teriales fibroso elimina la posibilidad de la formación de .gas a-

presiones suficientes que pueda romper la carcasa de la bomba .

A :25

En sistemas de bombeo provisto con válvula automática para la

apertura y cierre en la descarga, durante el periodo de paro de

las bombas, se debe revisar la operación apropiada del interrup

tor, el sistema de vació y el desgaste de anillos.

Controles de las bombas.

Se emplea una variedad de equipo electromecánico para controlar -

la operación de las bombas de aguas residuales, a través de la - -

activación y desactivaci6n de la impulsión de los motores eléctri

cos en bombas centrifugas y de tornillos ; y para el accionamiento

de las válvulas de aire en eyectores de aire y en bombas Air-Lift.

Generalmente los equipos de control constan de sensores de nivel

de agua, que pueden ser de cuchillas, flotador, burbuja de aire y

tipo electrodo . Los sensores de nivel se emplean para responder a

cambios de nivel de agua o cambios de presión de la succión de la

bomba para activar o desactivar a las bombas según el programa

de control . El programa es ajustable, de modo que la secuencia de

encendido y apagado se pueda modificar con base en la experiencia.

Generalmente, para la operación efectiva de una estación de bombeo

de aguas residuales, se recomienda igualar la tasa instantánea de-

bombeo con la tasa instantánea de flujo en la estación . Esto se -

consigue, más facilmente, en estaciones equipadas con controles au

. tomáticos . Sin embargo, en instalaciones de bombeo pequeñas y me--

nos elaboradas, es regla general, contar con una cámara húmeda como

amortiguador hidráulico antes de las bombas . Cuando el control de -

las bombas es manual, la correlación del gasto de descarga con el -

A.26

gasto de entrada requiere observación de la operación de bombeo,

monitoreo de los instrumentos de medición y análisis de las cartas

de flujo.

Muchos motores de bombas contienen medidores de tiempo, lo cual -

proporciona registros visuales de las horas totales de operación y

facilita la igualación del tiempo de operación entre las bombas.

Protección de las bombas.

Las unidades de, bombeo de aguas residuales requieren protección -

contra materiales abrasivos y contra objetos que pueden causar da-

ños internos y obstrucciones en la línea de succión . Por esta ra -

zón, antes de las bombas se'emplean dispositivos de cribado y de -

remoción de arena.

Si se presenta acumulación de arena en la cámara húmeda, se debe -

remover para evitar que entre en las bombas . Si se permite el paso

de la arena a las bombas, se presentarán problemas de mantenimiento

del prensaestopas, dañando el empaquetamiento y la camisa de la fle-

cha . En bombas sumergibles, la camisa de la chumacera inferior pue-

de desgastarse en pocas semanas, debido a que el principal daño de

las unidades de bombeo es causado por materiales abrasivos y fibro -

sos transportados en las aguas residuales, se requiere inspección -

frecuente para detectar erosi6n , corrosión y formación de sólidos .

A, 27

Control de grasas.

Si se permite la acumulación de grasa sobre las paredes de la cá-

mara húmeda cantidades considerables de grasa se desprenderan even

tualmente, interrumpiendo la operación, por taponamiento de la 11-

pea de succión o de la misma bomba . La concentración de grasas sus

pendidas puede impedir la operación apropiada de los controles del

nivel de líquido en la cámara . La acumulación de grasa sobre las -

paredes se pueden controlar por la limpieza frecuente de la cámara

húmeda con agua de la llave a presión o por raspado . Si es necesa-

rio, la remoción de grasa de la superficie, del agua, se puede con--

seguir desaguando la cámara húmeda, entonces se raspa la grasa del -

piso . El desague se debe hacer en forma lenta.

PROBLEMAS OPERACIONALES.

Los problemas operacionales se pueden considerar en dos categorías:

fallas de los •dispositivos de bombeo y de los sistemas de control.

Los problemas típicos del equipo y controles, que ocurren en las --

estaciones de bombas específicas, se presentan en la tabla A .1 .

Existe un número de conceptos varios que se consideran cuando se - -

seleccionan las bombas y especificaciones que se reconsideran con- -

tinuamente a medida que se opera la estación de bombeo . Entre ellos

se tienen:

1. Vibración . Límites medibles de vibración sé pueden fijar,

estos límites se deben revisar períodicamente.

2. Ruido . Normalmente las bombas de vibración se pueden ope-

rar en condiciones tranquilas sin excesivo ruido . Algunas -

A .28

consideraciones se deben proporcionar para desarrollar

un medio práctico para la identificación de ruido exce

sivo durante la operación.

3. Chumaceras . El tipo y lubricación de todas las chuma-

ceras se debe conocer y recibir la atención requerida.

4. Rodamientos (anillos, baleros) . Generalmente, la tole-

rancia del ajuste positivo de los rodamientos debe ser

suficiente para permitir que la operación se desarrolle

sin rozamientos y para evitar una caída rápida en efi -

ciencia después de un período corto de operación.

S . Sellos y empaques . Los Operadores deben familiarizarse

con los materiales y modificaciones requeridas en acce -

sibilidad para aplicarse en el sellado •y empaquetamiento.

6. Ensamblado y desarmado. Se deben conocer todos los as-

pectos de diseño y montaje de las unidades de bombeo, pa

ra cuando se requiera desarmar y reensamblar para ; ' inspec

ción y mantenimiento, así la operación se desarrollará con

un mínimo de inconveniencias.

7. Reemplazamiento de partes . Se debe procurar un abasteci-

miento adecuado y, razonable de partes de reposición para

el equipo de bombeo . Las partes se deben mantener en buenas

co,idiciones y disponibles cuando sea necesario.

En la tabla A .2, se presentan algunos problemas de caracter comdn-

en estaciones de bombeo .

Tabla A. 1 Problemas operacionales de los diferentes tipos de bombas

empleadas en el tratamiento de aguas residuales.

Tipo debomba Problema

Centrífu- 1 . No opera la bomba .

a.gas .

b .

Causas

Los circuitos de controlestán defectuosos.

Defecto en el compresorde aire . Cuando se em -plean controles de bur-buja de aire y el inte-rruptor funciona normalmente .

Correcciones

a. Empleando medidores,revisar los arrancadores e interruptores yreemplazarlos si es -necesario.

b. Cortar la corriente -de servicio y repararla unidad de compresión.

c. Motor defectuoso. c. Cambiar el control delmotor a la posición deapagado (off-out), y -reemplazar el . motor.

2 . No opera la bomba . a. Ruptura del acoplamien-to .

a . Poner el control del -motor en la posición deapagado y reemplazar elcopie.

3 . No opera la bomba . a. Sobre carga por tapona-miento de la bomba, o -válvula cerrada en la -línea de descarga .

a . Revisar las válvulas dela línea de descarga, -poner el control del motor fuera de servicio,aislar la bomba cerran-do la línea de succión-y eliminar la obstruc -ción.

Continua

Continuación Tabla A .1

Tipo debomba . Problema

Causas Correcciones

4 . La bomba opera por

a . Impelente parcialmen-

a . Poner el motor fuera dedebajo de su carga

te tapado .

servicio .y aislar la bomnominal .

ba, cerrando la succióny la válvula de descarga,remover y limpiar la obs-trucción.

b . Impelente dañado. b. Poner el motor fuera deservicio, aislar la bombacerrando la válvula de lalínea de succión, desar -mar la bomba como se necesite y reemplazar de impelente.

c. Anillos desgasta-

c . Revisar para determinar sidos .

el claro es excesivo.

d. Válvula Check

d . Poner el motor fuera de serparcialmente obs-

vicio, aislar la línea de -truida .

descarga, y limpiar, repararo reemplazar la válvula Check.

5 . Consuno elevado de

a. Bomba parcialmen-

a . Poner el motor fuera de serenergía . te tapada. vicio, aislar la línea de -

descarga, y limpiar o reem-plazar la válvula Check.

b. Impelente deterio-

b . Reemplazarlo.rado.

c. La bomba opera a-

c . Si el impulso es por correa,

mayor velocidad --

revisar las poleas y cambiar-que la nominal .

las si es necesario.

6 . Operación con rui-do .

a . Cebado incompleto .

a . Cebar de acuerdo con las instrucciones.

Continua

Causas

Continuación Tabla A.l_

Tipo debomba .

Problema Correcciones.

b. Poner el motor, fuera de servicio y limpiar como se re-quiera.

c. Poner el motor fuera de --servicio, aislar la bombaen las lineas de entrada-y salida, y desarmar parareemplazar el impelente.

b. Entrada tapada.

c. Impelente dete-riorado.

Eyectores 1 . No hay descarga.(Air-Lift) .

a. No hay compresiónde aire.

b. La entrada o la vá1vela cheque de descarga están obstruidas .

a. Si el compresor está bien,reemplazar el influente deaire o la válvula de ventana del eyector.

b. Aislar el eyector de las -lineas de descarga y entrada y limpiar o reemplazar-con válvula check.

2. Descarga reducidao baja .

a . Baja presión de aire . a . Revisar el compresor, regu-lar la presión y reparar --si es necesario,"

h . La válvula check dela salida está par-cialmente tapada .

b . Aislar el eyector en las -líneas de entrada y salida,y limpiar, o reemplazar laválvula check.

Continua

Continuación Tabla A .1

Tipo debomba

Problema

Causas

Correcciones.

Bombas de

1 . No opera la bomba,

a . Circuito de control

a. Emoleando medidores,re-tornillo .

el motor no toma -

defectuoso .

visar los circuitos de -corriente . -

los interruptores y reemplazarlos si es necesario.

b . Motor defectuoso .

b . Poner el motor fuera de -servicio y reemplazarlo.

2. La bomba no opera,

a . Acoplamientos de-

a. Poner el motor fuera de -el motor opera sin

fectuosos o velo-

servicio y reparar o reemla corriente de car

cidad reducida .

plazar el copie o el re -

ga .

ductor de velocidad .

TABLA A .2

Problemas Típicos en estaciones de Bombeo.

Problema

Indicaciones

Análisis y/o Inspección

Medidas Correctivas

Sondear la cámara híme-da con una pértiga paradeterminar el nivel desólidos.Medir el desplazamientoen la cámara hfaneda du-rante el ciclo de bom -beo.Confirmar la relación -de la succión de la bomba al piso de la cámarahúmeda.Determinar la elevaciónde la tubería de entra-da.

1 . Revisar para frecuentesactivaciones y desacti-vaciones de las bombaso para más de una bombaoperando al mismo tiem-po (fuera de fase) du--rante un ciclo de bom -beo.

1 . Variaciones del influen 1 . Inundación intermitentete en la estación de -

de vertedores y estruc-bombeo .

turas.2 . La eficiencia de la - -

planta de tratamiento -cae repentinamente porcortos períodos de tiempo

3 . El medidor de flujo re-gistra picos altos y bajos, en forma intenni--tente.

4 . Excesiva cantidad de sólidos suspendidos .

—

2 . Acumulación de sólidos 1 . Capa de espiara en la cá

1.o espuma en la cámara - mara húmeda.hCaneda. 2 . Olores.

3 . Operación inadecuada de.los sensores de nivel .

2.

3.

4 .

1 . Activación y desactiva-ción intermitente de -las bombas ; desajusteen los sensores de la -cámara húmeda ; o se haexcedido la capacidad -hidráulica de la esta--ción de bombeo . Ajustarel nivel de los seno--res para el ciclo de -bombeo que se deseé . Sies posible, instalar -unidades de bombeo de -velocidad variable paraproporcionar flujo uni-forme a la planta de -tratamiento, o instalarun tanque igualador.

1. Arrancar la bomba manu-almente y bajar el ni-vel del agua, en la 6-

-mara hímeda, lo más po-sible y disgregar la capa de espuma con agua apresión.

2. Revisar el nivel de bombeo y determinar si sepuede permitir mayor vaciado en la cámara h{mda para remover mayor -cantidad de material -flotante.

3. Si una o más líneas delinfluente entran a una

Continua

Continuación Tabla A.2

Problema

Indicadores

Análisis y/o Inspección

Medidas Correctivas

5 . Revisar los puntos muer-tos en las esquinas y -hendiduras, en donde sepueden acumular los lo--dos .

altura mayor que la succión de la bomba, fijarel nivel del sensor tanbajo como sea posible,-permitiendo que el aguaresidual fresca viertasobre la capa de espu--ma . La turbulencia re--sultante ayudará en elrompimiento del manto -de espuma.

4 . Si la espuma es un pro-blema persistente, ins-talar difusores de aireen la cámara húmeda concompresores alambradospara operar en interco-nexión con las bombas .-Los difusores de aire -ayudan a mantener los -sólidos en suspensión -y evitan el desarrollodel manto de espuma.

3 . Producción de olor en - 1 . Olores procedentes del 1 . Colocar detectores de --la cámara húmeda .

sulfuro de hidrogeno .

sulfuro de hidrógeno - -(acetato de plomo) en lacámara húmeda.Muestrear el agua resi--dualde la cámara húmeday analizar para sulfurostotales y disueltos .

1 . Velocidades bajas (menores que 60 an/s) irsdi--can que los sólidos seestán depositando en elinfiuente y se estanformando sulfuros quese liberan en la cámarahúmeda . Se debe incre--me tar . la velocidad enla red de alcantarilla-

2 . Corrosión de obras de -fierro y concreto .

2 .

Continua

Continuación Tabla A.2

Problema

Indicaciones

Análisis y/o Inspección

Medidas Correctivas

3 . Presencia de color ne-

3 . Revisar los sólidos flogro en el líquido o en

tantes en la cámara hu=los sólidos .

meda.

4. Correr pruebas con tra-zadores colorimétricospara determinar la velocidad del flujo de - -aguas residuales influ-entes y el tiempo a través de la cámara himédá

5. Revisar la temperaturadel agua residual en lacámara húmeda .

do o el influente se debe tratar continuamentiaguas arriba con cloropara evitar el desarro-llo de sulfuro de hidrógeno.

2. Si la generación de sulfuro de hidrógeno es enla cámara húmeda y no -en el alcantarillado,incrementar el ciclo debombeo para mayor fre-cuencia en la remociónde sólidos.

3. Instalar difusores de -aire en la cámara Mine-da para mantener el a--gua residual fresca.

4. Instalar sopladores y -lavadores de gases parala oxidación de los ga-ses y arrastre a la at-mósfera.

S . Dosificar hipoclorito,-con bases periódicas, -en la cámara húmeda pa-ra suprimir la forma- -ción de sulfuro de hi--drógeno .

A . 3 6

RECOPILACION DE DATOS.

La determinación de las eficiencias de operación y costos reouie-

ren el registro y monitoreo del tiempo de operación de cada bomba,

incluyendo el bombeo total y el consumo de energía eléctrica . El --

tiempo de operación de cada bomba se puede registrar acoplando un

cronómetro, el cual registrará el tiempo de op eración en horas.

El flujo a través de la bomba o estación se puede determinar con

un medidor de flujo . La energía consumida, nor las bombas normal -

mente se registra con un medidor eléctrico (Kilowatt-hora) . Los --

datos proporcionados nor estos instrumentos se deben registrar en

un diario o bitácora.

Tiempo de bombeo.

El emp leo de un medidor de tiempo, para registrar el número de ho-

ras que una bomba ha estado en operación, simplifica el programa -

de mantenimiento que se requiere a intervalos específicos, y tam-

bién facilita la igual distribución del tiempo de operación entre

las bombas para asegurar el mismo desgaste y asistencia en el plan

presupuestal, indicando cuando se necesitan las reparaciones y reem

plazos principales.

Tasas de flujo y bombeo total.

Los datos obtenidos por medio de • las cartas de registro de flujo -

y las lecturas totales, proporcionan el siguiente tipo de informa-

ción :

A.37

1. Desviaciones del natrón normal de flujo (indicando in-

filtración de aguas residuales, facilitando la inicia-

ción de medidas correctivas).

2. Tiempos máximos y mínimos de flujo diario (permitiendo -

ajustar el tiempo de operación en el proceso de trata --

miento) ; y

3. La conveniencia de cambios secuenciales en la activación

y desactivación de la bomba.

El bombeo diario total y las tasas máxima y minima de flujo se -

registran junto con otros datos del funcionamiento de la planta.

De p articular importancia es la tasa de agua residual bombeada nor

kilowatt, la cual proporciona una buena indicación de la eficien--

cia .de la bomba . Un aumento en el consumo de potencia nor unidad -

de gasto bombeado, puede presentarse nor problemas o peracionales,

tal como taponamiento parcial de las bombas.

Cuando sea posible, se deben correr nruebas neríodicas en cada u -

nidad de bombeo para corroborar el funcionamiento con la curva de-

la bomba.

Ciando no se dispone de medidores de flujo, es necesario estable -

cer un programa horario de pruebas, especialmente cuando el rendi-

miento de la estación se reduzca significativamente .

A .38

MANTENIMIENTO.

Los objetivos fundamentales del mantenimiento de los equipos de

bombeo comprenden : Optimizar el funcionamiento de los equinos;

prolongar la conservación de los equipos e instalaciones ; asegu -

rar la continuidad del servicio ; evitar gastos extraordinarios y

abatir los costos de operación.

Las funciones elementales del mantenimiento de los equinos de boa

beo comprenden los siguientes conceptos : mantener, Corregir, pro-.revisar, modificar, arreglar y mejorar.

Las operaciones elementales del mantenimiento de los eauipos de --

bombeo comprenden los siguientes conceptos : lubricar, Cambiar,---

pintar, desmontar, sustituir, montar y escribir informes.

Definición de Mantenimiento.

Se entiende por mantenimiento al conjunto de actividades que se --

efectúan en las estaciones o equipos de bombeo, para prevenir da-

ños o para repararlos cuando ya se hayan producido, con el obje-

to de lograr su buen funcionamiento.

Hay dos clases de mantenimiento : Correctivo y Preventivo.

Mantenimiento Correctivo.

Consiste en la reparación inmediata de cualquier daño que sufran

los equipos o instalaciones . Como es imposible conocer cuando se

va a presentar un desperfecto y la naturaleza del mismo, resulta

un error atenerse únicamente a esta clase de mantenimiento, sin -

A .39

embargo es acertado disponer de herramientas, refacciones yner

sonal adiestrado para solucionar a la brevedad posible los proble

mas que se puedan presentar cuando sucede algún desperfecto en-

las instalaciones o equipos de bombeo.

Mantenimiento preventivo.

Está clase de mantenimiento consiste en la ejecución neríodica -

de ciertos trabajos en los equinos e instalaciones de bombeo, con

el objeto de prevenir desperfectos hasta donde sea posible, ya aue

no se puede eliminar por completo . La práctica organizada de esta

clase de mantenimiento proporciona las siguientes ventajas : Sen-

sible economía ; Pocas y breves interrupciones del suministro de -

energía ; Solución, anticipada de ciertos p roblemas técnico-oneracio

nales y Simplificación de trámites administrativos.

Informes de Mantenimiento.

Es indispensable que en los informes de mantenimiento se registren

períodicamente los datos fundamentales : izara el mantenimiento pre--

ventivo, lubricación de los eouipos, revisión sistemática de en --

friamiento, cambios periódicos de ampaque y revisión de tem

perturas de los equipos ; para el mantenimiento correctivo, repara-

ciones, fechas de reparaciones', descripción de reparaciones, etc.

Programa General de Mantenimiento.

Los' requerimientos básicos para un p rograma efectivo de manteni-

miento son los siguientes :

A .40

- Inspección . Todo el equipo operable se debe inspeccionar con in

dicadores visibles y audibles de desperfectos . : Típicamente

de las partes a' observar y escuchar se tienen:

1 . Observar la operación del movimiento de todos los meca

nismos paró determinar sirestán bien alineados, movien

dose a velocidad constante y produciendo la vibración

normal . Tocar las chumaceras y los motores para detec

tar sobrecalentamiento.

Escuchar el movimiento de los mecanismos para la detec-

ción de sonido normal de operación (rechinido indica la

falta de lubricación ; Golpeteo indica la ruptura o pér-

dida de compónentes).

3 . Observar el flujo de aire comprimido para determinar si

la unidad está efervesciendo (produciendo burbujas de gas),

con pulsaciones excesivas de flujo causando un efecto - -

de "eructo".

4. Revisar los datos . de registro para determinar si el sis-

ma de control, está ciclado uniformemente o si una bomba

opera más que las otras.

5. Revisar filtraciones o goteo de agua para determinar si

se hañ desarrollado rupturas u otros accesos.

6. Revisar el tiempo de los ciclos de eyección de aire --

para confirmar que el sistema de control este operando

correctamente.

2 .

A . .41

Lubricación . Las bombas y sus motores asociados e im-

pulsores se deben lubricar de acuerdo con las indica-

ciones del fabricante . Esto significa que lubricantes

específicos se aplican en puntos específicos y a interva

los de tiempo preestablecidos . Las unidades de bombeo se

deben lubricar cuando están fuera de servicio, no mien --

tras estén en operación . Si el aceite se inyecta en la ca-

ja mientras la flecha de la bomba está en movimiento, el -

movimiento de rotación del balero de bolas captará y reten

drá una cantidad considerable de aceites . Cuando la unidad

alcanza el reposo, el aceite drena, resultando en un derra-

me alrededor de la flecha o de la taza lubricadora . Cuando -

se está cambiando el aceite, las chumaceras se deben lim --

piar y revisar por posibles desgastes.

Empaquetamiento . El empaquetamiento se remueve a los inter-

valos recomendados para el tiempo de operación para evitar-

el rayado o marcado de la flecha . Para el cambio de empaque

tamiento, la tuerca del empaque, los tornillos de presión y

el prensaestopas- se remueven de acuerdo con las instruccio-

nes del fabricante . El empaque nuevo deberá tener las mis -

mas dimensiones que el original y se instalará apropiadamen

te, con el alineamiento correcto del prensaestopas.

Cada anillo prensaestopas se corta a la longitud apropiada

y se sumergen en un baño de aceite u otro lubricante, tal -

como este . especificado por el fabricante, antes de colocar-

A .42

se en el empaquetamiento . Un sólo anillo se inserta en un

tiempo . La presión de la mano será suficiente para apretar

las capas de empaquetamiento .

Los anillos subsecuentes del

empaquetamiento se colocan en el prensaestopas de manera que

las uniones esten alternadas.

La reinstalación de prensaestopas entonces, se puede efec-

tuar facilmente nor una ligera presión de la tuerca de ajus

te para formar el empaquetamiento en la caja.

En unidades con sello de agua, es necesario el goteo de la

caja de empaques para mantener el empaquetamiento frío y en

buenas condiciones . Las cajas de empaques se inspeccionan -

para revisar el goteo o el sello de agua mientras la bomba

está en operación si el goteo es excesivo o insuficiente,

se necesita apretar o aflojar el prensaestopas, según el ca-

so . Después de ajustar el prensaestopas, la flecha deberá gi

rar libremente cuando se accione con la mano.

- Impulsión por correa . Cuando se emplean impulsores de co--

rrea, se requiere alineamiento exacto de las poleas . Cualquier,

deslineamiento acortará, materialmente, la vida útil de la -

correa y, al mismo tiempo, aumentará el consumo de energía -

Las correas ' se deben ajustar únicamente lo suficiente para -

, mover la carga sin patinamiento . Los fabricantes, generalmen-

te, indican la tensión apropiada de la correa . Sin embargo, -

en algunos impulsores de velocidad variable la tensión apro-

piada de la correa se mantiene automáticamente .

A . 43

MANTENIMIENTO Y REPARACIÓN DE BOMBAS CONTRIFUCAS.

Para inspección general

La bomba no se debe desmontar totalmente.

Sólo que se tenga la certeza de que el rendimiento de la bomba -

ha disminuido, o cuando se detecte ruido o sobre carga en la má-

quina motriz, que indican un serio problema interno.

En el desmontaje

Es preciso tener mucho cuidado.

Al realizar una revisión completa se debe .tener gran cuidado . En

bombas de carcasa bipartida horizontalmente, levantese la parte

superior verticalmente, de forma que no se dañen las partes inter-

nas . Extraer el rotor verticalmente para evitar daños a los impul

sores, anillos de desgaste, etc . Marcar todas las partes en forma

sucesiva como se vayan removiendo . Examinar todas las piezas y --

puntos importantes . Anotar todas las tolerancias existentes y com-

pararlas con las originales.

Conductos de agua

Limpiense completamente y repíntense.

Esto siempre se debe hacer al efectuar una revisión completa . Ob-

sérvese la corrosión y erosión de los conductos . Si se detectan --

desgastes excesivos, busquese el posible reemplazamiento por mate-

riales más resistentes .

A,44

Para revisi'ón total,

Se deben tener disponibles juntas nuevas.

Con excepción de algunas bombas especiales, la mayoría de las car

casas de las bombas centrífugas tienen juntas que suelen dañarse -

al desmontar las bombas . Las juntas nuevas deberán tener el mismo-

espesor, que las originales . Los "filos" interiores de las juntas

deberán ajustar con precisión a lo largo de las partes internas -

de los conductos de líquido . Antes de colocar las juntas, sus su-

perficies de contacto deberán estar absolutamente limpias.

Efectos de cavitación en los impulsores.

Si existen muestras evidentes de cavitación, puede ser posible - -

cambiar a la bomba de lugar, para mejorar la acción de succión au-

mentando la altura neta positiva de aspiración disponible (ANPA D

ó NPSHD), y cabe la posibilidad de que exista otro impulsor, de -

diseño especial, con menor ANPA requerido, que pueda operar efi-

cientemente en las condiciones, de aspiración existentes.

Anillos de desgaste

Antes de montarlos en los impulsores verifiquese la "concentrici-

dad" de los anillos nuevos.

Si se requiere, después de la verificación hágase un ligero "re-

baje" para lograr la concentricidad de las piezas .

A .45

Rotor

Revisense todas las piezas que se montan'en él.

Compruébense si son coaxiales las superficies que encausan unas

en otras . De este modo, se evitará flexionar a la flecha cuando

se aprieten las tuercas de la bomba.

Caja de empaques

Para reestablecer la operación eficiente de la caja, en muchas

ocasiones es necesario cambiar la flecha o las camisas de la fle-

cha.

En algunos casos, será posible rehabilitar las superficies de di-

chas piezas por soldadura o metalización . Sin embargo, tal medida,

generalmente, no es buena y es preferible montar piezas nuevas.

Baleros sobre la flecha, opérese con mucho cuidado en su mon-

taje.

Un método sencillo para el montaje consiste en calentar ligeramen

te los baleros, provocando así la expansión del anillo interior, con

lo que se evita que el paso de la flecha por el anillo sea a la - -

fuerza . Si se aplica el método, la. fuerza se debe ejercer con una

prensa de tornillo o con un martillo blando, golpeando alternativa

mente en uno y otro lado de un tubo que asiente el anillo interior

del balero .

Inspecciones y reparaciones

LLevese un registro completo.

El llevar tal registro revela las bases del mantenimiento - -

preventivo, lo que reducirá la frecuencia y el costo del tra-

bajo del mantenimiento propiamente'dicho .