DISEO TRATAMIENTO PRIMARIOLos ros, lagos y mares recogen, desde tiempos inmemoriales, los desechos que son producidos por la actividad humana. Estos desechos han ido siendo mucho ms grande y problemticos a medida que ha transcurrido el tiempo.En la actualidad, las enfermedades cuyo origen proviene de las aguas residuales han tenido una gran acogida como uno de los principales problemas entre la poblacin, en especial las de la zonas rurales, donde el poco conocimiento de los peligros que trae consigo arrojar un agua residual de origen domstico sin tratamiento a un cuerpo de agua los hace fcilmente vulnerables a cualquier brote de enfermedades que se encuentran en la aguas residuales, adems del dao que le hacen al ecosistema del cuerpo de agua donde arrojan el agua residual, alterando la flora y fauna del cuerpo de agua .En el presente documento se desarrolla la metodologa correspondiente al dimensionamiento de los Tanques Imhoff y los lechos de secado de acuerdo a los parmetros de la normatividad pertinente.TANQUES IMHOFFEl tanque imhoff es una unidad de tratamiento primario cuya finalidad es la remocin de slidos suspendidos. Para comunidades de 5000 habitantes o menos, los tanques imhoff ofrecen ventajas para el tratamiento de aguas residuales domsticas, ya que integran la sedimentacin del agua y a digestin de los lodos sedimentados en la misma unidad, por ese motivo tambin se les llama tanques de doble cmara. Los tanques imhoff tienen una operacin muy simple y no requiere de partes mecnicas; sin embargo, para su uso concreto es necesario que las aguas residuales pasen por los procesos de tratamiento preliminar de cribado y remocin de arena. El tanque imhoff tpico es de forma rectangular y se divide en tres compartimentos: - Cmara de sedimentacin. - Cmara de digestin de lodos. - rea de ventilacin y acumulacin de natas. Durante la operacin, las aguas residuales fluyen a travs de la cmara de sedimentacin, donde se remueven gran parte de los slidos sedimentables, estos resbalan por las paredes inclinadas del fondo de la cmara de sedimentacin pasando a la cmara de digestin a travs de la ranura con traslape existente en el fondo del sedimentador. El traslape tiene la funcin de impedir que los gases o partculas suspendidas de slidos, producto de la digestin, interfieran en el proceso de la sedimentacin. Los gases y partculas ascendentes, que inevitablemente se producen en el proceso de digestin, son desviados hacia la cmara de natas o rea de ventilacin. Los lodos acumulados en el digestor se extraen peridicamente y se conducen a lechos de secado, en donde el contenido de humedad se reduce por infiltracin, despus de lo cual se retiran y dispone de ellos enterrndolos o pueden ser utilizados para mejoramiento de los suelos.

Diseo del sedimentador Caudal de diseo, m3 /hora

Dotacin, en litro/hab/da.rea del sedimentador (As, en m2 ).

Donde: Cs: Carga superficial, igual a 1 m3 /(m2 *hora).Volumen del sedimentador (Vs, en m3 ).

R: Periodo de retencin hidrulica, entre 2 a 4 horas.- El fondo del tanque ser de seccin transversal en forma de V y la pendiente de los lados respecto a la horizontal tendr de 50 a 60. - En la arista central se debe dejar una abertura para paso de los slidos removidos hacia el digestor, esta abertura ser de 0,15 a 0,20 m. - Uno de los lados deber prolongarse, de 15 a 20 cm, de modo que impida el paso de gases y slidos desprendidos del digestor hacia el sedimentador, situacin que reducir la capacidad de remocin de slidos en suspensin de esta unidad de tratamiento.

Longitud mnima del vertedero de salida (Lv, en m).

Donde: Qmax : Caudal mximo diario de diseo, en m3 /dia. Chv : Carga hidrulica sobre el vertedero, estar entre 125 a 500 m3 /(m*dia), (recomendable 250).Diseo del digestor Volumen de almacenamiento y digestin (Vd, en m3 ). Para el compartimiento de almacenamiento y digestin de lodos (cmara inferior) se tendr en cuenta la siguiente tabla:

Donde: fcr : factor de capacidad relativa, ver tabla 1. P : Poblacin.

-El fondo de la cmara de digestin tendr la forma de un tronco de pirmide invertida (tolva de lodos), para facilitar el retiro de los lodos digeridos. - Las paredes laterales de esta tolva tendrn una inclinacin de 15 a 30 con respecto a la horizontal. - La altura mxima de los lodos deber estar 0,50 m por debajo del fondo del sedimentador.Tiempo requerido para digestin de lodosEl tiempo requerido para la digestin de lodos varia con la temperatura, para esto se emplear la siguiente tabla.

Frecuencia del retiro de lodos Los lodos digeridos debern retirarse peridicamente, para estimar la frecuencia de retiros de lodos se usarn los valores consignados en la anterior tabla. La frecuencia de remocin de lodos deber calcularse en base a estos tiempo referenciales, considerando que existir una mezcla de lodos frescos y lodos digeridos; estos ltimos ubicados al fondo del digestor. De este modo el intrvalo de tiempo entre extracciones de lodos sucesivas deber ser por lo menos el tiempo de digestin a excepcin de la primera extraccin en la que se deber esperar el doble de tiempo de digestin.Extraccin de lodos - El dimetro mnimo de la tubera para la remocin de lodos ser de 100 mm y deber estar ubicado 15 cm por encima del fondo del tanque. - Para la remocin se requerir de una carga hidrulica mnima de 1,80 m. rea de ventilacin y cmara de natas Para el diseo de la superficie libre entre las paredes del digestor y el sedimentador (zona de espuma o natas) se tendrn en cuenta los siguientes criterios: - El espaciamiento libre ser de 0,5 m como mnimo. - La superficie libre total ser por lo menos 30% de la superficie total del tanque. - El borde libre ser como mnimo de 0,30 cm.

Lechos de secados de lodos Los lechos de secado de lodos son generalmente el mtodo ms simple y econmico de deshidratar los lodos estabilizados (lodos digeridos), lo cual resulta lo ideal para pequeas comunidades. Carga de slidos que ingresa al sedimentador (C, en Kg de SS/da).

Donde: SS: Slidos en suspensin en el agua residual cruda, en mg/l. Q: Caudal promedio de aguas residuales. A nivel de proyecto se puede estimar la carga en funcin a la contribucin percpita de slidos en suspensin, de la siguiente manera:

En las localidades que cuentan con el servicio de alcantarillado, la contribucin percpita se determina en base a una caracterizacin de las aguas residuales. Cuando la localidad no cuenta con alcantarillado se utiliza una contribucin percpita promedio de 90 gr.SS/(hab*da). Masa de slidos que conforman los lodos (Msd, en Kg SS/da). Msd = (0,5 0,7 0,5C) + (0,5 0,3C) Volumen diario de lodos digeridos (Vld, en litros/da).

Donde: lodo: Densidad de los lodos, igual a 1,04 Kg/l. % de slidos: % de slidos contenidos en el lodo, vara entre 8 a 12%. Volumen de lodos a extraerse del tanque (Vel, en m3).

Donde: Td: Tiempo de digestin, en das (ver tabla 2). rea del lecho de secado (Als, en m2).

Donde: Ha: Profundidad de aplicacin, entre 0,20 a 0,40m - El ancho de los lechos de secado es generalmente de 3 a 6 m., pero para instalaciones grandes puede sobrepasar los 10 m. Alternativamente se puede emplear la siguiente expresin para obtener las dimensiones unitarias de un lecho de secado:

Considerando el nmero de aplicaciones al ao, verificar que la carga superficial de slidos aplicado al lecho de secado se encuentre entre 120 a 200 Kg de slidos/(m2 *ao).

Medio de Drenaje El medio de drenaje es generalmente de 0,30 de espesor y debe tener los siguientes componentes: - El medio de soporte recomendado est constituido por una capa de 15 cm. formada por ladrillos colocados sobre el medio filtrante, con una separacin de 2 a 3 cm. llena de arena. - La arena es el medio filtrante y debe tener un tamao efectivo de 0,3 a 1,3 mm., y un coeficiente de uniformidad entre 2 y 5. - Debajo de la arena se deber colocar un estrato de grava graduada entre 1,6 y 51 mm (1/6 y 2) de 0,20 m de espesor.

A continuacin se presenta el cuadro de resumen de clculos en base al procedimiento descrito:

PARMETROS DE DISEO

Caudal de diseo total:Q =3.52lps

No. de tanques en paralelo:N =1

Caudal unitario:Qd =3.52lps

Perodo de retencin:PR =3hr

Tasa de aplicacin superficial:TAS =24m3/m2.d

Velocidad media en cmara de sedimentacin:Vm 0.3m/s

Capacidad de la cmara de digestin:Cd =100lts/dia.hab

Concentracin de carga orgnica en afluente:La =250mg/l

Concentracin de slidos disueltos en afluente:SS =250mg/l

Dimensionamiento de tanque

1Dimensiones de la cmara de sedimentacin:

Area superficial:As = Qd/TAS = 2bL =12.672m2

Anchura asumida de la cmara:b = 2m

Longitud requerida de la cmara:L = As/b =6.336m

Longitud adoptada:L =2.0m

Valor adoptado para aa =0.50m

Perodo de retencin:PR =3hrs

Velocidad longitudinal:VL = L/PR =0.04m/minok

Volumen de sedimentacin:S1 = Q*PR =10.56m3

Area transversal requerida:AT = S1/L =1.7m2

Altura adoptada de cc =0.8m

Valor calculado de d:d=(1.5b)/2 =1.5m

Area transversal calculada:ATC = 2[bc + 0.375b2] =6.2m2ok

2Dimensionamiento de la cmara de digestin:

Volumen requerido:S2 = Cd*P/1000 =27m3

Anchura total del tanque:h = b +2a =3.00m

f = XY =(S2-Lh2)/12)/Lh

De donde:X = S2 -Lh2/12=21.80

Y = Lh =19.01

f =1.15m

Altura adoptada de zona neutral:e =0.50m

Valor calculado de g:g = 0.5 h/2 =0.75m

Profundidad total del tanque:H = c+d+e+f+g =4.70m

Valor asignado al bordo libre:y =0.50m

Area de las ventosas:AV = (2a*L)/(h*L) =50%% > 25%ok

3Lechos de secado de lodos

Carga de slidos que ingresa al sedimentador:C = Q*SS*.0864 =76.032kg SS/d

Masa de slidos que conforman los lodos:Msd = 0.325*C24.7104kg SS/d

Volumen de lodos digeridos:Vld = 9.6154*Msd297lts/d

Segn Tabla 2 (pg 17):Tiempo de digestin =30das

Volumen de lodos a extraer:Vel = 0.001*Vld*Td =9m3

Profundidad de aplicacin del lodo:Ha =0.30 m

Area del lecho de secado (con Ha = 0.30 m):Als = Vel/Ha =30m2

Anchura adoptada para el lecho:B =8m

Longitud requerida del lecho:L =3.7m

El medio filtrante debe tener los siguientes componentes:

1) Una capa de grava de 20 cm de espesor graduada entre 1.6 y 51 mm de dimetro.

2) Una capa de arena (medio diltrante) colocada sobre la grava, con un tamao efectivo

De 0.3 a 1.3 mm de dimetro, y un coeficiente de uniformidad de entre 2 y 5.

3) Una capa de ladrillos colocados sobre el medio filtrante, con una ranura de 2 a 3 cm,

Rellenada con arena.