sábado, 12 de septiembre de 2009

Tratamientos primarios

TRATAMIENTO PRIMARIO
FOSA SEPTICA
La fosa séptica, son tanques prefabricados que permiten la sedimentación y la eliminación de flotantes, actuando también como digestores anaerobios. El origen de la fosa séptica se remonta al año 1860, gracias a los primeros trabajos de Jean-Louis Mourais. Su aplicación esta muy extendida por todo el mundo y hoy en día se fabrica principalmente con Resinas de Poliester Reforzados de Fibra de Vidrio. Se diseñan fosas sépticas para eliminar las aguas negras.
Los elementos básicos de una fosa séptica son: el tanque séptico y el campo de Oxidación; en el primero de sedimentan los lodos y se estabiliza la materia orgánica mediante la acción de bacterias anaerobias, en el segundo las aguas se oxidan y se eliminan por infiltración en el suelo.
UNIDADES DE FOSAS SEPTICAS
Las unidades de la fosa séptica son:
Trampa de grasa
tanque séptico
Caja de distribución
Campo de oxidación o infiltración
pozo de absorción


TRAMPA DE GRASAS
Se instalan únicamente cuando se eliminan grasas en gran cantidad, como es el caso de hoteles restaurantes, cuarteles en zonas rurales. Se colocan antes de los tanques sépticos, deberán diseñarce con una tapa liviana para hacer limpieza, la misma que debe ser frecuente; en lo posible se ubicarán en zonas sombreadas para mantener bajas temperaturas en su interior.
Para controlar su capacidad podrá considerar un gasto de 8 litros por persona y nunca esta capacidad será menor de 120 litros.
En la FIGURA 1 se indican las sedimentaciones básicas para el diseño y las tuberías de entrada y de salida.
TANQUE SEPTICO
"El tanque séptico es la unidad fundamental del sistema de fosa séptica ya que en este se separa la parte sólida de las aguas servidas por un proceso de sedimentación simple; a demás se realiza en su interior lo que se conoce como PROCESO SEPTICO, que es la estabilización de la materia orgánica por acción de las bacterias anaerobias, convirtiéndola entonces en lodo inofensivo.
Para calcular la capacidad del tanque séptico se deberá conocer el número de personas que serán usuarios del sistema, luego se adoptara un gasto de aguas servidas en términos de volumen por persona y por día sugiriendo como una medida un gasto de 150 litros /persona/día y un periodo de recepción de 24 horas, debiéndose tomar la proporción de esta en caso de no utilizare el sistema el otro día, como es el caso de escuelas rurales donde el lapso de utilización es de 6 a 8 horas diarias.
Para determinar el volumen del tanque séptico se multiplica en número de usuarios por el gasto que
V=np
Formula en la que q es el gasto proporcional con relación a las 24 horas, así si la escuela rural trabaja 8 horas diarias q será igual a 8/24 del gasto diario
CAJA DE DISTRIBUCIÓN
Este implemento de la fosa séptica tiene por objeto distribuir el agua servida procedente del tanque séptico proporcionalmente a cada uno de los ramales del campo de oxidación, para lo cual se colocaran todas las tuberías de salida a la misma altura.
Este implemento de la fosa séptica tiene por objeto distribuir el agua servida procedente del tanque séptico proporcionalmente a cada uno de los ramales de oxidación, para lo cual se colocarán todas las tuberías de salida a la misma altura
Se recomienda localizar la tubería de entrada a 5 cm del fondo de la caja y las tuberías de salida 1cm del mismo fondo.
La forme que se adopte para la caja dependerá del terreno que se obtenga para la oxidación y del número de salidas que se adopten.
En lo posible el ancho de la caja no exhereda de 45 cm y la distancia mínima de los ejes de la tuberías de salida será 25 cm. Todas las cajas deberán estar provistas de una caja liviana apropiada para realizar limpieza
Los materiales para su construcción podrán ser: piedra, ladrillo o concreto.
CAMPO DE OXIDACIÓN O INFILTRACION
En esta unidad de la fosa séptica se consigue oxidar el agua servida y eliminar por infiltración. Para lograr un optimo funcionamiento del campo de oxidación, debe escojerce el camino, con este objeto realizando una prueba de infiltración, consiste en hacer variar excavaciones en el área determinada, todas estas de 30 x 30 cm. de sección por la profundidad proyectada para las zanjas de absorción (será menor que 90 cm). En estos fosos así abiertos se deposita grava fina al fondo de una altura de 5 cm, procediéndose luego a llenar con agua hasta una altura de 30 cm sobre la grava; 24 horas después si el agua permanece o se infiltro totalmente Si tiene al agua un tirante mayor a 15 cm del terreno es inapropiado para campo de infiltración, en caso contrario se procederá a llenar el hoyo hasta 15 cm de altura midiéndose el tiempo que demora en infiltrarse este dividido para 6 nos da la velocidad de absorción por 2.5 cm de profundidad, con la cual se determina la longitud de las tuberías del campo
POZO DE ABSORCION
Pueden sustituir o ser complementarios al campo de oxidación.
Consiste en excavaciones de más o menos un diámetro y profundidad variable En estos el agua se infiltra por paredes y piso que deberán ser tomados permeables, se recomienda llenar de grava a la altura aproximada de 1m para lograr una buena distribución de agua al fondo."(1)
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TANQUES DEL TIPO IMHOFF
Los tanques imhoff [ Karl Imhoff (1876 – 1965) que en su tiempo fue el ingeniero especialista en aguas, más notable de Alemania], por haber concebido el tipo de tanque de doble objeto que se conoce por su apellido.
Pueden verse tanques Imhoff en muchas formas rectangulares y hasta circulares, pero siempre proporcionan una cámara o cámaras superiores por las cuales pasan las aguas negras en su período de sedimentación, además de otra cámara inferior donde la materia recibida por gravedad permanece en condiciones tranquilas para su digestión anaeróbica. De la forma del tanque se obtienen varias ventajas: 1) los sólidos sedimentables alcanzan la cámara inferior en menor tiempo; 2) la forma de la ranura y de las paredes inclinadas que tiene la cámara acanalada de sedimentación, fuerza a los gases de la digestión a tomar un camino hacia arriba que no perturba la acción sedimentadora.
Alrededor de 1925, la digestión separada con calefacción ya había demostrado ser conveniente y económica, y en la actualidad ésta se emplea en todas las grandes plantas junto con tanques de sedimentación, con remoción continua de los lodos para la digestión. A pesar de esto, los tanques Imhoff todavía tienen su propio lugar en el tratamiento primario de las aguas negras, especialmente debido a su simplicidad de operación. En algunas situaciones locales, esta ventaja solo puede pesar más que cualquier otra.
Como todo dispositivo para un tratamiento primario, el tanque Imhoff puede ser una parte de una planta para el tratamiento completo, y en tal caso su comportamiento de digestión debe tener una capacidad tanto para los lodos secundarios como para los que recibirá de la sobrepuesta cámara de sedimentación.

Las aguas negras entran por el canal de entrada "a". Abiertas las válvulas de entrada en un extremo del tanque y bajados los vertederos de ajuste en el otro, las aguas negras pueden dirigirse a través de las cámaras de sedimentación "A" en cualquier sentido; y, después de unas cuantas semanas, si se quiere, en sentido opuesto. Depositados los sólidos sedimentables, las aguas negras salen clarificadas por el canal de salida "b". Los sólidos se sedimentan deslizándose por las superficies lisas de las paredes inclinadas, atravesando la ranura estrecha hacia abajo, para depositarse en la cámara de digestión "B", donde permanecen unos treinta días, más o menos, o hasta que sean bien digeridos. Los gases provenientes de la digestión suben por las ventosas de gas "D", debido a que las paredes solapadas impiden su paso a través de las cámaras de sedimentación, asegurando así mejor rendimiento. Los sólidos digeridos se extraen bajo carga estática por las válvulas de lodos a través de los tubos laterales, en tiempo conveniente. Se dejan abiertos los extremos superiores de estos tubos, de modo que fluyan libremente los lodos y para limpiar los tubos a voluntad.
PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN.
Al entrar en operación, un tanque Imhoff debe sembrarse para poner en marcha el proceso de digestión. Esto se hace utilizando lodos digeridos de otro tanque, o a falta de éstos, materia nutritiva, tal como unas cuantas paladas de abono o estiércol. Puede desarrollarse una espuma o nata excesiva, como resultado de condiciones ácidas, teniéndose que usar medios correctivos, tales como adiciones de cal en poca cantidad, a fin de ajustar así el pH hasta el punto neutro. En su funcionamiento normal, un tanque Imhoff debe ser vigilado diariamente, aunque para hacerlo no exija mucho trabajo en su manejo ni muchas herramientas. Al subir los gases para salir por las ventosas, llevan algunos sólidos a la superficie, y pueden formar espuma o nata gruesa flotante. Los gases pueden levantar las masas sobrenadantes aun hasta rebosar las paredes, estorbando así el paso normal de ellos, haciendo que pasen hacia arriba a través de la ranura de las cámaras de sedimentación, se vuelven sépticos, a menos que sean removidos. Sin embargo, pueden prevenirse la mayoría de las dificultades o mal funcionamiento del tanque por medios sencillos. La espuma o nata se dispersa u obliga a bajar por medios de chorros de agua con manguera, y los sólidos de la cámara de sedimentación se obligan a bajar utilizando una cadena pesada, suelta, de rastreo. Hay que conocer el nivel de los lodos de cuando en cuando, para lo cual se usa un palo y placa o una bomba de mano con manguera, para mantener este nivel bajo control, sacando mensualmente los lodos digeridos, o cuando se requiera, para obtener buen resultado. Los lodos se descargan sobre lechos de arena para secarlos.
En igualdad de las demás condiciones, la misma profundidad y complejidad de un tanque Imhoff pueden regir a veces en contra de su elección. Es obvio que la mayoría de los emplazamientos para las estaciones depuradoras han de estar en tierras bajas, o sea, cerca de un río o lago, que sería el cuerpo receptor para los efluentes. Por eso deben tenerse presentes los problemas de diseño y de construcción que se plantean debidos a las presiones desequilibradas de las aguas freáticas, del encofrado y muchos otros factores.
SEDIMENTADORES PRIMARIOS.
Consiste en utilizar las fuerzas de gravedad para separar una partícula de densidad superior con densidad superior a la del líquido hasta una superficie o zona de almacenamiento. Para que pueda haber una separación efectiva se precisa, además, que la fuerza de gravedad tenga un valor suficientemente elevada con relación a sus efectos antagonistas: efectos de turbulencia, rozamiento, repulsión electrostática, corrientes de convección, etc.. Para facilitar la comprensión de los fenómenos que intervienen deben distinguirse los efectos relacionados con el movimiento de la partícula y los relacionados con el movimiento del líquido.
SEDIMENTADORES HORIZONTALES
La superficie libre de estos decantadores puede ser cuadrada, rectangular o circular.
Los fangos se reúnen en una fosa en donde son extraídos mediante un eyector hidrostática.
SEDIMENTADOR DE VARIOS PISOS
"Un decantador seta tanto eficaz cuando su superficie horizontal sea más grande, dada una superficie de terreno ocupada y un determinado volumen de obre. Un decantador será tanto más eficaz cuanto su superficie horizontal sea más grande. Dada una superficie de terreno ocupado y un determinado volumen de obra, fácilmente concluiremos que debemos utilizar decantadores de varios pisos o de superficie de sedimentación laminar (FIGURA 5)
El factor de forma L/H, que debe elegirse lo menor posible con tal de mantener una velocidad de derrame mínima necesaria para obtener la repartición y la estabilidad del derrame, muestra que los diferentes pisos deben ser utilizados preferentemente en paralelo y no en serie.
La estabilidad de derrame se logra para:
L/H> 10
Los decantadores de varios pisos permiten, en consecuencia, utilizar velocidades más lentas (L menor)."(2)
LOS DECANTADORES DE PLACAS INCLINADAS
La aplicación de la teoría de la decantación horizontal, llevada a su extremo lógico, nos conduce al concepto de decantador de placas inclinadas, que es un decantador con muchos pisos o más exactamente con múltiples superficies de sedimentación (FIGURA 9).
Muchos inventores han tratado de acelerar el desarrollo del proceso de decantación disminuyendo la longitud del recorrido vertical de las partículas. El procedimiento más comúnmente empleado consiste en interponer unas superficies auxiliares en el interior del volumen utilizado en la decantación. Existen realizaciones francesas desde los años 1950 (desarenador Neyrpic, decantador con placas Setude).
Todos estos dispositivos se basan, en definitiva, en canalizar la corriente de agua, de la que se deben separar las partículas en suspensión, hacia un volumen estrechamente limitado por una serie de superficies de sedimentación muy próximas (algunos centímetros). Estas superficies se ensamblan de forma que exista una pendiente suficiente para su autopurgado, los barros depositados tienen por ello tendencia a resbalar, formando una corriente de mayor densidad, hacia una zona predeterminada de recogida. La experiencia ha demostrado que estos barros ya separados mantienen su coherencia y no-se redispersan (excepto por una turbulencia de barrido). Es por lo que en muchos casos las superficies de decantación desprenden directamente los barros hacia el fondo del decantador y caen, sin mezclarse con la masa de agua que atraviesan.

FUNCIONAMIENTO
La mejor forma de comprender el principio de funcionamiento de estos aparatos es mediante la descripción del primer aparato aparecido en el mercado comercial (sedimentador Spaulding), un examen atento de cualquier aparato con manto de fangos permitirá encontrar las mismas fases sucesivas.
El aparato de Spaulding consiste en un recipiente de forma troncocónica (FIGURA 10) provisto de un agitador axial rodeado a su vez por una envoltura troncocónica (con la base mayor hacia abajo). El agua bruta entra en la parte central recibiendo al entrar los reactivos adecuados para el tratamiento, los cuales se dispersan mediante el agitador, realizándose la floculación en el compartimento troncocónico axial, penetrando a continuación el agua hacia la parte periférica por el fondo y asciende verticalmente con velocidad decreciente hasta los canalillos o tuberías perforadas radiales de drenaje, colocados al nivel de la superficie del agua.
A medida que van formándose los flóculos, constituidos por reactivos y partículas retenidas, se acumulan cerca del fondo y finalmente se expanden hacia la parte periférica en forma de manto de fangos que se mantiene en equilibrio dinámico en el flujo ascendente del agua. Este manto ocupa la parte inferior del compartimento periférico.
Para evitar la invasión, inevitable a la larga, de todo el decantador por los barros, existen concentradores de fangos situados en la parte periférica, donde los fangos se compactan, y de donde se extraen periódicamente, a fin de mantener el manto de fangos en unas condiciones apropiadas de altura y concentración.
En el caso de la clarificación por coagulación encontramos en este tipo de aparato las tres etapas de tratamiento descritas en el capítulo de la coagulación:
en la parte central: admisión y dispersión de reactivos, floculación de coloides;
en el manto de fangos: coalescencia en grandes flóculos;
por encima del manto de fangos: separación de los flóculos grandes.
El buen funcionamiento del aparato exige la formación de un manto de fangos y su mantenimiento en un estado adecuado.

SEDIMENTADOR CON CARGA SOLIDA ARTIFICIAL (FLOCULOS LASTADOS)
Una idea interesante ha sido propuesta en Hungría por un grupo de investigadores (1) y que ha llevado a realizaciones industriales muy satisfactorias. Para acelerar la decantación han intentado lastrar cada flóculo con un grano de materia compacta (FIGURA 13).
A partir de los ensayos realizados, se ha elegido el cuarzo, con una granulometría de 25 a 125, utilizándose para fijarlo en los flóculos un elemento intermedio, un polielectrólito. Los resultados mejores se han obtenido con poliacrilamidas de elevado peso molecular (superior a 1 000 000), y en los casos en los que las poliacrilamidas no pueden ser empleadas, pueden realizar la misma función ligante otros polielectrólitos de origen natural.
En este procedimiento, la microarena (en dosis muy elevadas) se adiciona al agua bruta que ha recibido anteriormente el polielectrólito y los coagulantes.
Al ser muy elevada la dosis de microarena, el procedimiento estaría obstaculizado por el empleo de cantidades extremadamente importantes de arena que debería suministrarse como reactivo y evacuarse con los fangos. Esta microarena es por ello reciclada tras la separación de los fangos (con rasquetas) por medio de un dispositivo apropiado (hidrociclón).
La mejora del rendimiento es muy sensible. En los aparatos de corriente vertical se realiza una separación inmediata del agua tratada de los fangos lastrados, muy cerca del fondo del decantador. Las condiciones de explotación son independientes de las variaciones de calidad del agua bruta, al estar la carga de microarena aportada artificialmente en una proporción mucho mayor a la de las materias en suspensión naturalmente acarreadas. Las velocidades verticales de separación alcanzan en estas condiciones los 6 m3/h.

Concluciones
El tratamiento aguas consta de diferentes parámetros entre ellos esta el primario e hidráulico, los cuales presentan las siguientes ísticas las cuales son:
Fosas sépticas para eliminar aguas negra cuyos elementos básicos son: Trampa de grasas (se instala solo cuando hay grasas en gran cantidad) Tanque Séptico (Separa las partes sólidas del agua servida por un proceso de sedimentación simole), Caja de distribución (Disminuye el agua de la anterior unidad), Campo de oxidación o infiltración (se oxida el agua servida y elimina por infiltración) y pozos de absorción (pueden subsistir o ser complementarios del anterior). Los tanques Imhoff son cámaras en las cuales pasan las aguas negras, por tener un comportamiento de digestión para un período de sedimentación. Los sedimentadores primarios se fundamentan en separar partículas por diferencia de densidad con ayuda de la fuerza de gravedad. La densidad de las partículas deben ser mayores a las del líquido se van hasta la superficie o zona de almacenamiento. Se los aplica para el tratamiento primario de aguas residuales. Para cumplir con esto tenemos diferentes clases de decantadores como son: Decantadores Horizontales, Decantador Vertical con manto de fango, Decantador con carga sólida artificial. Muchas comunidades pequeñas utilizan para depurar sus aguas residuales sistemas de lagunas denominadas de oxidación o de estabilización. Es un sistema barato pero que exige una gran cantidad de terreno. El aumento de conciencia de que el tratamiento de efluentes es de vital importancia para evitar la contaminación ambiental, resultó en la necesidad de desarrollar procesos que combinen una alta eficiencia de tratamiento con bajos costos de construccion y mantenimiento. La principal característica de un reactor UASB, además del flujo ascendente, es la formación de un manto de lodo floculento o granular con buena capacidad de sedimentación, en donde se realiza la actividad biológica. La granulación es un proceso que ha sido citado en pocas oportunidades durante el tratamiento de líquidos cloacales. Para el tratamiento de aguas y su traslado se emplea dispositivos hidráulicos entre los más relevantes son los canales, tuberías de interconexión, medidores de caudal y las lagunas estabilizadoras, los cuales cumplen una funcion específica en el tratamiento de las aguas negras.

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