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CAPTULO II. TANQUE IMHOFF.
2.1 GENERALIDADES.
El 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 la digestin de los lodos sedimentados en
la misma unidad,
por ese motivo tambin se 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 de
remocin de
arenas.
El tanque Imhoff tpico es de forma rectangular y se divide en
tres compartimientos:
1. Cmara de sedimentacin.
2. Cmara de digestin de lodos.
3. 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, estosresbalan 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, que
inevitablemente se
producen en el proceso de digestin, son desviados hacia la cmara
de natas o rea
de ventilacin.
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Figura 1. Esquema de un tanque Imhoff. (OPS/CEPIS/05.164)
Estas unidades no cuentan con unidades mecnicas que requieran
mantenimiento y
la operacin consiste en la remocin diaria de espuma, en su
evacuacin por el
orificio mas cercano y en la inversin del flujo dos veces al mes
para distribuir los
slidos de manera uniforme en los dos extremos del digestor de
acuerdo con el
diseo y retirarlos peridicamente al lecho de secado.
Los lodos acumulados en el digestor se extraen peridicamente y
se conduce a
lechos de secado, en donde el contenido de humedad se reduce por
infiltracin,
despus de lo cual se retiran y se disponen de ellos enterrndolos
o pueden ser
utilizados para mejoramiento de los suelos.
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2.2. CONSIDERACIONES:
El ingeniero responsable del proyecto, deber tener las ventajas
y desventajas que
tiene al emplear el tanque Imhoff para el tratamiento de las
aguas residualesdomsticas de una poblacin.
2.2.1. Ventajas.
Contribuye a la digestin del lodo, mejor que un tanque sptico,
produciendo
un lquido residual de mejores caractersticas.
No descargan lodo en el lquido efluente. El lodo se seca y se
evacua con ms facilidad que el procedente de los
tanques spticos, esto se debe a que contiene de 90 a 95% de
humedad.
Las aguas servidas que se introducen en los tanques imhoff, no
necesitan
tratamiento preliminar, salvo el paso por una criba gruesa y la
separacin de
las arenas.
El tiempo de retencin de estas unidades es menor en comparacin
con las
lagunas. Tiene un bajo costo de construccin y operacin.
Para su construccin se necesita poco terreno en comparacin con
las
lagunas de estabilizacin.
Son adecuados para ciudades pequeas y para comunidades donde no
se
necesite una atencin constante y cuidadosa, y el efluente
satisfaga ciertos
requisitos para evitar la contaminacin de las corrientes
2.2.2. Desventajas.
Son estructuras profundas. (> 6m).
Es difcil su construccin en arena fluida o en roca y deben
tomarse
precauciones cuando el nivel fretico sea alto, para evitar que
el tanque pueda
flotar o ser desplazado cuando este vaco.
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El efluente que sale del tanque es de mala calidad orgnica y
microbiolgica.
En ocasiones puede causar malos olores, aun cuando su
funcionamiento sea
correcto.
Conocidas las ventajas y desventajas del tanque imhoff, quedara
a criterio del
ingeniero encargado del proyecto si es conveniente emplear esta
unidad, en la
localidad donde desea tratar las aguas residuales de uso
domestico.
Cabe resaltar que esta alternativa resulta adecuada en caso de
que no se cuente con
grandes reas de terreno para poder construir un sistema de
tratamiento de aguas
residuales domesticas, como es el caso de las lagunas de
estabilizacin, adems de
que el tanque imhoff deber estar instalado alejado de la
poblacin, debido a los
malos olores que produce.
El tanque imhoff elimina del 40 al 50% de slidos suspendidos y
reduce el DBO en
un 25 a 35%. Los lodos acumulados en el digestor del tanque
imhoff se extraen
peridicamente se conducen a lechos secados
Debido a esta baja remocin de DBO y coliformes, lo que se
recomendara es enviar
el efluente hacia una laguna facultativa para que haya una buena
remocin de
microorganismos en el efluente.
2.3 DISEO DE TANQUE IMHOFF.
Para el dimensionamiento de tanque imhoff se tomara en
consideracin los criterios
de la Norma S090 Planta Tratamiento de Agua Residuales del
Reglamento
Nacional de Construccin.
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2.3.1 Diseo del sedimentador.
El sedimentador se construir de la misma forma que el digestor,
la parte inferior
tendr forma de V, con una pendiente con un ngulo de 50 a 60, una
abertura quepuede variar de .15 a .20 m y uno de los lados
prolongados con una longitud de .15 a
.20 m.
La parte exterior de la pared del sedimentador deber distar
mnimo 1m de la parte
interior de la pared de la cmara de almacenamiento.
Caudal de diseo (m3/hora)
Dotacin en litro/hab/da
rea del sedimentador. As (m2 )
Donde:
Cs: carga superficial, igual a 1m3
/ (m2
* hora)
Volumen del sedimentador. Vs (m3 )
R = Periodo de retencin hidrulica, entre 1.5 a 2.5 horas
(recomendable 2 horas).
El fondo del tanque ser de seccin transversal en forma de V y la
pendiente
de los lodos respecto a la horizontal tendr de 50 a 60.
En la arista central se debe dejar una abertura para paso de
slidos removidos
hacia el digestor, esta abertura ser de .15 a .20m.
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
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Figura 2. Diseo de Sedimentador.(OPS/CEPIS/05.164)
Longitud mnima del vertedero de salida. Lv (m).
Donde:
Qmax: Caudal mximo diario de diseo, en m3 /da.
Chv: Carga hidrulica sobre le vertedero, estar entre 125 a 500
m3 / (m*da)
(Recomendable 250)
2.3.2. Diseo del digestor.
Volum en de almacenamiento y digest in. Vd (m3)
Para el compartimiento de almacenamiento y digestin de lodos
(cmara inferior)
se tendr en cuenta lo siguiente.
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Tabla 1. Factor de Capacidad relativa.
Temperatura C Factor de capacidad
relativa fcr
5 2.0
10 1.4
15 1.0
20 0.7
> 25 0.5
Donde:
Fcr: factor de capacidad relativa
P: poblacin.
Figura 3. Diseo de digestor.(OPS/CEPIS/05.164)
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.
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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 .50m por debajo del
fondo del
sedimentador. Para quitar e impedir la acumulacin de gases, se
colocara un tubo de hierro
fundido de 200mm de dimetro, en posicin aproximadamente
vertical, con su
extremo inferior abierto a unos 15cm por encima del fondo del
tanque.
Tiempo requer ido para digest in de lodos .
El tiempo requerido para la digestin de lodos varia con la
temperatura, para esto seemplear la tabla 2.
Tabla 2. Tiempo de digestin.
Temperatura C Tiempo de digestin en
das.
5 110
10 76
15 55
20 40
>25 30
Frecuencia del ret i ro de lodos .
Los lodos digeridos debern retirarse peridicamente, para estimar
la frecuencia de
retiros de lodos se usaran los valores consignados en la tabla
2.
La frecuencia de remocin de lodos deber calcularse en base a
estos tiempos
referenciales, considerando que existira una mezcla de lodos
frescos y lodos
digeridos, estos ltimos ubicados al fondo del digestor. De este
modo el intervalo de
tiempo entre extracciones de lodos sucesivas deber ser por lo
menos el tiempo de
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digestin a excepcin de la primera extraccin en la que se deber
esperar el doble
de digestin.
2.3.3. Extraccin de lodos.
El dimetro mnimo de la tubera para la remocin de lodos ser
de
0.20 m y deber estar ubicado 0.15m por encima del fondo del
tanque.
Para la remocin se requerir de una carga hidrulica mnima de
1.80
m.
Figura4. Extraccin de lodos.(OPS/CEPIS/05.164)
2.3.4. 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 1m como mnimo.
La superficie total ser por lo menos 30% de la superficie total
del tanque.
El borde libre ser como mnimo de 0.30m.
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Las partes de la superficie del tanque debern ser accesibles,
para que
puedan destruirse o extraerse las espumas y los lodos
flotantes
Figura 5. Ventilacin.(OPS/CEPIS/05.164)
2.3.5 LECHOS DE SECADO 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 ideal para
pequeas comunidades.
Pueden ser construidos de mampostera, de concreto o de tierra
(con diques), con
profundidad total til de 50 a 60 cm. El ancho de los lechos de
secado es
generalmente de 3 a 6m, pero para instalaciones grandes pueden
sobrepasar los
10m.
El medio de drenaje es generalmente de 0.30m de espesor y deber
tener los
siguientes componentes:
El medio de soporte recomendado esta constituido por una capa de
0.15mformada por ladrillos colocados sobre el medio filtrante, con
una separacin de
0.02 a 0.03m llena de arena.
La arena es el medio filtrante y deber tener un tamao efectivo
de 0.3 a 1.3
mm
Debajo de la arena se deber colocar un estrato de grava graduada
hasta
.20m de espesor.
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Carga de slidos que ingresa al sedimentador C (kg de SS/da).
Donde:SS: slidos en suspensin en el agua residual cruda en
mg/l.
Q: caudal promedio de aguas residuales.
Figura 6. Lechos de Lodos (2)
2.4. MANTENIMIENTO.
a) ZONA DE SEDIMENTADOR.
Toda la superficie de agua del sedimentador debe estar libre de
la presencia de
slidos flotantes, espumas y materiales asociados a las aguas
residuales, as como
de material adherido a las paredes de concreto y superficies
metlicas con el cual los
slidos estn en contacto.El material tiende a acumularse
rpidamente sobre la superficie del tanque y debe
ser removido con el propsito de no afectar la calidad de los
efluentes, por lo que
sta actividad deber recibir una atencin diaria retirando todo el
materia existente en
la superficie de agua del sedimentador. La recoleccin del
material flotante se efecta
con un desnatador.
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Figura 7. Mantenimiento de sedimentador.(5)
Las estructuras de entrada y salida deben limpiarse
peridicamente, as mismo los
canales de alimentacin de agua residual deben limpiarse una vez
concluida la
maniobra de cambio de alimentacin con el propsito de impedir la
proliferacin de
insectos o la emanacin de malos olores. Semanalmente o cuando
las circunstancias
lo requieran, los slidos depositados en las paredes del
sedimentador deben ser
retirados inmediatamente. La grasa y los slidos acumulados en
las paredes a la
altura de la lnea de agua deben ser removidos.
b) ZONA DE VENTILACION.
La zona de ventilacin de la cmara de digestin, debe encontrarse
libre de natas o
de slidos flotantes, que hayan sido acarreados a la superficie
por burbujas de gas.
Para hundirlas de nuevo, es conveniente el riego con agua a
presin, sino se lo logra
esto, es mejor retirarlas y enterrarlas inmediatamente. Esta
actividad debe realizarse
mensualmente.
Figura 8. Mantenimiento de la ventilacin.(5)
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Generalmente se ayuda a corregir la presencia de espuma, usando
cal hidratada, la
cual se agrega por las reas de ventilacin. Conviene agregar una
suspensin de cal
a razn aproximada de 5kg. Por cada 1000 habitantes.
Figura 9. Mantenimiento de la ventilacin.(5)
c) Zona de Digestin de lodos.
Evaluacin del lodo.
Es importante determinar constantemente el nivel de lodos para
programar su
drenaje en el momento oportuno.
Cuando menos una vez al mes, debe determinarse el nivel al que
llegan los lodos en
su comportamiento.
Para conocer el nivel de lodos se usa una sonda. La que hace
descender
cuidadosamente a travs de la zona de ventilacin de gases, hasta
que se aprecie
que lamina de las sonda toca sobre la capa de los lodos.
Los lodos digeridos se extraen de la cmara de digestin abriendo
lentamente la
vlvula de la lnea de lodos y dejndolos escurrir hacia los lechos
de secado. Los
lodos deben extraerse lentamente, para evitar que se apilen en
los lechos de secado,
procurando que se destruyan uniformemente en la superficie de
tales lechos.
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Se recomienda que en cada descarga de lodos, se tome la
temperatura del material
que se esta escurriendo, lo mismo que la temperatura ambiente.
Con esto se tiene
una indicacin muy valiosa de las condiciones en que se esta
realizando la digestin.
