TANQUE DEL TIPO IMHOFF

Número de familias = 555 fml. Tasa de crecimiento = 40 de persona por familia = 5 p/f Período de diseño = 28 años

Población actual = 2775 Hab. Dotación = 145 l/p/dTemperatura = 5 °C % de contribución = 80 %

Población Futura =

Pf = 5883 Hab.

Caudal de Diseño =

Qd = 682.43Qd = 28.43

Área del sedimentador (As, en m2)

Cs =Cs = 1

As = 28.43 m²

Período de retención hidráulico ( R )R = Período de retención hidráulica, entre 1.5 a 2.5 horas (recomendable 2 horas).

R = 2 Horas

Volumen del sedimentador (Vs, en m3)

Vs = 56.86

El fondo del tanque será de sección transversal en forma de V y la pendiente de los lados respecto a la horizontal tendrá de 50 a 60 .

❶ Cálculo del caudal de diseño:

m³/díam³/Hora

❷ Diseño del sedimentador:

Carga superficial, igual a 1 m³/(m²xhora).m³/(m³xhora)

m³

𝑃𝑓=𝑃𝑎(1+(𝑟×𝑡)/1000)

𝑄𝑑=(𝑃𝑓×𝐷𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛)/1000×%𝐶𝑜𝑛𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑐𝑖ó𝑛

𝐴𝑠=(𝑄𝑑 )/𝐶𝑠

𝑉𝑠=𝑄𝑑×𝑅

b

a

La relacion entre Longitud y Ancho del Sedimentador es igual a 4 por lo tanto:a / b = 4 a = 4b

Área =Luego :

b = 2.7 ma = 10.8 m

b = 2.7 m

a = 10.8 m

En la arista central se debe dejar una abertura para paso de los sólidos removidos hacia el digestor, estaabertura será de 0,15 a 0,20 m.

Uno de los lados deberá prolongarse, de 15 a 20 cm, de modo que impida el paso de gases y sólidosdesprendidos del digestor hacia el sedimentador, situación que reducirá la capacidad de remoción de sólidos en suspensión de esta unidad de tratamiento.

a x b = 4b x b = 4 b2

𝑏=[Á𝑟𝑒𝑎/4]^(1/2)

2.7 m

BL = 0.50 m (Asumido)

0.80 m

2.30 m

Datos:V = 56.86a = 10.8 mb = 2.7 m

De la figura anterior deducimos:

❸ Cálculo de alturas cámara de sedimentación:

h₂ =

h₁ =

m³

60°

A₁ V₁

A₂ V₂

𝑡𝑔60=√3/1=ℎ_1/(𝑏/2) 𝑉=𝑉_1+𝑉_2 𝑉_2=ℎ_2×𝑎×𝑏

V₁ = 33.53h₁ = 2.30 m h₂ = 0.80 m

Para el compartimiento de almacenamiento y digestión de lodos (cámara inferior) setendrá en cuenta la siguiente tabla:

Temperatura °C

5 210 1.415 120 0.7

25 < 0.5

Donde:fcr = Factor de capacidad relativaP = Población

Temperatura °C = 5 °Cfcr = 2

Vd = 824 m³

Área de ventilación y cámara de natas: Para el diseño de la superficie libre entre las paredes del digestor y el sedimentador(zona de espuma o natas) se tendrán en cuenta los siguientes criterios:

- La superficie libre total será por lo menos 30% de la superficie total del tanque. - El borde libre será como mínimo de 0,30 cm.

Área de Ventilación 1 m

0.25 m

Área de Sedimentación b = 2.7 m LB = 5.2 m

0.25 m

Área de Ventilación 1 m

10.8 m

❹ Diseño del digestor:Volumen de almacenamiento y digestión (Vd, en m³)

Factor de Capacidad Relativa (fcr)

El espaciamiento libre será de 1,0 m como mínimo.

𝑡𝑔60=√3/1=ℎ_1/(𝑏/2)ℎ_1=√3×𝑏/2

𝑉=𝑉_1+𝑉_2𝑉_1=ℎ_1×𝑎×𝑏/2 ℎ_2=(𝑉−𝑉_1)/(𝑎×𝑏)

𝑉𝑑=(70×𝑃×𝑓𝑐𝑟)/1000

El fondo de la cámara de digestión tendrá la forma de un tronco de pirámide invertida (tolva de lodos), para facilitar el retiro de los lodos digeridos.

Las paredes laterales de esta tolva tendrán una inclinación de 15° a 30° con respecto a la horizontal.

La altura máxima de los lodos deberá estar 0,50 m por debajo del fondo del sedimentador.Área Superficial = a x LB = 56.16

Área de Ventilación (Av) = 21.6

Verificamos si Av es más del 30% del área total del tanque:

Av / A superficial = 38 % Cumple

Cálculo de alturas con respecto al digestor( Nótese que se ah cambiado el ángulo)

5.2 m

BL = 0.50 m

Datos:V = 824 m³a = 10.8 mb = 5.2 m

De la figura anterior deducimos:

V₁ = 28.08h₁ = 1.50 m h₂ = 14.20 m

Los lechos de secado de lodos son generalmente el método más simple y económico de

m²m²

h₂ =

h₁ =

m³

❺ Lecho de secados de lodos:

30°

A₁ V₁

A₂ V₂

𝑡𝑔(30)=√3/3=ℎ_1/(𝑏/2)ℎ_1=(√3×𝑏/2 )/3

𝑉𝑑=𝑉_1+𝑉_2𝑉_1=ℎ_1×𝑎×𝑏/3𝑉_2=ℎ_2×𝑎×𝑏ℎ_2=(𝑉𝑑−𝑉_1)/(𝑎×𝑏)

deshidratar los lodos estabilizados (lodos digeridos), lo cual resulta lo ideal para pequeñascomunidades.

a) Carga de sólidos que ingresa al sedimentador (C, en Kg de SS/día)

Donde:SS: Sólidos en suspensión en el agua residual cruda, en mg/l.Q: Caudal promedio de aguas residuales.

A nivel de proyecto se puede estimar la carga en función a la contribución percápita de sólidos en suspensión, de la siguiente manera:

En las localidades que cuentan con el servicio de alcantarillado, la contribución percápita se determina en base a una caracterización de las aguas residuales. Cuando la localidad no cuenta con alcantarillado se utiliza una contribución percápita promedio de 90 gr.SS/(hab*día).

Asumiendo SS = 92 g. hab./díaPoblación = 5883 hab.

C = 541 Kg SS/día

b) Masa de sólidos que conforman los lodos (Msd, en Kg SS/día).

Msd = 175.83 Kg SS/día

c) Volumen diario de lodos digeridos (Vld, en litros/día).

ρ lodo = Densidad de los lodos, igual a 1,04 Kg/l. = 1.04 kg/l% de sólidos = % de sólidos contenidos en el lodo, varía entre 8 a 12% = 12.5 %

Vld = 1352.5 Kg SS/día

d) Tiempo requerido para digestión de lodos (Td) El tiempo requerido para la digestión de lodos varía con la temperatura, ver la tablasiguiente

Temperatura °C Tiempo de Disgestión en Días5 110

10 7615 55

𝑪=𝑸×𝑺𝑺∗𝟎.𝟎𝟖𝟔𝟒

𝐶=(𝑃𝑜𝑏𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 ×𝐶𝑜𝑛𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑃𝑒𝑟𝑐á𝑝𝑖𝑡𝑎 )/1000(𝑔𝑟𝑆𝑆/𝐻𝑎𝑏×𝑑í𝑎)

𝑀𝑠𝑑=(0.5×0.7×0.5×𝐶)+(0.5×0.3×𝐶)

𝑉𝑙𝑑=(𝑀𝑠𝑑)/(𝜌 𝑙𝑜𝑑𝑜×(% 𝑑𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠/100)

20 4025 < 30

Temperatura = 5 °CTd = 110 Días

Frecuencia del retiro de lodos Los lodos digeridos deberán retirarse periódicamente, para estimar la frecuencia deretiros de lodos se usarán los valores consignados en la tabla 2. La frecuencia de remoción de lodos deberá calcularse en base a estos tiempos referencialesconsiderando que existirá una mezcla de lodos frescos y lodos digeridos; estos últimos ubicadosal fondo del digestor. De este modo el intervalo de tiempo entre extracciones de lodos sucesivas deberá ser por lo menos el tiempo de digestión a excepción de la primera extracción en la quese deberá esperar el doble de tiempo de digestión.

Extracción de lodos: - El diámetro mínimo de la tubería para la remoción de lodos será de 200 mm y deberá estar ubicado 15 cm por encima del fondo del tanque. - Para la remoción se requerirá de una carga hidráulica mínima de 1,80 m.

Td: Tiempo de digestión, en días (ver tabla).

Vel = 148.78 m³

Donde:Ha: Profundidad de aplicación, entre 0,20 a 0,40 m

Ha = 0.4

Als = 371.95 m²

El ancho de los lechos de secado es generalmente de 3 a 6 m., pero para instalacionesgrandes puede sobrepasar los 10 m.

Asumimos = 12 mLuego: Largo = 31

Lecho de Secados 12 m

e) Volumen de lodos a extraerse del tanque (Vel, en m³)

f) Área del lecho de secado (Als, en m²).

𝑉𝑒𝑙=(𝑉𝑙𝑑×𝑇𝑑)/1000

𝐴𝑙𝑠=𝑉𝑒𝑙/𝐻𝑎

Lecho de Secados

31 m

Alternativamente se puede emplear la siguiente expresión para obtener las dimensiones unitarias deun lecho de secado:

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

El medio de drenaje es generalmente de 0,30 de espesor y debe tener los siguientes componentes:

El medio de soporte recomendado está constituido por una capa de 15 cm. Formadapor ladrillos colocados sobre el medio filtrante, con una separación de 2 a 3 cm llenade arena. - La arena es el medio filtrante y debe tener un tamaño efectivo de 0,3 a 1,3 mm y uncoeficiente de uniformidad entre 2 y 5. - Debajo de la arena se deberá colocar un estrato de grava graduada entre 1,6 y 51mm (1/6” y 2”) de 0,20 m de espesor.

❻ Medio de drenaje:

Período de retención hidráulica, entre 1.5 a 2.5 horas (recomendable 2 horas).

La frecuencia de remoción de lodos deberá calcularse en base a estos tiempos referenciales

al fondo del digestor. De este modo el intervalo de tiempo entre extracciones de lodos sucesivas

% de contr= 80.00 %Dotac= 145.00 l/hab/diaPobl. F= 5883Qdis=PF*Dot*%contr/1000 Qd= 682.43 m³/día

28.43 m³/Hora1)SEDIMENTADOR AREA=Qd/Cs

Cs = 1 m³/(m³xhora)AS= 28.4345 m²Período de retención hidráulico ( R )

R = 2 HorasVolumen del sedimentador (Vs, en m3)Vs=Qd*R

Vs = 56.869 m³La relacion entre Longitud y Ancho del Sedimentador es igual a 4 por lo tanto:b=(A/4)^(1/2)

b = 2.6662 ma = 10.6648 m

2)Cálculo de alturas cámara de sedimentación:b= 2.6662 m

BL = 0.50 m0.85 m

2.31 mV = 56.869 m³a = 10.6648 m

De la figura anterior deducimos:H1=3^(1/2)*b/2

h₁ = 2.31 mV1=h1*a*b/2

V₁ = 32.82759h2=(V-V1)/(a*b)

h₂ = 0.85 m3)Diseño del digestor:

Temp °C (fcr)5 2

10 1.415 120 0.7

25 < 0.5Vd=70*P*fcr/1000ratura °C = 5 °c

fcr = 2Vd = 824 m³

Área de ventilación y cámara de natas:area vent= 1 m

0.25 m

h₂ =h₁ =

area sedim 2.7 m0.25 m

area vent 1 ma= 10.66484)Lecho de secados de lodos:a) Carga de sólidos que ingresa al sedimentador (C, en Kg de SS/día)C=Q*SS*0.0864C=Pobl*contriAsumi SS = 92 g. hab./díaPobl = 5883 hab.

C = 541.236 Kg SS/díab) Masa de sólidos que conforman los lodos (Msd, en Kg SS/día).

Msd = 175.90 Kg SS/díac) Volumen diario de lodos digeridos (Vld, en litros/día).ρ lodo = 1.04 kg/l% de sólidos 12.50 %

Vld = 1353.09 Kg SS/díad) Tiempo requerido para digestión de lodos (Td)Temp °C Timp dias

5 11010 7615 5520 40

25 < 30Tempe = 5 °C

Td = 110 Díase) Volumen de lodos a extraerse del tanque (Vel, en m³)

Vel = 148.8399 m³f) Área del lecho de secado (Als, en m²).

Ha = 0.4Als = 372.0998 m²

Asumi = 12 mLargo = 31 m