Lección 5. Diseño de una tanque séptico. Cálculo desarrollado por el Ing. Elías Rosales. Javier Gómez Jara. Generalidades

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1 1 Lección 5. Diseño de una tanque séptico. Cálculo desarrollado por el Ing. Elías Rosales Generalidades El proceso para el tratamiento de aguas residuales domesticas tiene dos etapas, la primera de sedimentación y biodegradación que sucede de forma anaeróbica se da dentro de tanque séptico, el segundo proceso contiene bacterias tanto anaerobias como aeróbicas y se dan dentro de los drenajes del sistema. Cualquier tanque séptico debe de ser limpiado de forma periódica, la frecuencia de limpieza depende del tamaño del tanque, al momento de la limpieza la totalidad de los lodos no debe de ser removida del tanque, se acostumbra a dejar un 20% de lodos y se debe de certificar que los lodos van a ser dispuestos de forma correcta ya sea en una planta de tratamiento o en un relleno sanitario. La clave del buen funcionamiento de un sistema de tratamiento de aguas residuales depende de dos aspectos fundamentales: 1. El tanque séptico colocado tenga la capacidad e sedimentar los sólidos del sistema y que este a la vez produzca la biodegradación anaerobia dentro del sistema i. La relación de largo y ancho de una tanque séptico es de 1 a 3 o bien se puede calcular la longitud que requiere una partícula para sedimentar, por lo general esta distancia ronda 1.5m como mínimo, esta es la separación que debe de existir entre el tubo de salida y el tubo de entrada ii. EL dimensionamiento de tanque séptico está dado por la cantidad de usuarios del sistema, pero nunca deberá de tener una capacidad inferior a 1200 litros. iii. Las tuberías de entrada y salida del tanque séptico deben de contar con deflectores que eviten el ingreso de natas a los drenajes y el exceso de agitación dentro del tanque en el momento que ingresa el agua al sistema iv. Las paredes del tanque deben de ser hermética y cerradas, nunca se debe de construir un tanque séptico si fondo v. La orientación del tanque séptico deben ser de ingreso y salida por la mayor separación en caso que el sistema sea rectangular 2. Un adecuado sistema de drenajes que tenga la capacidad de infiltrar al suelo todo el agua que se produce en la vivienda, la capacidad de infiltración del drenaje está relacionada directamente con la capacidad de infiltración del suelo y no con la longitud de drenajes que se instalen. i. Recordar hacer las pruebas de infiltración al terreno ii. Se debe de contar con área mínima de zona verde para poder construir este sistema iii. Es posible instalar pozos de absorción para disminuir la longitud de los drenajes Se deben de respetar los retiros que deben de guardar los sistemas de tratamiento de aguas residuales con respeto a los colindantes, estos son los siguientes: 1. El tanque séptico a la vivienda se debe de respetar un retiro de 1.5m de separación 2. Los drenajes deben de respetar un retiro de 1m al colindante 3. Los pozos de absorción deben de guardar un retiro de 3m a los colindantes

2 2 El sistema de colocación de los drenajes debe de ser en forma de pata de gallo cuando el terreno lo permite, cuando la pendiente sea superior al 10% e inferior al 30% se hace tipo grada en donde van bajando paulatinamente, si la pendiente del terreno es superior al 30% no se recomienda la construcción de un sistema de drenajes. Dentro de un tanque séptico se deben de diseñar y contemplar varias capas para almacenamientos estas son: 1. Zona de almacenamiento en el fondo del tanque, en esta zona se van a acumular los sólidos y lodos, estos deben de ser removidos periódicamente 2. Zona intermedia, esta es una zona de sedimentación y biodigestión, en esta zona se encuentra la material líquida y sólida suspendida, en la parte superior de esta zona se encuentran las natas. 3. Zona libre, esta es una zona de un tamaño apropiado para que se acumulen los gases producidos por el proceso de descomposición anaerobio, estos gases deben de ser extraídos de esta zona por medio de tubería y llevados a zonas de ventilación apropiados El sistema de drenaje está compuesto por los siguientes elementos: 1. Tubería perforada para filtración del agua al suelos 2. Debajo de la tubería piedra tipo papa o bola con un diámetro máximo de 50mm 3. El espesor de la tubería debe de estar conformado por piedra cuarta 4. Por encima de la tubería debe existir una capa de 10 cm de piedra quinta 5. Se cierra el drenaje con una capa final de arena de 10cm de espesor 6. Recuerde que en un drenaje se dan dos procesos uno de infiltración al subsuelo y otro de evaporación, así que si el drenaje está cubierto, la longitud del mismo debe de ser aumentada, es por eso que los drenajes nunca deben de ser cubiertos con plástico negro, este evita la evaporación del agua, si se quiere cubrir con algún material que evite que la tierra llegue a obstruir el drenaje lo correcto es utilizar un geotextil. De acuerdo a estudios realizados para algunas entidades se tiene que para climas cálidos como el de Costa Rica los sistemas de tanques sépticos la remoción de DBO del 70% y los sólidos suspendidos son removidos en un 80% Cálculo de la capacidad del tanque séptico de una vivienda. El cálculo de la capacidad parte la elección adecuada de la dotación que se le va a dar al sistema de acuerdo a la tablas vistas anteriormente, y se elige un coeficiente de retorno que varía entre el 70 al 80% Para efectos de nuestros se va a utilizar un porcentaje de retorno de 75% Se recomienda que la profundidad mínima del líquido en un tanque séptico no sea inferior a 1m El caudal a utilizar para el diseño de un sistema de tanque séptico es el siguiente: Q = q*cr l/p/d q = es la dotación (l/p/d) Cr = coeficiente de retorno adimensional (valor entre 0.70 a 0.80)

3 3 Volumen para sedimentación: Vs = 10 3 P q th Vs: Volumen para sedimentación en (m³) P: Población a atender q: el caudal (litros/día) de aguas a tratar th: Tiempo de retención hidráulica para el proceso, considerar por lo menos 1 día Volumen para biodigestión Vb = (0.5) 10 3 (P td) Vb: Volumen para biodigestión P : Población a atender Td: Es el tiempo de retención requerido para la biodigestión de materia orgánica. Se calcula con la siguiente expresión: td = T Ecuación 1 T: es la temperatura en grados Celsius del agua (Se toma para Costa Rica una temperatura promedio de 22 C) Volumen para almacenamiento de lodos digeridos: Va = 10 3 r P (n ( td 365 ) r = es un factor que caracteriza las aguas y en consecuencia los lodos que se producirán, para efectos de sistemas domésticos se r=40, cuando al taque séptico llegan todas las aguas residuales de la vivienda, si solamente van a llegar aguas sanitarios (Inodoros) r = 30 p = Población a atender n = es el periodo entre limpiezas o remoción de lodos que se desea definir en años td = es el tiempo de retención requerido para la biodigestión de materia orgánica, se calcula con la ecuación 1 Volumen total de líquido del tanque es: Vt = Vs + Vb + Va (m 3 ) Determinación de las dimensiones internas de un tanque rectangular: Se fija el ancho a

4 4 El valor de la longitud es: L = 3xa La profundidad de los líquidos se obtendría: H = Vt/(axL) Es recomendable limpiar regularmente los tanques sépticos, los periodos de limpieza más comunes son 1 o 2 años, no se recomienda que los periodos de limpieza excedan los 5 años. Recomendaciones para la utilización de tanques sépticos: 1. Los tanques pueden ser rectangulares o circulares, en caso que sea rectangular el ancho mínimo es de 60cm, si es circular la separación mínima entre tubos debe de ser de 1.5m 2. La profundidad de líquido puede variar, pero se recomienda que nunca sea inferior a 75cm ni superior a 1.50m 3. Colocar registros a la entrada y salida del sistema 4. Colocar también un registro que facilite la limpieza del sistema 5. Prologar las Ts de entrada y salida del sistema al menos 40cm por debajo del nivel de agua y dejarlos por lo menos a 5cm del fondo de la losa. 6. La altura libre entre el nivel de agua y la losa superior no debe ser inferior a 25cm 7. Se debe de dejar una diferencia de nivel entre la entrada y la salida del tanque de al menos 7.5cm 8. Se debe de dejar una tubería para evacuar los gases que se producen dentro del tanque. 9. En caso que se utilice un tanque séptico de concreto se debe de lujar repellar e impermeabilizar las paredes internas del tanque. Tratamiento alternativo para las aguas residuales domésticas Las aguas residuales domesticas son tratadas regularmente en sitios en donde no se cuenta con un red de alcantarillado sanitario por medio de tanques sépticos y drenajes. Es importante no olvidar darle a estas aguas pretratamiento por medio de trampas de grasas ubicada a la salidas del sistema de aguas de cocina, este sistema es primordial para evitar que grasas y aceites lleguen a los drenajes y los obstruyan, recuerde que estas trampas de grasas deben de recibir limpieza periódica y los residuos de dichas trampas se deben de disponer como residuos sólidos. El tratamiento primario que se le da a las aguas domesticas consiste en una fosa séptica en donde por gravedad son sedimentados los sólidos. Una vez que el agua se clarifica esta pasa a un sistema de drenajes en donde por medio de vertido al subsuelo se termina de depurar conforme va descendiendo entre las diferentes capas que conforman el suelo. Pero; cómo podemos mejorar este sistema de tratamiento? Existen varios sistemas que pueden ser utilizados para depurar aún más aguas residuales, de los cuales vamos a hacer una referencia breve: 1. Tanque séptico de doble cámara: este sistema nos permite mejorar la eliminación de sólidos y por medio del tratamiento anaeróbico depurar más aguas al tener un primer tanque que retiene la mayor cantidad de sólidos y un segundo tanque que clarifica más el agua, una variante de este sistema consiste en colocar dos tanques sépticos en serie. 2. Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente: este se colocado después del tanque séptico, se utiliza como un sistema de tratamiento secundario y los drenajes pasan a ser un sistema terciario, este tanque pueden ser

5 5 adaptado a partir de una tanque de agua circular; se recomienda usarlo en sitios de recarga de mantos acuíferos, ya que este permite depurar mejor el agua a verter a los drenajes. 3. Humedales naturales: en vez de utilizar drenajes se pueden instalar humedales naturales para depuración de agua, estos actúan tanto como drenajes así como humedales, generando una mayor depuración del agua y también ayudando a evapotranspirar parte del efluente al medio ambiente.

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