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MEMORIAS DE CÁLCULO

El sistema de tratamiento de aguas residuales domésticas propuesto para las viviendas del sector rural que no tienen posibilidad de conexión a sistemas de alcantarillados que ofrecen las empresas de servicios públicos, está compuesto por una unidad de tanque séptico con una cámara y un filtro anaerobio de flujo ascendente (FAFA. En este documento se describirá los procedimientos de diseño junto con sus planos respectivos.

TANQUE SÉPTICO

El tanque séptico es un sistema primario utilizado en sitios desprovistos de redes públicas de alcantarillado (RAS – TÍTULO E, 2000). Esta situación aplica en general para el sector rural, por lo tanto sería una solución al saneamiento de las aguas residuales generadas, mitigando los impactos que se generan al suelo y cuerpos de agua.

Caudal de diseño (Q)

El caudal de diseño se calcula a partir de las personas que viven en la residencia. De acuerdo al RAS 2000, el aporte per cápita de aguas residuales para personas del sector rural puede aproximarse a los 150 l/día persona, lo que resultaría en un aporte de 750 l/día, si se considera una población de 5 habitantes en la vivienda.

El caudal de diseño (Q) es de 750 l/día o 0.75 m3/día

Número de compartimientos

Se diseñó con un compartimento y un filtro FAFA con un diseño en la tubería de entrada y salida de tal forma que garantiza una alta separación hidráulica  reduciendo el mezclado, el cual ocurre por oscilación o turbulencia del agua (IDEAM et al, 2004). Ambos compartimentos están conectados mediante un codo sumergido, el cual cumple la función de retener las partículas flotantes, basuras y grasas generadas que pueden obstaculizar el tratamiento en etapas posteriores.

Dimensiones del tanque séptico

Considerando los criterios de diseño de la bibliografía, se sugiere un ancho no menor de 0.80 m, que la relación largo/ancho sea mínimo 2:1 y máximo 4:1 y que la profundidad esté entre 1.2 y 2.2 m (RAS – TÍTULO E, 2000, IDEAM et al, 2004).

El diseño de Coambiental tiene las siguientes medidas:

 Ancho de 1.13 metros.

 Largo de 2.38 metros.

Profundidad: 0.97 metros

Nota: El pozo séptico de Coambiental cumple con los criterios de diseño del RAS  2000

Tiempo de retención hidráulica (TRH), en el compartimiento 1 o depósito

El TRH se calcula a partir del caudal de diseño y el volumen efectivo del  compartimiento 1 (1.334 m3), así:

TRH= Volumen del sistema/ Q diseño

TRH= 1.334/0.75 = 1.78 d

El TRH puede estar entre 1 y 3

Nota: El tanque de Coambiental cumple con el tiempo de retención hidráulica, para asegurar los procesos de sedimentación y un alto rendimiento en el tratamiento biológico.

Aberturas de inspección

Para facilitar la limpieza e inspección del tanque séptico, se establece la construcción de una abertura o acceso para cada compartimiento, resultando 2 en total.

Luego de llevarse a cabo un tratamiento donde se retienen sólidos livianos, se sedimentan material suspendido y se degrada parcialmente por vía biológica algunos componentes orgánicos, se conecta a este tanque con otro sistema contiguo para optimizar el tratamiento de los componentes orgánicos (DBO). Ese sistema diseñado es un filtro anaerobio de flujo ascendente (FAFA), y a continuación se mostrará los principales criterios de diseño y su dimensionamiento.

FILTRO ANAEROBIO DE FLUJO ASCENDENTE (FAFA)

El FAFA es un reactor diseñado para llevar a cabo un tratamiento anaerobio empleando un crecimiento de biomasa (poblaciones microbiológicas) por adherencia a un medio de soporte o lecho que puede ser de grava o relleno sintético (Ramalho, 1993). Es llamado de flujo ascendente porque la entrada del agua residual al sistema se hace por el punto más bajo y el sentido del flujo dentro del filtro asciende a través del medio de soporte hasta llegar  a la salida. Este sistema se construye con el objetivo de tratar las aguas provenientes del tanque séptico.

De acuerdo a la bibliografía, son sistemas eficaces que pueden alcanzar remociones de hasta 90% en DBO y 75% en SST, que complementado con las remociones que ocurren en el sistema primario (tanque séptico), cumpliría con la norma de vertimientos.

Material de soporte

El material de soporte utilizado es de alto: 5 cms, estando en el rango sugerido por el RAS 2000  de entre 4 y 7 cm.

Dimensiones del FAFA

En este componente se especifican el largo, ancho y profundidad del sistema para luego calcular el volumen efectivo. Con este último componente se calcula el TRH buscando que esté dentro del rango sugerido en el RAS 2000 de 2 a 12 hr.

Criterios para el FAFA:

Ancho es 1.13 m y el largo en 0.88 m.

La profundidad puede estar entre 0.8 m y 2 m (IDEAM et al, 2004), al estar contiguo al tanque séptico se opta por tener la misma profundidad de 0.97 m.

El filtro FAFA del sistema fue construido para tener un volumen efectivo de 0.769 m3

Volumen efectivo del FAFA: 0.769 m3

El volumen del FAFA es: 1.13*0.88*0.97= 0.9 M3

Tiempo de retención hidráulica (TRH)

TRH= Volumen del sistema/Q diseño = 0.9/0.769

TRH= 1.1 día = 26.4 horas

El filtro FAFA cumple ya que tiene un tiempo de retención hidráulica de 26 horas

De aquí saldría el efluente tratado al sistema de lecho de infiltración.

Lecho de infiltración

El objeto de este sistema, es repartir las aguas efluentes en el subsuelo, el cual al filtrar las mismas por sus poros, le devuelve la mayor parte de sus propiedades. (Colombit 2006).

Los lechos se construyen en lugares que debe cumplir con ciertas características. Se deben cumplir las siguientes distancias:

Pozo de agua 10 m
Límites de propiedad 1.5 m
Corrientes de agua 30 m
Árboles grandes 3 m
Caminos peatonales 1.5 m

 Fuente Eternit

Para su diseño se tuvo en cuenta parámetros establecidos en la bibliografía (RAS-TÍTULO E, 2000; Colombit, 2006; Eternit, s.f), los cuales se enuncian a continuación.

ü  Longitud: 35 m. En la bibliografía se establece que para un suelo caracterizado por arena fina o tierra gredosa suelta se recomienda una longitud de 37 m, lo cual es cercano a lo diseñado.

ü  Pendiente: 1%. En la bibliografía se establece la pendiente de 0.5%, estando en el rango especificado.

ü  Diámetro de tubería: 3 pulgadas. Aunque en la bibliografía se habla de 4 pulgadas, en este caso se optó por una menor teniendo en cuenta su bajo caudal y también buscando la optimización de costos.

ü  Configuración tubería: En la tubería se hacen perforaciones para facilitar la infiltración en el suelo. Para tal fin, se realiza una serie de perforaciones en dos líneas, con broca de 3/16 separadas de 5 a 10 cm entra cada una.

ü  Configuración zanja de infiltración: De acuerdo a Colombit (2006), sobre la base de dicha zanja, se dispondrá una cama de 15 cm de altura con gravilla de 1 a 2 pulgadas de diámetro. Sobre ésta, se harán descansar los tubos con sus perforaciones orientadas hacia abajo, se completará el relleno con otros 12 de gravilla y finalmente se completará el relleno con el material común sobrante de la excavación.

El sistema expuesto para el tratamiento de las aguas residuales domésticas comprende un sistema primario capaz de retener sólidos y degradar algunos compuestos orgánicos, complementado por un sistema de filtración para que se depuren la carga remanente. Por lo tanto este sistema es adecuado para el tratamiento de las aguas residuales generadas sin causar afectaciones al ambiente.

BIBLIOGRAFÍA

  • COLOMBIT (2006). Manual sistema séptico.
  • ETERNIT (s.f) “Tanque séptico”. 10pp
  • IDEAM, CINARA &UTP (2004). Informe caracterización de tecnologías para el control de la contaminación por aguas residuales domésticas. Cali.
  • RAMALHO, R.S. (1993). TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES. Barcelona, Ed. Reverte. 705 pp.
  • RAS – TÍTULO E 2000. Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico. Ministerio de Desarrollo Económico.