EL USO DE ZANJAS DE OXIDACION EN EL TRATAMIENTO DE

EL USO DE ZANJAS DE OXIDACION EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS CLOACALES PROCEDEKTES DE COLECTIVIDADES PEQUERAS”

J. K. BAARS

Jefe, Departamento de Higiene del ilgua, el Suelo y el Aire, Instituto de Investigaciones de Ingenieráu de Sal& Pública (T.N.O.), Consejo -Vacional de Investigaciones Sanilarius (T.ní.O.), La Haya,

Paises Bajos

IPÍTRODGCCION

El aumento de la población y de la industria aumenta a su vez el volumen de aguas residuales. En muchos lugares, donde hasta ahora la simple dilución de éstas en las aguas superficiales ha sido el medio habitual de eliminarlas, hay que tomar otras medidas. Con frecuencia, es necesario el tratamiento biológico completo, incluso en colectividades pequeñas. La depuración de las aguas cloacales domésticas de una población no menor de 50.000 habitantes, cuesta, mediante este tratamiento, alrededor de US $1,50 per ca-

pita al año. Esta cifra se considera razonable. Sin embargo, cuando la población es menor de 10.000 habitantes, el costo, por des- gracia, aumenta en grado considerable y puede llegar a ser varias veces mayor que el mencionado, debido sobre todo a la mayor in- versión per capita que requiere este tipo de instalación.

La laguna de oxidación, donde las aguas residuales se tratan también con oxígeno, bien se obtenga del aire o se produzca de otro modo, ha de tener una gran superficie, o sea, de unos 5 m2. por habitante. Sin embargo, no siempre se cuenta con esta superficie, con lo cual la aplicación del sistema está limitada.

Nuestro mejor aliado en todos estos modos de purificación es el oxígeno, y vale la pena considerar si es posible (utilizando el oxígeno en distinta forma) vencer las dificultades indicadas. Por consiguiente, veamos, en primer lugar, lo que es necesario para el

* Trabajo presentado en el Séptimo Seminario Europeo de Ingenieros Sanitarios, convocado por la Oficina Regional de la OMS para Europa, en octubre de 1960. Publicado en inglés en el Bulletin oj the World Health Organization, Vol. 26, iYo. 4, 1962.

tratamiento biolbgico completo por medio del sistema convencional de lodos activados en su forma más simple.

El primer paso, después del pasaje del agua cloaca1 por las rejillas, es la presedi- mentación, la que require un tanque de concreto, de decantación primaria, y un método de eliminación dr lodo crudo, de ordinario un tanque de digestión, de concreto también. En la seguilda fase, en la cual aparece el lodo activado, sc utilizan tanques de aeración, asimismo de concreto. En la tercera fase, las aguas negras depuradas vuelven a separarse del lodo en un tanque para lodo húmico, también de concreto. Han de construirse dispositivos apropiados para enviar de nuevo la cantidad necesaria de lodo circulante a los tanques de aeración. Además de lo dicho, hay que tomar medidas para tratar el lodo sobrante, que no puede desecarse sin tratamiento previo. La sección cuarta de la instalaci6n consiste en el tanque de digestión, del cual el lodo fermentado pasa a los lechos de secado. Así, pues, los productos finales son aguas negras depuradas y lodos desecados.

Estas consideraciones llevaron a plantear las cuestiones siguientes sobre la depuración de aguas cloacales en las colectividades pequeñas. 2% posible prescindir de parte de las costosas estructuras dc concreto que el proceso convencional del sistema dp lodos activados requiere y, además, intensificar el suministro de oxígeno en comparación con el de las lagunas de oxidación? En caso afirmativo , icuáles serían las consecuencias si la calidad del efluente hubiera de ser la de los efluentes de los otros dos sistemas, es decir, del todo depurados?

Investigaciones hechas en el Instituto de

196 .z 2.

~farzo 19&?] ZANJAS DE OXIDACIOS EN EL TRATAMIESTO DE AGUAS CLOACALES 197

Investigaciones de Ingeniería de Salud Pública (TX-O.), de La Haya, por el Dr. A. Pasveer (l-3) han dado los resultados siguientes :

1) Aumentando la cantidad de oxígeno para una DB0 determinada (g. de oxígeno por g. de DB0 igual a 2 : 1, en vez de 1,s : 1 aproximadamente en el sistema convencional), es posible oxidar el lodo primario.

2) Puede obtenerse un efluente del todo depurado y un lodo en un estado avanzado de mineralización mediante el tanque de aeración, si éste tiene una capacidad de 300 litros por 54 g. de DBO, lo que permite la detención de las aguas cloacales durante 3 días en los tanques de aeración y, al mismo tiempo, da mayor capacidad estabilizadora a las cargas máximas.

3) El lodo procedente del referido tanque de aeración se oxida hasta tal punto que puede desecarse tal y como está, sin que sea necesario tanque de digestión alguno para el lodo restante.

4) La función del tanque para lodo húmico puede combinarse con la del tanque de aeración, interrumpiendo ésta durante cierto tiempo a fin de que el lodo se sedimente, y el líquido sobrenadante, claro y depurado por entero, pueda extraerse. Otra manera de alcanzar el mismo fin es combinar la zanja principal con una o dos zanjas auxiliares.

LA ZANJA

Consideraciones generales

La única parte del sistema convencional conservada, es el tanque de aeración. Cuando el costo ha de reducirse lo más posible y el suelo es de buena composición, dicho tanque puede ser, en principio, una simple zanja circular (Fig. 1). En ésta la mezcla líquida tiene que circular a una velocidad de 25 a 30 cm. por segundo, a fin de que los flóculos de lodo se mantengan en suspensión. Cuando se utiliza el sistema intermitente, el equipo ha de ser tal que, aun después de que el agua haya estado en reposo para clarificarse, dicha velocidad de 2.5 a 30 cm. por segundo pueda

FIG. l.-Zanja de oxidación en Dreischor.

recuperarse una vez que la aeración se reanude. Para la aeración y la propulsión se ha elegido una especie de molinete (Fig. 2) que no sólo hace que penetren en el agua grandes cantidades de oxígeno sino que, al mismo tiempo, pone la mezcla líquida en circulación a la velocidad deseada. Este equipo se basa en el molinete de escobillas clásico de Kessener y fue ideado por Baar y Muskat en el Instituto de Investigaciones de Ingeniería de Salud Pública (T.S.O.) (4). La Fig. 3 muestra que la cantidad de oxígeno disuelto en el agua depende de la velocidad de rotación y de la profundidad de inmersión de las aspas del molinete. En condiciones de funcionamiento normal (75 revoluciones por minuto), el molinete disuelve en el agua alrededor de 3.000 g. de 03 por kilovatio, lo cual supone una eficacia por lo menos igual a la del tipo convencional.

FIG. 2.-Tipo de molinete construido especial- mente para zanjas de aeración.

L: A

198 BOLETIN DE LA OFICINA SANITARIA PANAMERICANA

FIG. 3.-Datos del molinete

KW

SECCION A A

DATOS TECNICOS

DIAMETRO DI1 MOLINETE

FtlRIA DEL DIENTE RECTANGULAR

ASPAS 5 x 15 cm.

ESPACIO INTERMEDIO

POSICION DE LAS ASPAS

- VELOCIOAO DE ROTACION [r. p m.] g’h/H

PROFUNDIDAD DE INMERSION 8 cm = -~.~.............__..

,6 Cm = -.-.-.-

24 cm = 30 cm = ---------

WKWH

0 5400 LL EI < :: 4600

giz 2 c, 3800

zz 2 5 3000 G 2 z 2200

1 1400 60 80 100 120 140 160

- VELOCIDAD DE ROTACION Ir p m ] - VELOCIOAD DE AOTACION 11 q m ]

A este respecto, hay que hacer una ohser- vación esencial. Si la capacidad de la zanja elegida es mayor que la que nertsita la carga real, en previsión de posibles necesidades en un futuro remoto, podria suponerse que, incluso ron el ligero grado de inmersión entonces necesario para proporcionar tan rc- ducido suministro dc osrgeno, la mezcla líquida rirrularía n la velocidad deseada. Sin

embargo, est#o no suwdc. Cuando las condiciones se hacrn demasiado extremas, la zanja ha de ahrirsr para la carga real, y ampliarse después.

Por otra parte, cuando las aguas cloacales de muy elevada TIRO hayan de depurarse y sca preciso suministrar grandrs caantidades dc oxígeno, es indispcnsahle una gran profundidad de inmcrsi/,n. En tales circunstan-

d’fU%O í963] ZANJAS DE OXIDACIOS Eh- EL TRATAMIENTO DE AGUAS CLOACALES 199

cias, la velocidad de circulación en la zanja puede llegar a ser demasiado alta, y reducir la diferencia entre la velocidad de las aspas del molinete aerador y la del agua. Entonces, habrá que tomar medidas especiales para aminorar la velocidad de ésta mediante deflectores perforados.

Las aguas cloacales crudas pasan a través de una rejilla de barras (espacio entre éstas: de 5 a 8 cm.). No se aplica desarenador.

Forma de la zanja

Cuando se utilice una sola zanja, lo cual ocurrirá en la mayoría de las colectividades muy pequeñas (hasta 1 .OOO habitantes), ésta habrá de desempeñar dos funciones: la de aeración y la de clarificación; y ambos

L procesos han de alternarse. Esto se llama sistema intermitente (tipo 1 de la Fig. 4).

Si se utiliza para sedimentación una zanja auxiliar especial, será posible una operación casi continua. En el caso de dos zanjas auxiliares (tipo 3 de la Fig. 4), el funciona-

,- miento continuo es posible siempre, segím se

explica en detalle más adelante. Es indudable que una zanja donde se efectúe la aeración durante 24 horas, combinada con un tanque convencional para lodo húmico para efectuar la sedimentación, proporciona, asimismo, un sistema continuo. Sin embargo, en este caso habrá de utilizarse una estructura de concreto que, a veces, puede resultar costosa,

por lo cual los argumentos en favor de esta solución deben ser muy apremiantes.

A veces se abren zanjas gemelas que funcionan como estanques de sedimentación y de aeración, alternativamente. Ambas, que estarán conectadas, tienen un molinete y un canal de desagüe (5).

Los molinetes hacen circular el agua cloaca1 a una velocidad de 25 a 30 cm. por segundo. En las instalaciones que hoy funcionan en los Países Bajos, se ha visto que es posible la utilización de simples zanjas de tierra, siempre y cuando el terreno sea arenoso o arcilloso (Fig. 5). Xo obstante, donde el terreno sea flojo, o cuando se desee seguridad completa en t,oda clase de cir-

FIG. 4.-Distintos tipos de zanjas

PROCEDIMIENTO

TOMA Ial I MOLINETE (LI] I SALIDA [cl I

c c

- a

I = INTERMITENTE C =CONTINUO


FIG. 5.-La zanja de oxidación en su forma más simple, poco después de iniciar la operación. espuma desaparece cuando se forma suficiente lodo.

La

cunstancias, la zanja puede revestirse de bloques o losas de concreto o piedra, etc. (Fig. 6). En nuestra opinión, un circuito de concreto armado es del todo innecesario en climas templados o cálidos, ya que todos los gastos innecesarios deben evitarse, al objeto de que la depuración de aguas cloacales sea posible en la mayoría de los casos. Sin embargo, en países de muy baja temperatura invernal debe procurarse que la zanja sea más estrecha y honda, para facilitar el cu- brirla, y en este caso pudiera resultar ventajoso el refuerzo de su construcción.

DIFEREXTES METODOS l>E FUSCIOXAMIEXTO

El sistema intermitente

Este es el sistema elegido cuando la red de alcantarillado tiene cierta capacidad de almacenaje. La zanja tiene un volumen de 300 lt. por carga de 5-1 g. de DB0 y una profundidad aproximada de 1 m. Las pendientes son de 1: 1,5 y donde el suelo es muy bueno el gradiente puede ser hasta de 1: 1. Las aguas cloacales crudas pueden acumularse en el sistema de alcantarillado y verterse, mediante bomba, en la zanja sólo en momen- tos determinados o después de que hayan alcanzado cierto nivel en el sistema de alcantarillado. En un tiempo fijado ant,es que la bomba elevadora del agua cloaca1 cruda se ponga en marcha, el molinete se para y el

lodo se sedimenta. Cuando la) bomba empieza a funcionar y el nivel del líquido en la zanja se eleva, el agua clara y depurada. sale mediante un sifón. Poco después de extraer el agua cloaca1 cruda de la alcantarilla por medio de la bomba, y de verterla en la zanja, cuando el nivel del líquido ha descendido lo suficiente, la corriente que fluye por el sifón se interrumpe y a los pocos minutos el molinete empieza a girar de nuevo. En- tonces, el lodo sedimentado vuelve una vez más al estado de suspensión.

Cuando el sistema de alcantarillado sólo tiene una capacidad de almacenaje pequeña, la operación de bombeo puede hacerse con más frecuencia (por ejemplo, con una bomba espiral) que la extracción

FIG. G.-Zanja de oxidación en Thungen (Alemania). r- -

h?UrZO &?@?] ZANJAS DE OXIDACION EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS CLOACALES 201

del agua. En ese caso, el molinete funciona a menor profundidad de inmersión justo después de la descarga, y la profundidad del mismo aumenta sólo gradualmente después de varios períodos de bombeo. Debe disponerse lo necesario para que, antes de verter en la zanja el resto de las aguas cloacales crudas, el molinete haya dejado de funcionar, a fin de lograr la clarificación de la mezcla líquida antes de que se inicie la descarga.

Una instalación típica de esta clase es la de Voorschoten, en la cual las aguas cloacales domésticas de 360 habitantes (calculadas a razón de 54 g. de DB0 por habitante y día) se purifican en una zanja de 120 m!. de capacidad. El efluente tiene, de ordinario, una DB0 de unas 10 p.p.m. En este caso, el sistema capta, asimismo, cantidades variables de agua subterránea, por lo que el caudal diario alcanza a veces los 70 m3. (Fig. 7). Esto no importa, ya que el diseño básico es para 300 litros por 54 g. de DBO. La instalación funciona desde 1954.

El sistema continuo (tipo 3 de la Fig. 1, se muestra en detalle en las Figs. 8 y 9).

En una parte del sistema-es decir, la zanja principal (dos tercios del volumen total)-la mezcla líquida está en circulación durante 24 horas y en una de las dos zanjas laterales el agua está siempre en reposo y clarificada. El tubo de salida desciende a verter en esta zanja lateral y por cada cantidad de aguas cloacales crudas que entren en la zanja principal, se descarga un volumen igual de efluente depurado por completo. El volumen de cada zanja lateral, en este caso un sexto del volumen total, garantiza que, incluso con cargas máximas (iguales a 10 70 del caudal diario en una hora) habrá una detención de cinco horas, como mínimo. Aun con una precipitación pluvial de 3 veces el caudal diario, queda aún una hora y cuarto para clarificación. La sección transversal de la zanja es aproximadamente la misma del sistema intermitente.

Una instalación de este tipo, con una capacidad equivalente a una población de 2.500 habitantes, está funcionando desde

FIG. 7.-Instalación en Voorschoten, donde se iniciaron los experimentos en 1954.

hace tres años y produce un efluente com- pletamente depurado (DB0 menor de 10 p.p.m.) (cuadro KO. 1).

Habiendo analizado en general las dis- tintas formas de funcionamiento (son posibles múltiples variaciones, según convenga a las situaciones típicas locales), puede ser de interés considerar algunos puntos esenciales de la instalación.

L-4 ESTACIOS DE BOMBEO

Las aguas cloacales crudas se vierten en la zanja por medio de bombas centrífugas ordinarias. So es necesario utilizar triturador alguno, puesto que las aguas cloacales se encuentran en un estado de completa homo- geneidad tras haber circulado, por medio del molinete, mezcladas con el agua de la zanja, a una velocidad de 25 a 30 cm. por segundo. Se puede emplear una rejilla frente a las bombas para evitar que penetren en la caseta de las bombas o en la zanja trozos de madera, etc.

EL MOLKYETE DE AERACION

Además de lo ya dicho acerca de la capacidad de aeración del molinete, deben hacerse unas cuantas observaciones más.

Por ejemplo, el hecho de que en la zanja haya una carga para 1.000 habitantes, significa que serán necesarios 108.000 g. de oxígeno (1.000 X 54 X 2) por cada 24 horas, ó 4.500 g. de oxígeno por hora, en un


FIG. &-Instalación en Soordwijk (2.500 habitantes) : sistema continuo.

I

1 I

I I I

“2 z

MOLINETE C --v-B ---- - ---- ---------

DESCARGA - TUBO 1

MOLINETE 0 ---------------------

DESCARGA - TUBO II -------,- .--- ---

DERRAME

FIG. S.-Instalación en Koordwijk (2.500 habitantes): vista de conjunto.

ii’fCLW0 l%!?] ZANJAS DE OXIDACION EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS CLOACALES 203

CUADRO No. I.-Resultados de la depuración mediante zanja de oxidación en Noordwi.ik.*

i- emes de 1959

Marzo.. Abril. Mayo...... Junio. Julio. Agosto..... Septiembre Octubre.. Noviembre

. .._

. . . . . .

Afluente

KMnOd DB0 NH4. --

514 380 67 307 278 83 283 570 111 298 392 125 251 310 111 298 353 117 155 336 100 187 324 100 272 363 125

Prot. NHa.

* AnBisis hecho por la Junta Regional de Agua

sistema continuo. (Cuando los molinetes funcionan intermitentemente, habrá que aumentar la capacidad de aeración por hora). La Fig. 3 indica que esto puede lograrse con un molinete de 2 m. y una inmersión de 10 cm. aproximadamente. Para 1 .OOO habitantes, la zanja tiene un volumen de 300 m3. En estas circunstancias, la circulación será suficiente.

El molinete se monta, bien en una base de concreto, que contiene las dos chumaceras del eje, o se suspende de la parte in- ferior de una estructura de acero. La única condición es que ambas chumaceras queden bien fijas a fin de evitar todo movimiento independiente.

Cuando se empleen bases de concreto debe procurarse no reducir demasiado la superficie humedecida de la zanja, ya que cualquier angostura de cierta consideración puede aminorar la velocidad de circulación del agua. Esto, a su vez, puede producir depósitos de lodo, y retardar así notable- mente el pleno funcionamiento de la instala- ción en especial cuando se inicie una opera- ción nueva.

En cuanto a la protección contra las heladas, en un clima frío, el hielo puede formarse en la superficie de la mezcla líquida, puesto que el período de detención en la zanja es de tres días. Deben tomarse pre- cauciones para mantener el molinete y sus alrededores inmediatos libres de hielo, 10

T

E

-

I ;MnO‘ DB0 iiH4.

109 12 63 96 13 71 95 17 18 71 7 0,3 81 3 ‘JI6 77 10 4 63 2 195 49 12 1,3 62 5 175

Efluente

Pd. NI%.

2 2 1 028 029 193 078 1,4 023

-

-_

-

- NO; NO; 02

092 Trazas 3,2 0,1 Trazas 074

25 3 2,6 2 44 1,3 03 25 1,3 12 40 4,4 077 50 Ir6 173 50 1,6 1,3 67 272

-

cual se logra, bien cubriendo el agua por cualquier medio, o bien por calefacción de rayos infrarrojos. La capa de hielo del resto de la zanja proporciona cierto aislamiento contra las heladas. Incluso si el molinete debe detenerse por una razón u otra y no puede ponerse de nuevo en funcionamiento, la zanja puede actuar como depósito de pre- sedimentación, quedando el efluente purif?- cado ~510 en parte, en condiciones de frío extremo. Sin embargo, en tales circunstancias, las reacciones biológicas se retardan considerablemente, así que puede aceptarse incluso la congelación total de la zanja. Cuando ocurre el deshielo, la purificación biológica se reanuda, incluso a menos de 5°C. En Noruega, se está haciendo acopio de experiencia en esta clase de condiciones.

EL DISPOSITIVO DE DESCARGA

Se ha mencionado ya el sifón, en relación con el sistema intermitente, como dispositivo de descarga de gran cantidad de agua en poco tiempo, así como de brusca interrup- ción de la corriente cuando el nivel del líquido en la zanja ha descendido lo bastante y el molinete ha de funcionar de nuevo. En este caso no puede utilizarse un vertedero corriente, ya que es esencial evitar la descarga de efluente acompañado de flóculos de lodo. En una zanja tipo 1 (Fig. 4), también se utilizó con éxito un tubo de goma de diámetro suficiente (véase Fig. 10).

204 BOLETIN DE LA OFICINA SAKITARIA PANAMERICAXA

FIG. lo.--Dispositivo de descarga para el sistema intermitente.

% .k

En el tipo 3, el sistema de descarga puede consistir en dos tubos de goma, los cuales se sumergen alternativamente en las zanjas auxiliares que contienen líquido clarificado. También en este caso, un interruptor de seguridad impide que el molinete de una de las zanjas laterales se ponga en funcionamiento cuando el tubo continúa sumergido. También son asimismo posibles otras soluciones, por ejemplo: una artesa inclinada hacia un lado, puede emplearse como descarga. Esta solución puede utilizarse con el tipo 2.

EL LODO

Al seguir este sistema de aguas cloacales de origen doméstico, después de cierto tiempo se forman flóculos de depurar lodo más pesados que se sedimentan fácilmente. El indice volumétrico del lodo es por lo general de 30 a 40, después de una hora. La cantidad de lodo en la zanja es de 4 g./lt. aproxima’damente, de suerte que, en el cono Imhoff, se obtiene, pasada una hora, un volumen de lodo de 150 a 200 ml. Esto suscita otaro punto, a saber, la carga de lodo, que es extremadamente baja: de un vigésimo a un décimo, poco más o menos, de la carga corres- pondiente al mét’odo convencional de lodos activados.

La producción de lodo per ca.pita y día puede calcularse en no mayor de 30 g. Como

el volumen de la zanja es unas doce veces mayor que el del tanque convencional de aeración, el propio lodo se mantiene también por mucho más tiempo en este medio aeróbico y se produce mineralización. El resultado es que este lodo, cuando se pone en un frasco a fermentar, sólo produce la mitad de gases que produce el lodo “convencional”. Esto explica asimismo que el “lodo de la zanja de oxidación” pueda desecarse como tal o mantenerse en tanques de almacenaje, sin causar mal olor alguno debido a fermentación. La ceniza contenida en las partículas sólidas secas del lodo (salvo la arena) es del 24 a 27 % en invierno, y en verano asciende al 30-32 %.

Durant,e el proceso de depuración se verifica, como ya se ha mencionado, cierta mineralización del lodo, pero, en todo caso, hay un determinado exceso del mismo. (En realidad, la referida cifra de 30 g. per ca$ta y día está en relación con el exceso de lodo). Por consiguiente, deben tomarse medidas para mantener el contenido de lodo de la zanja a un nivel de 4 g./lt. aproximadamente y para lograrlo son posibles varias soluciones :

1) Parte de la mezcla líquida fluye a través de un interceptar de lodo (“espesa- dor”), donde cierta cantidad de lodo se concentra hasta que su contenido sólido seco alcanza del 3 al 4 %. Este lodo condensado se emplea en forma líquida con fines agrí- colas, puesto que tiene un contenido de nitrógeno que llega al 6 % del peso total de sólidos secos, y un contenido de materia orgánica del 6.5 al ‘75 %.

Hasta la fecha, no se dispone de datos exact#os sobre el destino de los huevos de vermes que puedan encontrarse en las aguas cloacales crudas. I;o es de esperar que su número disminuya en igual grado que en la digestión t’ermofílica, de suert’e que esto podría ser un inconveniente para esparcir lodo húmedo sobre terreno dedicado a past’os para cría de ganado.

Desde luego, es posible conducir el lodo condensado a lechos de secado, pero resulta a veces difícil extenderlo en capas uniformes.

fd’fU720 19631 ZANJAS DE OXIDACION ES EL TR.4TAMIENTO DE AGUAS CLOACALES 205

2) Un procedimiento más sencillo aún es elevar por bomba la mezcla líquida hasta el extremo más lejano de los lechos de secado, que están situados al lado de la zanja. El líquido clarificado fluye en dirección de ésta y allí se recoge para devolverlo al circuito.

Siempre y cuando la capa de lodo tendida en los lechos no sea demasiado espesa (10 a 15 cm.), el lodo se seca en un período razonable, aumentando el contenido de materia seca de un 10 ó 12% al 25 %. Resulta del todo suficiente una superficie de $$ de m2. por habitante.

EL COSTO DEL PROCESO

De lo antedicho se deduce claramente que el importe de construcción del sistema es reducido. En la práctica, no pasa de US $8,50 a 14,00 per capita, lo cual es incluso menos per capita del requerido para una instalación convencional de capacidad equivalente a 100.000 habitantes o más. Los gastos de mantenimiento (limpieza de la instalación, engrase de chumaceras y trans- porte de lodo) son insignificantes.

Por otra parte, la energía requerida es de unos 18 kilovatios hora por persona al año, que es relativamente mucha. Esto se debe al gran suministro de oxígeno necesario para la mineralización del lodo. Sin embargo, el total del costo por año del tratamiento per capita es casi el mismo que el de una instala- ción grande. El costo de las pequeñas instalaciones convencionales es considerablemente mayor, o sea que el sistema de zanjas ofrece un método de depuración con un costo glo- bal. Esto hace posible el tratamiento completo, en muchos casos en que la contamina- ción de las aguas superficiales había tenido que aceptarse hasta ahora, debido al elevado costo de su depuración.

Se ignora aún hasta qué máxima capacidad es ventajoso el sistema de zanjas, pero la primera vez se aplicó en una población de 300 habitantes, y hace algún tiempo empezó a funcionar una instalación en otra de 4.000. En la actualidad se está estudiando un

proyecto con una capacidad para 7.000 habitantes.

OTRAS POSIBILIDADES

Además de la depuración de aguas cloacales domésticas, resulta halagüeña en muchos aspectos la posibilidad de depurar aguas negras cualesquiera que se puedan tratar biológicamente, como puede ilus- tarse con dos ejemplos:

Las granjas lecheras suelen estar situadas en lugares donde el agua superficial receptora tan sólo admite una pequeña cantidad de aguas negras crudas. Por esta razón, en 1956, el Instituto de Aguas Residuales Agrícolas, de los Países Bajos, inauguró una instalación piloto destinada al tratamient,o de residuos de la industria lechera. En este caso, también se adoptó 2: 1 como la razón de capacidad de oxidación por carga. El valor de la DB0 del agua entrante fue, aproximadamente, de 200 p.p.m., y su valor en el efluente fue de 5 a 10. Los compuestos de nitrógeno resultaron fuertemente nitrifi- cados y el lodo, de un color amarillo-marrón típico, se sedimentó muy bien. Después de la instalación piloto, se construyeron tres estaciones depuradoras, de tamaño normal, entre ellas una de capacidad equivalente a una población de 4.000 habitantes. Como en una granja lechera siempre hay técnicos, se simplifica, a veces, mucho el problema de abrir la zanja e instalar el equipo eléc- trico, por lo que el importe del tratamiento completo no será ya un inconveniente para iniciar la depuración.

El sistema de zanjas también puede aplicarse en el caso de aguas residuales de origen industrial que contienen mucho fenol. En los Países Bajos, las Minas del Estado, situadas al sur del país, producen en una de sus instalaciones aguas residuales con más de 200 p.p.m. de fenol, y alrededor de 35 p.p.m. de sulfocianuro (6).

Se abrió una zanja circular de una capacidad aproximada de 450 m.3 y con un molinete de 5 m. que daba al agua una velocidad de circulación de 30 a 40 cm. por segundo.


En el cuadro No. 2 figuran los componentes activados queda afectado gravemente por más característicos de las aguas residuales esta circunstancia, ésta no causa efecto crudas, que estaban mezcladas en parte con apreciable alguno en el sistema de zanjas aguas cloacales domésticas. de oxidación.

Estos resultados demuestran claramente la gran capacidad de oxidación del “lodo de zanja”, el cual se adapta por entero a ciertos líquidos que se incorporan al sistema. La descomposición de cantidades de fenol tan grandes como las mencionadas puede ser bastante valiosa para mantener nuestros ríos limpios. La tolerancia considerable de cargas máximas por parte del lodo se demuestra asimismo mediante experimentos en los cuales se añadió árido sulfúrico y cianuros a las aguas residuales crudas.

Se halla en proyecto construir una estación depuradora de gran tamaño (volumen: 30.000 m.3), para estas aguas residuales.

Así, pues, el sistema de zanjas de oxida- ción ofrece, con respecto a las aguas cloacales de origen domestico, un medio de depuración muy conveniente para las colectividades pequeñas. En cuanto a la depuración de residuos industriales, este sistema puede tolerar cargas máximas de compuestos tóxicos mucho mejor que el sistema convencional.

1) El ácido sulfúrico se añadió en cantidades tales que durante 8 horas el pH del agua entrante había descendido a un valor tan bajo como 2. Las ,50 p.p.m. de fenol del afluente se redujeron más aún hasta un mínimo de 1,4 p.p.m.

2) La concentración de ácido cianhídrico (HCN) puede, a veces, aumentar (debido a anomalías de producción) hasta 30 p.p.m. Si bien el proceso convencional de lodos

CUADRO No. 2.-Depurach de residuos que

En la actualidad (septiembre de 1960), el sistema se utiliza en los países siguientes: Austria, Bélgica, Nueva Zelandia, Noruega, Países Bajos (en 20 instalaciones, cuyas capacidades equivalentes corresponden a poblaciones de 200 a 4.000 habitantes), Reino Unido, República Federal de Ale- mania (en 20 instalaciones de capacidad equivalente a lugares de 300 a 4.000 habitantes), y Suecia (en 12 instalaciones de capacidad equivalente a colectividades de 200 a 900 habitantes).

contienen Seno1 mediante el sistema de zc mí ias.*

Compuestos (P.P.rn.)

Fenol DBO?. COD.. CNS’ NHd- NO; NO;

241 1,82 639 30

1.312 179 38,5 070

364 259 36,9 105,3 30,8 119

Temperatura (“C .) 33,4 17,8 pH. 799 7,4

Carga diaria 156 m.3 I L

7

ABuente

-

- Porcentaje de purifi-

cación

99,3 95,2 86,2

100

* An&lisis hecho por el Laboratorio de las Minas del Estado. A base de estas cifras, puede calcularse la carga de la zanja de capacidad equivalente a una población de 1.800 habitantes, con una DB0 de 54 g.

RESUMEN

El sistema de aeración prolongada en una zanja de oxidación, permite tratar por completo las aguas cloacales de colectividades pequeñas, al mismo costo per capita que por el sistema convencional de lodos activados de las colectividades grandes. Debe, pues, aceptarse como un medio im- portante de evitar la contaminación de las aguas superficiales. El tratamiento puede ser continuo 0 intermitente, según las carac- terísticas locales y el volumen de aguas cloacales que haya que depurar. En la actualidad están en funcionamiento diversas estaciones depuradoras y su capacidad varía entre la equivalente a colectividades de 200 a 4.000 habitantes. Este sistema puede utilizarse no sólo para la depuración de aguas cloacales domésticas, sino también para el

Marzo1963] ZANJASDE OXIDACION EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS CLOACALES 207

tratamiento de aguas residuales procedentes cuando contengan fenoles, sulfocianuros o de lecherías y de otras industrias, aun carga máxima de cianuros.

REFERENCIAS

(1) Pasveer, A.: Techn. sanit. munic., 43:245, 1958. (2) -: Inst. Sewage Purif. Jour. Proc., 1959

pág. 436. (3) Pasveer, A.: New developments in the appli-

cation of Kessener brushes (aeration rotors) in the activated-sludge treatment of trade- waste waters. En: Waste treatment: Pro- ceedings of the Second Symposium on the

Treatment of Waste Waters, Pergamon Press, Oxford, Inglaterra, 1960.

(4) Baars, J. K., y Muskat, J.: (Instituto de In- vestigaciones de Ingeniería de Salud PGblica T.N.O. Informe No. 28) La Haya, 1959.

(5) Muskat, J.: Gesundh. Ingr., 81:14, 1960. (6) Netherlands State Mines: Report No. 2186

CF/Ms, 1960.

FONDO ESPECIAL DE AYTJDA A INVESTIGACIONES CIENTIFICAS

La Unión Panamericana ha recibido de la Fundación Rockefeller una subvención que será utilizada para suministrar repuestos de material científico, equipo auxiliar, productos químicos especiales, etc., que, no existiendo en el mercado local, sean necesarios para llevar a cabo o continuar investigaciones científicas. El programa será administrado por el De- partamento de Asuntos Científicos de la Unión Panamericana.

Para poder solicitar esta ayuda debe demostrarse que el artículo pedido es indispensable para proseguir un proyecto de investigación que se lleva a cabo en una institución en los países miembros de la Organización de los Estados Americanos (OEA).

Las subvenciones no podrán exceder la cantidad de US$500 y servirán para cubrir necesidades extraordinarias que no pudieron ser provistas por los fondos regulares de la institución.

Los científicos que deseen obtener más información sobre este fondo, pueden dirigirse al Dr. Jesse D. Perkinson, Director, Departamento de Asuntos Científicos, Unión Pan- americana, Washington 6, D.C., Estados Unidos.

Documents

EL USO DE ZANJAS DE OXIDACION EN EL TRATAMIENTO DE