Sedimentador

El principal propósito de un sedimentador es facilitar la sedimentación al reducir la turbulencia y la velocidad de la corriente de aguas residuales (TILLEY et al. 2014). Cumple la misma función que un desarenador, pero está diseñado para remover partículas menos gruesas (OPS 2005b). Los sedimentadores pueden ser diseñados como tanques independientes o integrados en unidades de tratamiento combinadas. Muchas tecnologías de tratamiento, como la fosa séptica, las lagunas de estabilización y sedimentación, el reactor anaerobio con deflectores, el filtro anaerobio de flujo ascendente o el tanque Imhoff, tienen una función de sedimentación primaria o incluyen un compartimiento para asentamiento primario (TILLEY et al. 2014).

Los tanques de sedimentación tienen diversas funciones. Pueden llegar a usarse como único medio de tratamiento de aguas residuales (TREJO 2001), aunque más a menudo se emplean como tratamiento primario o secundario en un tren de tratamiento. También pueden servir como tratamiento preparatorio de lodos para el procesamiento de lodos en su forma de espesadores o clarificación secundaria en el tratamiento de lodos activados (TILLEY et al. 2014).

Los tanques de sedimentación primarios son aquellos que reciben aguas residuales crudas, antes del tratamiento biológico (CONAGUA 2015b). Permiten reducir de manera significativa los sólidos suspendidos (de 50 a 70%) y la materia orgánica (de 20 a 40% de DBO), garantizando que estos componentes no afecten negativamente los procesos de tratamiento posteriores (TILLEY et al. 2014). En las zonas rurales, se ha utilizado en las comunidades de Cucuchucho, Santa Fe de La Laguna, Erongarícuaro y San Jerónimo Purenchécuaro, en la ribera del Lago de Pátzcuaro, como tecnología de tratamiento primario antes de humedales artificiales y lagunas de estabilización (SEGURA 2017).

Un sedimentador es un tanque en donde se realiza la remoción de partículas inferiores a 0.2 mm y superiores a 0.05 mm. Comprende cuatro partes: una zona de entrada o estructura hidráulica de transición que permite una distribución uniforme del flujo dentro del sedimentador; una zona de sedimentación; una zona de salida constituida por un vertedero, canaletas o tubos con perforaciones que recolectan el efluente; y una zona de recolección de lodos, constituida por una tolva con capacidad para depositar los lodos sedimentados y una tubería y válvula para su evacuación periódica (OPS 2005b). Los sedimentadores pueden ser tanques circulares o rectangulares (CONAGUA 2015b). En tanques rectangulares, la relación longitud-ancho varía entre 3:1 y 5:1, con profundidades de agua mayores a dos metros, longitud menor de 90 m., ancho de 3 a 24 m. y pendiente suave, 1 ó 2 %; en tanques circulares la pendiente en el fondo es del 8% regularmente (CONAGUA 2015b).

El tanque debe diseñarse para garantizar un desempeño satisfactorio en el flujo máximo. La eficacia del sedimentador primario depende de factores como las características de las aguas residuales, el tiempo de retención y el porcentaje de retirada de lodo (TILLEY et al. 2014). Por lo general un sedimentador está diseñado para proporcionar un tiempo de retención hidráulica de 1.5 a 2.5 horas (TILLEY et al. 2014; CONAGUA 2015b). En un tanque de dos horas de retención, se puede separar del 50 a 70% de sólidos en suspensión. La eliminación de estos sólidos reduce la demanda bioquímica de oxígeno (CONAGUA 2015b). Ciertos factores, como las corrientes de viento, los cambios de temperatura que producen diferencias de densidad en la masa de agua, pueden afectar la eficacia del sedimentador (OPS 2005b). Se pueden acondicionar placas o láminas en los sedimentadores para aumentar la superficie de asentamiento y mejorar la eficiencia de remoción (TILLEY et al. 2014; OPS 2005b). Otra posibilidad es usar coagulantes químicos (TILLEY et al. 2014).

La elección de una tecnología para asentar los sólidos se rige por el tamaño y el tipo de instalación, la fuerza de las aguas residuales, las capacidades de manejo y la conveniencia de un proceso anaerobio, con o sin producción de biogás. Algunas tecnologías de tratamiento, como el tanque Imhoff y el reactor anaerobio con deflectores, incluyen algún tipo de sedimentación primaria, por lo que no requieren un sedimentador por separado. Sin embargo, muchas tecnologías de tratamiento requieren la eliminación preliminar de sólidos para funcionar correctamente (TILLEY et al. 2015). Es el caso de las tecnologías que usan un material de filtro, como los humedales de flujo horizontales subsuperficiales o filtro anaerobio de flujo ascendente (TILLEY et al. 2015, CONAGUA 2015a).

La operación de esta tecnología es sencilla, por lo que puede convenir para comunidades que no cuentan con recursos ni capacidades especiales (OPS 2005a). Por lo general, los sedimentadores circulares son más adecuados para plantas pequeñas ya que el mecanismo de remoción de lodos es más simple y requiere menos mantenimiento. Mientras los sedimentadores rectangulares son más para contextos urbanos, generalmente en plantas grandes, ya que son hidráulicamente más estables y es más fácil controlar el flujo para grandes volúmenes de agua.

Como tecnología de los sistemas tratamiento de aguas negras con infiltración, con conducción del efluente y de tratamiento (semi)centralizado), el sedimentador es aplicable en poblados donde existen capacidades y recursos con suficiente disposición de agua), donde se puede asegurar el vaciado y transporte motorizado de los lodos, así como para la correcta disposición de la espuma que se genera en el sistema. Debido a que se requiere un vaciado constante del lodo, esta tecnología puede ser poco practica para casas dispersas, aun cuando cuenten con capacidades y recursos, sin embargo, puede representar una opción. Esta tecnología puede utilizarse poblados con escasa agua, pero con recursos y capacidades, como parte del sistema de con conducción del efluente. El sedimentador forma parte de la batería de tecnologías para tratar el efluente de la separación líquido-sólido de los lodos en una planta de tratamiento de lodos, por lo que también forma parte del sistema de cámara simple. Sin embargo, esto es posible solo si la comunidad cuenta con una entidad que vacíe las cámaras, transporte y trate el lodo fecal.

Para prevenir el desprendimiento de gases olorosos, es necesario remover el lodo con frecuencia. El lodo y la espuma deben manejarse con cuidado, ya que contienen altos niveles de organismos patógenos, por lo que requieren tratamiento adicional y una adecuada disposición final. Los trabajadores que entren en contacto con el efluente, la espuma o el lodo deben usar ropa de protección adecuada (TILLEY et al. 2014). Cuando la tecnología es bien operada, no deben existir problemas de malos olores. Sin embargo, muchas veces, los sedimentadores no operan bajo las características para las cuales fueron diseñados ya que cambian los flujos y la carga orgánica (TREJO DE LA VEGA 2001). También puede pasar que las instalaciones de sedimentación no reciban el mantenimiento adecuado, generando una acumulación de materias suspendidas, una obstrucción en el sistema de distribución y los consecuentes malos olores (OPS 2005a). Por estas situaciones, la construcción de este tipo de tecnología puede llegar a generar rechazo entre la población, en especial si se ubica cerca de las viviendas.

En sedimentadores que no están diseñados para procesos anaerobios, la remoción regular del lodo es necesaria para prevenir condiciones sépticas, así como la acumulación y el desprendimiento de gas que pueda obstaculizar el proceso de sedimentación al volver a suspender parte de los sólidos asentados (TILLEY et al. 2014). El lodo transportado a la superficie por las burbujas de gas es difícil de remover y puede pasar a la siguiente etapa de tratamiento (TILLEY et al. 2014). Dependiendo del diseño del sedimentador, el desenlodado puede realizarse con bomba de mano, suspensión, bomba de vacío o por gravedad, utilizando una salida baja. Si el fondo del tanque está lo suficientemente inclinado, se facilita la remoción de lodo (TILLEY et al. 2014). Los sedimentadores primarios grandes a menudo están equipados con colectores mecánicos que raspan continuamente los sólidos asentados hacia una tolva de lodo en la base del tanque, desde donde se bombea a las instalaciones de tratamiento de lodos (tanques de espesamiento o digestores) (TILLEY et al 2014; CONAGUA 2015b). La eliminación frecuente de espuma y su adecuado tratamiento/ disposición final, ya sea con el lodo o por separado, también es muy importante; puede realizarse manualmente o mediante equipos mecánicos de recolección para su tratamiento y disposición adecuada (TILLEY et al. 2014; CONAGUA 2015b).