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B.1 Oxidación del efluente séptico
La fosa séptica efectúa solamente un proceso preparatorio en la depuración de las aguas residuales domésticas, por lo tanto el efluente no posee las características físico-químicas ni microbiológicas adecuadas para ser descargado directamente a un cuerpo receptor. Por esta razón, es necesario proporcionar un tratamiento al efluente, con el propósito de disminuir los riesgos de contaminación y de perjuicio a la salud pública.
Las aguas del efluente no contienen oxígeno disuelto (condición que requiere la flora bacteriana anaeróbica para ejercer su acción desintegrante), pero si se favorece su contacto con el aíre, el oxígeno se absorbe rápidamente permitiendo la oxidación de los sólidos disueltos, mejorando su calidad.
Las bacterias aerobias efectúan este nuevo proceso. La materia orgánica se mineraliza y en las aguas oxidadas es menos probable que perduren los gérmenes patógenos. Es por tanto recomendable, si se requiere aprovechar el proceso séptico, la oxidación del efluente.
Para este efecto, a continuación se presentan recomendaciones para el tratamiento del efluente.
B.1.1 Zanjas de infiltración (véase figura 7)
La zanja de infiltración recibe directamente el efluente de la fosa séptica y está conformada por una serie de tuberías convenientemente localizadas. El diseño de dichas zanjas depende de la forma y tamaño del área disponible, de la capacidad requerida, de la topografía del terreno y de la tasa de infiltración del subsuelo.
Primeramente, es recomendable realizar un análisis cualitativo de las principales propiedades indicativas de la capacidad absorbente del suelo, como lo son: textura, estructura, color y espesor de los estratos permeables.
Por otra parte, las características de permeabilidad de un suelo se miden a través de una prueba de infiltración, que permite obtener un valor estimativo de la capacidad de absorción de un determinado sitio.
El procedimiento recomendado para realizar tales pruebas se presenta a continuación:
Prueba de Infiltración
- Realizar como mínimo seis pozos espaciados uniformemente dentro del área propuesta para el campo de infiltración.
- Los pozos deben tener lados o un diámetro de 0,30 m, excavados hasta la profundidad de la zanja de absorción propuesta.
- Las paredes del pozo deben ser raspadas, con el propósito de lograr una interfase natural del suelo, y agregar una capa de arena gruesa o grava fina de 0,05 m de espesor para proteger el fondo.
- Inundar el pozo con un tirante de 0,30 m al menos 4 horas
- A las 24 horas de haberse llenado el pozo, determinar la tasa de infiltración de acuerdo a las siguientes consideraciones:
- Si permanece agua en el pozo, ajustar el tirante de agua hasta aproximadamente 0,25 m sobre la grava. Medir el descenso de nivel durante un periodo de 30 minutos. Este descenso se usa para calcular la tasa de infiltración.
- Si no permanece agua en el pozo, añadir agua hasta lograr un tirante de 0,15 m por encima de la capa de grava. Medir el descenso del nivel de agua a intervalos de 30 minutos aproximadamente, durante un periodo de 4 horas. El descenso que ocurre durante el periodo final de 30 minutos se usa para calcular la tasa de infiltración.
- En suelos arenosos el intervalo entre las mediciones debe ser de 10 minutos y la duración de la prueba una hora. El descenso que ocurra en los últimos 10 minutos se usa para calcular la tasa de infiltración.
Un valor aproximado de la tasa de infiltración podrá establecerse de acuerdo a los valores promedios presentados en la TABLA B.1:
TASA DE INFILTRACIÓN*
(min/cm)
| TASA DE INFILTRACIÓN
DEL EFLUENTE PARA POZOS
DE 0,30 m DE DIÁMETRO
(L/m2/día)
|
|---|---|
* Tiempo en minutos que tarda el agua en bajar un centímetro, durante la prueba de infiltración
El efluente de la fosa séptica a través de las zanjas se infiltrará en el subsuelo, permitiendo su oxidación y disposición final. Los criterios de dimensionamiento son:
Donde:
A es el área de absorción en m2
<FONT=SIZE=5>Q es la aportación en litros/habitante/día
P es el número de habitantes
R es la tasa de infiltración en litros/m2/día
Area de absorción: es el número necesario de metros cuadrados de suelo para infiltrar la aportación efluente de la fosa séptica. Considerando que el fenómeno de absorción tendrá lugar en una zanja de sección rectangular, se asume para efectos de diseño que el área efectiva de infiltración será el mayor valor entre las áreas del fondo y de las paredes laterales, a partir del tubo de distribución hacia abajo.
Para valores superiores a 25 min/cm en la tasa de percolación, se considera que el terreno no es apto para la construcción de zanjas de infiltración y por lo tanto debe adoptarse otra solución alternativa para el tratamiento y disposición del efluente de la fosa séptica.
La profundidad de las zanjas se determinará de acuerdo con la elevación del nivel freático y la tasa de infiltración. La profundidad mínima será de 0,60 m procurando mantener una separación mínima de 1,20 m entre el fondo de la zanja y el nivel freático. Durante la construcción es importante señalar que la tubería debe estar rodeada de grava.
El ancho de las zanjas se determinará de acuerdo con la tasa de infiltración. La dimensión recomendable es de 0,50 m, con un mínimo de 0,25 m para terreno de alta permeabilidad.
El espaciamiento entre los ejes de las zanjas será de 2 m con un mínimo de 1,50 m para terrenos de alta permeabilidad.
La pendiente promedio recomendable es de 0,25%, no debiendo exceder al 0,50%.
Las zanjas no se deben excavar cuando el suelo tiene altas concentraciones de humedad.
Las zanjas de infiltración poseen una vida útil de aproximadamente 10 años. Por lo tanto, es recomendable prever un espacio para la construcción de un sistema adicional, que pueda reemplazar o complementar el sistema proyectado cuando éste falle o cuando aumente la aportación de agua por tratar.
Para construir una zanja de infiltración son necesarios los siguientes materiales:
a) Grava o piedras trituradas de granulometría variable comprendida entre 20 y 50 mm
b) Tubería de 100 mm de diámetro con perforaciones
c) Cubierta impermeable de polietileno
Una vez excavada la sección de la zanja efectuar un raspado a las paredes y fondo para eliminar el remoldeo del área absorbente, retirar el material sobrante y rellenar la zanja con una capa de 0,15 m de espesor mínimo de grava o piedras trituradas de la granulometría especificada, hasta obtener el nivel sobre el cual deben localizarse las tuberías de distribución. Esta tubería deberá ser instalada sin juntear con aberturas de 0,05 m. Para evitar obstrucciones, recubrir las juntas en la parte superior con una nueva capa de grava o piedras trituradas de manera que cubra los tubos y deje una capa de 50 mm de espesor mínimo por encima del borde superior de la tubería. A continuación, colocar la cubierta impermeable de polietileno, cuya función será mantener el lecho de grava libre de partículas de tierra y finalmente, cubrir la zanja con una capa de tierra compactada de 0,30 m de espesor mínimo para aislar la zanja (figura 7).
Como ocurre con la fosa séptica, el funcionamiento de las zanjas de infiltración debe llevarse a cabo sin intervención humana, ya que el proceso de percolación y eliminación se produce en forma natural, debido a las propiedades y características del suelo y al flujo del efluente de la fosa. Sin embargo, para mantener la capacidad absorbente se impedirá el paso de vehículos pesados, que podrían dañar la tubería y hacer fallar el sistema. Así mismo, si existen árboles, arbustos o vegetación abundante cerca de las zanjas de infiltración, es previsible que las raíces penetren a la tubería causando su taponamiento. Para prevenir este problema, se dosificará al registro entre la fosa y el campo de absorción, una vez al año, 1 ó 1,50 kg de cristales de sulfato de cobre diluido en 15 litros de agua.
La vida útil de las zanjas de infiltración dependerá de la granulometría del suelo, de la capacidad de infiltración, de la altura y variaciones del nivel freático, y del correcto funcionamiento y limpieza de la fosa séptica, que evitará el paso de sólidos a las zanjas de infiltración. Debido a esta cantidad de variables, es difícil predeterminar la duración probable de las zanjas de infiltración y por esta razón es conveniente disponer de un sitio de reemplazo en caso de falla o término de la vida útil del sitio original.
B.1.2 Filtros Subterráneos de Arena (véase figura 8)
Cuando el suelo disponible es relativamente impermeable, con tasas de percolación por encima de los 25 min/cm, el empleo de zanjas de infiltración no es recomendable, debido a la extensión del terreno requerido y a su correspondiente costo, especialmente en regiones en donde el valor de la tierra es alto. En tales casos se puede recurrir a filtros subterráneos de arena como una alternativa de tratamiento complementario para efluentes de fosas sépticas.
Los filtros subterráneos de arena consisten en una serie de zanjas similares a las de infiltración pero con dos grandes diferencias: la primera, debajo de la capa de grava que contiene la tubería de distribución, se adiciona una capa de arena que sirve como medio filtrante, y la segunda, porque el efluente de la fosa séptica no es infiltrado en el subsuelo sino drenado en una tubería localizada en la parte inferior de la zanja abajo de la capa de arena.
Los parámetros básicos de los filtros subterráneos de arena son:
- Área Horizontal.- Es el área requerida para el lecho filtrante. Se determina utilizando la siguiente relación:
Donde:
A* es el área de absorción en m2
Q es la aportación en litros/habitante/día
P es el número de habitantes
R* es la tasa de infiltración en litros/m2/día
La tasa de aplicación R*, podrá tener los siguientes valores, según el caso:
Hospitales, restaurantes, escuelas: R* = 30 litros/m2/día
Servicios residenciales: R* = 50 litros/m2/día
- Ancho de la zanja de absorción.- Se recomienda usar el ancho de zanja aproximado de 1,50 m. Si es necesario el uso de una segunda línea, ésta podrá construirse colindando con la primera, duplicándose el ancho de la zanja. En este caso, sólo se requerirá una tubería de recolección localizada a la distancia media entre las dos tuberías de distribución.
- Las capas de grava que rodean las tuberías de distribución y recolección tendrán un espesor de 0,30 m; la capa de arena tendrá un espesor entre 0,60 y 0,80 m, y el recubrimiento de tierra tendrá una profundidad de 0,30 m.
- Dosificador.- Cuando el área de las zanjas de absorción sobrepase 170 m2, se recomienda la instalación de un elemento dosificador a la salida de la fosa séptica. Dicho elemento podrá ser un sifón, una bomba o cualquier otro sistema que cumpla con esta función. El tamaño del tanque y del elemento dosificador estarán determinados por las aportaciones a tratar.
Para construir un filtro subterráneo de arena se requieren los siguientes materiales:
a) Grava o piedras trituradas de granulometría variable comprendida entre 20 y 50 mm.
b) Arena lavada gruesa que pase 100% la malla No. 4, con un tamaño efectivo de 0,30 a 0,60 mm y un coeficiente de uniformidad no mayor de 3,5
c) Tubería de 100 mm de diámetro con perforaciones
d) Cartón alquitranado
Las tuberías de distribución y recolección deberán estar rodeadas de grava o piedra partida con tamaños entre 20 y 50 mm. El lecho de arena por encima de las tuberías recolectoras deberá ser consolidado, preferiblemente por inundación antes de colocar la tubería distribuidora, con el objeto de evitar asentamientos y falta de alineación en la misma.
Tanto las tuberías distribuidoras como las colectoras serán instaladas sobre el lecho de grava dejando una abertura de 5 mm entre cada tramo de tubo, cubriendo éstas con el cartón alquitranado encima de las aberturas, colocando en su parte superior una capa de grava de por lo menos 0,10 m de espesor.
Las tuberías recolectoras del efluente filtrado deberán conectarse a una tubería común colectora perpendicular a la dirección de las zanjas, la cual llevará el efluente filtrado a su disposición final y debe tener una pendiente no menor al 0,5%.
La duración de un sistema de infiltración depende en gran parte de los materiales empleados y de una correcta y cuidadosa construcción. Al final de la vida útil del sistema, la arena podrá ser removida y reemplazada por material nuevo.
B.1.3 Pozo de absorción (véase figura 9)
Cuando no se dispone de terreno suficiente para un campo de oxidación o un filtro subterráneo se puede usar como medio complementario para el tratamiento de las aguas residuales el pozo de absorción.
El pozo de absorción es un sistema vertical de infiltración al subsuelo de las aguas provenientes de una fosa séptica, a través de sus paredes y piso permeables. Dicho sistema proporciona al agua un tratamiento físico y biológico a través de la infiltración en un medio poroso.
Las dimensiones y número de pozos necesarios dependerán de la permeabilidad del terreno y se diseñarán de acuerdo con la experiencia que se tenga en la región donde se construyen.
Para el correcto dimensionamiento de la profundidad del pozo de absorción debe considerarse:
- La permeabilidad del suelo. Esta característica debe ser definida de acuerdo a los resultados de las pruebas de percolación (véase B.1.1).
- Profundidad del nivel freático. Debe mantenerse una distancia mínima de 1,50 m entre el nivel freático y el nivel de desplante de la capa de grava del fondo del pozo.
Las características constructivas de un pozo de absorción son:
- Registro de concreto situado al nivel de terreno
- Mampostería de tabique de 0,28 m o piedra junteada con mortero desde el registro hasta 0,20 m por debajo de la conexión del influente, con el objeto de dar resistencia estructural.
- Mampostería sin juntear en el sentido vertical, dejando huecos de 0,05 m como mínimo, desde el nivel de la mampostería junteada hasta el nivel de desplante.
- Relleno interior de guijarro, roca porosa o tezontle (de tamaño de 0,07 a 0,10 m), colocado desde el nivel de desplante del pozo, hasta una distancia de 0,20 m como mínimo de la conexión del influente.
- Cuando se trate de un arreglo de pozos de absorción, estos deben estar dispuestos a una distancia mínima de 3 veces el diámetro de los pozos, medidas entre los paños exteriores de los pozos. El diámetro interior mínimo recomendado es de 1 m.
- Cuando la profundidad de diseño del pozo de absorción sea mayor a 3 m, se recomienda disponer de otro pozo de absorción, con el objeto de disminuir la profundidad de desplante, facilitar el procedimiento constructivo
