Datos acerca del tanque imhoff

1. UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO
HENRÍQUEZ UREÑA (UNPHU)
Escuela de Postgrado
Maestría en Ingeniería Sanitaria
Sustentado por:
Ing. Crislaury Alberto
Facilitadora:
Ing. Wendy Marleni De Leon

2. Manual Operación de plantas de
tratamiento de aguas residuales
por Tanque Imhoff

3. Tanque Imhoff
El tanque Imhoff es una tecnología de tratamiento
primario para aguas residuales crudas, que integra la
sedimentación del agua y la digestión del lodo asentado
en la misma unidad.
Consiste en un compartimiento de sedimentación en
forma de V sobre una cámara de digestión de lodo
estrecha con respiraderos para gas.

4. Tanque Imhoff
Medio siglo más joven que la humilde fosa séptica, el
modesto tanque Imhoff fue desarrollado y patentado en
1906 por el ingeniero alemán Karl Imhoff. Muy conocido
también por su famoso cono, de tanta aplicación en el
seguimiento de las etapas de sedimentación en las plantas
de tratamiento de aguas residuales.

5. Fundamentos
Los tanques Imhoff se emplean como tratamiento
primario de las aguas residuales, reduciendo su contenido
en sólidos en suspensión, tanto flotantes como
sedimentables.
Constan de un único depósito, en el que se disponen dos
zonas diferenciadas: la zona de sedimentación, que se
sitúa en la parte superior, y la zona de digestión de lodos,
que se ubica en la zona inferior del depósito.

6. Sección transversal de un tanque Imhoff.

7. Fundamentos
En el funcionamiento de un tanque Imhoff se dan procesos físicos y
biológicos, similares a los que tienen lugar en las fosas sépticas:
Procesos físicos: las aguas a tratar ingresan en la zona de
sedimentación y, por la acción de la gravedad, los sólidos
sedimentables abandonan esta zona y se van acumulando, en forma
de lodos, en la zona de digestión. Por su parte, los flotantes,
incluyendo aceites y grasas, se acumulan en la superficie de la zona
de sedimentación, que cuenta con bafles, a la entrada y a la salida,
para impedir que estos flotantes escapen con los efluentes tratados.

8. Vista superior de un tanque Imhoff

9. Fundamentos
Procesos biológicos: la fracción orgánica de los
sólidos sedimentables que se acumulan en la zona
de digestión experimentan reacciones de
degradación vía anaerobia, licuándose, reduciendo
su volumen hasta en un 40% (EPA, 2002) y
desprendiendo biogás, mezcla de metano y
dióxido de carbono, principalmente.

10. Fundamentos
La especial configuración de la apertura que comunica las
zonas de sedimentación y de digestión impide el paso de
gases y partículas de lodos desde la segunda a la primera,
con lo que se evita que los gases, que se generan en la
digestión, afecten a la decantación de los sólidos
sedimentables, tal y como ocurre en el caso de las fosas
sépticas. Desde este punto de vista, se puede afirmar que
los tanques Imhoff vienen a ser fosas sépticas mejoradas.

11. Fosa séptica vs. tanque Imhoff.

12. Fundamentos
En los tanques Imhoff se dan, de forma conjunta, los
procesos de decantación (zona de sedimentación) y
espesamiento y digestión de lodos (zona de digestión). En
cierto modo, viene a ser como si a un sedimentador
primario le colocásemos debajo un depósito para la
acumulación y digestión de los lodos sedimentados, lo
que evita su extracción de forma continuada.

13. Símil del sedimentador primario con depósito de
lodos.

14. Fundamentos
La importante reducción de volumen que experimenta la materia
orgánica en la zona de digestión (hasta el 40%), permite espaciar en
el tiempo las operaciones de extracción de los lodos acumulados.
Por lo tanto, se trata de otra de las tecnologías de tratamiento que
nos libera (temporalmente) de la “esclavitud de los lodos”.
En lo referente a los rendimientos de depuración que se alcanzan en
los tanques Imhoff, estos se muestran en tabla adjunta:

15. Se observa, que con el empleo de tanques Imhoff tan sólo se alcanzan niveles de
tratamiento primario, por lo que los efluentes de los mismos precisan ser sometidos a
tratamientos posteriores, al objeto de cumplir los requisitos de las normativas de
vertido.

16. Ventajas
Las aguas residuales que se introducen en los tanques
Imhoff no necesitan tratamiento preliminar, salvo el paso
por una criba gruesa y la separación de las arenillas.
La separación sólido-líquido y la estabilización
de lodos se combinan en una sola unidad.
Bajos costos de operación.
Requiere un terreno pequeño.

17. Desventajas
Infraestructura muy alta (o
profunda); la profundidad puede ser
un problema si la capa freática es
alta.
Requiere experiencia en diseño y
construcción.
El efluente, el lodo y la espuma
requieren tratamiento adicional.

18. Diseño de los tanques Imhoff
En los tanques Imhoff se dimensionan independientemente las
zonas de sedimentación y de digestión de lodos.
Zona de sedimentación
Los parámetros para el diseño de la zona de sedimentación son:
La carga hidráulica
El tiempo de retención hidráulica
La carga hidráulica, también conocida como velocidad ascensional,
se determina mediante la expresión:

19. Diseño de los tanques Imhoff
Donde:
Ch: carga hidráulica (m3/m2/h, m/h)
Q: caudal de las aguas a tratar (m3/h)
S: superficie de la zona de sedimentación (m2)

20. Diseño de los tanques Imhoff
Donde:
ChQmáx: carga hidráulica a caudal máximo (m3/m2/h, m/h)
Qmáx: caudal máximo horario de las aguas a tratar (m3/h)
Para el diseño de la zona de decantación se emplea la carga
hidráulica a caudal máximo, que viene dada por:

21. Diseño de los tanques Imhoff
El tiempo de retención hidráulica se determina mediante la expresión:
Donde:
TRH: tiempo de retención hidráulica (h)
V: volumen de la zona de sedimentación (m3)
Q: caudal de las aguas a tratar (m3/h)
Para el dimensionamiento de la zona de sedimentación se recomienda
un valor de la carga hidráulica a caudal máximo de 1,0-1,5 m3/m2/h.
A partir del valor recomendado de la carga hidráulica a caudal
máximo, se determina la superficie de la zona de decantación
mediante la expresión:

22. Diseño de los tanques Imhoff
Para el diseño de la zona de sedimentación se usa el TRH a caudal máximo, que viene
dado por:
Se recomienda un valor del TRH a caudal máximo de 1,5-2,5 horas. Este valor
de TRH, comparado con el que operan las fosas sépticas (mínimo 24 horas),
justifica el menor impacto olfativo de los efluentes procedentes de los tanques
Imhoff. A partir del TRH recomendado, se determina el volumen de la zona de
sedimentación mediante la expresión:
Conocido el volumen y la superficie de la zona de sedimentación, y
conforme a su geometría, se determina la altura de esta zona.

23. Consideraciones de Diseño
El tanque Imhoff se utiliza para el tratamiento semi-
centralizado de las aguas residuales, aunque ciertas
empresas como Rotoplas comercializan pequeños tanques
Imhoff prefabricados para el tratamiento de las aguas
residuales en la vivienda (ROTOPLAST s.f.). El tanque
Imhoff suele construirse bajo tierra con concreto
reforzado, a una profundidad de más de 6 metros.

24. Consideraciones de Diseño
En ciertos casos, puede construirse sobre la tierra para
facilitar la eliminación de lodo por gravedad, pero de
igual manera, el afluente deberá ser bombeado. El tiempo
de retención hidráulica suele ser de 2 a 4 horas para
conservar un efluente aerobio para el tratamiento
adicional o descarga (TILLEY et al. 2018).

25. Consideraciones de Diseño
La profundidad total del agua en el tanque, del fondo a la
superficie, puede ser de a 7 a 9,5 m. El fondo del
compartimiento de asentamiento suele tener una
pendiente vertical/horizontal de 1.25:1 a 1.75:1. La
abertura de la ranura puede ser de 150 a 300 mm de ancho
(TILLEY et al. 2018). Las paredes del compartimiento de
digestión de lodo deben tener una inclinación de 45º o
más. Esto permite que el lodo se deslice hasta el centro,
donde se puede remover.

26. Consideraciones de Diseño
El dimensionamiento del compartimiento de digestión
anaerobia depende principalmente de la producción de
lodo por población equivalente, del grado deseado de
estabilización de lodo (vinculado a la frecuencia de
desenlodado) y de la temperatura. En general, la cámara
de digestión está diseñada para almacenar lodo de 4 a 12
meses para permitir suficiente digestión anaerobia. En
climas fríos es necesario mayor tiempo de retención y
volumen (TILLEY et al. 2018).

27. Consideraciones de Diseño
Se usan tubos en forma de T o separadores en la entrada y la salida
para reducir la velocidad y evitar que la espuma abandone el
sistema. Se recomienda tener una rejilla o un desarenador antes del
tanque Imhoff para evitar que haya material grueso que perturbe el
sistema (TILLEY et al. 2018).
El diámetro mínimo de la tubería para la remoción de lodos es de
200 mm y debe estar ubicado 15 cm por encima del fondo del
tanque (OPS 2005). Para el desenlodado se debe instalar una bomba
y un tubo, o bien, se debe contar con acceso para camiones
aspiradores y bombas móviles (TILLEY et al. 2018).

28. Operación y Mantenimiento
La operación y el mantenimiento son de bajo costo si el personal a
cargo está capacitado. Las rutas del flujo deben mantenerse abiertas
y limpiarse cada semana, mientras que la espuma en el
compartimiento de asentamiento y los respiraderos de gas deben
limpiarse diariamente, si fuera necesario (TILLEY et al. 2018).
Esta tecnología no requiere tareas complejas de mantenimiento,
pero debe ser desenlodado de manera periódica, por lo que debe
existir equipo apropiado y personal capacitado para esta tarea.

29. Operación y Mantenimiento
La falta de mantenimiento preventivo puede causar el corto circuito
del sistema, como ocurrió en el Fraccionamiento Lomas de
Ocuiltzapotlan II en el Estado de Tabasco en donde el tanque
Imhoff ya no pudo tratar el volumen de agua para el cual fue
diseñado porque más del 40% de su capacidad estaba ocupado con
sedimentos (VÁZQUEZ y LÓPEZ 2011).

30. Operación y Mantenimiento
El lodo estabilizado en el fondo del compartimiento de digestión
debe retirarse periódicamente (TILLEY et al. 2018; OPS 2005). La
frecuencia de retiros de lodos varía según el diseño, pero dado que
en el fondo del compartimento se mezclan lodos frescos y lodos
digeridos, el intervalo de tiempo entre extracciones de lodos
sucesivas deberá ser por lo menos el tiempo de digestión, a
excepción de la primera extracción en la que se deberá esperar el
doble de tiempo de digestión (OPS 2005).
Siempre debe haber un espacio mínimo de 50 cm entre la manta de
lodo y la ranura de la cámara de sedimentación (TILLEY et al.
2018).

31. Aspectos en la Salud
Aunque los pocos gases que se producen pueden generar olores
localmente, el tanque Imhoff es una buena opción para tratamiento
primario ya que el efluente prácticamente no tiene olor. Como suele
ser enterrado en el suelo, no genera molestia visual y no deberá
presentar problemas de aceptación de la población (TILLEY et al.
2018). Sin embargo, la eliminación de patógenos es baja, por lo que
todos los efluentes deben recibir un tratamiento posterior, por
ejemplo, en lagunas de estabilización, humedales artificiales o
filtros percoladores (TILLEY et al. 2018). La gente que entra en
contacto con el efluente, la espuma o el lodo debe usar ropa de
protección adecuada (TILLEY et al. 2018).

32. Conclusiones
El tanque Imhoff es eficaz en el tratamiento de aguas residuales
pues presenta baja demanda energética y bajo mantenimiento. Sin
embargo, también tiene desventajas como el espacio requerido y la
duración del proceso.
Esta tecnología es relativamente económica en comparación con
otros sistemas de tratamiento de aguas residuales. Su diseño es
sencillo y la utilización de materiales comunes en su construcción
hace que sea una opción asequible para comunidades o zonas con
recursos limitados.

33. Referencias Bibliográficas
https://sswm.info/es/gass-perspective-es/tecnologias-
de/tecnologias-de-saneamiento/tratamiento-semi-
centralizado/tanque-imhoff
https://www.iagua.es/blogs/juan-jose-salas/modesto-
tanque-imhoff-fundamentos-y-diseno