ES2198342T3 - Procedimiento y dispositivo de depuracion de aguas residuales. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo de depuracion de aguas residuales.Info
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Abstract
Procedimiento para la depuración de aguas residuales, en particular depuración anaerobia, en un recipiente que puede alojar un medio, con formación de gas, donde el gas que se forma se recoge mediante un colector de gas, se separan en el medio arrastradas por el gas y las sustancias contenidas se vuelven a conducir las sustancias contenidas separadas, nuevamente dentro del medio, por debajo del colector de gas, caracterizado porque mediante un efecto elevador de gas debido a los gases ascendentes se aspira, medio procedente de la zona superior del recipiente, a través de una conducción de aspiración, por encima del colector de gas, y se vuelve a conducir nuevamente al recipiente.
Description
Procedimiento y dispositivo de depuración de
aguas residuales.
La invención se refiere a un procedimiento para
la depuración de aguas residuales, de la clase expuesta en el
preámbulo de la reivindicación 1.
Un procedimiento de esta clase y un dispositivo
de esta clase se conoce por la patente EP 0 170 332 B1. El
dispositivo conocido trabaja de forma anaerobia, preferentemente
según el conocido procedimiento UASB
(Upflow-Anaerob-Sludge-Blanket),
en el que se emplea un recipiente en cuya parte inferior se
introducen las aguas residuales que se han de depurar, y de cuya
parte superior se retiran las aguas residuales depuradas. En el
interior del recipiente actúan microorganismos anaerobios. Entre la
entrada de las aguas residuales y el rebosadero para las aguas
residuales depuradas se encuentran, en el interior del recipiente,
unos colectores de gas dispuestos uno sobre otros, en forma de
casquetes, cuya parte superior está comunicada por medio de una
conducción con un dispositivo separador de
gas-lodos. Por la actividad de los microorganismos
se genera gas que se adhiere al lodo, de manera que éste asciende
hacia la parte superior formando el llamado lodo ascendente. Este
lodo ascendente es captado por el casquete y vuelve a desprender
poco a poco su gas, de manera que vuelve a estar más pesado y
desciende nuevamente al fondo como lodo precipitado. El gas
desprendido de los pellets asciende junto con las burbujas de gas
libres captadas por los casquetes continuando por las conducciones
hacia arriba, arrastrando al mismo tiempo partículas de lodo
flotante y líquido, que se separan en la cámara de separación de
gas-lodo. El gas se evacua convenientemente
mientras que el líquido arrastrado, que también puede contener
partículas de lodo, pasa a un conducto bajante que conduce
nuevamente al fondo del recipiente. Las aguas residuales depuradas
pasan, por la parte superior del recipiente, a través de un
rebosadero, a un conducto de salida, por donde se retiran. Se ha
observado, sin embargo, que el rendimiento de depuración de estos
recipientes requiere todavía ser mejorado.
La invención se plantea por lo tanto como
objetivo crear un procedimiento y un dispositivo para la depuración
de aguas residuales mediante el cual se pueda optimizar el efecto
de depuración de forma constructivamente sencilla.
Este objetivo se resuelve mediante las
características indicadas en la reivindicación 1. Mediante el
procedimiento objeto de la invención, que consiste en volver a
aspirar el medio de la zona superior del recipiente, introduciéndolo
nuevamente en el circuito de depuración, se pone en marcha o se
intensifica la recirculación del medio en el recipiente, lo que da
lugar a un efecto de depuración notablemente mejorado, donde debido
al aprovechamiento del efecto elevador del gas que ya ha sido
separado, este efecto de depuración mejorado no exige ni el empleo
adicional de energía ni unas modificaciones complicadas del diseño,
por ejemplo, en los recipientes ya existentes.
El medio aspirado se vuelve a conducir
convenientemente de nuevo al recipiente junto con aquellas
sustancias contenidas en el medio que hubieran sido arrastradas
durante la acumulación del gas.
La reivindicación 3 describe un dispositivo
especialmente preferido para realizar el procedimiento objeto de la
invención.
De acuerdo con la invención, para conseguir el
efecto de depuración mejorado únicamente se requiere una conducción
adicional entre la parte superior del recipiente y el conducto
colector del gas, que se puede instalar a posteriori sin ningún
problema en los recipientes ya existentes.
Otros perfeccionamientos ventajosos del
dispositivo objeto de la invención se deducen de las
subreivindicaciones 4 a 10.
Un ejemplo de realización de un dispositivo
conforme a la invención, para llevar a cabo un ejemplo de
realización del procedimiento objeto de la invención, puede
deducirse de la única Figura adjunta.
En la Figura puede verse un dispositivo 1 objeto
de la invención para la depuración anaerobia de aguas residuales
conforme al procedimiento UASB, pero que sólo está representado
esquemáticamente. El dispositivo es un perfeccionamiento del
dispositivo que se describe en la solicitud de patente alemana 198
15 616, no pre-publicada, a la que se hace
referencia por la presente.
El dispositivo 1 consta de un recipiente vertical
19 en cuya zona del fondo, en la que se encuentra una zona de lodo
precipitado saturada de microorganismos, desemboca una conducción
de aguas residuales 2. La conducción de aguas residuales 2 puede
estar dotada de uno de los sistemas de distribución usuales para
las aguas residuales, pero que aquí no está representado.
Estacionados a lo largo de la altura del
recipiente 19 están dispuestos una multitud de colectores de gas,
3. Los colectores de gas 3 están agrupados en el ejemplo de
realización representado en dos sistemas, a saber, un sistema
inferior 3a y un sistema superior 3b. Cada uno de los colectores de
gas 3 tiene la forma de los conocidos casquetes colectores de gas,
con una boca abierta hacia la parte inferior que se extiende por la
mayor sección horizontal del casquete, y una sección vertical que
se va estrechando hacia arriba. Sin embargo, se pueden emplear
también otras formas de colectores de gas.
Los colectores de gas 3 del sistema inferior 3a
del recipiente 19 conforme a la invención llevan unas conducciones
18 que se extienden a través de su vértice superior 11 y van
soldadas estancas a los gases con el vértice 11. Cada una de las
conducciones 18 se extiende todavía un cierto tramo, desde el
vértice 11 preferentemente de 0,1 a 0,4 veces la altura del
casquete colector de gas, hacia abajo en el interior del casquete
colector de gas, y tiene un boca horizontal, eventualmente dotada
de deflectores de lodo. Por encima del vértice 11, las conducciones
18 presentan una curva 4 en forma de U invertida, que está unida
con una conducción de salida 20. La entrada de la curva 4 en forma
de U invertida en la conducción de salida 20, o la entrada de la
conducción de salida 20 en una conducción colectora de gas,
realizada como tubo ascendente 9, está situada unos pocos
centímetros, preferentemente entre 5 y 10 cm, por encima de la boca
de la conducción 18 debajo del vértice 11. La conducción 20, que
está comunicada con todos los colectores de gas 3 del sistema de
gas 3a, desemboca en el tubo ascendente 9, a saber una tubería que
presenta una sección notablemente inferior con respecto a la
sección del recipiente 19. El tubo ascendente sube hacia la parte
superior, dentro de un dispositivo separador de
gas-lodo 13 dispuesto encima del recipiente 19.
Desde este dispositivo separador de gas-lodo 13
retorna un tubo bajante 10 al interior del recipiente 19 y
desemboca, con una boca horizontal abierta hacia abajo, por debajo
del sistema inferior 3a, y escasamente por encima o dentro de una
zona de lodo precipitado que se forma en el recipiente 19.
El sistema superior 3b de los casquetes
colectores de gas 3 sirve, en la forma usual, para la retención de
lodo flotante, para que éste no pase a las aguas residuales
depuradas. Los colectores de gas 3 del sistema superior 3b llevan
también unas conducciones 21 que conducen hacia arriba por encima
del vértice 11, que desembocan, pero sin la curva 4 en forma de U
del sistema 3a, en un conducto de evacuación 12, que a su vez
conduce al sistema de separación de gas-lodos 13.
Por debajo de los vértices 11, las conducciones 21 están realizadas
igual que las conducciones 18 del sistema 3a.
Algunos o todos los colectores de gas 3 del
sistema superior 3b pueden estar en comunicación con el tubo
bajante 10 a través de una tubería 17. La tubería 17 está situada
en aquella parte de los colectores de gas 3 en la que se acumulan
con preferencia los lodos flotantes.
Por encima del sistema superior 3b hay un
rebosadero 22 que determina el nivel de agua superior en el
recipiente 19, para las aguas depuradas y que desemboca en una
conducción de agua 6. Desde la conducción de agua 6 sale una
conducción de retorno 7, provista de una bomba y que vuelve al
dispositivo de separación de gas-lodos 13. Del
dispositivo de separación de gas-lodos 13 sale una
primera conducción de gas 14, que evacua el biogas obtenido para su
posterior tratamiento, por ejemplo, para la obtención de energía.
Del dispositivo de separación de gas-lodos 13 sale
otra conducción de gas 16 en la que también va intercalada una
bomba 15. La conducción de gas 16 llega a las zonas inferiores del
tubo ascendente 9, de manera que se puede reconducir el gas para
favorecer el efecto elevador.
El tubo ascendente 9 conduce por debajo del tubo
de evacuación 20, con una conducción de aspiración 9a, a la zona
superior del recipiente 19, desembocando allí debajo del rebosadero
22 para el agua depurada, es decir escasamente por debajo del nivel
del agua.
El dispositivo objeto de la invención trabaja de
acuerdo con el procedimiento siguiente. A través de la conducción
de aguas residuales 2, las aguas residuales que se tratan de
depurar, por ejemplo, aguas residuales con una elevada carga
orgánica, procedentes de empresas de los sectores alimenticio o del
papel, llegan a la zona inferior del recipiente 19, y dentro de la
capa de lodo precipitado allí existente, cargada de
microorganismos, preferentemente en forma de pellets de lodo
usuales. Los microorganismos descomponen la carga orgánica de las
aguas residuales, con lo cual se forma gas. El gas burbujea en forma
de burbujas de gas hacia arriba, y queda también enganchado a los
pellets de lodo, de manera que éstos se vuelven más ligeros y
flotan. El gas y los pellets cargados de gas que flotan como lodos
flotantes llegan a la zona del primer sistema 3a y son retenidos
por los colectores de gas 3. El gas se acumula formando un cojín de
gas 5 debajo del vértice 11 y encima de una capa de lodos
flotantes, que también va desprendiéndose poco a poco de su carga de
gas, volviendo a descender como lodo precipitado. El gas pasa a
través de la conducción 18 a la curva 4 en forma de U. En ésta se
forma un cojín de gas que impide la subida y arrastre de lodos
flotantes dentro de la conducción 20. De esta manera sólo llega gas
a través de la conducción 20 al tubo ascendente 9. Allí el gas
provoca una fuerte corriente ascendente, y por lo tanto una
depresión en el orificio de aspiración de la conducción de
aspiración 9a. Debido a esta depresión se aspira el medio
procedente de la zona superior del recipiente con las sustancias
contenidas todavía presentes, a saber, en particular agua en alto
grado depurada con restos de lodos flotantes, que han sido
retenidos por el rebosadero, o eventualmente gas residual, y se
conducen nuevamente junto con las partículas arrastradas y el gas
procedente de los colectores de gas, nuevamente al dispositivo
separador de gas-lodos 13. La mezcla de gas, de
lodos precipitados aspirados y agua procedentes de la zona superior
del recipiente 19 así como de la zona situada debajo de los
colectores de gas, se separa en el dispositivo separador de
gas-lodos 13, conduciéndose el gas normalmente a
través de la conducción 14 para su posterior tratamiento. Los lodos
arrastrados se acumulan y el agua los vuelve a barrer hacia abajo,
al recipiente 19, a través del tubo bajante 10, donde éstos se
descargan por debajo del sistema 3a dentro del recipiente, vuelven
a descender hasta el fondo provocando allí turbulencias, de tal
manera que los microorganismos están siempre rodeados por las aguas
residuales y encuentran por lo tanto unas condiciones de vida
óptimas. Además de esto, las aguas residuales se someten a un
segundo proceso de depuración, y se consigue así que en el
rebosadero 22 no se acumulen tantos lodos residuales que exista el
peligro de que sean arrastrados con las aguas depuradas. Por
último, de esta manera se consigue una recirculación interna
ventajosa en el reactor, sin tener que aportar energía exterior,
por ejemplo, para una bomba. Cuando los lodos descienden desde el
dispositivo separador 13 a través del tubo bajante 10, a través del
tubo 17 se aspiran los lodos flotantes que se habían acumulado
debajo de los colectores de gas 3 del sistema superior 3b. Esto
intensifica el efecto de torbellino provocado por los lodos
realimentados. Otra intensificación del efecto de torbellino debido
a los lodos que vuelven a descender se puede conseguir mediante una
pequeña cantidad de aguas residuales ya depuradas, que se toma de
la conducción de agua 6 por medio de la bomba 8 y se vuelve a
bombear nuevamente a través de la tubería 7 al dispositivo
separador 13, donde contribuye a expulsar de modo eficaz los lodos
a través del tubo bajante 10.
La aspiración se puede intensificar,
especialmente durante el arranque del dispositivo 1, bombeando gas
y según las circunstancias también aire, dentro del tubo ascendente
9, a través de la conducción 16 y la bomba 15.
Los lodos flotantes y las burbujas de gas que
todavía no hayan sido captados por el sistema inferior 3a o que
hayan escapado de nuevo de allí porque se haya rebasado la
capacidad de recogida, llegan a la zona del sistema superior 3b,
donde son captados por los colectores de gas 3. El gas que se
acumula en el vértice 11 se conduce al dispositivo separador 13 a
través de los tubos verticales rectos 21 y la conducción 12,
mientras que la capa de lodos flotantes se evacua a través del tubo
17, o una vez que haya desprendido el gas, vuelve a descender hasta
el fondo. Las aguas residuales depuradas fluyen al rebosadero 22 y
pasan de ahí a la conducción de agua 6.
En caso necesario, el dispositivo objeto de la
invención también puede trabajar adicionalmente por procedimiento
anaerobio, para lo cual en el dispositivo separador de
gas-lodos 13 se inyecta oxígeno en una cantidad del
1 al 3% en volumen, por ejemplo para conseguir la oxidación
biológica del azufre que esté presente en el gas. En ese caso se
anula el retorno del gas a través de la bomba 15 y la conducción
16.
Los procesos de descomposición anaerobia
presentan generalmente su óptimo entre 25º y 35º. Debido a los
mayores flujos se tiene la posibilidad de rebajar la temperatura de
reacción. La temperatura óptima para el procedimiento objeto de la
invención está entre 10 y 37º. Esto significa un ahorro de energía
considerable, puesto que ya no es necesario calentar las aguas
residuales.
Asimismo, en el caso de reactores de gran altura
la cámara superior del reactor puede estar prevista para una
densidad mayor de pellets de lodo, con lo cual se vuelve a
incrementar su capacidad de rendimiento. Además, y especialmente en
el caso de aguas residuales que contengan albúmina o almidón, que
forman los llamados coagulados flotantes, éstos se pueden volver a
conducir nuevamente con seguridad a la zona del fondo.
Como variante del ejemplo de realización descrito
y dibujado se pueden prever más de dos sistemas colectores de gas,
o bien el recipiente puede contener únicamente colectores de gas
del sistema de colector de gas inferior, siempre y cuando éstos
estén en condiciones de mantener los lodos flotantes alejados del
rebosadero para las aguas depuradas. En el caso de unas alturas de
reactor especialmente reducidas, la bomba para el retorno del gas
al tubo ascendente puede estar en funcionamiento continuo. El tubo
ascendente puede transcurrir por el interior del recipiente y el
tubo bajante por el exterior del recipiente. También existe la
posibilidad de conducir los lodos precipitados directamente al
recipiente en lugar de hacerlo al dispositivo separador, a través de
una ramificación del tubo ascendente. Si existe la seguridad de que
al tubo ascendente llega única o principalmente gas, los colectores
de gas pueden no estar provistos de la curva en forma de U, o
pueden estar provistos de otro dispositivo separador de gas, o con
un dispositivo separador de gas intercalado antes de la conducción
ascendente. Por último, el medio aspirado a través de la tubería de
aspiración, en particular si contiene poca cantidad de gas o ya no
contiene gas, no debe conducirse a través del dispositivo separador
sino que puede ir directamente al recipiente.
Claims (10)
1. Procedimiento para la depuración de aguas
residuales, en particular depuración anaerobia, en un recipiente
que puede alojar un medio, con formación de gas, donde el gas que
se forma se recoge mediante un colector de gas, se separan en el
medio arrastradas por el gas y las sustancias contenidas se vuelven
a conducir las sustancias contenidas separadas, nuevamente dentro
del medio, por debajo del colector de gas, caracterizado
porque mediante un efecto elevador de gas debido a los gases
ascendentes se aspira, medio procedente de la zona superior del
recipiente, a través de una conducción de aspiración, por encima
del colector de gas, y se vuelve a conducir nuevamente al
recipiente.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el medio aspirado en la zona superior
del recipiente se vuelve a conducir a la zona inferior del
recipiente junto con las sustancias contenidas separadas del
gas.
3. Dispositivo para la depuración de aguas
residuales, en particular mediante una depuración anaerobia, con un
recipiente (19) para alojar el medio, una acometida de aguas
residuales (2), una salida (22) para las aguas depuradas, por lo
menos un colector de gas (3) dispuesto dentro del recipiente (19) y
una conducción (18, 4) que sale hacia arriba desde la parte
superior del colector de gas (3), caracterizado porque por
encima del colector de gas (3), en la zona superior del recipiente
(19), está dispuesta la boca de una conducción de aspiración (9a),
donde la conducción (18) del colector de gas (3) desemboca en la
conducción de aspiración (9a), de tal manera que el gas procedente
del colector de gas (3) se puede utilizar como elevador del gas
para aspirar el medio dentro de la conducción de aspiración
(9a).
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque la conducción de aspiración (9a)
desemboca junto con la conducción (18) en una conducción colectora
de gas (9), que conduce a un dispositivo separador de
gas-lodos (13), desde el cual un tubo bajante (10)
retorna al recipiente (19) debajo de los colectores de gas (3).
5. Dispositivo según la reivindicación 4,
caracterizado porque en el colector de gas (3) está previsto
un dispositivo separador de gas (4).
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque el sistema separador de gas está
formado por una curva (4) esencialmente en forma de U invertida, de
la conducción (18) que sale hacia arriba del colector de gas
(3).
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
4 a 6, caracterizado porque la tubería (17) procedente de la
zona inferior del colector de gas (3) desemboca en el tubo bajante
(10).
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
3 a 7, caracterizado porque en el recipiente (19) está
previsto un sistema (3a) con una multitud de colectores de gas (3),
dotados de conducciones (18) que sobresalen hacia arriba con una
curva (4) en forma de U, y porque encima del primer sistema (3a)
está previsto un segundo sistema (3b) con una multitud de
colectores de gas (3).
9. Dispositivo según las reivindicaciones 7 y 8,
caracterizado porque la tubería (17) está prevista entre los
colectores de gas (3) del segundo sistema (3b) y el tubo bajante
(10).
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones
3 a 10, caracterizado porque en la conducción ascendente (9)
desemboca una conducción de gas (16) adicional.
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