ES2237423T3 - Procedimiento, dispositivo y utilizacion del procedimiento para la eliminacion por via biologica de elementos metalicos presentes en el agua en estado ionizado. - Google Patents
Procedimiento, dispositivo y utilizacion del procedimiento para la eliminacion por via biologica de elementos metalicos presentes en el agua en estado ionizado.Info
- Publication number
- ES2237423T3 ES2237423T3 ES00922781T ES00922781T ES2237423T3 ES 2237423 T3 ES2237423 T3 ES 2237423T3 ES 00922781 T ES00922781 T ES 00922781T ES 00922781 T ES00922781 T ES 00922781T ES 2237423 T3 ES2237423 T3 ES 2237423T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- water
- filter
- biological
- measurement
- regulation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
- C02F3/346—Iron bacteria
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/006—Regulation methods for biological treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/04—Aerobic processes using trickle filters
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D21/00—Control of chemical or physico-chemical variables, e.g. pH value
- G05D21/02—Control of chemical or physico-chemical variables, e.g. pH value characterised by the use of electric means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/06—Contaminated groundwater or leachate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/04—Oxidation reduction potential [ORP]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/06—Controlling or monitoring parameters in water treatment pH
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/07—Alkalinity
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/22—O2
- C02F2209/225—O2 in the gas phase
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
- Removal Of Specific Substances (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
Abstract
Procedimiento para la eliminación, por vía biológica, de elementos metálicos presentes en estado ionizado en las aguas desprovistas de oxígeno disuelto, en el cual el agua a tratar se oxigena parcialmente mediante una aireación específica realizada antes de la percolación a través de un reactor filtro biológico que incluye un lecho de material filtrante soporte de bacterias, caracterizado porque incluye: - una etapa de medida de al menos un parámetro constituido por el potencial de oxidación-reducción (Eh) del agua aireada antes de su paso por el filtro biológico; - una etapa de transmisión de las señales de medida a un dispositivo de cálculo y de comparación de la señal representativa del valor de al menos un parámetro medido al menos con un límite inferior de dicho parámetro, determinado en función de la medida efectuada en una segunda etapa de medida de un segundo parámetro representativo del pH del agua aireada antes de su paso por el filtro biológico, y - una posible etapa de corrección del caudal de aire mediante el control de un dispositivo (3, 10, 11) de regulación del caudal de aire mediante una señal determinada por el dispositivo de cálculo en función de las dos etapas precedentes.
Description
Procedimiento, dispositivo y utilización del
procedimiento para la eliminación por vía biológica de elementos
metálicos presentes en el agua en estado ionizado.
La presente invención se refiere a un
procedimiento que permite optimizar y controlar automáticamente los
parámetros de eliminación por vía biológica de elementos metálicos
en estado ionizado presentes en las aguas, tanto subterráneas como
superficiales, al dispositivo de implementación de dicho
procedimiento y a la utilización del procedimiento.
La invención se refiere más específicamente a un
procedimiento y a un dispositivo de eliminación por vía biológica de
los elementos bivalentes, tales como el hierro y el manganeso
bivalentes, presentes en las aguas subterráneas.
La invención puede extenderse a las aguas
superficiales que carecen de oxígeno disuelto en las que dichos
elementos están presentes en el mismo estado, como el agua del
hipolimnion reductor de una acumulación de agua en estado de
eutrofización.
La oxidación de minerales por vía biológica ha
sido el objeto de profundos estudios y de aplicaciones concretas.
Este conjunto de procedimientos utiliza la capacidad de ciertas
cepas bacterianas específicas, indígenas y/o incorporadas, para
catalizar mediante enzimas, las reacciones de oxidación exotérmicas.
A cambio, dichas reacciones de oxidación exotérmicas facilitan a las
bacterias la energía necesaria para su desarrollo. Este conjunto de
procedimientos lleva aplicándose específicamente desde hace muchos
años en la industria minera:
- -
- bien en el ámbito de la hidro-metalurgia extractiva, cuyas primeras etapas consisten en una pulverización del mineral, un enriquecimiento por flotación y una lixiviación en medio ácido o alcalino; no obstante, la lixiviación biológica, o "bio-lixiviación", compite con frecuencia en la actualidad con la lixiviación puramente química. Las aplicaciones más extendidas se han referido, hasta hace unos años, a la industria del cobre (véase la obra de N. N. HUGHES & R. K. POOLE: "Metals & Microorganisms", editada por Chapman & Hall, 1989; y el artículo de D. MORIN: "Biotechnologies dans las métallurgie extractive", publicado en Les Techniques de l'Ingénieur, París, 1995, no. M2238, vol. 1): el mineral más o menos fraccionado está simplemente apilado al aire libre y regado con una solución de principios nutritivos. Este procedimiento conocido con el nombre de "lixiviación en pilas" no precisa ningún control determinado durante la operación;
- -
- bien para el tratamiento de los efluentes ácidos que contienen grandes cantidades de hierro bivalente disuelto. La patente japonesa nº 44717/72 describía un procedimiento en el cual se llevaba a cabo un cultivo de bacterias propias del hierro en un efluente tratado, que seguidamente se vierte en el efluente a tratar. En la patente japonesa nº 38981/72 se mejoraba el procedimiento realizando el cultivo bacteriano in situ, sobre soportes formados por óxidos de hierro. La patente francesa nº 2.362.793, presentada en 1976, aportaba una mejora suplementaria al fijar el cultivo bacteriano sobre un soporte insoluble, con el pH del efluente, y en la que los iones ferrosos (Fe^{2+}) se oxidaban por insuflación de aire en un reactor con agitación. Las bacterias y sus soportes se separaban seguidamente por decantación y, después, se reciclaban en el reactor, como en una planta de tratamiento de aguas residuales urbanas, mediante el procedimiento de lodos activados. También en dichos casos, la técnica del procedimiento no plantea problemas. En especial, el bajo valor del pH del medio evita cualquier competencia entre la vía físico-química y la vía biológica para la oxidación del hierro, lo que en la práctica se traduce en la ausencia de obligación de un control de la cantidad de oxígeno introducida y de la cantidad de oxígeno residual en el agua con posterioridad al tratamien- to.
Posteriormente se ha previsto aplicar estos
fenómenos a la eliminación por vía biológica del hierro y del
manganeso disueltos en las aguas naturales privadas de oxígeno y
cuyo pH, al contrario que en el caso de los efluentes mencionados
anteriormente, se acerca mucho al punto de neutralidad,
aproximadamente más o menos una unidad. En este ámbito, aun cuando
se trate de especies diferentes de aquellas que son características
de los efluentes ácidos, ya se conocía que las bacterias capaces de
catalizar la oxidación del hierro y/o del manganeso, todavía
llamadas ferro y mangano-bacterias, podían, gracias
a unas enzimas y/o polímeros exógenos, ser detectadas en entornos
muy diversos (aguas subterráneas, fondos de lagos, manantiales
emergentes en bahías marinas, etc...). Los perjuicios causados por
las ferro o mangano-bacterias en el caso de
obturación de los drenajes de los pozos o de corrosión de
canalizaciones metálicas eran ya bastante bien conocidos y faltaba
"domesticar" a estas bacterias para hacerlas trabajar de forma
útil en las plantas de eliminación del hierro y del manganeso
disueltos.
Las primeras observaciones a este respecto han
sido publicadas por U. HÄSSELBARTH & D. LÜDEMANN (en el artículo
"Die Biologische Enteisenung und Entmanganung", Vom Wasser,
1971, vol. 38, pp. 233-253: "Removal of iron and
manganese from groundwater by microorganisms", Water Treatment
& Examination 1973, vol. 22, no. 1, pp. 62-77) y
se concretaron mediante la presentación, por parte de los mismos
autores, de la solicitud de patente alemana nº 1.767.738. Esta
patente describe un procedimiento de des-ferrización
biológica por oxigenación y filtrado, en unas condiciones tales que
el poder de oxido-reducción del medio presenta un
valor de rH superior o igual a 14,5 \pm 0,5. El rH es un índice
análogo al pH, que representa cuantitativamente el valor del poder
oxidante o reductor de un medio. Este valor de rH corresponde al
límite inferior del ámbito de actuación de las
ferro-bacterias. De este modo se define una
condición mínima, pero esta sólo representa un límite inferior, por
otra parte insuficiente para una des-ferrización
total, y no permite definir unos límites inferior y superior sobre
los cuales hubiese podido basarse la regulación automática del
procedimiento.
En cuanto al resto, estos autores habían definido
para el procedimiento unas condiciones de oxigenación muy limitadas
y muy restrictivas, probablemente porque no habían contado con unos
tipos de aguas brutas diversas a su disposición. El desarrollo de
este prometedor procedimiento se ha visto parado a causa de estos
inconvenientes.
Aproximadamente en la misma época, se llevaron a
cabo en Francia unos estudios parecidos (P. MOUCHET & J.
MAGNING: "Un cas complexe de déferrisation d'une eau
souterraine", TSM-l'eau, 1979, vol. 74, nº 3, pp.
1 35-143), pero en aguas muy diferentes entre sí, lo
que ha permitido a los investigadores franceses definir con más
precisión los límites del procedimiento de
des-ferrización biológica y anunciar ya, en el
Congreso "Wasser Berlin" de 1985, la construcción de unas
treinta instalaciones basadas en este principio de tratamiento
biológico (véase el artículo de P. MOUCHET et al. Titulado
"Élimination du fer et du manganèse contenus dans les eaux
souterraines: problèmes classiques, progrès récents", publicado
en Water Supply, 1985, vol. 3, nº 1, pp. 137-149).
Al mismo tiempo, los investigadores alemanes habían constatado que
numerosas plantas podían funcionar espontáneamente de acuerdo con
este principio (véase el artículo de C. CZEKALLA et al.
Titulado "Quantitative removal of iron and manganese by
microorganisms in rapid sand filters (in situ
investigations)", publicado en Water Supply, 1985, vol. 3, nº 1,
pp. 111-123). Unas observaciones similares fueron
las que suscitaron los trabajos franceses a comienzos de la década
de los 70.
De este modo, de la lectura de cuanto antecede se
puede deducir que la des-ferrización biológica ha
sido el procedimiento más estudiado y mejor conocido al comienzo de
estas investigaciones, probablemente porque la siembra natural
mediante las bacterias indígenas es relativamente rápida. Por el
contrario, el tiempo de siembra en lo que respecta a la
des-manganización biológica, que exige varias
semanas, es decir, de dos a tres meses, no ha favorecido los
estudios sobre la des-manganización al menos en un
primer momento.
Los resultados de las investigaciones francesas,
publicados en 1985, precisaban, entre otros, el ámbito de actividad
de las ferro-bacterias, como se representa en la
figura 4, y además el ámbito de existencia de un tratamiento que
garantice una eliminación total del hierro está sometido a unos
límites más estrictos.
Un diagrama de este tipo, cuyo eje de ordenadas
contiene el potencial de oxidación-reducción y el
eje de abcisas el pH, se denomina diagrama de estabilidad. Creado
por primera vez por M. J. POURBAIX para el estudio de los fenómenos
de corrosión de los metales ferrosos, se ha extendido a la
especificación de los principales elementos (véase la obra de M. J.
POURBAIX titulada "Atlas d'équilibres électroniques à 25ºC",
editada por Gauthier-Villars, París, 1963, pp.
307-321) y se ha aplicado al estudio de
des-ferrización de las aguas subterráneas (véase el
artículo de J. D. HEM titulado "Stability field diagrams as aids
in iron chemistry studies", publicado en AWWA, 1961, vol. 5e, nº
2, pp. 211-232).
El ámbito de la des-ferrización
biológica (Db) o de actividad de la ferro-bacteria
está delimitado por un valor de rH mínimo y un valor de rH máximo.
La zona comprendida por debajo de la curva (rHmin) que representa el
valor mínimo de rH corresponde al ámbito (Dfe^{2+}) de estabilidad
del ión ferroso y la zona comprendida por encima de la curva (rHmax)
que representa el valor de rH máximo corresponde al
ámbito(Dpc) de la des-ferrización
físico-química. El ámbito óptimo de la
des-ferrización biológica (Db) se superpone al
límite teórico (Dfe^{2+}/Fe^{3+}) que separa los ámbitos
respectivos del ión ferroso y del hidróxido férrico.
El diagrama de la figura 4 muestra que la
des-ferrización biológica de las aguas naturales,
cuyo pH puede variar según el caso desde unos valores inferiores a 6
hasta unos valores superiores a 8, sólo se puede producir, en
ciertas condiciones de potencial de
oxidación-reducción y de pH para las cuales hay una
oxidación mediante enzimas de los iones ferrosos Fe^{2+} sin
precipitación de sales básicas de hierro férrico Fe^{3+}, es decir
sin que se produzca una des-ferrización
físico-química cuyo rendimiento es mucho más modesto
que el de la des-ferrización biológi-
ca.
ca.
En el agua antes de ser tratada, el potencial de
oxidación-reducción (o Eh) varía en función de la
concentración de oxígeno disuelto aportado por la aireación,
mientras que, en el agua tratada, el Eh depende más del valor del
par Fe^{3+}/Fe^{2+}, es decir, del grado de oxidación del
hierro. A tenor de la figura 4 se observa claramente que las
condiciones de oxidación deben estar más controladas cuando el pH es
elevado. En especial, cuando el pH es superior a 7,6 en el agua
bruta, el contenido de oxígeno disuelto debe ser inferior a un
límite máximo, muy limitado, siendo el valor del límite superior
exacto más bajo a medida que el pH es más elevado. Este valor de pH,
comprendido entre 7,6 y 8,5 define un ámbito (Dbc) en el que la
des-ferrización es difícil de regular debido a la
competencia entre la oxidación biológica y la oxidación
físico-química.
No obstante, teniendo en cuenta que un contenido
de oxígeno disuelto en una concentración superior al 50% del punto
de saturación resulta deseable en el agua tratada para evitar, sobre
todo, las fermentaciones y las corrosiones que se producen durante
la distribución, estas observaciones han conducido al concepto de
plantas de des-ferrización biológica para todas las
aguas con un pH > 7, de acuerdo con el esquema de la figura 5. De
acuerdo con este concepto, el agua bruta se somete a una primera
aireación realizada en un mezclador (31) especialmente estudiado
para obtener una mezcla inmediata de aire y agua. El agua se somete
a continuación a la des-ferrización biológica por
percolación a gran velocidad a través de un lecho de material
filtrante específico con soporte de ferro-bacterias
en un reactor-filtro biológico (32) especialmente
estudiado a estos efectos. A continuación, el agua filtrada se
somete a una aireación intensiva final en un nuevo mezclador (33).
El lecho filtrante está construido con un material comercializado
bajo la marca "Biolite®".
La necesidad de un perfecto control de la
cantidad de oxígeno inyectada para todas las aguas con un pH >
7,3 condujo a la patente francesa nº 2.470.094, presentada en 1979
por la solicitante. Esta patente describe una invención de acuerdo
con la cual se introducía el oxígeno en el agua a tratar por
reciclado de una parte del agua tratada. Dicha agua tratada se
llevaba previamente casi a un punto de saturación de oxígeno
disuelto gracias a la aireación intensiva final, estando la cantidad
de agua reciclada oxigenada en función del pH del agua a tratar y de
su demanda de oxígeno, ajustándose mediante un rotámetro o cualquier
otro aparato de medida de caudal.
La continuación de las investigaciones en Francia
permitió seguidamente fijar los límites del ámbito de la
des-manganización biológica comparándolos con los de
la des-ferrización biológica. La figura 6 muestra
que ambos ámbitos son distintos y que no hay nada en común entre la
zona (A) de eliminación del hierro por vía biológica que se
superpone al límite teórico (Dfe^{2+}/Fe^{3+}) que separa los
ámbitos respectivos del ión ferroso y del hidróxido férrico, y la
zona (B) de eliminación del manganeso por vía biológica que se
superpone al límite teórico (DMn^{2+}/Mn^{4+}) que separa los
ámbitos respectivos del ión Mn^{2+} y del dióxido de manganeso
(MnO_{2}).
De todo ello se deriva que en el caso de las
aguas que contienen simultáneamente los dos elementos, la solución
generalmente adoptada consiste en un tratamiento de dos etapas de
filtrado, expuesto en el artículo de P. Mouchet titulado "From
conventional to biological removal of iron and manganese in
France", publicado en AWWA, 1992, vol. 84, nº 4, pp.
158-167, consistente en una primera etapa para
eliminar el hierro y en una segunda para eliminar el manganeso,
recibiendo cada etapa específicamente sus propias regulaciones de
inyección de oxígeno y, eventualmente, de ajuste del pH.
Este punto de conocimientos representa el estado
de la técnica anterior, previo a la presente invención, deduciéndose
claramente que para un buen resultado de una planta de tratamiento
de eliminación del hierro y, eventualmente, del manganeso por vía
biológica, las condiciones reinantes en el medio de tratamiento
deben ajustarse continuamente a fin de evitar cualquier inhibición
de la actividad de las bacterias. Estas condiciones dependen de un
cierto número de parámetros como el pH, el potencial de
oxidación-reducción, la temperatura, las
concentraciones del sustrato, del elemento a oxidar y del
oxígeno.
Cualquier defecto en la regulación o en el
funcionamiento de los dispositivos de aporte de oxígeno y/o de
corrección del pH se traduce en una disfunción de la unidad de
tratamiento cuyo resultado es una disminución de la eficacia de
oxidación del elemento a oxidar. No obstante, la eliminación
biológica presenta numerosas ventajas en comparación con los
tratamientos físico-químicos convencionales:
- -
- mayor calidad del agua tratada
- -
- compacidad de las plantas de tratamiento
- -
- velocidad de tratamiento más elevada
- -
- ausencia de reactivos (floculantes, oxidantes)
- -
- menores pérdidas de cargas
- -
- notable reducción de los costes de inversión y explotación
- -
- mayor rendimiento de deshidratación de los lodos producidos,
tantas son las ventajas
significativas que existía un verdadero deseo de superar los
defectos y disfunciones mencionados más
arriba.
En el ámbito de la
des-ferrización biológica, dichos defectos y
disfunciones podían estar originados:
- -
- bien por una carencia de oxígeno, que limitaría las necesidades de respiración de la biomasa y colocaría al agua en una banda de bajo potencial de oxidación-reducción;
- -
- bien por un exceso de oxígeno, lo que situaría al agua en una banda con un potencial de oxidación-reducción demasiado elevado e inhibiría la actividad microbiana. En estas condiciones, podría incluso crearse una competencia entre la oxidación físico-química y la actividad bacteriana;
- -
- bien por un pH ácido demasiado bajo (menos de 6 a 6,5) lo que situaría al agua por debajo del umbral mínimo de potencial de oxidación-reducción (Eh) requerido para que los microorganismos actúen en el sentido de una oxidación total del elemento a eliminar;
- -
- o bien, por último, a causa de un pH básico demasiado elevado (más de 7,8 a 8) lo que situaría al agua por encima del umbral máximo de potencial de oxidación-reducción, favoreciendo una competencia entre la oxidación química del elemento a oxidar y la actividad bacteriana, que podría llegar a inhibir dicha actividad bacteriana.
La des-manganización biológica,
por el contrario, es menos sensible a los parámetros del medio, pero
existe no obstante interés en asegurarse permanentemente de que
antes de entrar en el reactor de des-manganización,
el agua a tratar presente un pH suficiente (superior a 7,2
aproximadamente) y un contenido de oxígeno disuelto superior al
50-60% de la saturación para volver al ámbito (B)
definido en la figura 6. El control de estos tratamientos biológicos
se basa, por lo tanto, en el de los parámetros
físico-químicos de funcionamiento, lo que no resulta
fácil en las plantas de pequeño tamaño y cuando el contenido de
oxígeno (O_{2}) disuelto debe ser muy débil en el procedimiento (a
veces inferior a 1,0 mg/l para la des-ferrización
biológica de las aguas cuyo pH es superior a 7,5). La presente
invención resuelve este tipo de problemas facilitando un método de
regulación del procedimiento en función de las características del
agua bruta.
Cabe señalar que en otros ámbitos ha surgido
también una filosofía similar de procedimientos biológicos, por
ejemplo:
- -
- en el tratamiento anaeróbico de las aguas residuales (véanse la patente FR 2 672 583 o la patente US 5.248.423, presentada en 1992 por la solicitante).
- -
- En la hidro-metalurgia extractiva, para la filtración biológica de metales más raros y más preciosos que el cobre, como el oro (véase el artículo de A. KONTOPOULOS & M. STEFANAKIS, titulado "Process options for refractory sulfide gold ores: technical, environmental and economical aspects", 1991, 393; el artículo de J. LIBAUDE titulado "Le traitement des minerals d'or", publicado en la Recherche, 1994, mayo) o el cobalto (véase el artículo de D. MORIN et al. Titulado "Study of the bioleaching of a cobaltiferrous pyritic concentrate", publicado en IBS Proceedings, 1993, vol. 1, p. 147; el artículo de D. MORIN titulado "Des bactéries vont extraire le cobalt", publicado en la Recherche, 998, nº 312, pp. 38-40). Cabe señalar que la ganga, a partir de la cual se extraen estos metales, suele estar constituida principalmente por pirita, lo que una vez más implica una acción importante de las ferro-bacterias adaptadas al medio ácido, como ya se ha mencionado anteriormente en relación con el tratamiento de efluentes ácidos procedentes de las minas.
No obstante, la invención descrita en el presente
documento no tiene nada en común con los ámbitos precedentes cuando,
por ejemplo, la composición de gases que contienen metano interviene
en el flujo de agua bruta sujeto a tratamiento anaeróbico del
efluente, o bien cuando un procedimiento de biolixivación está
controlado por la hidráulica de los reactores, la introducción de
cepas bacterianas adaptadas y/o el ajuste de la temperatura.
En el caso que nos ocupa, son principalmente las
condiciones de oxidación del agua bruta las que van a ajustarse
automáticamente en función de las características del agua bruta,
del agua aireada con anterioridad al tratamiento y/o del agua
tratada final. Una primera aproximación a este tipo de regulación se
intentó basándose en el potencial Eh del agua tratada (véase el
artículo de C. Tremblay et al., "Control of biological iron
removal from drinking water using ORP", publicado en IAWO,
Vancouver, 1998, junio) similar a dispositivos comparables
estudiados para el tratamiento de las aguas residuales (véase el
artículo de J. Charpentier et al,
"Oxidation-reduction potential (ORP) regulation: A
way to optimize pollution removal and energy savings in the low load
activated sludge process", publicado en Water Sci. Tech., 1987,
vol. 19, No. 3-4, pp. 645-656; y el
artículo de D. G. Warcham et al, "Real-time
control of wastewater treatment systems using ORP", publicado en
Wat. Sci. Tech., 1993, vol. 28, No. 11-12, pp.
273-282). Los ensayos basados en este principio
efectuados bajo el control de la solicitante se saldaron con un
fracaso.
En efecto, en el agua residual tratada, el
potencial de oxidación-reducción Eh final tiene en
cuenta la transformación de las especies carbonatadas, nitrogenadas,
fosforadas, sulfuradas, etc., de las cuales sólo se puede eliminar
del agua una fracción mediante separación o almacenamiento en las
bacterias: una fracción de estos componentes, por lo tanto,
permanece disuelta en una forma parcialmente reducida/parcialmente
oxidada, y el potencial final depende de las respectivas
proporciones de las dos formas del sistema
óxido-reductor.
Por otra parte, en materia de
des-ferrización-des-manganización,
las formas reducidas de los metales se oxidan y precipitan, quedando
de este modo casi eliminadas de la matriz disuelta. Para un pH dado,
el potencial de oxidación-reducción Eh final es
representativo de esta eliminación, tanto si se ha producido por vía
físico-química o biológica. Por otra parte, es
independiente del contenido de oxígeno disuelto, pues el potencial
normal del par O_{2}/H_{2}O es muy inferior al del par
Fe^{3+}/Fe^{2+}. La medida del Eh del agua tratada presenta por
tanto un cierto interés como parámetro indicador de la eficacia del
tratamiento, lo que por otra parte ha quedado demostrado por los
autores citados anteriormente, que han podido establecer una
relación significativa entre este valor y el contenido de hierro
residual del agua filtrada. Por el contrario, esta medida no ha
podido en ningún caso servir de base para la regulación del
procedimiento.
El objeto de la presente invención consiste en
proponer un procedimiento que permita evitar estos escollos y
regular un tratamiento de eliminación por vía biológica de los
elementos presentes en forma ionizada.
Este fin se consigue mediante el hecho de que el
procedimiento para la eliminación por vía biológica de elementos
metálicos presentes en el estado ionizado en las aguas desprovistas
de oxígeno disuelto, en el que el agua a tratar se oxigena
parcialmente mediante una aireación específica realizada con
anterioridad a la percolación a través de un reactor de filtro
biológico que incluye un lecho de material filtrante con soporte de
bacterias, se caracteriza porque incluye:
- -
- una etapa de medida de al menos un parámetro constituido por el potencial de oxidación-reducción (Eh) del agua aireada antes de su paso por el filtro biológico;
- -
- una etapa de transmisión de las señales de medidas a un dispositivo de cálculo y de comparación con la señal que representa el valor de, al menos, un parámetro medido para al menos un límite inferior de dicho parámetro determinado en función de la medida efectuada en una segunda etapa de medida de un segundo parámetro representativo del pH del agua aireada antes de su paso por el filtro biológico; y
- -
- una posible etapa de corrección del caudal de aire a través de un dispositivo de regulación del caudal de aire mediante una señal determinada por el dispositivo de cálculo en función de las dos etapas anteriores.
De acuerdo con otra particularidad, el
procedimiento incluye una etapa de medida del segundo parámetro
constituido por el pH del agua aireada antes de su paso por el
filtro biológico y una etapa de comparación con un límite inferior y
superior del primer parámetro, determinándose dicho límite inferior
y superior en función de la medida del segundo parámetro.
De acuerdo con otra particularidad, el
procedimiento incluye una etapa de compensación de un defecto de
regulación del caudal de aire por el primer parámetro mediante un
sistema de regulación complementario que utiliza, al menos, una
señal suministrada por unos medios de medida del contenido residual
de oxígeno disuelto en el agua tratada.
De acuerdo con otra particularidad, la etapa de
compensación utiliza una segunda señal suministrada por unos medios
de medida del pH del agua tratada simultáneamente a la del oxígeno
disuelto.
Según otra particularidad, el procedimiento
incluye una etapa de regulación del pH del agua filtrada mediante la
inyección de una solución alcalina en el agua a tratar, si la señal
suministrada por el medios de medida del pH y que representa el
valor del pH del agua tratada es inferior a un valor de referencia
inferior, estando limitada dicha inyección por un valor de
referencia determinado superior del pH.
Según otra particularidad, el procedimiento,
comprende una etapa de verificación de la eficacia del tratamiento
mediante una medida continua del contenido de hierro disuelto
residual y del potencial de oxidación-reducción del
agua filtrada, con la puesta en marcha de una alarma en caso de
anomalías.
Otro de los objetivos de la invención consiste en
proponer un dispositivo de eliminación de los elementos presentes en
forma ionizada en las aguas subterráneas o superficiales.
Este objetivo se alcanza mediante el hecho de que
el dispositivo de tratamiento de las aguas desprovistas de oxígeno
disuelto según la invención se caracteriza porque incluye una cámara
de aireación a la cual se lleva el agua bruta y el aire inyectado y
cuyo caudal está controlado por una válvula que permite una
aireación controlada bajo presión y cuya salida está conectada a un
reactor filtro biológico, provisto de una salida, con un lecho
poroso de soporte de ferro-bacterias a través del
cual el agua a tratar se somete a percolación, unos primeros medios
de medida del pH y unos segundos medios de medida del potencial de
oxidación-reducción del agua aireada, dispuestos
entre la cámara de entrada y el filtro, unos sistemas de cálculo que
tienen en cuenta las señales facilitadas por los primeros y segundos
medios de medida, y proporcionan una señal de control a unos medios
de regulación del caudal de aire que actúan sobre la válvula para
permitir la regulación en función de un límite inferior y superior
de potencial Eh, determinados para un valor de pH dado.
Según otra particularidad, el dispositivo incluye
unos medios de medida del pH y unos medios de medida del oxígeno
disuelto a la salida del filtro y de dispositivos de cálculo y de
regulación del caudal de aire para permitir la regulación
complementaria del procedimiento.
Según otra particularidad, el dispositivo incluye
una planta de regulación del pH que incorpora un depósito de
solución alcalina controlado por una electro-válvula
o una bomba de dosificación que está controlada por la señal
generada por un dispositivo de regulación y que permite la
regulación del pH en función de la señal generada por el medios de
medida del pH ubicado a la salida del reactor del filtro biológico
en el dispositivo de regulación.
Según otra particularidad, el dispositivo incluye
unos medios de medida del potencial de
oxidación-reducción y del hierro residual del agua
filtrada, ubicados a la salida del filtro, que permiten la
evaluación de la eficacia del dispositivo.
Según otra particularidad, la salida del reactor
filtro biológico soporte de ferro-bacterias está
conectada a la entrada de una segunda cámara de aireación a la cual
se envía el agua tratada por el reactor filtro biológico soporte de
ferro-bacterias y en la cual se inyecta aire
mediante una segunda válvula, estando conectada la salida de la
cámara de aireación a un segundo reactor filtro biológico provisto
de una salida y revestido de un lecho poroso soporte de
mangano-bacterias a través del cual el agua tratada
procedente del filtro biológico soporte de
ferro-bacterias es sometida a percolación y de unos
terceros medios de medida del potencial de
oxidación-reducción a la salida de la segunda cámara
de aireación, teniendo en cuenta un dispositivo de cálculo la señal
suministrada por los terceros medios de medida para facilitar una
señal de control a unos medios de regulación que actúan sobre la
segunda válvula a fin de permitir la regulación del caudal de aire
en función de un límite inferior dado.
Según otra particularidad, el lecho filtrante
está formado por arena de sílice con un tamaño efectivo comprendido
entre 1 y 3 mm.
Según otra particularidad, el lecho filtrante
está formado por un material filtrante denominado Biolite®,
especialmente concebido para este tipo de tratamiento.
Otra de las finalidades de la presente invención
consiste en proponer una utilización de dicho procedimiento.
Esta finalidad se consigue mediante el hecho de
que el procedimiento se utiliza en un filtro biológico con lecho de
material filtrante que soporta ferro-bacterias.
Según otra particularidad, el procedimiento es
utilizado en un filtro biológico con lecho de material filtrante
soporte de mangano-bacterias.
Según otra particularidad, el procedimiento se
utiliza en un filtro biológico con lecho de material filtrante
soporte de bacterias autótrofas.
Según otra particularidad, el procedimiento se
utiliza en un primer filtro biológico con lecho de material
filtrante soporte de ferro-bacterias; con
posterioridad, el agua tratada que sale de dicho primer filtro
biológico se utiliza en un segundo filtro biológico con lecho de
material filtrante soporte de mangano-bacterias.
Otras particularidades y ventajas de la presente
invención se percibirán con mayor claridad mediante la lectura de la
siguiente descripción, haciendo referencia a las figuras adjuntas,
en las cuales:
La figura 1 representa de forma esquemática un
dispositivo de des-ferrización de agua subterránea
de acuerdo con la invención.
La figura 2 representa un dispositivo de
des-ferrización y de
des-manganización de agua de acuerdo con la
invención.
La figura 3 representa los resultados de una
des-ferrización biológica de acuerdo con la
invención en comparación con los obtenidos de acuerdo con una
des-ferrización físico-química.
La figura 4 representa un diagrama de estabilidad
de la técnica anterior que muestra el ámbito de actividad de las
ferro-bacterias.
La figura 5 representa un dispositivo de
des-ferrización biológica de acuerdo con la técnica
anterior.
La figura 6 representa los ámbitos de
des-ferrización y de
des-manganización biológica definidos por la técnica
anterior.
La invención se describirá seguidamente haciendo
referencia a las figuras.
El procedimiento consiste en medir los parámetros
siguientes: el pH y el potencial de
oxidación-reducción, sobre el agua previamente
aireada, y eventualmente el pH y/o el oxígeno disuelto sobre el agua
tratada por la biomasa. A partir de estas medidas y en tiempo real,
el dispositivo de control actúa sobre diferentes mecanismos de
ajuste para ajustar las condiciones operativas a las condiciones
mejor adaptadas para el buen funcionamiento del ecosistema situado
en el reactor en el que se desarrolla la reacción biológica con la
biomasa. Estos dispositivos de control son los indicados en la
figura 1, que no es más que una forma de realización de un
dispositivo que permite la implementación del procedimiento de la
invención, que se ofrece a título de ejemplo y se detalla en los
párrafos que siguen.
El agua bruta, todavía denominada agua a tratar,
se lleva mediante una tubería (1), a la cual está conectada una
tubería (2) de inyección de aire. Una válvula (3) regula
automáticamente el caudal de este; el agua se mezcla instantánea e
íntimamente con el aire introducido, pasando a una cámara de
aireación o mezclador (4), penetrando después en un reactor filtro
biológico (5) relleno de un material filtrante específico (6),
denominado lecho filtrante, que reposa sobre un suelo (50) provisto
de una pluralidad de ranuras (51). El lecho filtrante puede estar
constituido por arena de sílice de un tamaño efectivo comprendido
entre 1 y 3 mm o por un material poroso especialmente concebido para
filtrado biológico, del tipo comercializado bajo la marca
"Biolite". Después del tratamiento, el efluente abandona el
filtro biológico (5) a través de la tubería (7) de agua tratada
conectada por debajo del suelo (50). Sobre la tubería (1) de agua
bruta, con posterioridad al mezclador (4), un conjunto
sensor-analizador (8) constituye un primer medios de
medida del pH del agua aireada, mientras que un dispositivo análogo
(9) constituye un segundo medios de medida del potencial de
oxidación-reducción (Eh) del agua aireada. Las
señales que representan los resultados de los dos análisis se
transmiten a un dispositivo de cálculo (10) que verifica que el
valor del potencial Eh está comprendido entre un mínimo (límite
inferior) y un máximo (límite superior) que se determinan en función
del pH del agua bruta. De lo contrario, el dispositivo de cálculo
(10) emite una señal a un regulador (11) que genera la orden de
aumentar o de disminuir el caudal de aire suministrado por la
válvula (3) cuando el valor del potencial Eh del agua aireada se
encuentra por debajo del límite inferior o por encima del límite
superior, respectivamente.
De este modo, como se ha precisado anteriormente,
el material filtrante específico está formado bien por arena o bien
por un material del tipo "Biolite" de un tamaño efectivo
superior del orden de 1 a 3 mm, como por ejemplo de 1,25 mm, es
decir superior en un 50% al tamaño efectivo de 0,95 a 0,75 mm de los
mismos filtros utilizados en unas condiciones que no se corresponden
con las condiciones de des-ferrización o
des-manganización. Igualmente, las ranuras (51) del
suelo de los reactores filtro biológicos incluirán unas hendiduras
más gruesas del orden de 0,7 a 1,2 mm, mientras que tradicionalmente
las hendiduras tienen un tamaño de 0,4 mm. La velocidad de filtrado
es del orden de 30 a 50 m por segundo.
Finalmente, la oxigenación generada por la
regulación favorecerá el desarrollo de bacterias dentro del filtro,
siendo dichas bacterias ferro-bacterias o
mangano-bacterias en función de las condiciones
específicas de aireación generadas antes del filtro. El tamaño
efectivo del lecho filtrante y de las hendiduras de las boquillas
permite, teniendo en cuenta el tamaño inferior de las bacterias,
evitar la obstrucción del lecho filtrante y de las boquillas y,
sobre todo, lavar el lecho filtrante de agua bruta cuando la
velocidad de paso del agua a través del filtro es superior a la
velocidad de filtrado. Un ajuste preciso, complementario al ajuste
principal del procedimiento descrito anteriormente, se garantiza
mediante los dispositivos de control situados después del filtro
biológico (59). La salida (7) de agua filtrada está dotada de unos
medios de medida (12) del oxígeno disuelto residual y de un segundo
medios de medida (13) del pH. Las señales representativas de las
medidas se envían a un dispositivo de cálculo o a un dispositivo de
cálculo (14) que verifica que la señal representativa del contenido
de oxígeno disuelto para el valor del pH medido, no está ni por
debajo de un límite inferior dado, a causa del consumo de una parte
del oxígeno introducido al principio durante la oxidación del
hierro, ni por encima de un límite superior dado, con motivo de una
eventual falta de precisión en el ajuste del caudal de aire mediante
la medida del potencial Eh del agua aireada. En un primer momento,
la superación de uno de los límites detectados por el dispositivo de
cálculo (14) puede activar una alarma (15) que alerta al operario
para que pueda verificar la regulación con anterioridad (mediante el
valor del potencial Eh del agua aireada) y ajustar eventualmente los
valores de los comandos enviados al dispositivo de cálculo. En una
segunda etapa, si fuese imposible efectuar la optimización de la
regulación antes del filtro biológico, esta será sustituida por una
regulación con posterioridad mediante el oxígeno disuelto, realizada
mediante una señal transmitida por el dispositivo de cálculo (14) a
un regulador (16) que envía, en su caso, una señal de apertura o de
cierre de la válvula (3) de admisión de aire para volver a los
límites fijados.
Por otra parte, es preciso recordar que las
reacciones de oxidación y de precipitación del hierro que liberan
protones H+ son acidificantes. Si la capacidad tampón del agua bruta
es escasa, lo que correspondería a un valor de alcalinidad bajo, el
pH corre el riesgo de experimentar, durante el transcurso del
procedimiento, un descenso incompatible con un buen rendimiento del
tratamiento. El dispositivo de acuerdo con la invención incluye una
estación reguladora del pH que permite evitar este descenso del pH.
Para solucionar este inconveniente, el procedimiento de acuerdo con
la invención prevé la transmisión del resultado de la medida del pH
facilitado por el segundo medios de medida (13) a un dispositivo de
regulación (17) que inicia, si el pH desciende por debajo de un
cierto nivel dado (límite inferior), la puesta en marcha progresiva
de una electro-válvula o bomba de dosificación (18)
que inyecta en la tubería (1) una solución alcalinizante (19)
contenida en un depósito de preparación o tanque (20), sin que, no
obstante, el pH del agua pueda sobrepasar un cierto nivel dado
(límite superior) comparado con la medida del pH obtenida a través
del medios de medida (8) o el medios de medida (13). Los límites
inferior y superior del pH se atribuirán en función de la naturaleza
de las bacterias utilizadas, al presentar cada bacteria una banda de
pH preferencia.
Los límites inferiores y superiores atribuidos
respectivamente al potencial de oxidación-reducción
Eh del agua aireada y a la concentración de oxígeno disuelto del
agua tratada se deducen a partir de algoritmos simples cuya variable
independiente es el pH del agua en cuestión y que se introducen en
la memoria del dispositivo de cálculo correspondiente.
Los algoritmos utilizados corresponden:
- -
- a los límites superiores e inferiores del potencial de oxidación-reducción Eh del agua aireada, caracterizados por una ecuación de la forma
Eh = \alpha -
\beta *
pH
- -
- a los límites superiores e inferiores de la concentración de oxígeno [O_{2}] del agua tratada (para un pH igual o superior a 7), caracterizados por una ecuación de la forma
Log[O_{2}] = \gamma -
\delta *
pH
expresión en la cual los
coeficientes \alpha, \beta, \gamma y \delta se determinan
caso por caso para cada tipo de
agua.
A fin de evaluar la eficacia del tratamiento, la
tubería (7) de agua tratada, después del filtro biológico (5), puede
estar dotada de un conjunto sensor-analizador (21)
que mide el potencial de oxidación-reducción Eh del
agua tratada y de un conjunto sensor-analizador (22)
que mide el contenido de hierro residual. Estos conjuntos están
conectados a un dispositivo de cálculo (23) que puede activar una
alarma (24) en caso de anomalía. Esta modalidad de realización se
facilita a título de ejemplo no limitativo. Los diferentes
dispositivo de cálculo (10, 14, 23) citados anteriormente pueden
constituir un solo componente que pueda integrar las diferentes
señales emitidas por los sensores (8, 9, 12, 13, 21, 22) y que pueda
controlar un único regulador de caudal de aire. Este componente
también podría incluir el regulador (17) de pH.
En los párrafos anteriores, la aplicación de la
invención, tal y como se describe en la figura 1, se ha citado sobre
todo en relación con un tratamiento de
des-ferrización biológica. La invención puede
regular cualquier otro tratamiento biológico basado en una oxidación
por aire, especialmente una des-manganización
biológica. En este caso, los algoritmos son menos complejos, pues
basta con asegurarse de que los parámetros
físico-químicos fundamentales del procedimiento
(potencial, oxígeno disuelto y, eventualmente, rH) se encuentran
todos situados por encima de un cierto nivel dado, sin que sea
necesario tener en cuenta un valor superior límite, cualquiera que
sea el parámetro
considerado.
considerado.
Igualmente, en otra variante mostrada en la
figura 2, es posible conectar en serie un dispositivo de eliminación
del hierro, de acuerdo con la invención, y posteriormente un
dispositivo de eliminación del manganeso. La salida (7) del reactor
filtro biológico de ferro-bacterias (5) está
conectada directa o indirectamente a la entrada de una segunda (4')
cámara de aireación a la cual se conduce el agua tratada por el
reactor filtro biológico soporte de ferro-bacterias
y el aire (2) inyectado por una segunda válvula (3'). A
continuación, el agua se trata por percolación a través de un
segundo reactor filtro biológico (5') provisto de una salida (7') y
cubierto de un lecho poroso (6') de soporte de
ferro-bacterias. Unos terceros medios de medida (9')
del potencial de oxidación-reducción (Eh) o del
oxígeno disuelto, y de medida (8') de pH se encuentran a la salida
de la segunda cámara de aireación. Las señales representativas de
las medidas se envían a un dispositivo de cálculo (10') que compara
la señal representativa del potencial medido con un límite inferior
dado en función de la señal representativa de la medida del pH. Si
el potencial medido fuese inferior al límite inferior, el
dispositivo de cálculo (10) enviará una señal de control a un medio
(11') de regulación que actúa sobre la segunda válvula (3') para
permitir la regulación del caudal de aire. Cabe señalar que el
dispositivo de cálculo (10') puede utilizar la medida del pH del
agua tratada mediante el dispositivo de
des-ferrización tomada por el sensor (8) o por el
segundo medios de medida (13) descrito anteriormente. El agua que
procede del reactor filtro biológico de
ferro-bacterias puede, eventualmente, someterse a
tratamientos específicos antes de ser tratada mediante el
dispositivo de eliminación del manganeso.
La invención se ha aplicado al tratamiento, en la
estación piloto, de eliminación del hierro y del manganeso en un
agua subterránea. La instalación incluía dos etapas de filtrado que
funcionaban de acuerdo con el procedimiento acorde con la invención,
una regulada para eliminar el hierro y la segunda regulada para
eliminar el manganeso. Los resultados resumidos en el siguiente
cuadro muestran la débil concentración de hierro y de manganeso en
el agua tratada por el procedimiento de acuerdo con la
invención.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 3 representa la evolución de la
concentración de hierro ferroso (Cfe2+) de un agua tratada en
diferentes estaciones a lo largo del tiempo de tratamiento (Tps)
expresado en horas. Las curvas (\boxempty \medcirc
\triangledown) representan los resultados obtenidos en una
estación de des-ferrización existente que funcionaba
de acuerdo con el principio totalmente
físico-químico de la oxidación por cloro, seguido de
un filtrado mediante arena verde manganizada (manganese greensand).
Las curvas (\blacklozenge \medbullet \blacktriangle)
representan los resultados obtenidos en una estación piloto de
des-ferrización biológica que funcionaba de acuerdo
con la invención, comprobada en paralelo. Los resultados, que se
muestran a lo largo de tres ciclos de filtrado, hablan por sí mismos
y destacan el interés de este tipo de tratamiento biológico que
muestra la constancia de la débil concentración residual de hierro,
mientras que mediante el procedimiento
físico-químico existente, esta aumenta en función de
las horas de utilización de la estación.
Igualmente, el procedimiento de acuerdo con la
invención, en un filtro de eliminación biológica del manganeso ha
sido comprobado en una estación que operaba a una velocidad de
filtrado de 30 m/h, resumiéndose en la siguiente tabla los
excelentes resultados obtenidos.
Otras modificaciones, perfectamente comprensibles
para cualquier persona versada en la materia, forman también parte
del alcance de la invención.
Claims (17)
1. Procedimiento para la eliminación, por vía
biológica, de elementos metálicos presentes en estado ionizado en
las aguas desprovistas de oxígeno disuelto, en el cual el agua a
tratar se oxigena parcialmente mediante una aireación específica
realizada antes de la percolación a través de un reactor filtro
biológico que incluye un lecho de material filtrante soporte de
bacterias, caracterizado porque incluye:
- -
- una etapa de medida de al menos un parámetro constituido por el potencial de oxidación-reducción (Eh) del agua aireada antes de su paso por el filtro biológico;
- -
- una etapa de transmisión de las señales de medida a un dispositivo de cálculo y de comparación de la señal representativa del valor de al menos un parámetro medido al menos con un límite inferior de dicho parámetro, determinado en función de la medida efectuada en una segunda etapa de medida de un segundo parámetro representativo del pH del agua aireada antes de su paso por el filtro biológico, y
- -
- una posible etapa de corrección del caudal de aire mediante el control de un dispositivo (3, 10, 11) de regulación del caudal de aire mediante una señal determinada por el dispositivo de cálculo en función de las dos etapas precedentes.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque incluye además de una etapa de medida
del segundo parámetro constituido por el pH del agua aireada antes
de su paso por el filtro biológico, una etapa de comparación con un
límite inferior y superior del primer parámetro, en la que los
límites inferiores y superiores se determinan en función de la
medida del segundo parámetro.
3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
1 o 2, caracterizado porque incluye una etapa de compensación
de un defecto de regulación del caudal de aire por el primer
parámetro mediante un sistema de regulación complementaria que
utiliza, al menos, una señal suministrada por unos medios de medida
(12) del contenido residual de oxígeno disuelto en el agua
tratada.
4. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la etapa
de compensación utiliza una segunda señal suministrada por unos
medios de medida (13) del pH del agua tratada simultáneamente con la
del oxígeno disuelto.
5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
2 o 4, caracterizado porque incluye una etapa de regulación
del pH del agua filtrada mediante inyección de una solución alcalina
(19) en el agua a tratar, cuando la señal suministrada por el medios
de medida (13) del pH, y que es representativa del valor del pH del
agua tratada, fuese inferior a un valor de referencia inferior,
estando limitada dicha inyección por un valor de referencia superior
del pH.
6. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque incluye,
una etapa de verificación de la eficacia del tratamiento mediante
una medida continua del contenido de hierro disuelto residual y del
potencial de oxidación-reducción del agua filtrada,
con activación de una alarma en caso de anomalía.
7. Utilización del procedimiento de acuerdo con
la reivindicación 2, caracterizado porque el procedimiento se
utiliza en un filtro biológico con lecho de material filtrante
soporte de ferro-bacterias.
8. Utilización del procedimiento de acuerdo con
la reivindicación 1, caracterizado porque el procedimiento se
utiliza en un filtro biológico con lecho de material filtrante
soporte de mangano-bacterias.
9. Utilización del procedimiento de acuerdo con
la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el
procedimiento se utiliza en un filtro biológico con lecho de
material filtrante soporte de bacterias autótrofas.
10. Utilización del procedimiento de acuerdo con
la reivindicación 2, caracterizado porque el procedimiento se
utiliza en un primer filtro biológico con lecho de material
filtrante soporte de ferro-bacterias y, con
posterioridad, el agua tratada que abandona este primer filtro
biológico se utiliza, de acuerdo con el procedimiento de la
reivindicación 1 en un segundo filtro biológico con lecho de
material filtrante soporte de mangano-bacterias.
11. Dispositivo de tratamiento de aguas
desprovistas de oxígeno disuelto, caracterizado porque
incluye una cámara de aireación (4) a la que se conducen el agua
bruta y el aire inyectado, cuyo caudal se controla mediante una
válvula (3) que permite una aireación a presión y cuya salida está
conectada a un reactor filtro biológico provisto de una salida (7) y
revestido con un lecho poroso soporte de
ferro-bacterias a través del cual el agua a tratar
es objeto de percolación, unos primeros medios (8) de medida del pH
y unos segundos medios (9) de medida del potencial de
oxidación-reducción (Eh) del agua aireada, colocados
entre la cámara de aireación y el filtro, unos dispositivos (10) de
cálculo que tienen en cuenta las señales transmitidas por el primer
y el segundo medios de medida para enviar una señal de control a un
medios de regulación del caudal de aire (11, 10) que actúan sobre la
válvula (3) para permitir la regulación en función de un límite
inferior y superior de potencial Eh, determinados para un valor de
pH
dado.
dado.
12. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
11, caracterizado porque incluye unos medios (13) de medida
del pH y unos medios de medida (12) del oxígeno disuelto a la salida
del filtro (5) y unos dispositivos de cálculo (14) y de regulación
(16) del caudal de aire para permitir la regulación complementaria
del procedimiento.
13. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
11 o 12, caracterizado porque incluye una estación reguladora
del pH que incorpora un tanque (20) de solución alcalina (19)
controlado por una electro-válvula o una bomba de
dosificación que está controlada por la señal transmitida por un
dispositivo de regulación (17) y que permite la regulación del pH en
función de la señal transmitida por los medios (13) de medida del pH
dispuestos a la salida del reactor filtro biológico del dispositivo
de regulación (17).
14. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque incluye unos
medios (21, 22) de medida del potencial de
oxidación-reducción y del hierro residual del agua
filtrada, dispuestos a la salida del filtro, que permiten la
evaluación de la eficacia del dispositivo.
15. Dispositivo de tratamiento de aguas
desprovistas de oxígeno disuelto de acuerdo con una de las
reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque la salida del
reactor filtro biológico soporte de ferro-bacterias
está conectada a la entrada de una segunda (4') cámara de aireación
a la cual se conduce el agua tratada por el reactor filtro biológico
soporte de ferro-bacterias y el aire inyectado
mediante una segunda válvula (3'), estando conectada la salida de la
cámara de aireación (4') a un segundo reactor filtro biológico (5')
provisto de una salida (7') y revestido con un lecho poroso soporte
de mangano-bacterias a través del cual, el agua
tratada procedente del filtro biológico de
ferro-bacterias se somete a percolación, y unos
terceros medios (9') de medida del potencial de
oxidación-reducción (Eh), la salida de la segunda
cámara de aireación, teniendo en cuenta un dispositivo de cálculo
(10') la señal transmitida por los terceros medios de medida para
transmitir una señal de control a unos medios (11') de regulación
que actúan sobre la segunda válvula (3') para permitir la regulación
del caudal de aire en función de un límite inferior dado.
16. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 11 a 15, caracterizado porque el lecho
filtrante está compuesto por arena de sílice de un tamaño efectivo
comprendido entre 1 y 3 mm.
17. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 11 a 15, caracterizado porque el lecho
filtrante está compuesto por un material filtrante denominado
"Biolite®", especialmente concebido para este tipo de
tratamiento.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9906058 | 1999-05-12 | ||
| FR9906058A FR2793484B1 (fr) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | Procede, dispositif et utilisation du procede pour l'elimination par voie biologique d'elements metalliques presents a l'etat ionise dans les eaux |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2237423T3 true ES2237423T3 (es) | 2005-08-01 |
Family
ID=9545523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES00922781T Expired - Lifetime ES2237423T3 (es) | 1999-05-12 | 2000-04-28 | Procedimiento, dispositivo y utilizacion del procedimiento para la eliminacion por via biologica de elementos metalicos presentes en el agua en estado ionizado. |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6569336B1 (es) |
| EP (1) | EP1194382B1 (es) |
| JP (1) | JP4812943B2 (es) |
| AT (1) | ATE290514T1 (es) |
| AU (1) | AU4306400A (es) |
| CA (1) | CA2373338C (es) |
| DE (1) | DE60018568T2 (es) |
| DK (1) | DK1194382T3 (es) |
| ES (1) | ES2237423T3 (es) |
| FR (1) | FR2793484B1 (es) |
| PT (1) | PT1194382E (es) |
| WO (1) | WO2000069779A1 (es) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10360685B2 (en) * | 2007-05-24 | 2019-07-23 | Pillar Vision Corporation | Stereoscopic image capture with performance outcome prediction in sporting environments |
| US8409024B2 (en) | 2001-09-12 | 2013-04-02 | Pillar Vision, Inc. | Trajectory detection and feedback system for golf |
| WO2003022369A2 (en) * | 2001-09-12 | 2003-03-20 | Pillar Vision Corporation | Trajectory detection and feedback system |
| US8617008B2 (en) | 2001-09-12 | 2013-12-31 | Pillar Vision, Inc. | Training devices for trajectory-based sports |
| JP2004136268A (ja) * | 2002-08-20 | 2004-05-13 | Tadayoshi Nagaoka | 水中のマンガンを除去する装置 |
| DE10318736A1 (de) * | 2003-04-25 | 2004-11-11 | Thyssenkrupp Encoke Gmbh | Verfahren zur Reinigung von Kokereiabwasser |
| US7494588B2 (en) * | 2004-01-13 | 2009-02-24 | Itochu Forestry Corp. | Wastewater purification system |
| FR2880552B1 (fr) * | 2005-01-07 | 2007-10-19 | Amenagement Urbain & Rural | Procede de detoxification de fluide charge en metaux dans un reacteur de traitement |
| US20080200287A1 (en) * | 2007-01-10 | 2008-08-21 | Pillar Vision Corporation | Trajectory detection and feedfack system for tennis |
| US8408982B2 (en) | 2007-05-24 | 2013-04-02 | Pillar Vision, Inc. | Method and apparatus for video game simulations using motion capture |
| CN102701498A (zh) * | 2012-05-21 | 2012-10-03 | 鞍钢股份有限公司 | 一种带有自洁功能的连退炉水淬槽水处理方法及装置 |
| US8948457B2 (en) | 2013-04-03 | 2015-02-03 | Pillar Vision, Inc. | True space tracking of axisymmetric object flight using diameter measurement |
| CN103984368B (zh) * | 2014-05-27 | 2016-08-31 | 东南大学 | 一种连续进水废水处理工艺的进水比例和微生物浓度的控制方法 |
| JP2017177026A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 株式会社システック | ｐＨ調整方法及びｐＨ調整装置 |
| JP6956971B2 (ja) * | 2016-11-22 | 2021-11-02 | 国立大学法人九州大学 | 排水からのマンガンの除去方法 |
| WO2018096962A1 (ja) * | 2016-11-22 | 2018-05-31 | 国立大学法人九州大学 | 排水からのマンガンの除去方法 |
| CN109019819A (zh) * | 2018-09-04 | 2018-12-18 | 上海格林曼环境技术有限公司 | 用于氯代烃污染地下水原位修复的还原药剂及其制备与使用方法 |
| DE102019109358A1 (de) * | 2019-04-09 | 2020-10-15 | Christopher Steffen Auer | Verfahren und Vorrichtung zur solarthermischen Destillation oder Sterilisation von Flüssigkeiten |
| CN110093294A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-08-06 | 湖南农业大学 | 利用铁锰氧化菌群去除酸性废水中铁锰离子的方法 |
| FI129202B (fi) * | 2019-05-10 | 2021-09-15 | Allwatec Oy | Menetelmä ja laitteisto raudan poistamiseksi humuspitoisesta vedestä |
| CN117342689B (zh) * | 2023-12-06 | 2024-02-02 | 安徽新宇环保科技股份有限公司 | 一种污水厂智能脱氮方法及系统 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1767738A1 (de) * | 1968-06-12 | 1971-03-18 | Ulrich Dr Haesselbarth | Verfahren zum Enteisenen und Entmanganen von Grundwasser |
| JPS5418151A (en) * | 1977-07-08 | 1979-02-09 | Kajiyama Kankiyou Gijiyutsu Ke | Method of removing iron and manganese dissolved in water |
| FR2470094B1 (fr) * | 1979-11-21 | 1985-11-15 | Degremont | Procede et installation pour l'elimination par voie biologique du fer ferreux present dans les eaux souterraines ou superficielles |
| DE4111375C2 (de) * | 1991-04-09 | 1995-02-16 | Envicon Klaertech Verwalt | Verfahren zur CSB- und Schadstoffreduzierung eines Abwassers |
| DE4231363A1 (de) * | 1992-09-18 | 1994-03-24 | Klaus Prof Dr Ing Poeppinghaus | Verfahren zur Bildung einer temporären Grundwasserdichtwand |
| IT1270276B (it) * | 1994-08-02 | 1997-04-29 | Waterplan Spa | Sistema di monitoraggio e regolazione degli impianti di trattamento biologico della acque di scarico |
| DE19640899C1 (de) * | 1996-10-04 | 1998-01-22 | Steag Ag | Verfahren und Anordnung zum Abbau organischer Abwasser-Schadstoffe |
-
1999
- 1999-05-12 FR FR9906058A patent/FR2793484B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-04-28 WO PCT/FR2000/001139 patent/WO2000069779A1/fr active IP Right Grant
- 2000-04-28 EP EP00922781A patent/EP1194382B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 2000-04-28 CA CA002373338A patent/CA2373338C/fr not_active Expired - Lifetime
- 2000-04-28 DK DK00922781T patent/DK1194382T3/da active
- 2000-04-28 JP JP2000618203A patent/JP4812943B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2000-04-28 US US09/959,960 patent/US6569336B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-04-28 DE DE60018568T patent/DE60018568T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-04-28 AU AU43064/00A patent/AU4306400A/en not_active Abandoned
- 2000-04-28 AT AT00922781T patent/ATE290514T1/de not_active IP Right Cessation
- 2000-04-28 PT PT00922781T patent/PT1194382E/pt unknown
- 2000-04-28 ES ES00922781T patent/ES2237423T3/es not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2000069779A1 (fr) | 2000-11-23 |
| FR2793484A1 (fr) | 2000-11-17 |
| US6569336B1 (en) | 2003-05-27 |
| PT1194382E (pt) | 2005-06-30 |
| EP1194382A1 (fr) | 2002-04-10 |
| CA2373338C (fr) | 2010-01-12 |
| AU4306400A (en) | 2000-12-05 |
| DK1194382T3 (da) | 2005-07-11 |
| JP2002543978A (ja) | 2002-12-24 |
| FR2793484B1 (fr) | 2001-07-06 |
| CA2373338A1 (fr) | 2000-11-23 |
| DE60018568T2 (de) | 2006-04-13 |
| JP4812943B2 (ja) | 2011-11-09 |
| ATE290514T1 (de) | 2005-03-15 |
| DE60018568D1 (de) | 2005-04-14 |
| EP1194382B1 (fr) | 2005-03-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2237423T3 (es) | Procedimiento, dispositivo y utilizacion del procedimiento para la eliminacion por via biologica de elementos metalicos presentes en el agua en estado ionizado. | |
| ES2362211T3 (es) | Procedimiento para el tratamiento de aguas residuales que contienen amonio mediante regulación del ph. | |
| ES2567568T3 (es) | Procedimiento e instalación de tratamiento de efluentes que contienen nitrógeno, en un reactor biológico secuencial | |
| ES2241113T3 (es) | Procedimiento que utiliza agua con fuerte contenido en amoniaco para la seleccion y el enriquecimiento de micro-organismos nitrificantes destinados a la nitrificacion de las aguas residuales. | |
| CN110642380B (zh) | 一种规模化室外池微生物处理稀土废水的方法 | |
| CN103880248B (zh) | 一种焦化废水处理系统及处理方法 | |
| EP0244954A1 (en) | Method and system for enriching oxygen content of water | |
| ES2466090A1 (es) | Método de puesta en marcha y control de un proceso biológico para eliminación de amonio mediante la acción de bacterias autótrofas en aguas residuales | |
| CN104016479A (zh) | 一种塔式自循环好氧降解反应器及其好氧降解方法 | |
| Santorio et al. | Sequencing versus continuous granular sludge reactor for the treatment of freshwater aquaculture effluents | |
| CN103288251A (zh) | 一种油田井场酸性废水的铁碳微电解处理方法与设备 | |
| CN105439286B (zh) | 一种垂直流污水生态处理系统 | |
| Dryden et al. | Feature. Renovated Waste Water Creates Recreational Lake | |
| JP4563621B2 (ja) | 硝酸性窒素の生物化学的除去装置 | |
| KR101898801B1 (ko) | 고농도 망간을 포함하는 광산배수의 자연정화 처리시스템 | |
| CN105417698A (zh) | 污水处理系统 | |
| CN108862697A (zh) | 一种低温同步除氨脱氮的装置及工艺 | |
| CN210711158U (zh) | 一种低药耗低电耗处理畜禽养殖废水的装置 | |
| CN209143973U (zh) | 一体化生活污水处理装置 | |
| McCarty et al. | Nitrogen removal from waste waters by biological nitrification and denitrification | |
| CN110642386A (zh) | 一种车载式微生物处理稀土氨氮废水装置 | |
| CN112093978A (zh) | 一种景观湖泊补水净化结构 | |
| CN205603409U (zh) | 一种一体化的高效脱氮除磷的生活污水处理装置 | |
| Motleleng | Linking microbial community dynamics and performance of a biological sulphate reducing system using a mixed volatile fatty acid stream as electron donor | |
| Rolf et al. | Low cost procedure for nutrient removal in small rural wastewater treatment plants |