ES2239041T3 - Procedimiento y dispositivo para la purificacion biologica de agua residual. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la purificación biológica de agua residual, en cuyo transcurso, después de la purificación mecánica previa (4), se somete el agua que se ha de clarificar a una eliminación biológica de las impurezas mediante lodo activado, en condiciones que son aerobias y/o anoxídicas y/o anaerobias, con una sedimentación posterior, en el que el lodo activado es retornado al proceso de purificación (13) y se conduce el eventual exceso hacia fuera de este proceso, y el agua separada, purificada, abandona el proceso de purificación, separándose por bombeo el agua separada en determinados intervalos de tiempo del proceso de separación (6) en el transcurso del proceso de clarificación, y a continuación, se interrumpe la sedimentación de la parte restante por mezclado intensivo (17), con la posterior continuación del proceso de sedimentación, y la cantidad del agua separada por bombeo a determinados intervalos corresponde aproximadamente a la entrada anterior en impulsos repentinos, del aguaresidual que se ha de purificar, al proceso de purificación, durante el tiempo de bombeo de agua desde la cuba de clarificación posterior (6), del mezclado intensivo y de la posterior estabilización del proceso de clarificación, y en el que después de la destrucción de la sedimentación se conducen impurezas flotantes fuera del proceso de separación (6) y se retornan al proceso biológico, caracterizado porque se separan por succión las impurezas flotantes de la superficie (24) de un agua reducida en nivel y la reducción del nivel de agua se efectúa en impulsos repentinos desde el nivel de trabajo (19) hasta el nivel reducido (24).

Description

Procedimiento y dispositivo para la purificación biológica de agua residual.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la purificación biológica de agua residual, en cuyo transcurso, después de la purificación mecánica previa, se somete el agua que se ha de clarificar al procedimiento de la degradación biológica de las impurezas, mediante lodo activado, en condiciones que son aerobias y/o anoxídicas y/o anaerobias, con posterior sedimentación, en la que se retorna el lodo activado al proceso de purificación y se elimina su exceso fuera de este proceso.

La invención también se refiere a un dispositivo para realizar este procedimiento, que posee una cesta para la purificación mecánica previa, con entrada del agua que se ha de purificar, conectada previamente, un tanque biológico con elementos de ventilación, una cuba de clarificación posterior con cilindro de entrada, una bomba de recirculación para el lodo para bombear el lodo activado desde el fondo de la cuba de clarificación posterior hacia la zona de entrada del tanque biológico y la salida del agua clarifi-
cada.

Se conoce un procedimiento de purificación biológica de agua residual, en cuyo transcurso, después de la purificación mecánica previa, se somete el agua que se ha de purificar al proceso de la degradación biológica de las impurezas mediante lodo activado, en condiciones que son aerobias y/o anoxídicas y/o anaerobias, con posterior sedimentación, en la que se retorna el lodo activado al proceso de purificación y se elimina su exceso fuera de este proceso.

El procedimiento anterior se usa en diversas instalaciones de clarificación de agua residual, comenzando por las pequeñas instalaciones clarificadoras domésticas hasta las instalaciones de clarificación para mayores cantidades de habitantes equivalentes.

Se conoce que usando este procedimiento, es decir, durante el funcionamiento de estas instalaciones de clarificación de aguas residuales, en el transcurso de la sedimentación para eliminar por flotación impurezas flotantes y el lodo activado, éstos llegan a la superficie de la cuba de clarificación posterior. Este efecto, en particular, en instalaciones más pequeñas es bastante frecuente, por razones de considerables irregularidades de la entrada del agua que se ha de clarificar. La eliminación de impurezas flotantes con lodo, en instalaciones de clarificación más grandes con frecuencia se soluciona mediante un dispositivo especial, que elimina tales impurezas de la superficie o las separa por bombeo.

En instalaciones de clarificación más pequeñas, en las que la ocurrencia de tales fenómenos indeseados y la cantidad de impurezas flotantes y lodo es considerable, por razones económicas, normalmente no existe dispositivo para eliminar impurezas flotantes con lodo, y la eliminación de estas impurezas y del lodo normalmente se realiza de forma manual. En la eliminación, con las impurezas flotantes también se debe eliminar el lodo flotante, cuya cantidad con frecuencia es un múltiplo de la cantidad de las impurezas flotantes, o debe separarse mecánicamente la fase gaseosa del lodo activado que flota hacia fuera, para separar el lodo salido por flotación del sistema de la purificación de agua residual, de las impurezas flotantes, por lo que las cantidades de las impurezas que se han de eliminar de la superficie de la cuba de clarificación posterior se reducen considerablemente.

Este procedimiento para eliminar impurezas flotantes requiere bastante tiempo y al mezclar el lodo activado flotante y entrar al mismo tiempo el agua residual que se ha de purificar, ocurre un escurrimiento de este lodo activado al desagüe, lo que conduce al considerable deterioro de los parámetros finales del agua clarificada.

En sistemas de purificación de aguas residuales, en los que para la sedimentación del lodo activado se usa una cuba vertical de clarificación posterior, se deben eliminar las impurezas flotantes de forma manual del cilindro de entrada dispuesto en el espacio de clarificación posterior. También en este cilindro de entrada normalmente quedan impurezas flotantes junto con el lodo activado que flota hacia fuera, lo que aumenta la cantidad de sustancias que deben eliminarse del sistema.

Del documento WO-A-9708104 se conoce un procedimiento conforme al preámbulo de la reivindicación 1. Allí se prevé un retorno desde la cuba de sedimentación hacia la cuba de lodo activado, dispuesto a la altura del nivel de trabajo del agua. El tubo de desagüe del agua pura de la segunda cuba está dispuesto por debajo de este nivel de trabajo.

Del documento GB-A 1354126 se conoce un dispositivo para realizar el procedimiento ya conocido del documento citado. Allí se usan los componentes mencionados en el preámbulo de la reivindicación 1 de la presente invención. El tubo de succión de impurezas flotantes se encuentra muy por debajo del nivel de trabajo, y desde el nivel de trabajo se conduce el agua mediante un rebosadero a una cuba posterior.

La invención se plantea como objetivo eliminar las desventajas anteriormente mencionadas, o al menos reducirlas considerablemente.

Este objetivo se alcanza con las características de la reivindicación 1 o con las características de la reivindicación 2.

Es ventajosa una realización en la que la bomba para reducir el nivel de trabajo, la fuente de mezclado intensivo del contenido de la cuba de clarificación posterior, la bomba de succión y la bomba de recirculación para el lodo están configuradas como bombas mamut.

Otra característica consiste en que la zona de entrada, en la que está dispuesta la cesta para la purificación mecánica previa, está limitada en el espacio por una pared sumergible.

Otro punto esencial de la invención consiste en que en la parte de entrada del elemento de evacuación del agua clarificada que desemboca en el espacio de desagüe, está formado un rebosadero que define el nivel de trabajo, a continuación, desemboca la bomba para reducir el nivel de trabajo, estando limitado el espacio de desagüe por una parte de la camisa de la cuba de clarificación posterior, que posee un pasaje, una pared oblicua y paredes laterales.

Para lograr un transcurso fiable del proceso de clarificación, conforme a la invención, es ventajosa una realización, según la cual la fuente para el mezclado intensivo del contenido de la cuba de clarificación posterior, la bomba de recirculación para el lodo, la bomba para reducir el nivel de trabajo, así como la bomba de succión, están conectadas a un distribuidor de aire, conectado con una fuente de aire comprimido, siendo controlados el distribuidor de aire y la fuente de aire comprimido por una unidad de control programable.

A continuación, la invención será ilustrada en más detalle mediante los dibujos adjuntos, de los que la figura 1 muestra la instalación de clarificación biológica en una vista en planta, sin tapa, en la realización que está destinada para ser una instalación doméstica de clarificación, la figura 2 es un corte a través de la instalación de clarificación según la figura 1, en el plano A - A, la figura 3 es un corte a través de la instalación de clarificación según la figura 1, en el plano B - B, sin mostrar la parte de desagüe, y una bomba para reducir el nivel en forma discontinua, la figura 4 es un detalle ampliado D, caracterizado en la figura 2, y la figura 5 es un corte a través de la instalación de clarificación según la figura 2, con la fuente de aire comprimido, representada en forma esquemática.

En la cuba 1, en su zona de entrada 2, limitada por la pared sumergible 3, se encuentra la cesta 4 para la purificación mecánica previa del agua residual que se ha de clarificar, que llega a la cesta a través de la entrada 5.

Además, en la cuba 1 está dispuesta la cuba de clarificación posterior 6 con el fondo 7. En la cuba de clarificación posterior 6 está dispuesto el cilindro de entrada 8 con la pieza sobrepuesta de entrada 9, correspondiente a la figura 3, que desemboca en el tanque biológico 10 de la cuba 1, en cuya parte inferior se encuentran los elementos de ventilación 11, que están conectados a una fuente de aire comprimido no representada. En el fondo 7 de la cuba de clarificación posterior 6 está formada una abertura 12, con la que está conectado el conducto de lodo 13, que está conectado con la bomba de recirculación 14 para el lodo, cuyo tubo de salida 15 conduce sobre la superficie de la zona de entrada 2. La bomba de recirculación 14 para el lodo preferentemente se realiza en forma de bomba mamut, que, como está representado en la figura 5, está conectada con el distribuidor de aire 18. Para la evacuación del agua clarificada de la cuba de clarificación posterior 6, sirve el elemento de evacuación 16 del agua clarificada. La disposición descrita es generalmente conocida.

Conforme a la invención, la cuba de clarificación posterior 6 está provista de una fuente 17 para el mezclado intensivo de su contenido o, dado el caso, está conectada con tal fuente, aunque sólo en intervalos establecidos, relativamente cortos, como se describirá más adelante.

La fuente 17 para el mezclado intensivo, en forma ventajosa se configura en forma de una bomba mamut, inmediatamente en el conducto de lodo 13, con alimentación de agua, que está conectada con el distribuidor de aire 18, como está representado en la figura 5. También puede realizarse como un dispositivo mecánico de mezclado, que se encuentra directamente a continuación de la cuba de clarificación 6, o como tobera de Laval, y similares.

En la cuba de clarificación posterior 6, por debajo del nivel de trabajo 19, en el plano del nivel reducido 24, está dispuesto un tubo de succión 20, conectado al tubo de succión 21, atravesando la pared de la cuba de clarificación posterior 6 hasta la bomba de succión 22, cuyo desagüe 23 se encuentra por encima del nivel de la zona de entrada 2.

La cuba de clarificación posterior 6 también está provista de la bomba 25 para reducir el nivel de trabajo 19 hasta la altura del nivel reducido 24, desembocando el desagüe 26 de esta bomba en el elemento de evacuación 16, y cuya entrada 27 está dispuesta levemente por debajo de la altura del nivel reducido 24. Es ventajoso, si la bomba 25 para reducir el nivel de trabajo 19 también se encuentra en la cuba de clarificación posterior 6 y con ello también en la cuba 1 como tal, estando la bomba también realizada como bomba mamut, y estando conectada con el distribuidor de aire 18, como se ve en la figura 5.

El elemento de evacuación 16 del agua clarificada, con su parte de entrada desemboca en el espacio de desagüe 30 del agua purificada, que, como se ve en la figura 4, en parte está limitado por una sección de la pared de la cuba de clarificación posterior 6 con el pasaje 31, en parte por una pared oblicua 32 y las paredes laterales 33, 33', véase la figura 1. La sección mencionada de la pared de la cuba de clarificación posterior 6 posee la función de una pared sumergible, cuyo borde inferior está determinado por el borde superior del pasaje 31. El borde inferior del elemento de evacuación 16 del agua clarificada determina la altura del nivel de trabajo 19 mediante su rebosadero 34. A continuación del rebosadero 34, desemboca la salida 26 de la bomba 25 para reducir el nivel de trabajo 19, en el elemento de evacuación 16.

Como ya se ha indicado, se conectan la fuente de mezclado intensivo 17, la bomba de recirculación 14, la bomba de succión 22 y la bomba 25 para reducir el nivel de trabajo 19, mediante conductos independientes de aire comprimido con el distribuidor de aire 18, que está conectado en forma neumática con la fuente de aire comprimido 28, que junto con el distribuidor de aire 18 es controlada por la unidad de control 29, que es programable y está adaptada para controlar la función de las bombas mamut, mencionadas anteriormente.

La cuba de clarificación posterior con las otras instalaciones descritas está configurada como grupo de montaje que está fijado sobre soportes 35, 35', que están dispuestos en la cuba 1, lo que es ventajoso desde el punto de vista de la fabricación, del montaje, así como desde el punto de vista de reparaciones de la instalación.

El procedimiento para la purificación biológica de agua residual y la manera de funcionar de la instalación están organizados de la siguiente manera:

El agua residual que se ha de clarificar fluye por el conducto de alimentación 5 hacia adentro de la instalación clarificadora 1, donde en primer lugar se purifica previamente de forma mecánica en la cesta 4 para la purificación mecánica previa, luego fluye al tanque biológico 10, donde se la somete al proceso de degradación biológica de las impurezas con lodo activado, pudiendo transcurrir este proceso en condiciones aerobias, anoxídicas o anaerobias o sus combinaciones, dependiendo del carácter de impurezas y de los parámetros finales requeridos. Desde el tanque biológico 10, el agua que se ha de purificar fluye a través de la pieza sobrepuesta de entrada 9 y a través del cilindro de entrada 8, hacia la cuba de clarificación posterior 6, donde se efectúa la separación por sedimentación del lodo del agua purificada que se evacua desde la instalación clarificadora a través del elemento de evacuación 16 del agua purificada. Se bombea el lodo sedimentado a través del conducto de lodo 13 mediante la bomba de recirculación 14 para el lodo, hacia la zona de entrada 2 y vuelve al tanque biológico 10, donde participa en la intensidad del proceso de degradación biológica de impurezas del agua residual que entra fluyendo en la entrada 5 de la instalación de clarificación.

La reducción de la cantidad de impurezas flotantes indeseadas, así como del lodo, en el ámbito superior del espacio de clarificación posterior en la cuba de clarificación posterior 6, normalmente puede efectuarse en dos etapas.

En la primera etapa que transcurre de la mejor manera en el tiempo de la entrada mínima de agua residual que se ha de clarificar, a la instalación de clarificación, es decir, durante la noche, la unidad de control 29, en forma correspondiente al programa establecido, da una orden para hacer funcionar la bomba 25, etc. durante un tiempo de bombeado establecido.

La bomba 25 bombea una parte del agua clarificada desde la cuba de clarificación posterior 6 hacia el elemento de evacuación 16 del agua pura, por lo que el nivel de trabajo 19 en la instalación de clarificación se reduce en forma relativamente rápida hasta la altura del nivel reducido 24.

Esta separación repentina por bombeo de una parte del contenido de la cuba de clarificación posterior 6 forma una capacidad de reserva en la instalación de clarificación, que garantiza que en el transcurso de la siguiente segunda etapa de la reducción de la cantidad de las impurezas flotantes, así como durante la estabilización del proceso de purificación que sigue a esta segunda etapa, no se produzca ningún escurrimiento indeseado desde la instalación de clarificación y por ello, ningún deterioro de su efecto de purificación.

La segunda etapa transcurre inmediatamente después de finalizar la primera etapa, es decir, después de que la bomba 25 se pare, cuando se alcance el nivel reducido 24, y se ponga en funcionamiento la fuente 17 del mezclado intensivo del contenido de la cuba de clarificación posterior 6, lo que dura un tiempo relativamente corto. En el caso descrito, la fuente 17 es una bomba mamut integrada en el conducto tubular de lodo 13, que es controlada mediante la unidad de control 29 y se llena de aire mediante la fuente de aire comprimido 28, a través del distribuidor de aire 18. Después de este proceso de mezclado intensivo, se produce rápidamente la separación de la capa del lodo activado que flotó hacia fuera y de las impurezas flotantes. Al mismo tiempo, se produce el desmezclado y la separación de la fase gaseosa que mantiene en la superficie en la cuba de clarificación posterior 6 al lodo activado que flotó hacia fuera. Al mismo tiempo, también se produce la separación de las impurezas flotantes del lodo activado que flotó hacia fuera.

En el sistema descrito de clarificación de agua residual, en el que se usa una cuba de clarificación posterior vertical 6 para la sedimentación del lodo activado, de esta manera se produce un mezclado intensivo del contenido del cilindro de entrada 8 en la cuba de clarificación posterior 6, lo que también reduce considerablemente la cantidad de sustancias que deben eliminarse del cilindro de entrada 8.

Después de esta segunda etapa, después de que el lodo activado esté sedimentado parcialmente en la cuba de clarificación posterior 6 y las impurezas flotantes hayan flotado hacia fuera, es apropiado integrar otra etapa en el proceso descrito, que consiste en la eliminación por succión de las impurezas que flotan en la superficie de la cuba de clarificación posterior 6. Esto se efectúa poniendo en funcionamiento la bomba de succión 22 por orden de la unidad de control 29, su tubo de succión 20 elimina por succión estas impurezas indeseadas del nivel aún reducido 24 de la cuba de clarificación posterior 6 y las lleva a la zona de entrada 2. Entonces la bomba de succión 22 se detiene y la instalación de clarificación se transfiere al régimen estabilizado.

El procedimiento descrito anteriormente y la instalación posibilitan un manejo minimizado de la cuba de clarificación posterior, desde el punto de vista de la eliminación de impurezas flotantes, así como del lodo activado, al mismo tiempo que un mejoramiento considerable de la función y de los parámetros de una instalación de clarificación biológica.

El uso descrito del procedimiento conforme a la invención y la instalación para realizarlo no están limitados en absoluto al ejemplo descrito anteriormente. También son apropiados para instalaciones de clarificación, en las que los espacios funcionales individuales o grupos construidos no estén dispuestos en una cuba común.

Claims (6)

1. Procedimiento para la purificación biológica de agua residual, en cuyo transcurso, después de la purificación mecánica previa (4), se somete el agua que se ha de clarificar a una eliminación biológica de las impurezas mediante lodo activado, en condiciones que son aerobias y/o anoxídicas y/o anaerobias, con una sedimentación posterior, en el que el lodo activado es retornado al proceso de purificación (13) y se conduce el eventual exceso hacia fuera de este proceso, y el agua separada, purificada, abandona el proceso de purificación, separándose por bombeo el agua separada en determinados intervalos de tiempo del proceso de separación (6) en el transcurso del proceso de clarificación, y a continuación, se interrumpe la sedimentación de la parte restante por mezclado intensivo (17), con la posterior continuación del proceso de sedimentación, y la cantidad del agua separada por bombeo a determinados intervalos corresponde aproximadamente a la entrada anterior en impulsos repentinos, del agua residual que se ha de purificar, al proceso de purificación, durante el tiempo de bombeo de agua desde la cuba de clarificación posterior (6), del mezclado intensivo y de la posterior estabilización del proceso de clarificación, y en el que después de la destrucción de la sedimentación se conducen impurezas flotantes fuera del proceso de separación (6) y se retornan al proceso biológico, caracterizado porque se separan por succión las impurezas flotantes de la superficie (24) de un agua reducida en nivel y la reducción del nivel de agua se efectúa en impulsos repentinos desde el nivel de trabajo (19) hasta el nivel reducido (24).

2. Dispositivo para realizar el procedimiento según la reivindicación 1, con una cuba (1), que posee una zona de entrada (2), una cesta (4) dispuesta en la zona de entrada (2) de la cuba (1) para la purificación mecánica previa, con entrada del agua residual que se ha de purificar, conectada previamente, un tanque biológico (10) con elementos de ventilación (11), una cuba de clarificación posterior (6) con un cilindro de entrada (8), una bomba de recirculación (13) para el lodo, para bombear el lodo activado desde el fondo de la cuba de clarificación posterior (6) hacia la zona de entrada (2) del tanque biológico (1), un desagüe (27, 16) para el agua clarificada y un tubo de succión (20) en la cuba de clarificación posterior (6), para la separación por succión de impurezas flotantes, estando dispuesto el tubo de succión (20) en una bomba de succión (22) con un desagüe (23) por encima del nivel (19) de la zona de entrada (2), caracterizado porque la cuba de clarificación posterior (6) está provista de una fuente (17) para el mezclado intensivo de su contenido o está conectada a esta fuente, porque la cuba de clarificación posterior (6) está conectada a una bomba (25) para reducir el nivel de trabajo (19), cuya salida (26) desemboca en el desagüe (16), y porque el tubo de succión (20) dispuesto en la cuba de clarificación posterior (6) está dispuesto a la altura de la superficie de agua de nivel reducido (24) para separar por succión impurezas flotantes.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque la bomba (25) para reducir el nivel de trabajo, la fuente (17) para el mezclado intensivo del contenido de la cuba de clarificación posterior, la bomba de succión (22) y la bomba de recirculación (14) para el lodo están configuradas como bombas mamut.

4. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque la zona de entrada (2) en la que está dispuesta la cesta (4) para la purificación mecánica previa está limitada en el espacio mediante una pared sumergible (3).

5. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque en la parte de entrada del elemento de evacuación (16) del agua clarificada que desemboca en el espacio de desagüe (30), está formado un rebosadero (34) que define la altura del nivel de trabajo (19) y, a continuación, desemboca la bomba (25) para reducir el nivel de trabajo (19), estando limitado el espacio de desagüe (30) por una parte de la camisa de la cuba de clarificación posterior (6), que posee un pasaje (31), una pared oblicua (32) y paredes laterales (33), (33').

6. Dispositivo según las reivindicaciones 2 y 3, caracterizado porque la fuente (17) para el mezclado intensivo del contenido de la cuba de clarificación posterior (6), la bomba de recirculación (14) para el lodo, la bomba (25) para reducir el nivel de trabajo (19), así como la bomba de succión, están conectadas a un distribuidor de aire (18) conectado a una fuente de aire comprimido (28), siendo controlados el distribuidor de aire (18) y la fuente de aire comprimido (28) por una unidad de control (29) programable.