ES2243715T3 - Tratamiento de aguas por floculacion lastrada y separacion gravitatoria con modo de funcionamiento variable. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento de tratamiento de agua que permite el tratamiento físico químico del agua incluyendo una etapa de floculación puesto en práctica en al menos una zona de floculación (11) con medios de agitación (6) lastrada de un material granular de lastrado más denso que el agua, seguido de una etapa de separación gravitatoria por decantación laminar del agua tratada y de los flóculos, de una etapa de separación del material granular reciclado en la etapa de floculación y de los lodos, siendo enviados dichos lodos hacia una etapa de tratamiento de los lodos, comprendiendo dicho procedimiento una etapa que consiste en pasar de un modo de funcionamiento por floculación lastrada-separación gravitatoria utilizando reactivos de coagulación y floculación a un modo de funcionamiento por separación gravitatoria simple, sin utilización de reactivos de coagulación y floculación, siendo determinado el paso de un modo de funcionamiento a otro a partir de al menos una información relativa al agua en una etapa cualquiera de su tratamiento a antes de su tratamiento.

Description

Tratamiento de aguas por floculación lastrada y separación gravitatoria con modo de funcionamiento variable.

Existen, en el dominio del tratamiento de las aguas, diversas técnicas de tratamiento que utilizan la gravedad como medio de separación entre una fase sólida y una fase líquida.

Existen en particular técnicas de decantación simple, con o sin laminillas destinadas a aumentar la superficie de decantación, por las cuales las materias que llegan en un flujo de agua bruta son separadas del agua tratada por decantación sin intervención de reactivo químico, a velocidades de Hazen de decantación (caudal tratado dividido por la superficie de decantación simple o por la superficie de las laminillas eventuales proyectada sobre un plano horizontal) del orden de 1 a 2 metros por hora.

Este tipo de decantación permite separar las materias decantables en suspensión en el agua bruta. Esta técnica no permite separar del agua las materias coloidales. Es económica de explotación en la medida en que no utiliza reactivo químico, pero necesita grandes superficies de decantación por el hecho de las bajas velocidades de Hazen posibles, desde el momento en que el caudal de punta a tratar es importante, por ejemplo en tiempo de lluvias para el tratamiento de las aguas residuales o usadas de redes unitarias.

Esta técnica es frecuentemente utilizada para el tratamiento primario de las aguas residuales, antes de tratamiento biológico, por ejemplo por biofiltros.

Existen igualmente técnicas llamadas de floculación-decantación, en las que en un reactivo coagulante, usualmente constituido por una sal de hierro o de aluminio y/o por un polímero catiónico, es añadido al agua bruta para desestabilizar los coloides, luego un reactivo floculante, usualmente constituido por un polímero orgánico, es añadido en una piscina de floculación al agua coagulada para constituir los flóculos que son separados del agua tratada en una zona de decantación y simple o laminar similar a la prece-
dente.

Los tiempos de permanencia en la piscina agitada de floculación son del orden de 10 a 30 minutos, y las velocidades de Hazen de decantación son del orden de 1 a 3 metros por hora usualmente. Esta técnica tiene la ventaja de hacer decantables los materiales coloidales, y por tanto mejorar el rendimiento de descontaminación con relación a la decantación simple.

Tiene la desventaja de consumir reactivos y de necesitar superficies de decantación importantes para tratar puntas como las de tiempos de lluvia en tratamiento de las aguas residuales.

Existe finalmente una técnica de decantación muy rápida llamada de floculación lastrada por un lastre granular, tal como arena fina, que permite velocidades de decantación de 50 a 200 metros por hora.

Esta técnica, descrita por ejemplo en las patentes FR2719234 y FR2627704 de la solicitante, necesita la utilización de un reactivo coagulante aguas arriba de la instalación, para desestabilizar los coloides y formarles en microflóculos, y luego la adición de un reactivo floculante y de lastre granular, para formar flóculos de fuerte densidad a partir de los microflóculos coagulados.

El reactivo floculante y el lastre granular, que puede ser microarena o cualquier material granular de densidad superior a la del fluido a tratar, son introducidos en una zona de inyección agitada, seguida por una zona de llamada de maduración, destinada a evitar las salidas directas de arena, reactivo, o agua no floculada, hacia la zona de decantación que sigue a la zona de maduración. El conjunto de las zonas de inyección y de maduración es usualmente llamado de floculación lastrada de material granular "zona de floculación".

En la versión más simple, las zonas de inyección y de maduración están previstas en el seno de la misma piscina agitada, siendo tal la hidráulica de la piscina que minimiza la salida directa de material granular, reactivo y agua no floculada hacia la zona de decantación, por ejemplo inyectando arena y polímero de floculación por el lado hidráulicamente aguas arriba de la piscina de floculación, cuya parte de aguas abajo sirve de zona de maduración.

En una versión preferida, las zonas de inyección y de maduración son materializadas por piscinas diferentes y sucesivas, en el orden siguiente: piscina de inyección, y luego piscina de maduración. Los tiempos hidráulicos de permanencia son entonces típicamente del orden de 1 minuto en la piscina de inyección y de 2 a 6 minutos en la piscina de maduración.

Esta técnica tiene por ventaja a la vez hacer decantable la parte coloidal de la contaminación a tratar, y minimizar las superficies de decantación necesarias para el tratamiento de los caudales importantes, tales como los caudales unitarios de tiempo de lluvia. Esta técnica tiene desgraciadamente el defecto de consumir de modo permanente reactivos químicos mientras incluso las cargas de contaminación a tratar, de tiempo seco por ejemplo, no justifican ya tratar la contaminación coloidal: en efecto, si es posible disminuir mucho la inyección de los reactivos químicos, particularmente del coagulante, la parada total de la inyección de los reactivos químicos entraña pérdidas de lastre que es preferible evitar: en efecto, los granos de arena más pequeños, que no están ya aprisionados en los flóculos fisicoquímicos, tienen velocidades de decantación menores que los flóculos fisicoquímicos de gran diámetro que aprisionan varios granos de arena, obtenidos cuando es inyectado reactivo.

Es igualmente posible realizar una floculación próxima a la floculación lastrada de material granular haciendo recircular hacia la zona de floculación una parte de los lodos decantados en la zona de decantación. Esta técnica permite alcanzar en funcionamiento estabilizado velocidades de decantación importantes cuando reactivos químicos son inyectados en el sistema, y permite, durante los períodos en que un tratamiento químico no es necesario, por ejemplo en tiempo seco con pequeño caudal, detener la inyección de productos químicos y trabajar en decantación simple y consumir reactivo.

Esta técnica tiene sin embargo el defecto de no permitir alcanzar velocidades de decantación tan importantes como la decantación lastrada con un material granular, y requerir un tiempo de estabilización no despreciable, y a menudo no compatible con la llegada súbita de las lluvias o de las puntas de caudal.

Se conoce igualmente una técnica descrita por el documento EP 0.767.143 que se refiere a un procedimiento y una instalación de desarenado y de decantación fisicoquímica de efluentes urbanos o industriales. Según esta técnica, un flujo bruto de aguas residuales es normalmente introducido en un desarenador
durante los períodos de desarenado, para separar de él un flujo desarenado y arena.

Durante otros períodos, por ejemplo de lluvia, se introduce un agente coagulante, arena de lastrado y un agente floculante, y se hace circular el flujo coagulado en una zona intermedia de maduración luego, sensiblemente con toda la arena y los coloides o partículas y agregados, en el desarenador, donde se separa por decantación un efluente decantado que se evacua y lodos constituidos por arena y coloides y partículas agregadas que se extraen.

El presente invento tiene por objetivo proponer un procedimiento y una instalación de tratamiento de agua por floculación/separación gravitatoria que permite resolver estos problemas del estado de la técnica.

Este objetivo es alcanzado gracias al invento que se refiere a un procedimiento de tratamiento de aguas que permite el tratamiento fisicoquímico del agua que incluye una etapa de floculación lastrada con un material granular de lastrado más denso que el agua, seguido por una etapa de separación gravitatoria del agua tratada y de los flóculos, por una etapa de separación del material granular reciclado en la etapa de floculación y lodos, siendo enviados dichos lodos hacia una etapa de tratamiento de los lodos, y comprende una etapa consistente en pasar de un modo de funcionamiento por floculación lastrada-separación gravitatoria que utiliza reactivos de coagulación y floculación a un modo de funcionamiento por separación gravitatoria simple, sin utilización de reactivos de coagulación y floculación, siendo determinado el paso de un modo de funcionamiento a otro a partir de al menos una información relativa al agua a una etapa cualquiera de su tratamiento o antes de su tratamiento. El procedimiento está definido en la reivindicación 1ª.

Se observará que el material granular puede ser químicamente inerte o no. Podrá estar constituido por arena o microarena, granate, basalto, óxidos de hierro, magnetita.

Preferentemente, dicho material granular de lastrado es microarena de diámetro efectivo comprendido entre 30 y 200 micras, y dicha etapa de separación gravitatoria es una etapa de decantación.

De otra manera posible el material granular es microarena de diámetro efectivo comprendido entre 30 y 200 micras, y en el que dicha etapa de separación gravitatoria es una etapa de centrifugación, por ejemplo por efecto de tratamiento por ciclón o de torbellino.

Ventajosamente, el procedimiento según el invento comprende además un modo intermedio de funcionamiento sin material granular de lastrado, pero con utilización de al menos un reactivo químico de coagulación-floculación.

Según un aspecto preferente del invento, la o las velocidades bajas del o de los agitadores utilizados para no volver a poner material granular de lastre en suspensión enla etapa de floculación están comprendidos entre 2,5 y 20 cm por segundo, de manera preferida entre todas entre 5 y 10 cm por segundo.

Dicha etapa consistente en pasar de un modo de funcionamiento a otro es automática.

El invento se refiere igualmente a cualquier instalación especialmente concebida para la puesta en práctica de tal procedimiento, comprendiendo medios aguas arriba que permiten la inyección de al menos un reactivo coagulante, al menos una zona de floculación con al menos un medio de agitación, pudiendo recibir un material granular de lastrado más denso que el agua tal como microarena y al menos un reactivo floculante, seguida por una zona de decantación con o sin laminillas de decantación, que separan una agua decantada extraída en la parte superior y lodos que pueden ser enviados directamente al tratamiento de los lodos, es decir tratados con un hidrociclón para reciclar el contenido eventual de material granular, caracterizada porque comprende medios de medida de agua menos una información relativa al agua y medios que permiten automáticamente:

cuando al menos dicha información relativa al agua sobrepasa un cierto umbral, pasar a modo de funcionamiento de flóculo lastrado, siendo inyectados los reactivos químicos de coagulación-floculación, circulando el agua en la zona de floculación, siendo puesto en suspensión el material de lastrado por el efecto conjugado de la velocidad del agua y de la puesta en funcionamiento a la velocidad adecuada del o de los agitadores, y siendo hecha recircular a la floculación después de separación de los lodos decantados que la contienen por su paso por hidrociclón;

cuando al menos dicha información, o una de sus combinaciones, resulta inferior a un cierto umbral, pasar amodo de funcionamiento sin reactivos de coagulación-floculación ni lastrado de flóculo, siendo detenida la inyección de los reactivos, los agitadores detenidos o puestos a baja velocidad de funcionamiento, el material granular depositado en el fondo de la zona de floculación, pasando el agua a tratar a la zona de floculación a una velocidad inferior a la velocidad de nueva puesta en suspensión del material granular, o cortocircuitando la parte inferior de esta zona donde el material granular es depositado, siendo los lodos directamente extraídos sin pasar por hidrociclón, porque al menos dicha información relativa al agua que permite decidir dicho modo de funcionamiento es elegida entre las informaciones siguientes: caudal del agua a tratar, turbidez del agua a tratar, turbiedad del agua a tratar, Solicitud Química de Oxígeno del agua a tratar, Carbono Orgánico Total (C.O.T) resistividad, y porque dichos medios automáticos presentan:

al menos un captador de caudal, o de turbiedad, o de concentración de un parámetro característico del agua tratada o a tratar;

un automatismo que compara la señal recibida del o de los captadores de umbrales preestablecidos que mandan el paso a uno u otro de los modos de funcionamiento previstos deteniendo, poniendo en funcionamiento a baja o alta velocidad el o los agitadores de la zona de floculación, ordenando la parada o el funcionamiento de los sistemas de preparación e inyección de reactivos químicos y de separación reciclaje del material granular o extracción directa de los lodos, abriendo o cerrando los medios de derivación o by-pass de la zona de floculación o de reducción de las velocidades de agua en la parte baja de esta
zona.

Preferentemente, los medios previstos permiten igualmente un modo de funcionamiento intermedio cuando dicha información relativa al agua está comprendida entre dos valores predeterminados, comprendiendo este modo de funcionamiento la inyección de reactivo sin uso del material de lastrado, siendo inyectados los reactivos, funcionando el o los agitadores a una velocidad baja evitando la puesta en suspensión del material granular, y siendo extraídos los lodos hacia su tratamiento con o sin paso por hidrociclón previo.

Igualmente de modo preferente, la zona de floculación está dividida en una primera zona de inyección, provista de al menos un medio de agitación desembragable, en la que pueden ser inyectados el floculante y reciclado el material de lastrado, y una segunda zona de maduración, provista de al menos un medio de agitación desembragable, en la que puede ser inyectado un complemento de floculante y de material de lastrado, estando separadas estas dos zonas por un tabique de separación provisto de una abertura inferior que permite su comunicación.

Ventajosamente, la instalación comprende medios de agrandamiento automático de la abertura inferior de comunicación entre las zonas de inyección y de maduración, permitiendo dichos medios disminuir la velocidad del agua entre estas dos zonas por debajo de la velocidad de nueva puesta en suspensión del material de lastrado utilizado, cuando el uso del material de lastrado no es solicitado.

Ventajosamente, la parte superior del tabique de separación de las zonas de inyección y de maduración puede ser ocultado automáticamente, por tabique sobre gatos o compuerta de vertedero, para permitir la derivación de la parte inferior de estas zonas cuando el modo de funcionamiento sin reactivo es solicitado.

De igual modo ventajosamente, la abertura inferior de comunicación entre las zonas de inyección y de maduración puede ser cerrada de manera que almacene el material granular en este compartimiento únicamente, cuando el uso del material granular no es solicitado.

Según una variante preferente, la instalación según el presente invento comprende un medio automático de derivar la zona de floculación cuando el funcionamiento sin reactivos es solicitado.

El presente invento permite combinar en un mismo sistema la posibilidad de un tratamiento fisicoquímico de flóculo lastrado a gran velocidad en ciertas condiciones, tales como las del tiempo de lluvia, con la posibilidad de un tratamiento fisicoquímico con reactivo pero sin lastre, por ejemplo en punta de tiempo seco corriendo el riesgo de sobrecargar un tratamiento biológico aguas abajo, y con la posibilidad de un tratamiento de decantación simple, sin uso de reactivos ni de lastre, por ejemplo en media y en valle de contaminación de tiempo seco.

El invento consiste fundamentalmente en combinar, en un sistema de tratamiento de las aguas fisicoquímico de flóculo lastrado de un lastre granular, medios que permiten dar servicio a la inyección o la no inyección de reactivo a umbrales de caudal de agua o de cargas de contaminación a tratar, y medios que evitan la pérdida del lastre granular cuando los reactivos de coagulación y/o inyección no son ya inyectados.

El invento así como las ventajas que presenta serán más fácilmente comprendidos gracias a la descripción siguiente de ejemplos no limitativos de puesta en práctica de este, con referencia a los dibujos en los que:

Las figs. 1a, 1b y 1c representan un primer ejemplo de realización del invento según tres modos de funcionamiento, a saber:

-

modo de floculación decantación lastrada en la fig. 1a,

-

modo de floculación decantación sin lastre y modo de decantación simple sin reactivo en la fig. 1b,

-

modo de decantación simple en la fig. 1c.

Las figuras 2a, 2b y 2c representan un segundo ejemplo de realización del invento según igualmente estos tres modos de funcionamiento.

En estas figuras, el camino seguido por el agua está indicado por flechas onduladas. N representa la velocidad de funcionamiento de los aireadores.

La instalación representada con referencia a las figs. 1a, 1b y 1c está destinada al tratamiento de un agua bruta con caudal o con concentración en contaminación muy variable, por ejemplo aguas residuales unitarias cuyo caudal de llegada varia en una relación de uno como media de tiempo seco a dos en punta de tiempo seco, y a más de diez en tiempo de fuerte lluvia, o aún de aguas de superficie a potabilizar, cuya turbiedad es muy variable en función por ejemplo de las situaciones de crecida.

La instalación comprende, medios de llegada de agua a tratar 9, una zona de coagulación aguas arriba de la cual puede ser inyectado un reactivo coagulante 7, una zona de inyección-maduración en la que puede ser inyectado un reactivo floculante 8 y un lastre tal como microarena. Las zonas de coagulación y de inyección-maduración están realizadas bien en una sola piscina agitada 1, tal como se ha representado en las figs. 1a, 1b, 1c pero está preferentemente realizada en dos piscinas 1', 1'' agitadas sucesivas, tal como se ha representado en la fig. 2, pudiendo una piscina 1' de inyección recibir el reactivo de floculación y el lastre de la microarena, seguida de una piscina de maduración 1'', que puede eventualmente recibir un complemento de floculante.

Una zona de decantación 2 provista de laminillas 4 permite decantar las materias decantables, que pueden ser evacuadas al almacenamiento o tratamiento de los lodos 3, o recicladas aguas arriba, bien directamente hacia la zona de inyección, bien por medio de un dispositivo de separación 5 por una parte del lastre, devuelto a la zona de inyección, y por otra parte de los lodos, evacuados al almacenamiento o tratamiento de los lodos.

Medios de agitación 6 permiten, en las zonas de inyección y de maduración, mezclar el reactivo floculante, la arena y el agua a gran velocidad, y mantener en suspensión los flóculos lastrados formados, a fin de dejarlos arrastrar hasta la zona de decantación.

Cuando estos medios de agitación 6 funcionan a baja velocidad, permiten dejar decantar el lastre, asegurando al mismo tiempo una mezcla de los reactivos y del agua suficiente para asegurar las floculación y el mantenimiento en suspensión de los flóculos no lastrados formados.

Finalmente la parada de los medios de agitación 6 es posible, durante la parada de la inyección de los reactivos químicos, o su funcionamiento a muy baja velocidad, permitiendo evitar los depósitos de materias en suspensión en la zona de inyección-maduración, sin volver a poner o mantener en suspensión el lastre contenido en la o las piscinas.

Medios de medida del caudal y/o de la carga de contaminación (no representados) están previstos, permitiendo conocer los caudales y/o cargas de contaminación tratados o que deben ser incesantemente tratados por el sistema.

Finalmente, la hidráulica del sistema está estudiada para permitir, cuando el caudal a tratar desciende por debajo de un valor predeterminado, recircular la microarena en la zona de floculación y dejar a esta microarena depositarse en ella sin riesgo para ella de ser arrastrada hacia la zona de decantación aguas abajo donde correría el riesgo de perderse en excedente de caudal durante un funcionamiento sin reactivos. Esta disposición puede ser asegurada o bien derivando las cubas donde la microarena está almacenada, bien disminuyendo la velocidad de rotación de los agitadores por debajo de la velocidad que mantiene la arena en suspensión y, eventualmente, disminuyendo la velocidad del agua en la proximidad de la superficie de la arena depositada, o bien una combinación cualquiera de estos medios.

El funcionamiento del sistema, dado título de ejemplo, puede entonces ser el siguiente:

Tratamiento de las aguas residuales de redes unitarias

En tiempo seco, considerado como tal cuando el caudal medido a la entrada es inferior por ejemplo a 1,5Q (siendo Q el caudal medio de tiempo seco de la instalación de tratamiento de aguas residuales), la inyección de reactivos coagulante y floculante es detenida, y el caudal es tratado por decantación simple antes del envío al tratamiento biológico que sigue a la unidad de decantación descrita.

La microarena presente en la instalación es decantada en el fondo de la zona de inyección en lo esencial, y en el fondo de la zona de maduración para el resto.

La hidráulica y la circulación de agua está organizada para evitar la nueva puesta en suspensión de esta arena, por cualquier medio conocido del técnico, tales como los descritos, de manera embargo no limitativa y dada a título de ejemplo, en las figuras:

En las figs. 1b y 2b, la abertura rectangular 11 que asegura la comunicación hidráulica con la piscina de floculación 1' (fig. 1b) o de maduración 1'' (fig. 2b) está dimensionada de manera que asegure, cuando el caudal es inferior al caudal elegido para funcionar sin lastre de microarena, una velocidad de barrido de la superficie de la arena depositada en el fondo de las cubas ampliamente inferior a la velocidad de nueva puesta en suspensión que depende del tipo y del diámetro del material de lastrado utilizado y será para microarena de 60 a 150 micras típicamente inferior a 1 m/s y preferentemente de 0,3 m/s. La altura de esta abertura puede, si se desea, ser ajustada con ayuda de un tabique deslizante desplazado verticalmente por gatos o tornillos sinfín, de manera que disminuya la velocidad de barrido.

En las figs. 1c y 2c, la zona de floculación es derivada o puenteada, por ejemplo por la apertura de una compuerta de vertedero 13 en la parte superior del tabique que alimenta la zona de floculación en el caso de la fig. 1c, o por la apertura de una compuerta de vertedero en la parte superior de un tabique 12 que separa las piscinas de inyección y de maduración en el caso de la fig. 2, o aún por paso del caudal a un canal lateral no representado.

En estos diversos casos, los agitadores 6 pueden ser puestos en funcionamiento a velocidad suficientemente baja para asegurar la nueva puesta o mantenimiento en suspensión de las materias orgánicas en suspensión, sin mantenimiento ni nueva puesta en suspensión de la microarena, a fin de limitar los riesgos de fermentación anaeróbica en el fondo de las cubas de inyección y de maduración. Las velocidades superficiales engendradas por la agitación en este tipo de funcionamiento (caudal de bombeo dividido por superficie de la cuba) estarán entonces situadas en el intervalo de 2,5 cm/s según el tipo de arena y el tipo de tratamiento (agua residual primaria o terciaria, agua potable), típicamente entre 5 a 10 cm/s.

La zona de decantación 2, de tipo laminar en el caso descrito, está dimensionada para trabajar, por ejemplo, a la velocidad en el espejo (división del caudal a tratar por la superficie de la zona de decantación) de 25 m/h máximo sin reactivos.

Los lodos producidos son entonces evacuados directamente hacia el tratamiento de los lodos 3, sin paso obligado por el hidrociclón 5, ya que los lodos no contienen microarena.

Cuando el caudal resulta superior a 1,5Q (25 m/h en decantación), permaneciendo inferior a 2Q, por ejemplo (33 m/h en decantación), es decir inferior al caudal de tiempo de lluvia, el esquema indicado en la fig. 1b o, preferentemente en la fig. 2b, permite, por el arranque de bombas de inyección subordinadas a umbrales de caudal a tratar, inyectar el reactivo coagulante 7, en línea aguas arriba de la piscina de inyección, o en una baja de coagulación específica no representada en el esquema, y el reactivo floculante 8, por ejemplo un polímero, en la piscina de inyección.

La compuerta de vertedero 13 que permite puentear las piscina de inyección y de maduración por su parte superior es levantada para que estas cubas no puedan ya comunicar más que por sus partes inferiores.

El conjunto de las piscinas de inyección y de maduración funciona entonces como una cuba de floculación clásica con dos zonas sucesivas, con un tiempo de permanencia del orden de 15 minutos, y una agitación suficiente para asegurar la mezcla del agua a tratar y del reactivo de floculación, sin volver a poner sin embargo mucha microarena en suspensión.

El tratamiento es entonces mejorado gracias a la floculación química de la contaminación coloidal, y la carga de contaminación a tratar por el tratamiento biológico aguas abajo es mantenida a un nivel aceptable.

Aquí igualmente, los lodos extraídos de la zona de decantación pueden ser enviados directamente al tratamiento de los lodos 3 (es también posible pasarlos por el hidrociclón 5 y si se desea retirar de ellos las pequeñas cantidades de arena que puedan encontrarse).

Si el caudal resulta inferior a, por ejemplo, 1,2Q (20 m/h en decantación), las bombas de inyección de reactivo 8 son detenidas, y el tratamiento resulta un tratamiento de decantación simple conforme a los esquemas 1c o 2c, hasta que el caudal asciende por encima del umbral de 1,5Q.

Si, por el contrario, el caudal aumenta por encima de 2Q (33 m/h), considerado como tiempo de lluvia difícil de tratar por el tratamiento biológico, la velocidad de los agitadores 6 es aumentada hasta el óptimo retenido para el tratamiento de floculación-decantación lastrada, la microarena es puesta de nuevo en suspensión por la acción conjugada del caudal aumentado y de la velocidad de agitación aumentada, el paso por el hidrociclón de la mezcla de lodos y de microarena es puesto de nuevo en funcionamiento para separar los lodos, enviados al tratamiento de los lodos, de la arena reciclada en zona de inyección, y la totalidad funciona como un floculador decantador de flóculo lastrado, con velocidades de decantación que pueden alcanzar 200 m/h, es decir caudales del orden de 12Q, y tiempos de permanencia en inyección-maduración que descienden a 2,5 minutos, compatibles con este tipo de tratamiento.

El agua tratada es entonces enviada al tratamiento biológico para la parte de caudal que éste puede aceptar, y al medio receptor para la parte de caudal que el tratamiento biológico no puede afectar.

Cuando el caudal resulta inferior, por ejemplo a 1,8Q, el sistema vuelve al modo de funcionamiento sin microarena (baja de velocidad de los agitadores, reenvío de toda la microarena hacia la cuba de inyección y luego parada del tratamiento por hidrociclón de los lodos, luego, si el caudal desciende aún, parada de inyección de reactivo y apertura eventual de derivación de las cubas de inyección y maduración.

Captadores de concentración de contaminación, o turbidímetros, por ejemplo, acoplados a la medida del caudal, pueden ayudar al técnico a afinar la automatización del paso de un funcionamiento a otro en función de la variación de los cambios totales de contaminación a tratar.

Tratamiento de potabilización de aguas de fuerte variación de turbiedad

Ciertas aguas, como las aguas cársticas, pueden tener en tiempo normal una turbiedad muy baja, de algunos NTU, permitiendo su tratamiento directo por filtración, y conocer episodios brutales de muy fuerte turbiedad (más de 100 o 1000 NTU, por ejemplo), imponiendo un tratamiento de floculación decantación previo a la filtración.

La floculación decantación lastrada de arena está bien adaptada a este tipo de escenario, gracias a su capacidad específica de puesta en marcha muy rápida en algunos minutos, pero un sistema que permite funcionar en filtración directa durante los periodos de pequeña turbiedad será útilmente instalado, y a fin de minimizar los consumos inútiles de reactivo.

En este caso, es por ejemplo un turbidímetro el que controlará el paso del sistema de funcionamiento en filtración directa (con cortocircuito o no utilización de las cubo de inyección y de maduración, almacenamiento de la arena en el fondo de estas cubas, agitadores parados o de baja velocidad, parada de la inyección de reactivos, circuito de recirculación y paso por hidrociclón de los lodos detenido) al paso en floculación decantación lastrada (paso por hidrociclón de los lodos y arena puesta de nuevo en servicio, funcionamiento normal en serie de las cubas de inyección y maduración, reactivos coagulante y floculante inyectados, agitadores en funcionamiento a plena velocidad manteniendo o volviendo a poner la arena y los flóculos en suspensión) durante episodios de turbiedad, y retorno a filtración directa cuando la baja turbiedad resulta propicia a este funcionamiento.

Estos ejemplos no constituyen más que la demostración del interés del procedimiento más general descrito, que permite adaptar el funcionamiento del mismo sistema en decantación simple sin reactivo al funcionamiento en decantación lastrada con reactivo, pasando eventualmente por un funcionamiento en floculación decantación fisicoquímica clásica, con reactivo pero sin lastre, en función de los flujos hidráulicos y de contaminación entrante y/o de las cualidades de agua a tratar o tratada.

Claims (13)

1. Un procedimiento de tratamiento de agua que permite el tratamiento físico químico del agua incluyendo una etapa de floculación puesto en práctica en al menos una zona de floculación (11) con medios de agitación (6) lastrada de un material granular de lastrado más denso que el agua, seguido de una etapa de separación gravitatoria por decantación laminar del agua tratada y de los flóculos, de una etapa de separación del material granular reciclado en la etapa de floculación y de los lodos, siendo enviados dichos lodos hacia una etapa de tratamiento de los lodos, comprendiendo dicho procedimiento una etapa que consiste en pasar de un modo de funcionamiento por floculación lastrada-separación gravitatoria utilizando reactivos de coagulación y floculación a un modo de funcionamiento por separación gravitatoria simple, sin utilización de reactivos de coagulación y floculación, siendo determinado el paso de un modo de funcionamiento a otro a partir de al menos una información relativa al agua en una etapa cualquiera de su tratamiento a antes de su tratamiento, caracterizado porque comprende las etapas consistentes en: cuando al menos dicha información relativa al agua sobrepasa un cierto umbral, pasar a modo de funcionamiento de flóculo lastrado, siendo inyectados los reactivos químicos de coagulación-floculación, circulando el agua en la zona de floculación (1), no siendo puesto en suspensión el material de lastrado por el efecto conjugado de la velocidad del agua y de la puesta en funcionamiento a la velocidad adecuada de los medios de agitación, y siendo hecha recircular a la floculación después de separación de los lodos decantados que la contienen por tratamiento en hidrociclón (5); cuando al menos dicha información, o una de sus combinaciones, resulta inferior a un cierto umbral, pasar a modo de funcionamiento sin reactivos de coagulación-floculación ni lastrado de flóculo, siendo detenida la inyección de los reactivos, el o los medios de agitación (6) detenidos o puestos a baja velocidad de funcionamiento, el material granular depositado en el fondo de la zona de floculación, pasando el agua a tratar a la zona de floculación (1) a una velocidad inferior a la velocidad de nueva puesta en suspensión del material granular, o puenteando la parte inferior de estas zonas donde el material granular es depositado, siendo los lodos directamente extraídos sin pasar por hidrociclón, y porque al menos dicha información relativa al agua que permite decidir dicho modo de funcionamiento es elegida entre las informaciones siguientes: caudal del agua a tratar, turbiedad del agua a tratar, turbiedad del agua tratada, Solicitud Química de Oxígeno del agua a tratar, Carbono Orgánico Total (C.O.T), resistividad, y porque dicho procedimiento es puesto en práctica con ayuda de medios automáticos que presentan: al menos un captador de caudal, o de turbiedad, o de concentración de un parámetro característico del agua tratada o a tratar; un automatismo que compara la señal recibida del o de los captadores de umbrales preestablecidos que mandan el paso a uno u otro de los modos de funcionamiento previstos deteniendo, poniendo funcionamiento a baja o alta velocidad los medios de agitación (6) de la zona de floculación (1), ordenando la parada o el funcionamiento de los sistemas de preparación e inyección de reactivos químicos y de separación reciclaje del material granular o extracción directa de los lodos, abriendo o cerrando los medios de derivación de la zona de floculación (1) o de reducción de las velocidades de agua en la parte baja de esta
zona.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1ª caracterizado porque dichos medios de agitación (6) están constituidos por al menos un agitador.

3. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1ª ó 2ª, caracterizado porque comprende un modo intermedio de funcionamiento sin material granular de lastrado, pero con utilización de al menos un reactivo químico de coagulación-floculación.

4. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1ª a 3ª, caracterizado porque la o las velocidades bajas de los medios de agitación (6) utilizadas para no volver a poner material granular de lastre en suspensión en la etapa de floculación están comprendidas entre 2,5 y 20 cm por segundo.

5. Un procedimiento según la reivindicación 1ª caracterizado porque la o las velocidades bajas de los medios de agitación utilizadas para no volver a poner material granular de lastrado en suspensión en la etapa de floculación están comprendidas entre 5 y 10 cm por segundo.

6. Un procedimiento según una cualquiera de la reivindicaciones 1ª a 5ª, caracterizado porque dicha etapa consistente en pasar de un modo de funcionamiento a otro es automática.

7. Una instalación especialmente concebida para la puesta en práctica del procedimiento según la reivindicación 6ª, que comprende medios aguas arriba (7) para la inyección de al menos un reactivo coagulante, al menos una zona de floculación (11) con medios de agitación (6) para recibir un material granular de lastrado más denso que el agua tal como microarena y al menos un reactivo floculante, seguida de una zona de decantación (2) con o sin laminillas (4) de decantación, separando un agua decantada extraída por la parte superior y lodos que son o bien enviados directamente al tratamiento de los lodos, o bien hechos pasar por el hidrociclón (5) para reciclar el contenido eventual en material granular, caracterizada porque comprende medios de medida al menos de una información relativa al agua y medios automáticos que permiten: cuando al menos dicha información relativa al agua sobrepasa un cierto umbral, pasar a modo de funcionamiento de flóculo lastrado, siendo inyectados los reactivos químicos de coagulación-floculación, circulando el agua en la zona de floculación (1), no siendo puesto en suspensión el material de lastrado por el efecto conjugado de la velocidad del agua y de la puesta en funcionamiento a la velocidad adecuada de los medios de agitación, y siendo hecha recircular a la floculación después de separación de los lodos decantados que la contienen por tratamiento por hidrociclón (5); cuando al menos dicha información, o una de sus combinaciones, resulta inferior a un cierto umbral, pasar a modo de funcionamiento sin reactivos de coagulación-floculación ni lastrado de flóculo, siendo detenida la inyección de los reactivos, los medios de agitación (6) detenidos o puestos a baja velocidad de funcionamiento, el material granular depositado en el fondo de la zona de floculación, pasando el agua a tratar a la zona de floculación (1) a una velocidad inferior a la velocidad de nueva puesta en suspensión del material granular, o puenteando la parte inferior de estas zonas donde la arena es depositada, siendo los lodos directamente extraídos sin paso por el hidrociclón; siendo elegidos dichos medios de medida en el grupo constituido por los medios de medida del caudal del agua a tratar, turbiedad del agua a tratar, turbiedad del agua tratada, Solicitud Química de Oxígeno del agua a tratar, Carbono Orgánico Total (C.O.T) resistividad, presentando dichos medios automáticos: al menos un captador de caudal, o de turbiedad, o de concentración de un parámetro característico del agua tratada o a tratar; un automatismo que compara la señal recibida del o de los captadores de umbrales preestablecidos que mandan el paso a uno u otro de los modos de funcionamiento previstos deteniendo, poniendo funcionamiento a baja o alta velocidad los medios de agitación (6) de la zona de floculación (1), ordenando la parada o el funcionamiento de los sistemas de preparación y de inyección de reactivos químicos y de separación reciclaje del material granular o extracción directa de los lodos, abriendo o cerrando los medios de derivación de la zona de floculación (1) o de reducción de las velocidades de agua en la parte baja de esta zona.

8. Una instalación según la reivindicación 7ª caracterizada porque los medios previstos que permiten igualmente un modo de funcionamiento intermedio cuando dicha información relativa al agua está comprendida entre los valores predeterminados, comprendiendo este modo de funcionamiento la inyección de reactivo sin uso del material de lastrado, siendo inyectados los reactivos, funcionando los medios de agitación (6) a una velocidad baja que evita la puesta en suspensión del material granular, y siendo extraído los lodos hacia su tratamiento con o sin paso por el hidrociclón previo.

9. Una instalación según la reivindicación 7ª u 8ª, caracterizada porque la zona de floculación (1) está dividida en una primera zona de inyección (1')
provista de al menos un medio de agitación desembragable (6), y de medios para la inyección de floculante, y una segunda zona de maduración (1''), provista de al menos un medio de agitación desembragable (6) y de medios de inyección de un complemento de floculante y de material de lastrado, estando separadas estas dos zonas por un tabique de separación (12) provisto de una abertura inferior (11) que permite comunicación.

10. Una instalación según la reivindicación 9ª, caracterizada porque comprende medios de agrandamiento automático de la abertura inferior (11) de comunicación entre las zonas de inyección (1') y de maduración (1''), permitiendo dichos medios disminuir la velocidad del agua entre estas dos zonas por debajo de la velocidad de nueva puesta en suspensión del material de lastrado utilizado, cuando el uso de material de lastrado no es requerido.

11. Una instalación según la reivindicación 10ª, caracterizada porque la parte superior del tabique de separación (12) de las zonas de inyección (1') y de maduración (1'') es ocultable automáticamente, por tabique sobre gatos o compuerta de vertedero, para permitir la derivación o puenteado de la parte inferior de estas zonas cuando el modo de funcionamiento sin reactivo es solicitado.

12. Una instalación según la reivindicación 11ª, en la que la abertura inferior (11) de comunicación entre las zonas de inyección (1') y de maduración (1'') está cerrada de manera que almacene el material granular en este compartimiento únicamente, cuando el uso del material granular no es solicitado.

13. Una instalación según una cualquiera de la reivindicaciones 7ª a 12ª, caracterizada porque comprende un medio automático de derivar o puentear la zona de floculación (1') cuando el funcionamiento sin reactivos es solicitado.