ES2248175T3 - Reactor para el desendurecimiento y/o tratamiento de agua. - Google Patents
Reactor para el desendurecimiento y/o tratamiento de agua.Info
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Abstract
Dispositivo para el tratamiento aeróbico de agua cargada orgánicamente y/o para el desendurecimiento de agua con - una entrada de agua (6), - una zona de ventilación (2), con una alimentación de aire comprimido (11) con elementos de ventilación (10), a través de los cuales se mezcla el agua con aire comprimido adecuado, - una zona de desgasificación (3) dispuesta a continuación de la zona de ventilación (2) en la dirección de la circulación del agua y conectada con ésta, circulando aire comprimido y agua a través de la zona de desgasificación (3) en la corriente continua, y siendo el CO2 disuelto en el agua al aire comprimido y siendo descargado junto con el aire comprimido desde la zona de desgasificación (3), - una zona de sedimentación (4), en la que se pueden depositar los flóculos de lodo y, dado el caso, el CaCO3 o bien el MgCO3 precipitados, que está conectada en su lado superior con la zona de desgasificación (3) y en su lado inferior con la zona de ventilación (2), y - una zona dereposo (7) dispuesta debajo de la zona de sedimentación (4) y conectada con ella para la separación de lodo y de agua tratada, desde la que se descargan el agua tratada y el lodo.
Description
Reactor para el desendurecimiento y/o tratamiento
de agua.
La presente invención se refiere a un dispositivo
así como a un procedimiento para el desendurecimiento del agua o
bien para el tratamiento aeróbico de agua tratada orgánicamente.
Las aguas residuales industriales, especialmente
aquéllas que proceden de la industria de procesamiento de celulosa,
están cargadas, en general, con grandes cantidades de contaminantes
orgánicos y también inorgánicos disueltos o suspendidos, siendo
responsables especialmente los contaminantes orgánicos de valores
SCB altos (SCB = necesidad de oxígeno químico) y de valores BSB (BSB
= necesidad de oxígeno biológico). Para que tales aguas residuales
puedan ser introducidas en la canalización pública, deben reducirse
estos contaminantes. Pero más todavía en el sentido de la evitación
de las aguas residuales, se pretende tratar las aguas residuales de
tal forma que se pueden alimentar de nuevo a un proceso de
producción.
Para el tratamiento de aguas residuales, las
aguas residuales circulan, en general, en primer lugar a través de
un procedimiento anaeróbico y se aclaran a continuación
aeróbicamente. En el procedimiento anaeróbico, las substancias
orgánicas son desintegradas con el empleo de microorganismos
anaeróbicos bajo la formación de pequeñas cantidades de biomasa. La
clarificación aeróbica siguiente del agua que procede del
tratamiento anaeróbico se puede realizar a través de la alimentación
de oxígeno o bien de aire. Con frecuencia, para la clarificación
aeróbica se emplea también un procedimiento de lodo de contacto o
bien un procedimiento de lodo activado, en los que el agua es
mezclada con biomasa en un recipiente o bien en un reactor, que
contiene microorganismos aeróbicos u opcionalmente aeróbicos.
La reducción de los contaminantes orgánicos con
el procedimiento anaeróbico puede alcanzar hasta el 80%, en la
clarificación aeróbica se puede llevar a cabo una desintegración
adicional hasta el 60% CSB.
Un agua residual tratada de esta manera puede ser
introducida, en general, en la canalización pública. No obstante, se
ha mostrado que el contenido de substancias orgánicas, especialmente
de carbonatos, en el agua residual tratadas no se puede reducir, en
general, en una medida suficiente, para poder alimentarla de nuevo a
un proceso de producción.
También existe el inconveniente de que el agua
residual tratada de esta manera presenta un grado de dureza alto, lo
que puede conducir, en el caso de un retorno al proceso de
producción, a una calcificación de las instalaciones de producción
y, por lo tanto, solamente permite un retorno limitado o bien ningún
retorno de esta agua a un proceso de producción, sin que deba
tenerse en cuenta el riesgo de interrupciones del procedimiento.
Se conoce a partir del documento WO 96/30308 un
reactor para el tratamiento aeróbico de agua con una carcasa, en el
que está dispuesto un recipiente cilíndrico hueco, abierto hacia
arriba y hacia abajo, en cuyo lado inferior encaja un embudo
invertido, que desemboca en un racor. En la carcasa, a una altura
por encima del extremo superior del racor, está previsto un
rebosadero. La parte inferior de la carcasa termina en punta hacia
abajo y sirve, entre otras cosas, como alojamiento para una torta de
lodo. Para el tratamiento anaeróbico del agua, el biogas que se
produce en la torta de lodo en el fondo de la carcasa es recibido
por el elemento de embudo invertido y es acelerado a través del
estrechamiento del embudo. A través de la aceleración de la
circulación debe conseguirse que el biogas introducido en el embudo
sea mezclado a fondo con el agua. A través de la presión negativa,
que se produce en virtud de la circulación en el lado inferior del
embudo o bien a través de la diferencia de la densidad entre la
mezcla de gas y agua dentro del embudo y el agua desgasificada fuera
del embudo se induce, además, una circulación circundante, que está
dirigida dentro del embudo hacia arriba y fuera del embudo hacia
abajo. Para el tratamiento aeróbico del agua, en el borde inferior
del lado interior de la abertura del embudo está previsto un
difusor, a través del cual se alimenta aire al agua.
Se conoce a partir del documento JP 57004296 A un
reactor para el tratamiento de aguas residuales cargadas con azufre,
en el que se lleva a cabo una reducción de CSB a través de la
reducción de la contaminación de azufre. En este reactor de
precipitación, el agua a tratar es alimentada desde arriba y es
ventilada desde abajo. De esta manera se lleva a cabo la ventilación
a contracorriente.
En cambio, la presente invención tiene el
cometido de poner a disposición un dispositivo, que posibilita un
tratamiento mejorado de aguas residuales duras y/o cargadas
orgánicamente, con el que el agua residual tratada puede ser
alimentada de nuevo a un proceso de producción y de esta manera se
puede cerrar el circuito de agua.
Este cometido se soluciona con un dispositivo
para el tratamiento aeróbico de agua cargada orgánicamente y/o para
el desendurecimiento de agua con las características de la
reivindicación 1.
En un dispositivo de este tipo, el agua a
desendurecer circula en un circuito desde la zona de ventilación, a
través de la zona de desgasificación y la zona de sedimentación, de
nuevo hasta la zona de ventilación. En este caso, el agua a
desendurecer es mezclada con aire comprimido adecuado. Como aire
comprimido adecuado se contempla cualquier gas o mezcla de gases, no
estando contenido CO_{2} o al menos sólo en una concentración tan
reducida que el CO_{2} disuelto en el agua puede pasar a través de
la superficie límite entre el agua y las burbujas de gas a estas
últimas. El agua y el aire comprimido circulan a través de la zona
de ventilación y la zona de desgasificación esencialmente en
corriente continua, siendo recibido el CO_{2} disuelto en el agua
por el aire comprimido y apareciendo en la superficie del agua en la
zona de desgasificación junto con el aire comprimido.
De esta manera, se extrae del agua el CO_{2}
contenido en la misma, de manera que, de acuerdo con la reacción de
equilibrio
Ca(HCO_{3})_{2}
\Longleftrightarrow CaCO_{3} + H_{2}O +
CO_{2}
o
bien
Mg(HCO_{3})_{2} \Longleftrightarrow MgCO_{3} +
H_{2}O +
CO_{2}
se precipita CaCO_{3} o bien
MgCO_{3}. En este caso, de una manera preferida el valor pH es
mayor que
7,5.
En la zona de sedimentación existe una
circulación dirigida hacia abajo, de manera que los carbonatos
precipitados son transportados en la dirección de la fuerza de la
gravedad y se pueden depositar, dado el caso, en una zona del fondo
de la zona de sedimentación. No obstante, en el caso más sencillo,
la zona de sedimentación en este dispositivo solamente cumple la
función del retorno del agua desde la zona de desgasificación hacia
la zona de ventilación en una circulación dirigida.
Después de alcanzar un grado de desendurecimiento
suficiente, el agua se puede descargar entonces a través de una
salida. Los carbonatos depositados en la zona de sedimentación
pueden ser aclarados, pudiendo eliminarse por filtración todos los
carbonatos precipitados, por ejemplo, a partir del agua
desendurecida. El funcionamiento se puede realizar también de tal
forma que se alimenta en primer lugar CO_{2}al agua a
desendurecer, de manera que se disuelven las partículas de carbonato
que se encuentran ya en el agua, para precipitarlas entonces de
nuevo a través de la descarga de CO_{2} en la zona de
desgasificación en forma de partículas mayores.
El proceso de desendurecimiento se puede realizar
tanto de forma continua como también discontinua.
Se ha mostrado que con un dispositivo de este
tipo se pueden desendurecer el agua de una forma efectiva y en corto
espacio de tiempo de una manera sencilla y sin la utilización de
sales u otros productos químicos
Con relación al desendurecimiento del agua, este
dispositivo según la invención trabaja de una manera similar al
dispositivo descrito anteriormente. La única diferencia esencial
consiste en que los carbonatos precipitados que se depositan en la
zona de sedimentación, pueden ser depositados a continuación en la
zona de reposo que está dispuesta debajo. En la zona de reposo se
reduce en una medida considerable la velocidad de la circulación, de
manera que se puede configurar en su fondo un sedimento que es
descargado directamente como tal a través de una salida. De esta
manera, se puede reducir efectivamente el gasto para una filtración
del agua conectada a continuación.
Durante el tratamiento de agua cargada
orgánicamente, que se puede realizar de la misma manera con este
dispositivo, se alimenta oxígeno a la biomasa enriquecida con agua a
través de elementos de ventilación, de manera que las bacterias
contenidas en la biomasa pueden transformar las substancias
orgánicas que contaminan el agua y de esta manera se reduce el valor
CSB del agua.
También aquí la zona de sedimentación sirve, por
una parte, para el retorno del agua desde la zona de desgasificación
a la zona de ventilación. Por otra parte, en la zona de
sedimentación se pueden configurar flóculos de lodo y se pueden
depositar en la zona de reposo, donde se pueden descargar como
sedimento directamente a través de una salida.
El lodo descargado se puede alimentar de nuevo al
proceso de tratamiento. Esto tiene la ventaja de que a medida que
aumenta la edad del lodo, la biomasa se adapta a la contaminación
orgánica a tratar, de manera que e optimiza la desintegración de
CSB. Con el lodo alimentado en el agua a tratar están presentes
también cantidades suficientes de gérmenes de cristalización para la
formación de flóculos o bien para la precipitación de
carbonatos.
Con el dispositivo se puede conseguir una
desintegración alta de CSB. Por lo tanto, el dispositivo no sólo se
puede utilizar para el tratamiento aeróbico subordinado de aguas
residuales industriales ya pretratadas anaeróbicamente, sino también
como única fase de tratamiento, sin que el agua residual haya sido
pretratada anaeróbicamente. En este caso, debe alimentarse biomasa
al agua a tratar, alimentada al dispositivo.
También durante el funcionamiento de ambos
dispositivos se ha mostrado que se pueden desintegrar los iones de
Cl que están presentes en el agua, de la misma manera que se puede
reducir la conductividad del agua.
También es concebible realizar con los
dispositivos una desalación parcial del agua, por ejemplo a través
de la separación de CaSO_{4}.
En principio, en los dos dispositivos según la
invención, las zonas individuales pueden estar previstas en
diferentes cámaras conectadas entre sí o en depósitos separados, que
están conectados entre sí a través de conductos y en los que se
lleva a cabo una circulación del agua residual a tratar a través de
las zonas, dado el caso con el apoyo de bombas. Sin embargo, en
general, al menos la zona de ventilación y las zonas de
desgasificación están previstas en una misma cámara, que es
atravesada por la corriente de agua hacia arriba, siendo apoyada la
circulación a través del aire comprimido alimentado y a través de
las burbujas de gas que ascienden de esta manera en el agua. La
ventaja especial del presente dispositivo consiste, además, en que
tanto de una manera independiente entre sí como también al mismo
tiempo se puede llevar a cabo un tratamiento aeróbico efectivo y
también un desendurecimiento efectivo del agua. Este dispositivo se
puede emplear, por lo tanto, universalmente en el marco de un
tratamiento óptimo del
agua.
agua.
En una configuración preferida, la entrada de
agua de los dos dispositivos desemboca desde arriba en la zona de
sedimentación. De esta manera se induce una circulación dirigida
hacia abajo, que apoya la conducción del agua que se encuentra en el
dispositivo.
En una configuración igualmente preferida, la
entrada de agua desemboca debajo del nivel del agua. De esta manera,
se evita que se calcifique el orificio de salida de la admisión de
agua, puesto que en la zona de admisión no se puede recibir CO_{2}
disuelto en el agua de entrada desde el aire ambiente y, por lo
tanto, no se pueden precipitar carbonatos.
La zona de ventilación está configurada de tal
forma que el agua debe circular a través de ella esencialmente en
dirección vertical. De esta manera, el aire comprimido introducido
en la zona de ventilación puede inducir o al menos apoyar una
circulación dirigida hacia arriba en la zona de ventilación. De esta
manera se obtiene un efecto de aspiración, a través del cual se
aspira agua desde la zona de sedimentación a la zona de ventilación,
con lo que se pueden reducir o impedir las turbulencias en la
circulación en la zona de la transición desde la zona de
sedimentación hacia la zona de ventilación.
Los dispositivos se pueden configurar de una
manera extraordinariamente compacta y sencilla, cuando la zona de
ventilación, la zona de desgasificación y la zona de sedimentación
son componentes de un reactor, estando dispuesta una pared
intermedia entre la zona de ventilación y la zona de
desgasificación, por una parte, y la zona de sedimentación, por otra
parte. La pared intermedia sirve en este caso como separación entre
la circulación de agua dirigida hacia arriba y la circulación de
agua dirigida hacia abajo.
En una configuración especial de un reactor de
este tipo, la pared intermedia puede estar dispuesta desplazable
verticalmente. De esta manera se puede ajustar especialmente la
sección transversal de paso entre la zona de sedimentación y la zona
de ventilación de tal manera que se pueden optimizar las relaciones
de la circulación para el procedimiento en el funcionamiento
continuo. Por ejemplo, a través de la modificación de la formación
de la circulación se puede influir sobre la formación de
cristales.
También la zona de reposo, si está presente,
puede ser de una manera más conveniente un componente del reactor,
estando dispuesto entonces un fondo intermedio entre la zona de
reposo y las zonas restantes. De esta manera, se limita el orificio
de paso desde la zona de sedimentación hasta la zona de reposo.
Puede ser ventajoso que también la sección
transversal de paso desde la zona de sedimentación hasta la zona de
reposo sea variable. A tal fin, el fondo intermedio puede estar
dispuesto de manera desplazable verticalmente y la sección
transversal del reactor puede estar configurada de manera que se
estrecha en la región superior de la zona de reposo de manera que se
estrecha hacia abajo. De este modo, es posible ajustar o controlar
el caudal de agua, que circula desde la zona de sedimentación hasta
la zona de reposo. De esta manera, se puede adaptar el caudal en un
tipo de funcionamiento del reactor a la cantidad de agua y de lodo
extraída desde la zona de reposo.
Cuando la sección transversal del reactor
corresponde en un lugar en la zona superior de la zona de reposo a
la sección transversal del fondo intermedio, se puede separar la
zona de reposo completamente de las zonas restantes. De este modo,
son posibles diferentes tipos de funcionamiento del reactor. Así,
por ejemplo, la zona de reposo puede estar cerrada antes de un
primer llenado del reactor, de manera que no puede llegar agua dura
o un agua que presenta un valor CSAB alto a la zona de reposo. El
agua a tratar es preparada en la zona superior del reactor en la
zona de ventilación, en la zona de desgasificación y en la zona de
sedimentación hasta que se ha alcanzado un grado de dureza o bien un
valor CSB determinado. Solamente entonces se abre la zona de reposo
y se llena con el agua tratada. Cuando se rellena entonces agua a
tratar en el reactor -ya sea de forma continua o intermitente,
entonces se mezcla este agua a fondo con el agua ya tratada, de
manera que el valor CSB de la totalidad del agua que se encuentra
en el reactor es en cualquier caso considerablemente menor que en el
instante del primer relleno. La zona de reposo se mantiene abierta
entonces de forma duradera.
En otro tipo de funcionamiento, la zona de reposo
está cerrada la mayor parte del tiempo. En este caso, el agua es
preparada en primer lugar en la zona superior del reactor y
solamente cuando se alcance el grado de dureza deseado o bien el
valor CSB es descargada totalmente a la zona de reposo, que se abre
a tal fin durante un corto espacio de tiempo. A continuación, la
parte superior del reactor se puede llenar de nuevo con agua a
tratar, mientras que al mismo tiempo se puede depositar y extraer
lodo en la zona de reposo y/o se pueden depositar y extraer
carbonatos en el fondo de la zona de reposo y se puede descargar el
agua tratada de una manera separada de ellos.
Es ventajoso que el lado superior del fondo
intermedio presente una inclinación que desciende hacia el orificio
de paso hacia la zona de reposo de al menos 60º. De este modo se
asegura que los flóculos de lodo o las partículas de carbonato
depositados, dado el caso, sobre el fondo intermedio puedan resbalar
hacia la zona de reposo. Esto es especialmente ventajoso también
cuando en el lado superior del fondo intermedio están previstos
elementos de ventilación, que no se pueden obstruir de esta
manera.
Otra configuración ventajosa consiste en que el
lado inferior del fondo intermedio está configurado de tal manera
que forma, junto con la pared del reactor en la región superior de
la zona de reposo, un canal que se ensancha. De esta manera se puede
asegurar que en la zona del orificio de paso desde la zona de
sedimentación hacia la zona de reposo, que puede actuar como un
estrangulamiento, no puedan aparecer corrientes turbulentas.
Cuando el fondo intermedio está configurado hueco
en el interior y está configurado abierto en su lado inferior, se
puede aprovechar el espacio formado por la inclinación del lado
superior del fondo intermedio para la zona de reposo.
Como ya se ha mencionado, el fondo intermedio
puede estar provisto en la región de la zona de ventilación con uno
o varios elementos de ventilación. En este caso, el fondo intermedio
puede estar conectado a través de la alimentación de aire comprimido
con el reactor.
Como también el lado superior del fondo
intermedio, también el fondo de la zona de reposo puede estar
inclinado al menos 60º en sentido descendente para la descarga del
lodo.
Por otro lado, puede ser ventajoso que la zona de
ventilación, la zona de desgasificación, la zona de sedimentación y,
dado el caso, la zona de reposo estén aisladas térmicamente. De esta
manera, el calor que se produce durante la reducción aeróbica
exoterma de CSB se puede utilizar totalmente para la calefacción del
agua que se encuentra en el reactor. De este modo, se favorece, por
una parte, la reducción de CSB. Por otra parte, a medida que se
incrementan las temperaturas se reduce la solubilidad de carbonatos
de hidrógeno en el agua, de manera que se favorece también un
desendurecimiento.
De una manera correspondiente, es reactor puede
estar configurado también de manera que se puede calentar. Sin
embargo, el calor resultante se puede descargar también para una
utilización de otro tipo.
Puede ser ventajoso disponer un dispositivo de
aspersión por encima de la zona de desgasificación y, dado el caso,
también por encima de la zona de sedimentación, de manera que, por
un lado, se puede regar el lodo que se forma en la superficie del
agua y, por otro lado, se puede regular libremente también el valor
pH del agua dentro de las diferentes zonas.
También por encima de la zona de desgasificación
y/o de la zona de sedimentación se puede disponer una campana
extractora para la aspiración de aire comprimido y CO_{2}. De esta
manera, es posible reutilizar de nuevo el aire comprimido y el
CO_{2} en el proceso de tratamiento o en otros procesos. Así, por
ejemplo, se puede añadir al agua tratada, que es alcalina después de
haber realizado el desendurecimiento, CO_{2} recuperado para la
neutralización. El calor contenido en la mezcla de CO_{2} y aire
comprimido se puede aprovechar también, por ejemplo, para el
calentamiento del agua tratada. Además, con la campana extractora se
puede impedir que se expulsen emisiones no deseadas.
También es posible configurar la campana
extractora de tal forma que cierra herméticamente el reactor. En
este caso, a través de la campana extractora se puede generar una
presión negativa en el reactor.
Otra configuración ventajosa consiste en que el
agua tratada puede ser alimentada desde la zona de reposo de nuevo
a la entrada de agua. De esta manera, el agua tratada una vez puede
ser sometida de nuevo a un tratamiento.
De la misma manera, un objeto de la presente
invención es un procedimiento para el tratamiento aeróbico de agua
cargada orgánicamente y/o para el desendurecimiento del agua, en el
que
- -
- el agua que circula en sentido ascendente es ventilada con aire comprimido que contiene oxígeno en la corriente continua en una zona de ventilación,
- -
- es descargado el aire comprimido con el CO_{2} contenido en el mismo y que procede del agua,
- -
- los flóculos de lodo que se forman y, dado el caso, el CaCO_{3} o bien el Mg_{2}CO_{3} que se precipitan se pueden sedimentar en una zona de sedimentación hasta el interior de la zona de reposo, circulando el agua en la zona de sedimentación hacia abajo,
- -
- la parte predominante del agua es transferida desde la zona de sedimentación hasta la zona de ventilación.
De la misma manera, un objeto de la solicitud es
un procedimiento para el tratamiento aeróbico de agua cargada
orgánicamente y/o para el desendurecimiento del agua, en el que
- -
- el agua que circula en sentido ascendente es ventilada con aire comprimido que contiene oxígeno en la corriente continua en una zona de ventilación,
- -
- es descargado el aire comprimido con el CO_{2} contenido en el mismo y que procede del agua, y
- -
- el agua junto con los flóculos de lodo y/o las partículas de carbonato que se forman son conducidos a través de una zona de sedimentación de nuevo hasta el interior de la zona de ventilación hasta que se ha alcanzado un valor CSB o un grado de dureza deseados,
y entonces el agua tratada o desendurecida es
descargada totalmente a un dispositivo de separación, especialmente
a una zona de reposo, donde se separan el lodo y/o las partículas de
carbonato como substancias sólidas del agua y las substancias
sólidas y el agua son descargadas separadas entre sí desde el
dispositivo de separación.
Como ya se ha mencionado, un modo de
procedimiento puede consistir en que al comienzo del tratamiento y/o
del endurecimiento, el agua a tratar o a desendurecer circula a lo
largo de la zona de ventilación, de la zona de desgasificación y de
la zona de sedimentación, estando cerrada en primer lugar la zona de
reposo, y en que la zona de reposo solamente se abre cuando se ha
alcanzado un grado de tratamiento o un grado de dureza determinados
del agua.
Otro modo de procedimiento posible consiste en
que la zona de reposo está cerrada hasta que el agua a tratar o a
desendurecer circula a lo largo de la zona de ventilación, de la
zona de desgasificación y de la zona de sedimentación, y en que
cuando se alcanza un grado de tratamiento o grado de endurecimiento
determinados, se descarga el agua totalmente a la zona de reposo,
después de lo cual se cierra de nuevo la zona de reposo y se cargan
la zona de ventilación, la zona de desgasificación y la zona de
sedimentación de nuevo con agua a tratar o a desendurecer.
La duración para el tratamiento del agua cargada
orgánicamente puede estar en este procedimiento entre 1 y 24 horas,
la duración para el desendurecimiento del agua puede estar entre 1
minuto y 1 hora. Si el agua debe tanto desendurecerse como también
tratarse aeróbicamente, de acuerdo con el grado de dureza o el valor
CSB pretendido, ka duración de la residencia puede estar entre 1
minuto y 24 horas.
Los dispositivos según la invención así como los
procedimientos reivindicados se pueden emplear para el tratamiento
de agua industrial y de aguas residuales de la misma manera que las
aguas de funcionamiento o las aguas superficiales especialmente en
la industria de procesamiento de celulosa como la industria del
papel, la industria de los papeles pintados lavables y la industria
textil y en la fabricación de hormigón. Pero son adecuados también
para el tratamiento de agua potable, no sólo para la industria de
las bebidas. El reactor descrito anteriormente se puede aplicar como
reactor de precipitación universal en una pluralidad de
aplicaciones.
A continuación, se explica la invención con la
ayuda de la figura 1, en la que se muestra en la sección transversal
una forma de realización preferida del reactor según la
invención.
El reactor 1 representado está constituido de
forma cilíndrica. Presenta una zona de ventilación central
cilíndrica 2, una zona de desgasificación 3 dispuesta encima así
como una zona de sedimentación 4 dispuesta alrededor de la zona de
ventilación 2 y la zona de desgasificación 3. La zona de
sedimentación 4 está separada de la zona de ventilación 2 y de la
zona de desgasificación 3 a través de una pared intermedia 5,
estando conectada la región superior de la zona de sedimentación 4
con la región superior de la zona de ventilación 3, de tal manera
que la pared intermedia 5 separa las zonas 2, 3, 4 no sobre toda la
altura de las zonas entre sí. En este caso, la pared intermedia 5
está dispuesta regulable verticalmente, de modo que se puede ajustar
especialmente la sección transversal de la abertura entre la zona de
sedimentación 4 y la zona de ventilación 2.
Una entrada de agua 6 para el agua a tratar
desemboca desde arriba en la zona de sedimentación 4. La entrada de
agua puede estar configurada en forma de anillo, de manera que el
agua a tratar es introducida en la dirección circunferencial de una
manera esencialmente uniforme en la zona de sedimentación 4. Pero la
entrada de agua 6 se puede realizar también con uno o varios tubos
de admisión que están dispuestos distribuidos en la dirección
circunferen-
cial.
cial.
Debajo de las zonas 2, 3, 4 mencionadas
anteriormente, en la zona del fondo del reactor 1, está dispuesta
una zona de reposo 7. La zona de reposo está separada por medio de
un fondo intermedio 8 de las otras zonas 2, 3, 4, estando dispuesto
entre el fondo intermedio 8 y la pared del reactor 9 un orificio de
paso en forma de anillo, que está configurado como conexión de la
zona de sedimentación 3 con la zona de reposo.
Mientras que la pared del reactor 1 está
configurada por encima de la zona de reposo 7 como cilindro hueco,
se extiende en la región de la zona de reposo 74 en forma de embudo
hacia abajo hasta una descarga de lodo 20, siendo el ángulo de
inclinación, que conecta la pared del reactor con la horizontal,
mayor que 60º.
El fondo intermedio 8 está configurado hueco y
presenta un lado superior, que termina en punta hacia el eje medio
del reactor con un ángulo gradiente de 60º aproximadamente.
En el lado superior del fondo intermedio, en la
región de la zona de ventilación están previstos elementos de
ventilación 10. Los elementos de ventilación 10 son alimentados con
el aire comprimido necesario a través de una alimentación de aire
comprimido 11. La alimentación de aire comprimido 11 está
configurada, en el presente ejemplo, como tubo, que se proyecta
desde arriba a lo largo del eje medio del reactor 1 hasta su
interior y está conectada con los elementos de ventilación 10. Está
configurada y está conectada con el fondo intermedio de tal manera
que lo retiene en su posición sobre la zona de reposo 7. La
alimentación de aire comprimido se puede conducir también en una
forma de realización no representada desde abajo hasta el interior
del fondo intermedio y puede estar conectada con los elementos de
ventilación.
En una forma de realización preferida, que no se
deduce, sin embargo, de la figura, el fondo intermedio 8 está
suspendido de manera que se puede desplazar verticalmente en o bien
con la alimentación de aire comprimido 11. Por medio de un
desplazamiento del fondo intermedio 8 desde la posición representada
en la figura hacia abajo, se puede reducir o incluso se puede cerrar
totalmente el orificio de paso en forma de anillo entre la zona de
sedimentación 4 y la zona de reposo 7.
En el lado inferior del fondo intermedio está
dispuesta una nervadura en forma de anillo, que forma junto con la
pared del reactor 8 un canal 13 en forma de anillo, que se abre
desde el orificio de paso en el interiore de la zona de reposo 7. El
lado inferior del fondo intermedio 8 no está cerrado, de manera el
espacio hueco en el fondo intermedio 8 es componente de la zona de
reposo 7.
Un tubo de descarga 14, que se extiende a lo
largo del eje medio del reactor 1, para la descarga del agua tratada
se proyecta desde abajo casi hasta la punta del espacio hueco del
fondo intermedio 8. En una forma de realización no representada, el
tubo de descarga se puede guiar también partiendo desde arriba, por
ejemplo en paralelo a la alimentación de aire comprimido y se
proyecta a través del fondo intermedio en el interior del espacio
hueco del fondo intermedio. El agua a tratar es introducida a través
de la entrada de agua 8 en la zona de sedimentación 4. En el agua
alimentada se trata de agua residual a tratar aeróbicamente, que
contiene biomasa, que puede proceder o bien desde un tratamiento
previo anaeróbico, donde el agua que procede del tratamiento previo
es mezclada entonces con microorganismos que trabajan aeróbica o
anaeróbicamente o, en cambio, puede proceder directamente desde un
procedimiento industrial. En el último caso, debe añadirse al agua
de entrada, dado el caso, biomasa con microorganismos que trabajan
aeróbicamente o de forma opcional aeróbicamente.
La parte predominante del agua que fluye hacia
abajo entra desde la región inferior de la zona de sedimentación 4
en la zona de ventilación 2. Allí es ventilada a través de gas
alimentado a través de la alimentación de aire comprimido 11, que
sale en forma de burbujas pequeñas bien distribuidas desde los
elementos de ventilación 10 y que circula en contra de la fuerza de
la gravedad así como en la corriente continua con el agua hacia
arriba, existiendo una superficie de contacto grande entre el gas
alimentado y el agua a tratar.
Durante la preparación aeróbica del agua, la
carga orgánica es alimentada con oxígeno a través de la ventilación,
de manera que la biomasa es desintegrada a través de los
microorganismos. En este caso, se forman partículas finas de lodo,
que están suspendidas en primer lugar en el agua. Pueden servir como
gérmenes de cristalización para carbonatos, que se precipitan en
virtud del efecto descrito anteriormente de la aparición de CO_{2}
en la zona de desgasificación.
Los carbonatos se ligan en los flóculos de lodo,
elevándose el peso específico de las substancias sólidas formadas de
esta manera. En concreto, son transportados todavía con la
circulación desde la zona de desgasificación 3 hasta la zona de
sedimentación 4, pero son sedimentados allí en la zona de reposo,
siendo favorecida la deposición en la zona de sedimentación a través
de la circulación dirigida allí hacia abajo.
El lodo o bien se puede descargar a través de una
válvula de salida 15 desde el reactor 1 o, en cambio, se puede
alimentar de nuevo para el tratamiento a través de un retorno de
lodo 16, que está conectado con la entrada de agua para el agua a
tratar.
El agua tratada es descargada a través del tubo
de descarga 14 desde la zona de reposo 7.
Sobre el nivel del agua, por encima de la zona de
desgasificación 3 y de la zona de sedimentación 4 está previsto un
dispositivo de aspersión 17 para humedecer la espuma que se forma
sobre la superficie de agua en el reactor 1, que se puede alimentar
con agua descargada desde la zona de reposo 7. A tal fin, el
dispositivo de aspersión 17 está conectad con el tubo de descarga 14
a través del retorno de agua 18.
También el reactor 1 presenta una tapa
configurada como campana extractora 19. A tal fin, el aire
comprimido alimentado en el reactor se puede escapar junto con el
CO_{2} que procede desde el agua a tratar. La campana extractora
19 puede estar realizada giratoria o abatible, para que el reactor 1
sea accesible desde arriba. También puede estar configurado de tal
forma que cierra herméticamente el reactor 1, de modo que se puede
aplicar una presión negativa a través de la campana extractora
19.
La pared del reactor 9 puede estar realizada
aislada y/o de doble pared, pudiendo calentarse en el último caso a
través de agua de proceso.
El reactor puede presentar también otras
características no representadas aquí y que optimizan el proceso de
desendurecimiento o de tratamiento. Así, por ejemplo, el reactor
puede estar provisto con un imán, con el que se puede aplicar un
campo magnético, por ejemplo, en la región de la zona de
sedimentación. De esta manera, se puede influir sobre la deposición
de cal en la superficie de la pared del reactor, con el resultado de
que en lugar de una capa de cal endurecida, se deposita solamente
una capa de lodo de cal en la pared del reactor, que se puede
eliminar fácilmente por lavado.
- 1
- Reactor
- 2
- Zona de ventilación
- 3
- Zona de desgasificación
- 4
- Zona de sedimentación
- 5
- Pared intermedia
- 6
- Entrada de agua
- 7
- Zona de reposo
- 8
- Fondo intermedio
- 9
- Pared del reactor
- 10
- Elementos de ventilación
- 11
- Alimentación de aire comprimido
- 12
- Nervadura en forma de anillo
- 13
- Canal
- 14
- Tubo de descarga
- 15
- Válvula de salida
- 16
- Retorno de lodo
- 17
- Dispositivo de aspersión
- 18
- Retorno de agua
- 19
- Campana extractora
- 20
- Descarga de lodo
Claims (21)
1. Dispositivo para el tratamiento aeróbico de
agua cargada orgánicamente y/o para el desendurecimiento de agua
con
- -
- una entrada de agua (6),
- -
- una zona de ventilación (2), con una alimentación de aire comprimido (11) con elementos de ventilación (10), a través de los cuales se mezcla el agua con aire comprimido adecuado,
- -
- una zona de desgasificación (3) dispuesta a continuación de la zona de ventilación (2) en la dirección de la circulación del agua y conectada con ésta, circulando aire comprimido y agua a través de la zona de desgasificación (3) en la corriente continua, y siendo el CO_{2} disuelto en el agua al aire comprimido y siendo descargado junto con el aire comprimido desde la zona de desgasificación (3),
- -
- una zona de sedimentación (4), en la que se pueden depositar los flóculos de lodo y, dado el caso, el CaCO_{3} o bien el MgCO_{3} precipitados, que está conectada en su lado superior con la zona de desgasificación (3) y en su lado inferior con la zona de ventilación (2), y
- -
- una zona de reposo (7) dispuesta debajo de la zona de sedimentación (4) y conectada con ella para la separación de lodo y de agua tratada, desde la que se descargan el agua tratada y el lodo,
siendo la zona de ventilación (2), la zona de
desgasificación (3), la zona de sedimentación (4) y la zona de
reposo (7) componentes de un reactor (1) y estando dispuesta entre
la zona de ventilación (2) y la zona de desgasificación (3), por un
lado, y la zona de sedimentación (4), por el otro lado, una pared
intermedia (5), caracterizado porque la zona de ventilación
(2) está configurada de tal forma que el agua debe circular
verticalmente a través de ella, porque está previsto un fondo
intermedio (8) entre la zona de reposo (7) y las zonas restante s
(2, 3, 4), y porque los elementos de ven-
tilación (10) están dispuestos en el lado superior del fondo intermedio (8) en la región de la zona de ventilación (2).
tilación (10) están dispuestos en el lado superior del fondo intermedio (8) en la región de la zona de ventilación (2).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la entrada de agua (6) desde arriba
desemboca en la zona de sedimentación (4).
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la entrada de agua (6) desemboca debajo
del nivel de agua.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la pared intermedia (5) es
desplazable verticalmente.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el fondo intermedio (8) está
dispuesto desplazable verticalmente y la sección transversal del
reactor se estrecha en la región superior de la zona de reposo (7)
hacia abajo, de manera que entre la zona de sedimentación (4) y la
zona de reposo (7) existe un orificio de paso con sección
transversal variable.
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque la sección transversal del reactor en un
lugar en la zona superior de la zona de reposo (7) corresponde a la
sección transversal del fondo intermedio (8).
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el lado superior del fondo
intermedio (8) presenta una inclinación de al menos 60º, que
desciende hacia el orificio de paso hacia la zona de reposo (7).
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el lado inferior del fondo
intermedio (8) está configurado de tal manera que forma, junto con
la pared del reactor (9) en la región superior de la zona de reposo
un canal que se ensancha.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el fondo intermedio (8) está
configurado hueco en el interior y abierto en su lado inferior.
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el fondo de la zona de
reposo (7) está inclinado al menos 60º, descendiendo hacia una
descarga de lodo (20).
11. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la zona de ventilación (2),
la zona de desgasificación (3), la zona de sedimentación (4) y, dado
el caso, la zona de reposo (7) están aisladas térmicamente.
12. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la zona de ventilación (2),
la zona de desgasificación (3), la zona de sedimentación (4) y/o la
zona de reposo (7) se pueden calentar o se puede disipar el calor
que se produce en ellas.
13. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por un dispositivo de aspersión
(17).
14. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque por encima de la zona de
desgasificación (3) y/o de la zona de sedimentación (4) está
dispuesta una campana extractora (19).
15. Dispositivo según la reivindicación 14,
caracterizado porque la campana extractora (19) cierra
herméticamente el reactor (1), de manera que se puede generar a
través de ella una presión negativa en el reactor (1).
16. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el agua tratada puede ser
alimentada desde la zona de reposo (7) a la entrada de agua (6).
17. Procedimiento para el tratamiento aeróbico de
agua cargada orgánicamente y/o para el desendurecimiento del agua,
especialmente de aguas residuales industriales, con un dispositivo
según una de las reivindicaciones anteriores, en el que
- -
- el agua que circula en sentido ascendente es ventilada con aire comprimido que contiene oxígeno en la corriente continua en una zona de ventilación (2),
- -
- es descargado el aire comprimido con el CO_{2} contenido en el mismo y que procede del agua,
- -
- los flóculos de lodo que se forman y, dado el caso, el CaCO_{3} o bien el Mg_{2}CO_{3} que se precipitan se pueden sedimentar en una zona de sedimentación (4) hasta el interior de la zona de reposo (7), circulando el agua en la zona de sedimentación (4) hacia abajo,
- -
- la parte predominante del agua es transferida desde la zona de sedimentación (4) hasta la zona de ventilación (2).
18. Procedimiento según la reivindicación 17,
caracterizado porque al comienzo del tratamiento y/o del
endurecimiento del agua a tratar o a desendurecer circula a lo largo
de la zona de ventilación, de la zona de desgasificación y de la
zona de sedimentación, siendo cerrada en primer lugar la zona de
reposo, y porque la zona de reposo solamente se abre cuando se ha
alcanzado un grado de tratamiento o un grado de dureza determinados
del agua.
19. Procedimiento según la reivindicación 17 ó
18, caracterizado porque el agua tratada o desendurecida es
descargada totalmente en una zona de reposo (7), donde el lodo y/o
las partículas de carbonato son separados como substancias sólidas
del agua y las substancias sólidas y el agua son descargadas,
separadas entre sí, desde el dispositivo de separación.
20. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque la duración
para el tratamiento de agua cargada orgánicamente está entre 1 y 24
horas.
21. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 17 a 20, caracterizado porque la duración
para el desendurecimiento de agua está entre 1 minuto y 1 hora.
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