ES2251629T3 - Procedimiento de tratamiento de agua por floculacion lastrada y decantacion. - Google Patents
Procedimiento de tratamiento de agua por floculacion lastrada y decantacion.Info
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Abstract
Procedimiento de tratamiento de un agua cargada de impurezas coloidales, disueltas o en suspensión, pre- coagulada al principio del procedimiento, por un tratamiento de floculación decantación lastrado del agua pre-coagulada que comprende las etapas siguientes que consisten en: - introducir agua coagulada en una zona de floculación (3), para permitir la floculación de los microfloculos en presencia y alrededor de un lastre constituido de al menos un material granular insoluble más pesado que el agua y de al menos un reactivo floculante; - introducir la mezcla de agua y de floculos en una zona de decantación (4); separar el agua tratada en corriente superior de una mezcla de lodo y de lastre resultante de la decantación de los floculos, extraídos en corriente inferior de la zona de decantación - extraer la mezcla de lodo y de lastre en corriente inferior de la zona de decantación y caracterizado porque comprende las etapas que consisten en - enviar el conjunto de esta mezcla hacia un sistema de separación (7) lodos/lastre que permite extraer los lodos separados del lastre, y reciclar en o al principio de la zona de floculación el lastre y una parte de los lodos introducidos en dicho sistema de separación, - someter dicha mezcla de lodos y de lastre al menos a una concentración de lastre para los flujos que salen reciclados en o al principio de la zona de floculación (3), - extraer el lastre fuera de los lodos extraídos del sistema de separación (7); porque más del 20% del volumen que entra en el sistema de separación (7) lodo/lastre está reciclado en o al principio de la zona de floculación (3), después del paso de al menos una parte del sistema de separación lodos/lastre, porque el lastre es de un diámetro efectivo superior a 40 micrómetros, y porque los lodos extraídos del sistema de tratamiento tienen una concentración superior a 5 g/L.
Description
Procedimiento de tratamiento de agua por
floculación lastrada y decantación.
La presente invención se refiere al campo del
tratamiento de agua. Más precisamente, la invención se refiere a un
procedimiento de separación sólido-líquido por
floculación y decantación, especialmente en el campo del tratamiento
de aguas.
El tratamiento de aguas, particularmente para el
caso del tratamiento de aguas de superficie para potabilizar y de
aguas usadas urbanas o industriales para descontaminar, utiliza
frecuentemente un procedimiento que consiste en coagular el agua a
tratar con un reactivo coagulante frecuentemente constituido de una
sal de metal trivalente, en flocular el agua coagulada con un
reactivo floculante constituido usualmente de un polímero orgánico,
y en decantar los floculos formados en un decantador, extrayéndose
los lodos en el fondo del decantador, y el agua tratada extraída en
corriente superior del decantador.
La invención trata más particularmente de la
tecnología llamada de floculación-decantación con
floculos lastrados, que utiliza un lastre constituido de un material
granular fino y de alta densidad tal como microarena por ejemplo,
inyectada en o al principio de la zona de floculación, con el fin de
aumentar la velocidad de formación de los floculos sirviendo de
iniciador de floculación, e igualmente aumentar por crecimiento de
su densidad la velocidad de decantación de los floculos formados
durante la fase de floculación, lo que permite disminuir el tamaño
de los residuos.
La microarena, de diámetro medio comprendido
entre alrededor de 20 y 300 micrómetros, 80 y 200 micrómetros la
mayoría de las veces, es el lastre utilizado más frecuentemente por
razones de disponibilidad y de coste.
El lastre es usualmente, por razones económicas
de reutilización, separado de los lodos extraídos de los residuos de
decantación y reciclado en el procedimiento.
Las pérdidas de lastre se reparten usualmente
entre las pérdidas por el agua tratada y las pérdidas con los lodos
extraídos de los residuos.
Una inyección de lastre fresco destinado a
compensar las pérdidas de lastre está prevista en un punto
cualquiera del circuito donde pasa el lastre.
Las pérdidas de lastre arrastrado con los lodos
son importantes de controlar, tanto para minimizar los gastos de
lastre fresco como para no degradar la calidad de los lodos
extraídos.
Los medios utilizados para separar el lastre de
los lodos extraídos y reciclar este lastre en el procedimiento
minimizando las pérdidas de lastre se eligen en general entre las
técnicas de separación gravitatoria estática (como la decantación) o
dinámica (como la centrifugación y la separación ciclónica), la
mayoría de las veces por separación hidrociclónica de la mezcla
lodos/lastre.
Las pérdidas de lastre en la corriente superior
del hidrociclón, medio la mayoría de las veces utilizado en la
práctica para separar el lastre de los lodos extraídos, son en
general y para una geometría de hidrociclón y condiciones
operatorias fijadas, aproximadamente proporcionales a la
concentración del lastre en la mezcla que entra en el
hidrociclón.
hidrociclón.
Es así que, si un caudal dado de lodos que
contiene lastre se trata en un hidrociclón dado, las pérdidas de
lastre en corriente superior del hidrociclón son aproximadamente
dobladas si la concentración de lastre en los lodos es doblada, por
otra parte todos los otros parámetros operatorios quedan
constantes.
Las materias en suspensión de los lodos, que son
muy finas, no se separan prácticamente por medios como los
hidrociclones utilizados clásicamente, salvo si se utilizan
hidrociclones de muy pequeño tamaño que implican fuertes riesgos de
taponamiento de la corriente inferior y no se utilizan
prácticamente: el flujo de materia en suspensión de los lodos se
divide entre corriente inferior y corriente superior del hidrociclón
aproximadamente en la misma relación que el caudal hidráulico de
corriente inferior y el de corriente superior.
Es así que para un caudal de 40 m^{3}/h que
contiene 3000 kg/h de lastre y 400 kg/h de MES (materias en
suspensión) de lodo, entran en un hidrociclón con un poder de corte
de 99,9% sobre el lastre utilizado, y una repartición de caudal de
20% en corriente inferior y 80% en corriente superior, una pérdida
de lastre del orden de 3 kg/h está prevista en corriente superior, y
los lodos se repartirán aproximadamente hasta una altura de 80 kg
MES/h en corriente inferior y 320 kg MES/h en corriente
superior.
Si el mismo caudal se pasa en un hidrociclón que
reparta el caudal hasta una altura de 40% en corriente inferior y
60% en corriente superior (utilizando por ejemplo una relación
diferente de diámetros de corriente superior y de corriente
inferior), los lodos se repartirán aproximadamente hasta una altura
de 160 kg MES/h en corriente inferior, y 240 kg MES/h en corriente
superior: con relación a la primera configuración, la cantidad de
lodos reciclados será más grande.
La segunda configuración del hidrociclón estará
pues elegida cuando se busca aumentar el caudal de recirculación de
lodos, pero necesitará usualmente una mayor presión de entrada en el
hidrociclón (y por tanto un mayor gasto de energía) para mantener la
pérdida de lastre a un nivel aceptable.
La curva de partición de un hidrociclón
representa la probabilidad de paso de un grano en la corriente
inferior en función de su diámetro. Se señalará que esta curva es
por tanto mejor (más elevada probabilidad de pasar en corriente
inferior para un diámetro de grano dado) que la concentración de
sólido (principalmente lastre, pero también lodos) y la viscosidad
en la alimentación disminuye.
Los riesgos de disfuncionamiento de un
hidrociclón aumentan rápidamente más allá de una concentración dada
de sólido en la corriente inferior (frecuentemente alrededor de 40%
de sólido en volumen).
Por último, pueden tener lugar pérdidas de lastre
importantes cuando la corriente inferior del hidrociclón está
taponada, partiendo entonces el lastre en corriente superior.
La tecnología de floculación decantación lastrada
está especialmente descrita en las patentes siguientes:
- -
- patente FR 2627704 publicada el 1º de septiembre de 1989;
- -
- patente FR 2719234 publicada el 3 de noviembre de 1995.
Las figuras 1a y 1b precisan un esquema de este
tipo de tecnología de floculación decantación lastrada de
lastre:
Una llegada de agua bruta a tratar 1, a una zona
de coagulación (aquí representada por la porción de conducto de agua
situada entre la entrada del reactivo coagulante y la zona de
floculación 3) por un reactivo coagulante llevado por el medio 2, el
agua coagulada es llevada a una zona de floculación 3 donde es
floculada, con la ayuda de un reactivo floculante eventual,
alrededor de granos de un lastre (generalmente de microarena)
insoluble en agua e inyectada en o al principio de la floculación;
El agua floculada es entonces llevada a una zona de decantación 4,
provista (figura 1a) o no (figura 1b) de láminas de decantación o de
cualquier otro dispositivo de ayuda a la decantación que juegan un
papel similar, en la cual los floculos lastrados de lastre decantan
rápidamente y donde el agua separada de los floculos se extrae en
corriente superior del decantador.
Los lodos lastrados de lastre son bombeados por
el medio de elevación 61 (generalmente una bomba, eventualmente por
un "air-lift" que juega un papel de elevación
equivalente) y enviados a un medio 7 que permite extraer los lodos
producidos 9 separados del lastre reciclado por la corriente
inferior 81 en o al principio de la floculación. Este medio 7 está
usualmente constituido de un hidrociclón que quita eficazmente el
lastre (enviado en corriente inferior) de los lodos extraídos que
salen en corriente superior. En un hidrociclón, los lodos entrantes
se reparten entre corriente inferior y corriente superior en una
relación unida a la relación diámetro de corriente inferior sobre
diámetro de corriente superior.
Los procedimientos descritos en estas dos
patentes no precisan la elección de separación lastre/lodos
efectuados, que pueden, según las necesidades de tratamiento
específicos en cada puesta en práctica particular, privilegiar para
una pérdida de lastre aceptable dada:
- bien sea la minimización del consumo eléctrico,
que, con una etapa de separación simple por hidrociclón conduce en
la práctica a un reciclaje de materias en suspensión (MES) de los
lodos en corriente inferior de alrededor de 10% a 20% con relación
al flujo de MES que entran en el hidrociclón, y de pérdidas de
lastre del orden de 1 a 3 g/m^{3} de agua tratada;
- bien sea la recirculación de los lodos, por
ejemplo para aumentar por esta vía la concentración de los lodos en
el aparato, y por tanto su concentración en la extracción, o para
aumentar el tiempo de permanencia de los lodos en la instalación, lo
que puede ser útil, especialmente cuando se busca maximizar la
utilización de Carbón Activo en Polvo (CAP) inyectado para eliminar
gustos, olores, o materias orgánicas diversas al principio de la
unidad de floculación decantación con floculos lastrados.
En el caso de utilización de una etapa de
separación simple por hidrociclón se podrá así recircular hasta al
menos 40% de los lodos en corriente inferior, con no obstante la
necesidad de un gasto energético superior, para compensar los peores
resultados de separación de la separación hidrociclónica en estas
condiciones de funcionamiento.
La utilización de un sistema de separación
lodos-lastre por una etapa de separación
hidrociclónica simple impone pues una elección entre los parámetros
consumo energético, consumo de lastre y concentración de lodos,
elección que será diferente según el objetivo principal buscado para
cada realización.
La patente FR 2758812 publicada el 31 de julio de
1998, esquematizada en la figura 2, aporta una modificación a los
dispositivos previstos en las patentes anteriores añadiendo un
circuito de recirculación directa 20 de una parte de la mezcla
decantada constituida de lastre y de lodos hacia la floculación, sin
hacer pasar esta parte de la mezcla decantada lastre más lodos por
los órganos de separación lodos/lastre previstos en estas
patentes.
Este circuito de reciclaje complementario, para
una producción dada de materia en suspensión a extraer y considerado
como ejemplo que 50% del caudal volumétrico lodos/lastre bombeado
por debajo del decantador se recicla directamente hacia la
floculación, y 50% solamente de este mismo caudal es objeto de una
separación para quitar el lastre de los lodos antes de su
extracción, permite doblar aproximadamente la concentración de los
lodos extraídos.
Esta disposición permite pues, cuando se busca
esto, un aumento de la concentración de los lodos extraídos del
sistema función de la relación entre la parte de caudal
lastre-lodo-agua recirculada
directamente y la parte de caudal
lastre-lodo-agua siendo objeto de
una separación del lastre de los lodos finalmente extraídos del
sistema.
Esta patente reivindica una disminución del
consumo eléctrico relacionada con el reciclaje directo de una parte
de la mezcla constituida de lodos y de lastre, que requeriría menos
energía que la necesitada para la separación lodos/lastre efectuada
sobre todo el caudal lodos más lastre recuperado del fondo del
decantador.
El procedimiento descrito en esta patente implica
sin embargo diversos inconvenientes:
Impone inversiones complementarias, relacionadas
con la obligación de prever dos sistemas de recirculación (bombas
más tubería grifería) diferentes pero con una concentración
importante de lastre en los dos sistemas (un sistema de
recirculación lastre-lodos directa hacia la
floculación con baja presión, y un sistema de recirculación
lastre-lodos, separación lastre lodo y extracción de
los lodos producidos por el tratamiento).
La concentración del lastre en la mezcla
lodos/lastre enviada a los circuitos de recirculación que incluyen
una separación queda igual que la que sería obtenida sin hacer
funcionar el circuito de recirculación directa, es decir importante;
Teniendo en cuenta la concentración superior de lodos y la
concentración equivalente en lastre, y a pesar del caudal más bajo
de lodos lastre a separar en el caso de la utilización de un
circuito de recirculación directa, las pérdidas de lastre serán
difícilmente mejoradas con relación a los sistemas de tratamiento
sin recirculación
directa.
directa.
Teniendo en cuenta el sistema poco eficaz de
separación lastre-lodos por decantación preconizada
en esta patente, el tamaño mínimo de lastre exigido para limitar las
pérdidas de lastre a un nivel aceptable, aún si este nivel queda
probablemente elevado, es de 200 micrómetros, lo que plantea
problemas de calidad de tratamiento durante las arrancadas de la
instalación, por ejemplo al principio de lluvia durante el
tratamiento de corriente superior de redes unitarias de tiempo de
lluvia (no hay aún lodos acumulados en los residuos y la patente
insiste sobre el hecho de que el lastre es de tamaño muy grueso para
ser activo solo, sin lodos, salvo si se utilizan grandes cantidades
de lastre que penalizan el procedimiento). Este gran diámetro de
lastre cuesta igualmente más caro en energía de agitación en los
depósitos de floculación para mantener el lastre en suspensión y
evitar el depósito en el fondo de las cubas.
Uno de los objetivos de la presente invención es
proponer disposiciones que permitan, simultáneamente en el caso
ideal:
- -
- extraer del sistema de tratamiento los lodos producidos en elevada concentración (se entenderá aquí por "elevada concentración" concentraciones superiores a 5 g/L, preferentemente 10 g/L, y en todo caso superiores a las que resultarían de un tratamiento de la recirculación lodos/lastre por separación hidrociclónica simple sin búsqueda de recirculación de los lodos por la corriente inferior del hidrociclón o del sistema similar de separación lastre lodos instalado);
- -
- minimizar las pérdidas de lastre arrastrado en los lodos que salen del sistema con relación a los sistemas descritos en las patentes citadas anteriormente;
- -
- minimizar los costes de inversión correspondientes, y especialmente evitar los costes relacionados con un circuito complementario de recirculación directa de la mezcla lodos más lastre, tal como está descrito en la patente FR2758812, costes que se suman al coste de los sistemas de recuperación del lastre descritos en esta patente;
- -
- mantener los costes energéticos de recirculación y separación lastre-lodos a los niveles razonables obtenidos por las técnicas descritas en las patentes anteriores, sin necesitar la utilización de lastre de diámetro superior a 200 micrómetros exigido por el procedimiento descrito en la patente FR2758812, que aumentan los costes energéticos de mantenimiento en suspensión del lastre en la zona de floculación y que plantean problemas de calidad de tratamiento antes del emplazamiento de un depósito de lodo suficiente.
Otro objetivo de la presente invención es
permitir, por utilización de disposiciones previstas para los
objetivos anteriores, a por otras disposiciones, una mejora de la
utilización del Carbón Activo en Polvo (CAP), o de otros productos
granulares activos, que serán inyectados en el sistema en vista a
eliminar uno o varios parámetros de contaminación dada, tal como,
para eliminar gustos, olores, o aún contaminantes tales como
pesticidas y otras materias orgánicas indeseables absorbibles por el
carbón activo.
Estos objetivos son alcanzados, totalmente o
parcialmente, por los medios siguientes, utilizados separadamente o
en cualquier combinación entre ellos.
La puesta en práctica de los sistemas de
tratamiento descritos en las patentes FR2627704 y FR2719234 cuando
utilizan de forma clásica una separación hidrociclónica para separar
el lastre de los lodos a extraer del sistema, y cuando una
concentración de lodos no se busca en el sistema, se traduce
generalmente por proporciones de recirculación del orden de 3 a 12%
del caudal de entrada, para una recirculación de alrededor de 99,9%
del lastre en corriente inferior del hidrociclón, y para una
repartición del caudal de lodos entre corriente superior y corriente
inferior de la separación hidrociclónica comprendida usualmente
entre 90% corriente superior/10% corriente inferior y 80% corriente
superior/20% corriente inferior según los tipos de hidrociclón y de
conductos de corriente inferior y corriente superior utilizados.
Partiendo de una situación de salida que utiliza
una cualquiera de las tecnologías conocidas de floculación
decantación lastrada, que tomaremos como referencia a continuación
bajo el nombre de sistema (S), tales como las descritas en las
patentes FR2627704 y FR2719234., o cualquier otra tecnología similar
conocida por el experto, describiremos a continuación diversos
medios que completan este sistema (S) y que permiten acercarse a los
objetivos buscados, con un punto común que consiste en recircular
hacia el principio de la decantación una parte de los lodos
procedentes de la corriente superior o de la corriente inferior del
separador lodos/lastre (constituido de un hidrociclón, decantador,
centrifuga, o cualquier otro medio de separación equivalente), sin
circuito de recirculación directa añadido como en la patente
FR2758812, y sin necesitar el uso de lastre de diámetro superior a
200 micrómetros para obtener una buena recuperación del lastre antes
de la extracción de los lodos del sistema. El lastre utilizado
tendrá típicamente un diámetro efectivo comprendido entre 40 y 300
micrómetros, preferentemente entre 80 y 200 micrómetros.
En todos los ejemplos que siguen, el CAP
eventualmente inyectado seguirá aproximadamente, desde el punto de
vista del aumento de su tiempo de permanencia, el destino de los
lodos, el CAP verá su tiempo de permanencia en el sistema, para una
dosis de inyección de CAP fresco dada, aumentar proporcionalmente a
su concentración (cuyo aumento será de hecho, según la experiencia
de la firma solicitante, ligeramente superior al aumento de
concentración obtenida para los lodos).
La situación de partida (S) será la de la figura
1a, con un caudal de agua bruta a tratar de 1000 m^{3}/h teniendo
una concentración de materias en suspensión de 300 mg/L, y una
proporción de arena que permite recircular 3 kg de arena por m^{3}
de agua bruta entrante. 50 m^{3}/h de mezcla lodos/lastre se
extraen del fondo del cantador y se bombean hacia un hidrociclón que
extrae 40 m^{3}/h (o sea 80% del caudal que entra en el
hidrociclón) de lodos con 8,4 g/L en corriente superior del
hidrociclón, y reciclando a partir de la corriente inferior del
hidrociclón hacia la floculación 10 m^{3}/h de una mezcla de arena
concentrada a 300 kg/m^{3} y de lodos con 8,4 g/L.
Admitiendo que se busca una concentración de
lodos de alrededor de 17 g/L en los lodos extraídos, se podrá
aumentar la concentración de lodos extraídos hasta 16,8 g/L
extrayendo del fondo del decantador solo 25 m^{3}/h de mezcla
lodos/lastre, pero esto llevará la concentración de arena en
corriente inferior del hidrociclón a 600 kg/m^{3}, concentración
que es, para el hidrociclón que ha sido utilizado durante el ensayo,
un límite que no se debe sobrepasar, porque pondría en duda la
calidad de separación.
Un primer medio (A) propuesto por la invención
por aproximarse al objetivo buscado aumentando la concentración de
los lodos extraídos a alrededor de 17 g/L al menos quedando lejos de
los 600 kg/m^{3} de concentración de lastre en corriente inferior
del hidrociclón consistirá en elegir un medio de separación
lastre-lodos (hidrociclones o depósito de
decantación o cualquier otro medio similar) que maximice la cantidad
de lodos recirculados en corriente inferior, manteniendo una calidad
de separación lodos/lastre que limiten las pérdidas de lastre con
los lodos de corriente superior.
Este medio ha sido utilizado por la firma
solicitante utilizando hidrociclones regulados para obtener
relaciones de lodos corriente superior/corriente inferior que vayan
hasta 60% corriente superior/40% corriente inferior, permitiendo,
para el caso del ejemplo indicado anteriormente, llevar la
concentración de los lodos extraídos de 8,4 g/L (en el caso de la
relación corriente superior/corriente inferior 80/20, 50 m^{3}/h
extraídos del fondo del decantador y una concentración de lastre en
corriente inferior del hidrociclón de 300 kg/m^{3}) hasta 17 g/L
(para la relación corriente superior/corriente inferior 60/40, con
33,3 m^{3}/h extraídos del fondo del decantador, y una
concentración de lastre en corriente inferior del hidrociclón de 227
kg/m^{3}).
Este medio tiene la ventaja de aumentar la
concentración de los lodos extraídos del sistema sin necesitar
inversión complementaria de circuito de reciclaje directo, y
trabajando con una concentración de lastre en la corriente inferior
disminuida con relación al esquema de partida, mejorando la curva de
partición del hidrociclón y disminuyendo correlativamente las
pérdidas de lastre.
Este medio necesitará la utilización de un caudal
de la bomba de recirculación del orden de 66% del esquema (S) de
partida todo ello aumentando la concentración de los lodos extraídos
por un factor de más de 2 en el ejemplo tomado en referencia.
La figura 1 puede fundamentar la descripción del
medio A: es necesario simplemente, para ilustrar la utilización de
este medio con un hidrociclón como medio de separación, aumentar la
relación diámetro de corriente inferior sobre diámetro de corriente
superior del hidrociclón hasta el nivel buscado de reciclaje de los
lodos por la corriente inferior, y adaptar las características de la
bomba al régimen necesario para mantener una eficacia de
recuperación del lastre conforme a las exigencias.
Un segundo medio (B) propuesto por la invención
consiste en reciclar una parte de la corriente superior del medio de
separación (hidrociclones o depósito de decantación o cualquier otro
medio similar) hacia el principio de la floculación.
Este medio, en el caso de un reciclaje de 50% de
la corriente superior hacia el principio de la floculación, permite
un aumento de la concentración de los lodos extraídos de 8,4 g/L en
el esquema de base hasta 16,9 g/L conservando la concentración de
lastre en los corriente inferior del medio de separación a nivel de
300 kg/m^{3}.
Este medio presenta igualmente la ventaja de
aumentar la concentración de los lodos extraídos del sistema sin
necesitar inversión complementaria de circuito de reciclaje directo
(bomba…), con no obstante el límite impuesto por la limitación de un
valor razonable de la concentración de lastre en la corriente
inferior del medio de separación (600 kg/m^{3} en el caso del tipo
de hidrociclón utilizado para los ensayos aquí descritos).
Este medio está descrito en la figura 3, en la
cual un reciclaje 83 de los lodos de corriente superior del medio 7
se añade con relación a las figuras 1a ó 1b.
Evidentemente, no se trata más que de una
representación esquemática: cualquier medio necesario conocido por
el experto para repartir la corriente superior entre extracción de
los lodos 9 y reciclaje de los lodos 83 podrá estar previsto. Esta
repartición podrá especialmente hacerse utilizando varios
hidrociclones en paralelo, en los cuales unos tendrán su corriente
superior extraída del sistema, y los otros tendrán su corriente
superior enteramente
reciclada.
reciclada.
Los lodos reciclados por intermedio de 83 se
añadirán a los que están reciclados en la corriente inferior 81 con
el lastre separado de los lodos.
Un tercer medio (C) propuesto por la invención
consiste en combinar los medios (A) y (B) anteriores para aumentar
considerablemente la concentración de los lodos extraídos sin
sobrepasar las concentraciones límites de lastre admisibles en
corriente inferior del medio de separación, con el fin de mantener
las pérdidas de lastre al nivel límite elegido.
La figura 3 conviene igualmente a la comprensión
del medio (C), puesto en práctica por un aumento de la relación
diámetro de corriente inferior sobre diámetro de corriente superior
del medio 7, con el fin de hacer pasar una mayor cantidad de MES de
lodos en corriente inferior 81.
Un cuarto medio (D) propuesto por la invención
consiste en separar en dos etapas al menos el medio de separación 7
lodos/lastre previsto para recuperar el lastre y recircularle antes
de la extracción de los lodos del sistema.
Para hacer esto, la invención preve (veáse figura
4):
En un primer tiempo hacer circular la mezcla
lodos/lastre extraída del decantador en un primer medio de
separación lastre lodo 71 de tipo decantador gravitatorio estático,
hidrociclón o centrifuga, preferentemente rústico, del tipo
hidrociclón bajo presión o decantador gravitatorio estático,
utilizando una baja energía de separación para separar más de 10% de
los lodos en corriente inferior 81, preferentemente de 30% a 70% de
los lodos en corriente inferior, y aún más preferentemente alrededor
de 50% de los lodos en corriente inferior de este primer medio de
separación, mientras que el lastre será groseramente separado para
pasar en corriente inferior 81 en una relación ponderal lastre de
corriente inferior sobre lastre de corriente superior a la relación
volumétrica lodos de corriente inferior sobre lodos de corriente
superior, de forma preferente, en una relación corriente
inferior/corriente superior, superior a 60%, o aún más
preferentemente superior a 90%.
Este primer medio de separación podrá estar
equipado de dispositivos, no representados en los esquemas, que
mejoran la rotura del enlace lastre-floculo de lodo,
para facilitar el paso preferente del lastre en corriente inferior
de este medio. Estos dispositivos podrán limitarse a la rotura del
floculo arrastrado por el paso en la bomba y el circuito de
recirculación, o ser completado por rejillas o pantallas perforadas
colocadas en el circuito de recirculación al principio del primer
medio de separación, o en este primer medio de separación.
En un segundo tiempo, la corriente superior 711
del primer medio de separación preferentemente rustica se envía a un
segundo medio de separación 72 lodos/lastre más satisfactorio, de
tipo hidrociclón o centrífuga, para retirar de forma eficaz el
lastre restante en la corriente superior 721 de los lodos a extraer
del sistema.
Esta separación será particularmente eficaz, ya
que el primer separador 71 habrá permitido disminuir
considerablemente la concentración del lastre en la mezcla que entra
vía 711 en el segundo separador 72, y se sabe que los hidrociclones,
especialmente, tienen una eficacia de separación que disminuye con
la concentración de materias sólidas en la corriente inferior.
Por otra parte el desgaste del segundo medio de
separación 72, particularmente en su corriente inferior 82, estará
fuertemente disminuido gracias a la relativamente baja concentración
de lastre que transita bajo "alta" energía.
\newpage
Por último se podrá intervenir sobre los
parámetros de definición y de funcionamiento del segundo medio de
separación 72 para optimizar el sistema en función de las
prioridades de funcionamiento:
- -
- si se desea maximizar la recuperación del lastre para minimizar las salidas con lodos extraídos, se utilizará un sistema de alta energía de separación, por ejemplo intercalando una bomba 712 (véase figura 7) entre los medios de separación 71 y 72, o también aumentando la potencia de la bomba 61 para permitirle asegurar una presión suficiente a la entrada del medio de separación 72 para garantizar la limitación buscada de las perdidas de arena;
- -
- si se desea minimizar la energía consumida, se preferirá la baja concentración de lastre que entra en el segundo sistema de separación 72 para separar el lastre con una eficacia equivalente a la consumida, en el sistema de referencia (S), pero con un coste energético inferior. En este caso, no se dispondrá generalmente de bomba complementaria entre 71 y 72, y se adaptará las características de la bomba 61 en su nuevo trabajo;
- -
- si se desea aumentar aún la concentración de los lodos extraídos se dispondrá de la posibilidad de aumentar el caudal de lodo en corriente inferior de uno u otro o de los dos medios de separación, o aún la posibilidad de reciclar una parte de la corriente superior del segundo medio, o de este del primer medio, o aún de una parte de cada uno de estas dos corrientes superiores.
Se observará que esta combinación de dos medios
de separación sucesivos limita singularmente los riesgos de pérdida
de lastre.
En efecto, el primer medio de circulación 71
tendrá una corriente inferior 81 en la cual pasará una importante
parte del caudal de lodo, entonces de gran diámetro que limita
intrínsicamente los riesgos de taponamiento en caso de paso de
gruesos objetos en el circuito.
Además es posible prever, eventualmente, un medio
simple de destaponamiento de esta corriente inferior 81, por ejemplo
al proveer esta corriente inferior de un orificio de sección
variable (válvula, como está indicado en la figura 6, o válvula de
cierre automático, como está indicado en la figura 5), mantenido
parcialmente abierto en funcionamiento normal, y totalmente abierto
periódicamente durante un breve momento (algunos segundos o decenas
de segundos) para evacuar los eventuales materiales voluminosos.
Este dispositivo podrá eventualmente estar previsto igualmente sobre
el medio de separación 72.
Por último, en caso de taponamiento de uno
cualquiera de los orificios de entrada o de salida del segundo medio
de separación 72, que solo tiene la función de separar una fracción
modesta (menos de 30%, preferentemente menos de 10%) del lastre
introducido en el circuito de recirculación 6, esta fracción
limitada del lastre circulante será en el peor de los casos perdida
durante el tiempo que pasará antes de la intervención, que podrá ser
iniciada rápidamente, por ejemplo a partir de la detección de la
parada del caudal sobre uno cualquiera de los circuitos procedentes
de los corriente superior 721 y corriente inferior 82 del segundo
medio de separación 72.
Un quinto medio (E), podrá ser combinado con uno
cualquiera de los medios anteriores para aumentar la concentración
de los lodos en el sistema (especialmente para mejorar los
rendimientos de la inyección de carbón activo en polvo por aumento
de su tiempo de permanencia en el sistema), o para aumentar la
concentración de los lodos extraídos, se propone por la presente
invención.
Este medio (véase figura 8) consiste en
interponer un depósito 62, preferentemente provisto de medios de
homogenización tales como uno o varios agitadores 63 para mantener
una concentración homogénea de lodos y de lastre en dicho depósito
62, en el cual se inyecta, gravitatoriamente con la ayuda de una
bomba 61, la mezcla lodos/lastre extraída de la zona de decantación
4, así como una parte de la corriente superior del medio de
separación 7, constituida de lodos separados del lastre, recirculada
en el depósito 62 para disminuir la concentración de lastre en
este.
Una bomba 64 extrae la mezcla lodos/lastre del
depósito 62 (con un caudal igual al caudal lastre más lodo extraído
de la zona de decantación añadido al caudal de lodos recirculado vía
66 a partir de la corriente superior del medio de separación 7),
para enviarlo al medio de separación lodos/lastre 7.
Este medio (E) permite aumentar la concentración
de los lodos disminuyendo la proporción de extracción de la mezcla
lodos/lastre del fondo de la zona de decantación 4, sin aumentar la
concentración del lastre en la mezcla que llega al separador 7.
La concentración de lastre en corriente inferior
(y por correlación directa, de entrada) del medio de separación 7
que constituye un límite de buen funcionamiento de este medio de
separación, la dilución del lastre por un reciclaje de una parte de
los lodos tratados constituye un medio útil para permitir el aumento
buscado de concentración de los lodos extraídos sin aumento de la
concentración de lastre en el separador 70, y por tanto manteniendo
un nivel aceptable de pérdida de lastre.
Se señalará que este medio (E) puede combinarse
perfectamente con los otros medios (A) a (D) descritos
anteriormente, en función de las exigencias de concentración de
lodos extraídos y de pérdidas de lastre admitidas.
Será especialmente posible combinar los medios
(D) y (E) con el fin de minimizar a la vez los caudales a tratar en
el medio de separación propulsado 72 (hidrociclón o centrifuga) y la
concentración de arena en este medio.
Esto se realiza (véase figura 9) combinando una
separación inicial somera de más de 70% del lastre (típicamente 90%)
en el medio 71 (decantador gravitatorio o ciclón baja presión de
tipo vortex) con una recirculación de lodos (separados del lastre)
66 para introducir con la bomba 64 una mezcla muy diluida de lastre
pero concentrada de lodos en el medio de separación propulsado bajo
presión 72, ganando así simultáneamente sobre el coste de transporte
por reciclaje (el único medio bajo presión no recibe más que una
parte del caudal recirculado), sobre el desgaste del medio de
separación 72 (el más expuesto, que no recibe entonces más que una
mezcla poco concentrada de lastre), y sobre la eficacia de
separación de 72 (mejorada por el hecho de la baja concentración de
lastre en entrada).
Se señalará igualmente que es posible acoplar los
medios propuestos en la invención con un circuito de recirculación
directa hacia la floculación de una parte de la mezcla lodos/lastre
extraída del fondo del decantador.
En el caso de la inyección de Carbón Activo en
Polvo (CAP) en el sistema, el medio (D) será particularmente
satisfactorio para recircular el CAP recirculando una parte de este
en corriente inferior del primer medio de separación
proporcionalmente a la cantidad de lodos recirculados por esta misma
corriente inferior, todo ello mejorando sobre la segunda etapa la
eficacia del reciclaje gracias a un tratamiento de alta energía
(generalmente por pequeños hidrociclones) de la corriente superior
del primer medio de separación, que permitirá una proporción de
reciclaje del CAP superior al de los lodos, después de las
observaciones hechas por la firma solicitante.
Será preferible, en el caso de la inyección de
CAP en el sistema, reciclar los lodos de corriente superior, que
contienen CAP ya parcialmente usado, muy al principio del punto de
inyección del CAP fresco en el sistema, de forma que se maximice la
retención de las materias orgánicas diversas por el carbón más usado
inyectado al principio, y reservar los contaminantes disueltos tales
como los pesticidas, en el caso del agua para potabilizar, el
desgaste del CAP fresco inyectado más al final, preferentemente
antes de la inyección del polímero, aún más preferentemente más de
10 minutos antes de la inyección del polímero.
Las instalaciones de
floculación-decantación con floculo lastrado
utilizan un polielectrolito, frecuentemente constituido de un
polímero orgánico, para reunir por una acción que aparentada al
pegado los micro-floculos coagulados en floculos de
tamaño más importante unidos al lastre.
En el caso de reciclaje de lodos después del
bombeo o separación en un órgano de separación lodo lastre tales
como están detallados anteriormente (7, 71, 72), será frecuentemente
útil re-flocular al menos parcialmente los lodos
reciclados antes de su dilución por el caudal de agua bruta a tratar
con el fin de aprovechar los floculos preformados desde la
introducción de los lodos en la zona de floculación. Es preferible
inyectar una parte del polímero de floculación en las corrientes
inferiores de los residuos de separación, y, de forma preferida
entre todas, prever una zona de pre-floculación de
mezcla de lodos más lastre reciclados a partir de las corrientes
inferiores 8, 81, 82,... de los medios de separación 7, 71 y 72,
como está indicado en la figura 10, donde una parte del polímero de
floculación se inyecta vía el medio 52 en una zona de
pre-floculación 50, provista preferentemente de un
agitador de baja velocidad 51, antes de poner en contacto los lodos
refloculados con el agua a tratar.
La figura 5 indica un modo de realización del
medio D, en el cual el separador 71 es un decantador simple, bien
sea concebido para resistir a la presión necesaria de funcionamiento
de un hidrociclón 72, bien sea funcionando sin presión, estando
intercalada entonces una bomba 712 con la alimentación del
hidrociclón 72 para asegurar la presión de funcionamiento necesaria
a los rendimientos de separación buscados para 72.
En el primer caso, de funcionamiento sin presión
del decantador 71, la repartición de los caudales entre la corriente
inferior 81 y la corriente superior 711 de 71 se hará por regulación
de la posición del dispositivo 713 descrito a continuación, el
caudal de extracción de lodos del sistema se hace por ejemplo por
ajuste de la velocidad de la bomba 712, y la diferencia entre los
caudales de 712 y el evacuado vía 711 estando evacuado por el
desagüe
714.
714.
En el segundo caso, de funcionamiento bajo
presión del decantador 71, el caudal de recirculación global podrá
estar regulado por la velocidad de la bomba 61, y el caudal de
extracción de lodos a la salida 9 podrá, por ejemplo, estar regulado
por el ajuste relativo de la velocidad de la bomba 61 y de la
posición del dispositivo 713.
El dispositivo 713 puede, en su versión más
simple, estar constituido de una simple válvula de regulación
adaptada al paso de una mezcla fuertemente cargada de arena, como
está indicado en la figura 6, que podrá ser parcialmente abierta en
funcionamiento normal, para asegurar el caudal de corriente inferior
buscado, y totalmente abierta periódicamente para evacuar los
eventuales materiales voluminosos.
El dispositivo 713 puede igualmente, como está
representado en la figura 5, estar constituido de dispositivos que
aseguran funciones similares, por ejemplo previendo una amplia
abertura de salida 81 al fondo de 71, estando regulada la sección de
salida por el desplazamiento coaxial a esta salida de un cuerpo
cónico o esférico que puede estar totalmente aplicado al orificio de
salida, y cerrarla, o al contrario estar periódicamente
suficientemente apartado para despejar totalmente la salida y
permitir evacuar los materiales voluminosos.
Puede estar previsto, si es necesario, al final
de la salida 81, un medio de separación, como por ejemplo un tamiz,
para separar los "elementos groseros" del lastre que se desea
reciclar.
La figura 7 describe de forma similar un modo de
realización preferido del medio D, en el cual el medio de separación
71 está constituido de un hidrociclón baja presión que permite una
amplia recirculación de los lodos en corriente inferior 81, del
orden de 50% del caudal que entra en 71, mientras que cerca de 90%
del lastre se recicla en floculación vía 81.
Un sistema de regulación del caudal que pasa por
81, similar a los dispositivos 713 descritos antes puede estar
previsto.
La corriente superior 711 de 71 alimenta, con o
sin intercalado de una bomba "booster" 712, un segundo
hidrociclón 72 en el cual entra 50% del caudal de los lodos y
solamente 10% del peso de lastre arena reciclada por la línea 6.
Este hidrociclón está pues en excelentes
condiciones para separar bajas concentraciones de lastre con
relativamente altas concentraciones de lodos sin alcanzar las
concentraciones limites de materias secas en corriente inferior.
Como ilustración, el ejemplo que sigue está
cambiado según diversos modos de tratamiento del estado de la
técnica (casos 1, 3) y según la invención (casos 2, 4 y 5)
Tratamiento de 1000 m^{3}/h de un efluente
coagulado (o de un agua de superficie coagulada) que contenía 300
mg/L de materias en suspensión (MES) para obtener un agua tratada
con 30 mg/L de MES, utilizando reactivos que resultan por
precipitación de sales e hidróxidos con un aumento de 25% de la masa
de materia seca de los lodos con relación a las MES extraídas.
La proporción de arena inyectada en la cuba de
floculación (arena reciclada más arena fresca que compensa las
pérdidas) fue de 3 kg de microarena de diámetro 150 micrómetros por
m^{3} de agua coagulada que entra en la cuba de floculación.
Se buscó extraer lodos de alrededor de 17 g/L,
dándose un límite de 600 kg/m^{3} (específico del hidrociclón
empleado) para la arena en corriente inferior del hidrociclón.
Una recapitulación de los resultados obtenidos se
suministra en la tabla Nº 1.
Caso 1: utilización de un esquema del tipo
propuesto por la patente FR2627704 o FR2719234, con una extracción
de 5% del caudal de entrada en el fondo del decantador, y una
repartición 80%-20% del caudal que entra en un hidrociclón 7 entre
corriente superior y corriente inferior: La concentración de lodos
obtenida fue de 8,4 g/L; una extracción de 2,5% en lugar de 5%
permitió una concentración de lodos extraídos de 16,8 g/L, pero la
concentración de arena en corriente inferior de hidrociclón estaba
muy próxima del límite admitido de 600 kg/m^{3}.
Este caso está ilustrado por las figuras 1a y
1b.
Caso 2: igual que el caso 1, con repartición
corriente superior-corriente inferior en la relación
60%-40%.
Este caso está igualmente ilustrado por las
figuras 1a y 1b.
Caso 3: recirculación directa de 50% de la mezcla
arena lodos extraída del fondo del decantador 4, estando previsto un
hidrociclón 71 para recuperar la arena sobre el circuito de
extracción de los lodos, con una relación volumétrica corriente
superior-corriente inferior de
80-20.
Este caso está ilustrado por la figura 2.
Caso 4: igual que el caso 1, con reciclaje de 50%
de las corrientes superiores del hidrociclón 71.
Este caso está ilustrado por la figura 3.
Caso 5: igual que el caso 1, con un doble sistema
de separación con un primer ciclón de desbaste 71 que reparte el
caudal volumétrico de lodos en la relación corriente
superior-corriente inferior de 50%-50%, y el caudal
másico de arena en la relación 10%-90%, y un segundo ciclón 72 que
reparte el caudal volumétrico que entra en la relación corriente
superior-corriente inferior de 80%-20%, y que
elimina casi totalmente la arena de la corriente superior
extraída.
Este caso está ilustrado por la figura 4.
\newpage
Caso 6: según el esquema (E) anterior; se extrajo
del fondo del decantador 3% del caudal de agua que entra, o sea 30
m^{3}/h, que se mezclaron con 20 m^{3}/h recuperados de la
corriente superior del hidrociclón, antes del bombeo hacia la
separación hidrociclónica.
Este caso está ilustrado por la figura 8.
Caso 7: combinación del caso 6 con un doble
sistema de separación similar al caso 5; se extrajo del fondo del
decantador 6% del caudal de agua que entra, o sea 60 m^{3}/h, que
se mezclaron con 6,6 m^{3}/h recuperados de la corriente superior
del hidrociclón, antes de bombear 66,6 m^{3}/h hacia la separación
hidrociclónica.
Este caso está ilustrado por la figura 9.
La tabla Nº 1 compara los caudales y
concentraciones de arena y de lodos en diversos puntos del esquema,
regulando los parámetros de funcionamiento para concentrar los lodos
extraídos a alrededor de 17 g/L.
Si el límite de concentración de arena en
corriente inferior está fijado en 600 kg/m^{3} se constata
que:
el caso 1 no permite alcanzar los 17 g/L que en
límite de concentración en corriente inferior del hidrociclón (600
kg/m^{3}); el caso 3 (correspondiente a la patente FR2758812),
permite obtener esta concentración de lodos extraídos con una
concentración de arena igual a 300 kg/m^{3} en corriente inferior
del hidrociclón, igual que en los casos 4 (realizado más simplemente
por simple reciclaje de 50% de la corriente superior del
hidrociclón) y 6;
el caso 2 (repartición 60/40 entre corriente
superior y corriente inferior del hidrociclón) ofrece la ventaja de
obtener los 17 g/L buscados con una concentración de arena en
corriente inferior del hidrociclón bastante baja (230 kg/m^{3}),
con el esquema lo más simple posible, pero al precio de un consumo
de energía superior;
los casos 5, y sobretodo 7, utilizan dos medios
de separación en serie, que permiten obtener los 17 g/L de lodos
extraídos con concentraciones de arena muy baja en corriente
inferior del segundo medio de separación (el más importante para
limitar las pérdidas de arena): 60 kg/m^{3} para el caso 5 y 45
kg/m^{3} para el caso 7.
Según el objetivo buscado, se podrán pues
utilizar de forma preferente los casos siguientes:
Economía de energía, media o alta concentración
de lodos en el floculador: casos 5 y 7
Economía de inversión, baja concentración de lodo
en el floculador: casos 1, 2 ó 6
Economía de inversión, media concentración de
lodo en el floculador: caso 4.
\vskip1.000000\baselineskip
| Caso | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Características | Corriente | Corriente | Recirc. | 1 + recirc | 2 medios | depósito 62 | depósito 62 |
| superior/ | superior/ | Directa | 50% | separación | Intermedio | + 2 medios | |
| corriente | corriente | 50% | corriente | separación | |||
| inferior | inferior | superior | |||||
| 80/20 | 60/40 | ||||||
| Caudal agua bruta | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 |
| (m^{3}/h) | |||||||
| Concentración MES en | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 |
| agua bruta (mg/L) | |||||||
| Proporción arena | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| (kg reciclado/m^{3} agua bruta) | |||||||
| Caudal extraído del fondo del | 25 | 33,3 | 50 | 50 | 50 | 30 | 60 |
| decantador 4 (m^{3}/h) | |||||||
| Caudal recirculado directamente | - | - | 25 | - | - | - | - |
| vía 20 (m^{3}/h) | |||||||
| Caudal bomba 61 (m^{3}/h) | 25 | 33,3 | 25 | 50 | 50 | 30 | 60 |
| Caso | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Características | Corriente | Corriente | Recirc. | 1 + recirc | 2 medios | depósito 62 | depósito 62 |
| superior/ | superior/ | Directa | 50% | separación | Intermedio | + 2 medios | |
| corriente | corriente | 50% | corriente | separación | |||
| inferior | inferior | superior | |||||
| 80/20 | 60/40 | ||||||
| Caudal que llega al medio 7 ó | 25 | 33,3 | 25 | 50 | 50 | 50 | 66,6 |
| 71 (m^{3}/h) | |||||||
| Caudal que llega al medio | - | - | - | - | 25 | - | 33,3 |
| 72 (m^{3}/h) | |||||||
| Concentración arena entrada | 120 | 91 | 60 | 60 | 60 | 60 | 45 |
| 71 (kg/m^{3}) | |||||||
| Concentración arena corriente | 600 | 227 | 300 | 300 | 108 | 300 | 81 |
| inferior 71 (kg/m^{3}) | |||||||
| Concentración arena entrada | - | - | - | - | 12 | - | 9 |
| 72 (kg/m^{3}) | |||||||
| Concentración arena corriente | - | - | - | - | 60 | - | 45 |
| inferior 72 (kg/m^{3}) | |||||||
| Concentración lodo en | 0,45 | 0,58 | 0,85 | 0,85 | 0,85 | 0,53 | 1 |
| floculación 3 (g/L) | |||||||
| Concentración lodos | 16,9 | 17,05 | 16,9 | 16,9 | 16,9 | 16,9 | 16,9 |
| extraídos vía 9 (g/L) |
En resumen, la presente invención se dirige pues
a cubrir cualquier procedimiento de tratamiento de un agua cargada
de impurezas coloidales, disueltas o en suspensión,
pre-coagulada al principio del procedimiento, por un
tratamiento de floculación decantación lastrado del agua
pre-coagulada que comprende las etapas siguientes
que consisten en:
- -
- introducir agua coagulada en una zona de floculación, para permitir la floculación de los microfloculos en presencia y alrededor de un lastre constituido de al menos un material granular insoluble más pesado que el agua y de al menos un reactivo floculante;
- -
- introducir la mezcla de agua y de floculos en una zona de decantación; separar el agua tratada en corriente superior de una mezcla de lodo y de lastre resultante de la decantación de los floculos, extraídos en corriente inferior de la zona de decantación
- -
- extraer la mezcla de lodo y de lastre en corriente inferior de la zona de decantación y
- -
- enviar al menos una parte de esta mezcla hacia un sistema de separación lodos/lastre que permita extraer los lodos separados del lastre, y reciclar en o al principio de la zona de floculación el lastre y una parte de los lodos introducidos en dicho sistema de separación,
caracterizado porque comprende las etapas que
consisten en
- -
- enviar el conjunto de dicha mezcla de lodos y de lastre que provienen de la decantación de dicho sistema de separación lodo/lastre;
- -
- someter dicha mezcla de lodos y de lastre al menos a una concentración de lastre para los flujos que salen reciclados en o al principio de la zona de floculación,
- -
- extraer el lastre fuera de los lodos extraídos del sistema de separación; porque más de 20% del volumen que entra en el sistema de separación lodo/lastre está reciclado en o al principio de la zona de floculación, después del paso de al menos una parte del sistema de separación lodos/lastre,
porque el lastre es de un diámetro efectivo
superior a 40 micrómetros,
y porque los lodos extraídos del sistema de
tratamiento tienen una concentración superior a 5 g/L.
Preferentemente, el lastre utilizado es de un
diámetro efectivo comprendido entre 80 y 200 micrómetros, porque los
lodos extraídos tienen una concentración al menos igual a 10
g/L.
Ventajosamente, el lastre utilizado está
constituido de un material de densidad real superior a 2, y es de
forma preferida arena.
Según una variante de la invención, el sistema de
separación lodos/lastre utilizado está constituido de un ciclón o de
varios ciclones instalados, en paralelo, que recuperan el lastre y
más de 10% de los lodos en corriente inferior de dicho decantador.
En este caso, dicho ciclón recicla en corriente inferior 40% o más
de los lodos que recibe, así como más de 99,5% de lastre que
recibe.
Ventajosamente al menos una parte de la corriente
superior total de dicho ciclón se recicla en o al principio de la
zona de floculación. En este caso, al menos 50% de la corriente
superior de dicho ciclón se recicla en o al principio de la zona de
floculación.
Según otra variante de la invención, dicha
separación lodos/lastre se efectúa gracias a un sistema de
separación lodos/lastre constituido de al menos dos medios de
separación en cascada, el primer medio que separa en corriente
inferior reciclado en o al principio de la zona de floculación al
menos 10% del volumen de lodos y 60% del peso de lastre que entra en
este primer medio, y el segundo medio que separa en corriente
inferior reciclado al principio o en la zona de floculación el
lastre y una parte cualquiera de los lodos contenidos en el flujo
que recibe de la corriente superior del primer medio.
Ventajosamente, el primer medio separa en
corriente inferior reciclado en o al principio de la zona de
floculación alrededor de 50% o más del volumen de lodos y 80% o más
del peso de lastre que entra en este primer medio, y el segundo
medio separa en corriente inferior reciclado al principio o en la
floculación todo el lastre prácticamente medible o más de 20% de los
lodos contenidos en el flujo que recibe de la corriente superior
del primer medio.
Según una variante, el primer medio de separación
lodos/lastre utilizado está constituido de un decantador
gravitatorio simple bajo presión, y el segundo medio está
constituido de un hidrociclón que recibe la corriente superior del
primer medio.
Según otra variante, el primer medio de
separación lodo/lastre utilizado está constituido de un decantador
gravitatorio simple sin presión, y el segundo medio de separación
lodo/lastre está constituido de un hidrociclón que recibe la
corriente superior del primer medio vía una bomba de presión.
Según aún otra variante, el primer medio de
separación lodos/lastre utilizado está constituido de un hidrociclón
bajo presión, y el segundo medio está constituido de un hidrociclón
que recibe la corriente superior del primer medio sin intervención
de una bomba intermedia.
Según aún otra variante, el primer medio de
separación lodos/lastre utilizado está constituido de un hidrociclón
bajo débil presión, inferior a la que será necesaria para separar
eficazmente el lastre de los lodos en el segundo medio, y el segundo
medio de separación lodos/lastre está constituido de un hidrociclón
que recibe la corriente superior del primer medio vía una bomba de
presión.
Preferentemente, el procedimiento comprende una
etapa que consiste en regular el caudal de uno al menos de los
medios de separación lodo-lastre con la ayuda de un
dispositivo de regulación de caudal de corriente inferior.
Ventajosamente, dicha etapa de regulación se
efectúa gracias a una válvula de regulación.
Preferentemente, dicho dispositivo de regulación
comprende una posición de semi-abertura en
funcionamiento normal, dicho dispositivo está periódicamente
completamente abierto, manualmente o automáticamente, para evacuar
los materiales voluminosos llevados por la recirculación y
susceptibles de taponar la corriente inferior del (o de los)
medio(s) equipado(s) del dispositivo.
La invención se refiere igualmente a cualquier
procedimiento de tratamiento de un agua cargada de impurezas
coloidales, disueltas, o en suspensión,
pre-coagulada al principio del procedimiento, por un
tratamiento de floculación decantación lastrado del agua
pre-coagulada que comprende las etapas siguientes
que consisten en:
- -
- introducir agua coagulada en una zona de floculación, para permitir la floculación de los microfloculos en presencia y alrededor de un lastre constituido de al menos un material granular insoluble más pesado que el agua y de al menos un reactivo floculante;
- -
- introducir la mezcla de agua y de floculos en una zona de decantación; separar el agua tratada en corriente superior de una mezcla de lodo y de lastre resultante de la decantación de los floculos, extraídos en corriente inferior de la zona de decantación y
- -
- enviar una parte de esta mezcla hacia un sistema de separación lodos/lastre que permita extraer los lodos separados del lastre, y reciclar en o al principio de la zona de floculación el lastre y una parte de los lodos introducidos en dicho sistema de separación,
caracterizado porque comprende las etapas que
consisten en
- -
- reservar una zona de mezcla intermedia entre el punto de extracción del fondo de la zona de decantación de la mezcla lodos/lastre y antes del sistema de separación lodos/lastre, esta zona que recibe de una parte la mezcla lodos/lastre extraída de la zona de decantación y por otra parte una recirculación de una parte de los lodos que provienen de dicha etapa de separación lodos/lastre después de la separación del lastre que estaba contenido, estando ajustado el caudal de esta recirculación para que la concentración de los lodos extraídos del sistema sea superior a 5 g/L;
- -
- enviar el contenido de esta zona de mezcla intermedia a dicha etapa de separación del lastre de los lodos.
Según una variante este procedimiento puede
combinarse con el procedimiento descrito anteriormente.
Según una variante, comprende una etapa que
consiste en inyectar al menos una parte del polímero que asiste la
floculación en uno al menos de los circuitos que reciclan los lodos
o el lastre a partir de los medios de separación lodos/lastre.
Ventajosamente, el procedimiento comprende una
etapa según la cual los lodos y lastre reciclados hacia el principio
de la zona de floculación a partir de las corrientes inferiores de
los medios de separación son pre-floculados en una
zona de pre-floculación con la ayuda de un reactivo
floculante al principio de su introducción en la zona de floculación
de las aguas a tratar.
Igualmente ventajosamente, el procedimiento
comprende una etapa que consiste en inyectar carbón activo en polvo
fresco en la zona de floculación.
En este caso, el procedimiento comprende, según
una variante, una etapa que consiste en adjuntar un circuito de
recirculación directa en o al principio de la zona de floculación de
una parte de la mezcla lastre-lodos extraída del
fondo del decantador.
Según un aspecto de la invención, dicho carbón
activo en polvo fresco puede ser inyectado al principio de la zona
de floculación.
Todo o parte de los flujos reciclados vía los
medios de separación o por recirculación directa, que contienen
Carbón Activo en Polvo recirculado, puede ser enviado en o al
principio de la zona de floculación.
Todo o parte de los flujos reciclados vía los
medios de separación (o por recirculación directa, que contienen
Carbón Activo en Polvo recirculado, puede ser enviado a una zona de
contacto para carbón activo usado, reservada al principio de la
inyección de carbón activo en polvo fresco.
Claims (26)
1. Procedimiento de tratamiento de un agua
cargada de impurezas coloidales, disueltas o en suspensión,
pre-coagulada al principio del procedimiento, por un
tratamiento de floculación decantación lastrado del agua
pre-coagulada que comprende las etapas siguientes
que consisten en:
- -
- introducir agua coagulada en una zona de floculación (3), para permitir la floculación de los microfloculos en presencia y alrededor de un lastre constituido de al menos un material granular insoluble más pesado que el agua y de al menos un reactivo floculante;
- -
- introducir la mezcla de agua y de floculos en una zona de decantación (4); separar el agua tratada en corriente superior de una mezcla de lodo y de lastre resultante de la decantación de los floculos, extraídos en corriente inferior de la zona de decantación
- -
- extraer la mezcla de lodo y de lastre en corriente inferior de la zona de decantación y
- caracterizado porque comprende las etapas que consisten en
- -
- enviar el conjunto de esta mezcla hacia un sistema de separación (7) lodos/lastre que permite extraer los lodos separados del lastre, y reciclar en o al principio de la zona de floculación el lastre y una parte de los lodos introducidos en dicho sistema de separación,
- -
- someter dicha mezcla de lodos y de lastre al menos a una concentración de lastre para los flujos que salen reciclados en o al principio de la zona de floculación (3),
- -
- extraer el lastre fuera de los lodos extraídos del sistema de separación (7); porque más del 20% del volumen que entra en el sistema de separación (7) lodo/lastre está reciclado en o al principio de la zona de floculación (3), después del paso de al menos una parte del sistema de separación lodos/lastre,
- porque el lastre es de un diámetro efectivo superior a 40 micrómetros, y porque los lodos extraídos del sistema de tratamiento tienen una concentración superior a 5 g/L.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el lastre utilizado es de un diámetro
efectivo comprendido entre 80 y 200 micrómetros, y porque los lodos
extraídos tienen una concentración al menos igual a 10 g/L.
3. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el lastre
utilizado está constituido de un material de densidad real superior
a 2.
4. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el lastre
utilizado está constituido de arena.
5. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el sistema de
separación (7) lodos/lastre utilizado está constituido de un ciclón
o de varios ciclones instalados, en paralelo, que recuperan el
lastre y más de 10% de los lodos en corriente inferior de dicho
decantador.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque dicho ciclón recicla en corriente
inferior 40% o más de los lodos que recibe, así como más de 99,5%
del lastre que recibe.
7. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque al menos una
parte de la corriente superior total (721) de dicho ciclón está
reciclado en o al principio de la zona de floculación (3).
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque al menos 50% de las corrientes
superiores de dicho ciclón está reciclado en o al principio de la
zona de floculación (3).
9. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicha separación
lodos/lastre se efectúa gracias a un sistema de separación
lodos/lastre constituido de al menos dos medios de separación en
cascada, el primer medio (71) que separa en corriente inferior
reciclada en o al principio de la zona de floculación al menos 10%
del volumen de lodos y 60% del peso de lastre que entra en este
primer medio, y el segundo medio (72) que separa en corriente
inferior reciclada al principio o en la zona de floculación el
lastre y una parte cualquiera de los lodos contenidos en el flujo
que recibe de la corriente superior del primer medio.
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque el primer medio (71) separa en
corriente inferior reciclada en o al principio de la zona de
floculación alrededor de 50% o más del volumen de lodos y 80% o más
del peso de lastre que entra en este primer medio, y el segundo
medio (72) separa en corriente inferior reciclada al principio o en
la floculación todo el lastre prácticamente medible y como más 20%
de los lodos contenidos en el flujo que recibe de la corriente
superior del primer medio.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 9 ó 10, caracterizado porque el primer medio
de separación (71) lodos/lastre utilizado está constituido de un
decantador gravitatorio simple bajo presión, y el segundo medio (72)
está constituido de un hidrociclón que recibe la corriente superior
del primer medio.
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 9 ó 10, caracterizado porque el primer medio
de separación (71) lodos/lastre utilizado está constituido de un
decantador gravitatorio simple sin presión, y el segundo medio de
separación (72) lodos/lastre está constituido de un hidrociclón que
recibe la corriente superior del primer medio vía una bomba (712) de
presión.
13. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 9 ó 10, caracterizado porque el primer medio
de separación (71) lodos/lastre utilizado está constituido de un
hidrociclón bajo presión, y el segundo medio (72) está constituido
de un hidrociclón que recibe la corriente superior del primer medio
sin intervención de una bomba intermedia.
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 9 ó 10, caracterizado porque el primer medio
de separación (71) lodos/lastre utilizado está constituido de un
hidrociclón bajo baja presión, inferior a la que sería necesaria
para separar eficazmente el lastre de los lodos en el segundo medio,
y el segundo medio (72) de separación lodos/lastre está constituido
de un hidrociclón que recibe la corriente superior del primer medio
vía una bomba de presión.
15. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque comprende una
etapa que consiste en regular el caudal de uno al menos de los
medios de separación (71, 72) lodo-lastre con la
ayuda de un dispositivo de regulación (713) de caudal de corriente
inferior.
16. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado porque dicha etapa de regulación se efectúa
gracias a una válvula de regulación.
17. Procedimiento según la reivindicación 15 ó
16, caracterizado porque dicho dispositivo de regulación
(713) comprende una posición de semi-abertura en
funcionamiento normal, dicho dispositivo está periódicamente
completamente abierta, manualmente o automáticamente, para evacuar
los materiales voluminosos llevados por la recirculación y
susceptibles de taponar la corriente inferior del (o de los)
medio(s) equipado(s) del dispositivo.
18. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende las etapas que consisten
en:
- -
- reservar una zona de mezcla intermedia (62) entre el punto de extracción del fondo de la zona de decantación (4) de la mezcla lodos/lastre y antes del sistema de separación (7) lodos/lastre, esta zona que recibe de una parte la mezcla lodos/lastre extraída de la zona de decantación (4) y por otra parte una recirculación de una parte de los lodos que provienen de dicha etapa de separación lodos/lastre después de la separación del lastre que estaba contenido, estando ajustado el caudal de esta recirculación para que la concentración de los lodos extraídos del sistema sea superior a 5 g/L;
- -
- enviar el contenido de esta zona de mezcla intermedia (62) a dicha etapa de separación del lastre de los lodos.
19. Procedimiento según la reivindicación 18,
caracterizado porque se combina con el procedimiento según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17.
20. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque comprende una
etapa que consiste en inyectar al menos una parte del polímero que
asiste la floculación en al menos uno de los circuitos que reciclan
los lodos o el lastre a partir de los medios de separación
lodos/lastre.
21. Procedimiento según la reivindicación 20,
caracterizado porque comprende una etapa según la cual los
lodos y lastre reciclados hacia el principio de la zona de
floculación (3) a partir de las corrientes inferiores de los medios
de separación están pre-floculados en una zona de
pre-floculación (51) con la ayuda de un reactivo
floculante al principio de su introducción en la zona de floculación
de las aguas a tratar.
22. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque comprende una
etapa que consiste en inyectar carbón activo en polvo fresco en la
zona de floculación (3).
23. Procedimiento según la reivindicación 22,
caracterizado porque comprende una etapa que consiste en
adjuntar un circuito de recirculación directa en o al principio de
la zona de floculación (3) de una parte de la mezcla
lastre-lodos extraída del fondo del decantador.
24. Procedimiento según la reivindicación 22 ó
23, caracterizado porque dicho carbón activo en polvo fresco
se inyecta al principio de la zona de floculación (3).
25. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 22, 23 ó 24, caracterizado porque todo o
parte de los flujos reciclados vía los medios de separación o por
recirculación directa, que contienen Carbón Activo en Polvo
recirculado, se envía en o al principio de la zona de floculación
(3).
26. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 22 a 24, caracterizado porque todo o parte
de los flujos reciclados vía los medios de separación (7) o por
recirculación directa, que contienen Carbón Activo en Polvo
recirculado, se envía a una zona de contacto para carbón activo
usado, reservada al principio de la inyección de carbón activo en
polvo fresco.
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