ES2251629T3 - Procedimiento de tratamiento de agua por floculacion lastrada y decantacion. - Google Patents

Procedimiento de tratamiento de agua por floculacion lastrada y decantacion.

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ES2251629T3
ES2251629T3 ES02805402T ES02805402T ES2251629T3 ES 2251629 T3 ES2251629 T3 ES 2251629T3 ES 02805402 T ES02805402 T ES 02805402T ES 02805402 T ES02805402 T ES 02805402T ES 2251629 T3 ES2251629 T3 ES 2251629T3
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Claus Poulsen Dahl
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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.
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.
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.
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:
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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.
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.
Ejemplos de realización
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.
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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.
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TABLA nº 1
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
TABLA nº 1 (continuación)
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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