ES2253164T3 - Procedimiento y aparato para la eliminacion mecanica de lodos flotantes. - Google Patents
Procedimiento y aparato para la eliminacion mecanica de lodos flotantes.Info
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Abstract
Procedimiento para la eliminación mecánica de lodos flotantes en instalaciones depuradoras biológicas de aguas residuales, caracterizado por las siguientes etapas: a. Recogida de lodos flotantes en un depósito de bioventilación / un tanque de tratamiento de lodos (1) y pulverización de agua / de lodos para impedir y eliminar las obstrucciones y formación de trabazones de lodos flotantes en la zona de recogida. b. Evacuación de los lodos flotantes del depósito de bioventilación / del tanque de tratamiento de lodos (1) bajo pulverización simultánea para la desgasificación gruesa. c. Introducción de los lodos flotantes en un tanque de tratamiento (4), en el que se efectúa una desgasificación completa por aporte de una fuerza de cizallamiento con un aporte de energía específica entre 0, 01 kJ/kg y 0, 7 kJ/kg, en particular entre 0, 05 kJ/kg y 0, 6 kJ/kg, preferiblemente entre 0, 10 kJ/kg y 0, 5 kJ/kg, sobre un período de entre 1 s y 20 s, especialmente entre 5 s y 60 s, preferiblemente entre 10s y 45 s, lo cual permite disolver la estructura reticular y entramada de los microorganismos en la floculación de lodos flotantes y liberar las burbujas finas y microburbujas contenidas en los flóculos de lodos.
Description
Procedimiento y aparato para la eliminación
mecánica de lodos flotantes.
La invención se refiere a un procedimiento y un
dispositivo para la recogida, el transporte y la desgasificación de
lodos flotantes espumosos en depuradoras biológicas de aguas
residuales y en instalaciones de tratamiento de lodos.
En plantas de depuración de aguas residuales y de
tratamiento de lodos aparecen frecuentemente lodos flotantes. Esto
puede dar lugar a considerables perturbaciones en el
funcionamiento. Por ejemplo pueden salir flóculos de lodo flotante
del decantador secundario de una planta de depuración de aguas
residuales y por lo tanto puede empeorar la calidad de evacuación de
aguas residuales purificadas. Igualmente los lodos flotantes, por
ejemplo en la superficie del agua en las cámaras de digestión de
lodo, pueden dar lugar a atascos de los conductos de gas, de manera
que ya no sea posible un uso de gas.
Para la solución del problema actualmente no hay
instalaciones de tratamiento eficaces.
En la práctica la recogida y el tratamiento de
lodos flotantes representan hasta ahora problemas sin resolver.
Estos comienzan con la recogida y evacuación de los lodos flotantes
de aguas residuales o de superficies de lodos en las instalaciones
de tratamiento. Los lodos flotantes espumosos obstruyen el orificio
de entrada de los aparatos de extracción y escarificadores usuales
debido a su estado denso y espeso e impide por lo tanto la
alimentación de lodos flotantes en la unidad de extracción o en el
aparato de tratamiento.
Otro problema en los aparatos usados hasta ahora
para la extracción de lodos flotantes es el transporte de lodos
flotantes desde la unidad de extracción hasta la unidad de
transporte o hasta la instalación de tratamiento. Las aguas
residuales o lodos salen debajo de los lodos flotantes espumosos y
los lodos flotantes se acumulan en el recorrido de alimentación
hacia la instalación de transporte o de tratamiento.
Otros puntos críticos son los receptáculos
colectores de las bombas, en los cuales los lodos flotantes se
producen de nuevo en la superficie del agua y los gases liberados
durante el bombeo en la cámara de bombeo dan lugar a la reducción y
a la interrupción de la corriente.
Se presentan serios problemas cuando los lodos
flotantes espumosos entran en el decantador secundario de las
instalaciones depuradoras. Debido a los flóculos de lodos flotantes
producidos se perjudica el rendimiento de depuración de la
instalación depuradora por el empeoramiento de los valores de
desagüe. Por ello, J. Muller en la revista "Wasser Abwasser
Praxis" (1999, 3), ha publicado un artículo sobre el desmenuzado
mecánico de lodos de expansión y lodos flotantes. Se analizaron a
escala de laboratorio las más diversas posibilidades de destrucción
mecánica de flóculos de lodos. Los análisis técnicos de laboratorio
realizados mostraban un elevado gasto de energía para una
transformación en la escala técnica-económica.
La tarea en la que se basa la invención consiste
esencialmente en superar técnica y económicamente los problemas
existentes en el estado de la técnica y crear un procedimiento y un
dispositivo, que favorezca el transporte y sedimentación de los
lodos flotantes con reducidos gastos en energía y sin adición de
materias orgánicas indigestibles o agentes auxiliares
químicos/biológicos y evite el estancamiento de los lodos flotantes
delante de los orificios de entrada de la unidad de salida de lodos
flotantes.
Esta tarea se soluciona fundamentalmente mediante
las características de la reivindicación 1, impidiendo la retención
de lodos flotantes delante de la abertura de entrada hacia la
unidad de extracción mediante pulverización de agua, produciendo
una mezcla predesgasificada por pulverización de agua/lodos. La
mezcla predesgasificada es ahora transportable. La mezcla de lodos
flotantes es completamente desgasificada dentro de un tanque de
tratamiento con un aparato generador de fuerza de cizallamiento y
por lo tanto favorece la sedimentación.
En el tanque de tratamiento se disuelven los
lodos flotantes por la influencia de la fuerza de cizallamiento con
un aporte según la invención y se liberan las burbujas finas y
microburbujas incluidas en los flóculos de lodos y microorganismos
filiformes. Las burbujas finas y microburbujas consisten en gases,
como por ejemplo nitrógeno (N_{2}), dióxido de carbono (CO_{2})
o metano (CH_{4}).
En el sentido de la invención pueden generarse
las fuerzas de cizallamiento precisas para la desgasificación
completa por ejemplo mediante agitadores mecánicos, aparatos
dispersores.
La extracción del depósito de
bioventilación/tan-
que de tratamiento de lodos ocurre conforme a una forma de realización de un procedimiento según la invención por aspiración de los lodos flotantes desde la superficie del agua, y el transporte se efectúa por medio de una bomba conectada posteriormente para la aspiración en un receptáculo colector de la bomba, efectuándose una pulverización posterior para la desgasificación gruesa en el receptáculo colector de bombas y, la bomba transporta la mezcla de lodos predesgasificados en el tanque de tratamiento para su desgasificación completa.
que de tratamiento de lodos ocurre conforme a una forma de realización de un procedimiento según la invención por aspiración de los lodos flotantes desde la superficie del agua, y el transporte se efectúa por medio de una bomba conectada posteriormente para la aspiración en un receptáculo colector de la bomba, efectuándose una pulverización posterior para la desgasificación gruesa en el receptáculo colector de bombas y, la bomba transporta la mezcla de lodos predesgasificados en el tanque de tratamiento para su desgasificación completa.
A continuación se explicará la invención con más
detalle, haciendo referencia al dibujo con ayuda de diferentes
ejemplos de realización.
Este muestra:
Fig. 1 un sistema de recogida y de tratamiento de
lodos flotantes con una ranura de separación, como unidad de
extracción, elementos de pulverización y de pulverización de agua,
un dispositivo de elevación con pulverización de agua y un tanque
de tratamiento con aparato dispersor, en sección.
Fig. 2 un receptáculo de tratamiento de lodos
flotantes con aparato dispersor para la desgasificación completa de
los lodos flotantes, en sección.
Fig. 3 un sistema de recogida de lodos flotantes
y sistema compacto de tratamiento de lodos flotantes, inmergido en
un depósito de depuración de aguas residuales, con un tanque de
tratamiento ajustable en altura con dispositivo de elevación,
pulverización de agua, rociado de agua y aparato dispersor, en
sección.
Fig. 4 un sistema de recogida de lodos flotantes
y sistema compacto de tratamiento de lodos flotantes inmergido en
un depósito depurador de aguas residuales, con un depósito de
tratamiento ajustable en altura, una bomba de elevación incorporada
en el tubo de desagüe, pulverización de agua, rociado de agua y con
un aparato dispersor instalado en oblicuo, en sección.
Fig. 5 un sistema de recogida de lodos flotantes
y sistema compacto de tratamiento de lodos flotantes según la
Figura 3, pero realizado de manera flotante, con cuerpo flotante y
equipos de seguridad, vistos desde arriba.
La unidad de recogida de lodos flotantes como la
ranura de separación, el aspirador, el aireador de aspas, etc.,
deben emplearse en el lugar de origen de los lodos flotantes, el
tanque de tratamiento sin embargo puede colocarse en el interior o
exterior del depósito de tratamiento de aguas residuales o depósito
de tratamiento de lodos.
El lugar de recogida preferido durante la
depuración de aguas residuales es el depósito de bioventilación,
donde surgen los lodos flotantes. Para no dejar verter los lodos
flotantes en el siguiente depósito de bioventilación, es oportuno
disponer una pared de inmersión en la zona de reflujo del depósito
de bioventilación para la recogida de los lodos flotantes.
Dado que los lodos flotantes tratados según la
invención son aptos para su sedimentación, ésta puede iniciarse por
regla general directamente en la entrada del depósito de
bioventilación. Durante el tratamiento de lodos, el caudal afluente
hacia el tanque de fermentación puede ser desgasificado completa y
directamente en un tanque de tratamiento o la espuma ser retirada
de la superficie de lodos en el tanque de fermentación o del
espesador y ser tratada sucesivamente.
Para aportar un efecto suficiente de
cizallamiento a los lodos flotantes, debe garantizarse un cierto
tiempo de remanencia en el tanque de tratamiento, por ejemplo de 1
a 90 segundos, especialmente de 5 a 60 segundos, preferiblemente de
10 a 45 segundos. La carga mecánica específica de energía asciende,
según la invención, dependiendo del tamaño del tanque de
tratamiento con respecto a la mezcla de lodos de aguas residuales
tratado, entre 0,01 kJ/kg y 0,7 kJ/kg, particularmente entre 0,05
kJ/kg y 0,6 kJ/kg, preferiblemente de 0,10 kJ/kg y 0,5 kJ/kg. Para
poder efectuar la desgasificación completa, los lodos flotantes
deben ser diluidos según la invención con agua/lodos del 0,1% hasta
el 5%, particularmente del 0,3% al 4% y preferiblemente del 0,5% al
3% en contenido de sustancia seca.
En el caso de aplicación con un tanque de
tratamiento exterior es necesario un dispositivo de recogida o de
extracción dentro de un depósito de depuración de aguas residuales
o tanque de tratamiento de lodos. Este por ejemplo puede ser una
ranura de separación o un aireador de aspas en combinación con una
bomba o una bomba de aspiración soportada por cuerpos flotantes.
Para permitir la recogida de lodos flotantes son necesarios los
chorros de agua delante de los orificios de entrada y una
pulverización de agua, una agitación mecánica o ventilación previa
en el recorrido de transporte o de alimentación hacia la tolva de
tratamiento.
En aquella aplicación en la que el depósito de
tratamiento es inmergido en el agua y llevado por el cuerpo
flotante o soportado por una sujeción ajustable en altura, los
lodos flotantes fluyen a través de un borde de caída libre en el
tanque de tratamiento. En el tanque de tratamiento, los lodos
flotantes son completamente desgasificados y luego transportados
por una bomba desde el tanque de tratamiento al depósito de aguas
residuales o de depuración de lodos. Cuando los lodos flotantes
absorbidos tengan un alto contenido en sustancia seca, es razonable
una adición de lodos más finos, por ejemplo lodos activados desde
el depósito de bioventilación, fango digerido desde el tanque de
fermentación, para lograr un buen efecto de desgasificación
completa. El aparato generador de la fuerza de cizallamiento puede
ponerse en funcionamiento de manera continua o discontinua. Esto
rige también para los dispositivos de recogida, de desgasificación
gruesa y de elevación.
La adición de sustancias químicas, p. ej. de
espumadores o agentes tensioactivos puede influir positivamente en
las características superficiales de los microorganismos, de manera
que las burbujas finas y microburbujas encerradas en la
construcción reticular y entramado de los microbios puedan ser
liberadas mas fácilmente. Un dosificador es necesario en este
caso.
caso.
Con referencia a la instalación de tratamiento
según la invención actualmente no existen sistemas o dispositivos
comparables. Este procedimiento mecánico y el dispositivo
correspondiente muestran ventajas considerables respecto al
procedimiento químico, p. ej. la dosificación de sales de aluminio,
silicatos en capas, cal así como aditivos orgánicos, que en la
mayoría de los casos están acompañados de elevados gastos
suplementarios y cargas medioambientales, por ejemplo una
aportación de sal a las aguas residuales y por lo tanto a las aguas
subsiguientes o sea con un aumento considerable de la cantidad de
residuos a eliminar.
La Figura 1 muestra el principio del sistema de
recogida de lodos flotantes y del sistema de tratamiento de lodos
flotantes según la invención.
Los lodos flotantes del depósito de
bioventilación 1 son recogidos con una ranura de separación 2a y
conducidos al receptáculo colector de la bomba 2c. La bomba local 2b
transporta la mezcla de lodos a través de un conducto 3 al tanque
de tratamiento 4. Tras la desgasificación completa, la mezcla de
lodos apta para la sedimentación es conducida por el desagüe 6 para
su depuración posterior.
Para prevenir una obstrucción y formación de
trabazones de lodos flotantes delante de los orificios de entrada
de la ranura de separación, están dispuestos unos elementos
pulverizadores de agua 3a. Los elementos pulverizadores de agua 3b
sirven para la desgasificación gruesa de los lodos flotantes, para
capacitarlos para su transporte. Para evitar una eventual separación
de fases de los lodos flotantes a partir de los lodos activados
normales, está dispuesto otro dispositivo de pulverización 3c con
agua / lodos en el receptáculo colector de la bomba 2c. La
desgasificación completa de los lodos flotantes se efectúa en el
tanque de tratamiento 4, véase también figura 2. Para ello está
instalado un dispersor 5 en el tanque de tratamiento 4. Los lodos
flotantes son tratados por el dispersor 5, para disolver sus
estructuras reticulares y de entramado, que consisten en
microorganismos filiformes, como por ejemplo Microthrix
parvicella y flóculos de lodos. De este modo se liberan las
burbujas finas y microburbujas encerradas en la estructura
reticular y de entramado. El gas liberado es desviado por la
abertura de ventilación 7 del tanque 4. En caso de necesidad puede
realizarse una dosificación 9 de sustancias químicas o productos
naturales.
Los lodos flotantes tratados son introducidos por
el tubo de desagüe 6 en el desagüe del depósito de bioventilación o
en el tubo de desagüe del depósito de bioventilación. Aquí se
mezcla con los lodos activados normales y se sedimenta entonces en
el decantador secundario. Para el caso de reparación y de
mantenimiento, el tanque de tratamiento 4 está provisto de un tubo
de vaciado 8.
En un sistema compacto de recogida y de
tratamiento de lodos flotantes, inmergido en un depósito, Figura 3,
se instala por ejemplo el tanque de tratamiento 4 en el interior
del depósito de bioventilación. Los lodos flotantes 1' acceden al
tanque de tratamiento 4 a través de la apertura de la compuerta 3'.
El dispersor 5 disuelve la estructura reticular y de entramado de
los microorganismos en los lodos floculados, de modo que las
burbujas finas y microburbujas se separan de los lodos. El gas
liberado escapa por la abertura de ventilación 7. Los lodos
completamente desgasificados son introducidos en el tubo de desagüe
del depósito de bioventilación o en el tubo de alimentación del
depósito de bioventilación a través de una bomba de elevación 2'. El
posicionado del tanque de tratamiento 4 se realiza mediante una
sujeción 10, de altura regulable, en la pared del depósito. De este
modo puede adaptarse la altura de la compuerta de alimentación de
los orificios 3' a la capa de lodos flotantes. Delante de la
apertura de compuerta de entrada 3' del tanque de tratamiento está
dispuesto igualmente una pulverización de agua 3a para evitar la
formación de trabazones de lodos flotantes. Para impedir una
separación de fases en el tanque de tratamiento, está prevista una
pulverización 3d. En caso de necesidad puede efectuarse una
dosificación 9 de sustancias químicas o productos naturales.
Una variante del sistema compacto de recogida y
de tratamiento de lodos flotantes inmergidos en el depósito de
bioventilación puede deducirse de la Figura 4. En esta variante
está integrada la apertura de compuerta de alimentación 3' en la
tapa del tanque de tratamiento 4. Los lodos flotantes fluyen por la
abertura de alimentación 3' en el tanque de tratamiento 4. El
aparato dispersor 5 está dispuesto en oblicuo en este caso para la
mejor mezcla en el receptáculo, tratando los lodos flotantes hasta
que se separen las burbujas finas y microburbujas de los lodos. Los
lodos completamente desgasificados pueden ser transportados por un
dispositivo de elevación 2' al tubo de desagüe del depósito de
bioventilación o al tubo de alimentación del decantador secundario.
El tanque de tratamiento inmergido puede ser equipado con un
dispositivo de ventilación 7 suplementario para el gas liberado.
Para evitar una obstrucción y formación de trabazones de los lodos
flotantes delante de la abertura de entrada y lograr al mismo
tiempo una desgasificación previa, está dispuesto un dispositivo de
pulverización y de rociado de agua 3e.
El posicionamiento de todo el dispositivo se
realiza p. ej. mediante una sujeción 10 de altura regulable, fijada
en la pared del depósito de depuración de aguas residuales. En caso
de necesidad puede realizarse una dosificación 9 de sustancias
químicas o de productos naturales.
En la Figura 5 se muestra un sistema compacto de
recogida y de tratamiento de lodos flotantes según la figura 3,
pero con una ejecución flotante, en vista desde arriba.
Para evitar la obstrucción y formación de
trabazones de lodos flotantes delante de los orificios de entrada
de los equipos de recogida o del tanque de tratamiento, pueden
emplearse también unidades mecánicas o neumáticas en lugar de los
dispositivos de pulverización de agua, como por ejemplo aireadores
de aspas, escarificadores o emisión de aire comprimido,
respectivamente ventilación previa con aire comprimido. En lugar de
pulverización de los lodos flotantes para la desgasificación previa
puede emplearse también la aireación previa o agitación
mecánica.
Claims (10)
1. Procedimiento para la eliminación mecánica de
lodos flotantes en instalaciones depuradoras biológicas de aguas
residuales, caracterizado por las siguientes etapas:
- a.
- Recogida de lodos flotantes en un depósito de bioventilación / un tanque de tratamiento de lodos (1) y pulverización de agua / de lodos para impedir y eliminar las obstrucciones y formación de trabazones de lodos flotantes en la zona de recogida.
- b.
- Evacuación de los lodos flotantes del depósito de bioventilación / del tanque de tratamiento de lodos (1) bajo pulverización simultánea para la desgasificación gruesa.
- c.
- Introducción de los lodos flotantes en un tanque de tratamiento (4), en el que se efectúa una desgasificación completa por aporte de una fuerza de cizallamiento con un aporte de energía específica entre 0,01 kJ/kg y 0,7 kJ/kg, en particular entre 0,05 kJ/kg y 0,6 kJ/kg, preferiblemente entre 0,10 kJ/kg y 0,5 kJ/kg, sobre un período de entre 1 s y 20 s, especialmente entre 5 s y 60 s, preferiblemente entre 10 s y 45 s, lo cual permite disolver la estructura reticular y entramada de los microorganismos en la floculación de lodos flotantes y liberar las burbujas finas y microburbujas contenidas en los flóculos de lodos.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que la recogida del depósito
de bioventilación / tanque de tratamiento de lodos (1) se efectúa
por aspiración de lodos flotantes de la superficie del agua y que
el transporte se efectúa mediante una bomba (2b), conectada
corriente abajo a la aspiración, dentro de un receptáculo colector
de la bomba (2c), por lo cual tiene lugar otra pulverización para
la desgasificación gruesa en el receptáculo colector de bombas (2a)
y, la bomba (2b) transporta la mezcla de lodos previamente
desgasificada en el tanque de tratamiento (4) para su
desgasificación completa.
3. Dispositivo para la realización del
procedimiento según la reivindicación 1 y 2, caracterizado
por el hecho de que la instalación de recogida y tratamiento de
lodos flotantes (Fig. 1) está provista de al menos una unidad de
recogida de lodos flotantes (2a), una pulverización (3a) para
impedir y eliminar las obstrucciones y formación de trabazones
delante de la abertura de entrada de la unidad de extracción, con
una pulverización (3b) para la desgasificación gruesa de los lodos
flotantes en la unidad de extracción (2a) y de la vía de
transporte, un dispositivo de elevación de lodos flotantes (2b) y
un tanque de tratamiento (4) para la desgasificación completa, que
al menos contiene una abertura de entrada (3), un aparato de
cizallamiento (5), una abertura de desagüe y de desgasificación
(7).
4. Dispositivo para la realización del
procedimiento según la reivindicación 1 y 2, caracterizado
por el hecho de que la instalación de recogida y de tratamiento de
lodos flotantes (Fig. 3) está dotada de al menos una pulverización
(3a) para impedir y eliminar obstrucciones y la formación de
trabazones delante de la abertura de entrada, un dispositivo para la
desgasificación gruesa (3d) de los lodos flotantes en el tanque de
tratamiento (4) y de un tanque de tratamiento (4), que contiene un
aparato de cizallamiento (5), un dispositivo de evacuación (2'), una
abertura de degasificación (7) y un soporte (10) ajustable en
altura para el tanque de tratamiento (4).
5. Dispositivo para la eliminación de lodos
flotantes según una de las reivindicaciones 3 o 4,
caracterizado por el hecho de que se utiliza tanto un
aparato dispersor, un agitador ultrarrápido, un homogeneizador o un
aparato ultrasónico como aparato generador de una fuerza de
cizallamiento. (5).
6. Dispositivo para la eliminación de lodos
flotantes según una de las reivindicaciones 3 a 5,
caracterizado por el hecho de que un dispositivo dosificador
(9) está previsto para productos químicos y/o productos
naturales.
7. Dispositivo para la eliminación de lodos
flotantes según una de las reivindicaciones 3 a 6,
caracterizado por el hecho de que el aparato generador de la
fuerza de cizallamiento es empleado en una bomba en forma de
elemento de transporte y de cizallamiento y el tanque de
tratamiento está integrado en el cuerpo de la bomba.
8. Dispositivo para la eliminación de lodos
flotantes según una de las reivindicaciones 3 a 7,
caracterizado por el hecho de que el dispositivo de
transporte (2') está dispuesto dentro del tanque de tratamiento (4),
en el tubo de descarga del tanque de tratamiento (4) o en el
exterior del tanque de tratamiento (4).
9. Dispositivo para la eliminación de lodos
flotantes según una de las reivindicaciones 3 a 8,
caracterizado por el hecho de que varios tanques de
tratamiento / depósitos de tratamiento (4) se emplean acoplados con
aparatos de cizallamiento (5) idénticos o diferentes, por ejemplo
dispersores, agitadores, sondas de ultrasonido y/o
homogeneizadores.
10. Dispositivo para la eliminación de lodos
flotantes según una de las reivindicaciones 3 a 9,
caracterizado por el hecho de que el dispositivo de recogida
(2a) y el tanque de tratamiento (4) son empleados por separado.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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| DE20001795U DE20001795U1 (de) | 2000-02-01 | 2000-02-01 | Vorrichtung zur Schwimmschlammzerstörung durch Freisetzung von Fein- und Mikroblasen mittels hoher Scherkräfte |
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