ES2253323T3 - Un metodo y un aparato para el tratamiento de aguas residuales. - Google Patents
Un metodo y un aparato para el tratamiento de aguas residuales.Info
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Abstract
Método, para el tratamiento biológico de aguas residuales, que comprende el suministro de agua contaminada a una entrada (2; 4) de una planta de depuración de aguas (1), dando como resultado del tratamiento del agua en la planta de depuración de aguas (1) un efluente tratado, y la evacuación del efluente, caracterizado porque se sube la temperatura del efluente mediante transmisión de calor, mediante el contacto de, por lo menos, una parte del efluente con gases de combustión (7) de un proceso de combustión, y el efluente caliente es llevado a la entrada (2; 4) de la planta de depuración de aguas (1).
Description
Un método y un aparato para el tratamiento de
aguas residuales.
La presente invención se refiere a un método y a
un aparato para el tratamiento de aguas residuales, que comprende
el suministro de agua contaminada a una entrada de una planta de
depuración de aguas y el tratamiento del agua en la planta de
depuración de aguas, dando como resultado un efluente tratado y la
evacuación del efluente.
Dichos métodos son generalmente conocidos en la
práctica. El agua puede llegar, por ejemplo, procedente de los
sistemas de alcantarillado urbano, o de otras fuentes, y es tratada
biológicamente en la planta de depuración de aguas. En líneas
generales, los procesos que tienen lugar en la planta son procesos
biológicos. Además, también se prevén procesos de sedimentación y de
fases opcionales de filtrado. Un inconveniente general de dichos
métodos es que dependen de la temperatura. La temperatura depende de
la época del año. Esto significa que debido a las bajas
temperaturas que predominan en invierno, se requiere más tiempo que
en verano. Debido al hecho de que la planta de depuración de aguas
debe estar dimensionada en base a la velocidad de reacción más
baja, debe tomarse la temperatura invernal como punto de
partida.
El resumen de Derwent
AN-1995-129744
(SU-A-1.834.864) describe un método
para la descomposición de los llamados lodos secundarios, mezclando
gases de incineración con dichos lodos. Esta mezcla tiene lugar en
un depósito de aireación de una planta de depuración de aguas
residuales. Un inconveniente del método es que se emiten
componentes malolientes desde el depósito de aireación a la
atmósfera.
El documento DE-4420111 describe
un método para el tratamiento biológico de aguas residuales, en el
cual se incrementa la temperatura del agua mediante la introducción
directa de energía calorífica, tal como gases de combustión. Se
requieren unas balsas de tratamiento menores para conseguir el
resultado requerido del tratamiento.
El objetivo de la invención es la mejora del
método de manera tal, que pueda ser llevado a cabo más rápidamente.
En particular, el objetivo de la invención es incrementar la
velocidad de reacción en cualquier época. En especial, el objetivo
de la invención es el de incrementar la velocidad de la reacción
aumentando la temperatura del agua a tratar. El objetivo de la
invención es asimismo dar a conocer un aparato con el cual pueden
alcanzarse los objetivos descritos anteriormente.
Con el fin de alcanzar los objetivos descritos
anteriormente, la invención da a conocer un método, tal como se ha
mencionado en el preámbulo, que se caracteriza porque se eleva la
temperatura del efluente mediante transmisión de calor, poniendo en
contacto, por lo menos, una parte del efluente con los gases de
combustión de un proceso de combustión, y el efluente caliente es
enviado a la entrada de la planta de depuración de agua.
La expresión "poner en contacto" se refiere
tanto al contacto directo como al indirecto. Según una realización
preferente, el efluente es llevado a ponerse en contacto directo con
los gases de combustión en un dispositivo de lavado de gases a
contracorriente. Si no se desea un contacto directo, la transmisión
de calor puede tener lugar, por ejemplo, con la ayuda de un
intercambiador de calor de placas o de un intercambiador de calor
tubular.
Según otra realización preferente, en primer
lugar se mezcla el efluente caliente con agua contaminada, a
continuación de lo cual se envía la mezcla obtenida a la entrada de
la planta de depuración de aguas. De esta manera, la mezcla a
tratar con la que se alimenta la planta de depuración de aguas tiene
una temperatura elevada directamente desde el comienzo.
Todavía, según otra preferencia, el efluente
caliente es puesto en contacto con los gases de combustión de una
planta de incineración de residuos. Es particularmente preferible
que el efluente sea puesto en contacto con los gases de combustión
en una fase final, antes de evacuar los gases de combustión a través
de una chimenea. La ventaja de esto es que el calor residual
todavía presente en los gases de la combustión, que de otra manera
serían evacuados a través de la chimenea, es ahora utilizado para
elevar la temperatura del efluente.
Una ventaja no esperada es que debido a que el
efluente entra en contacto directo con los gases de la combustión,
se absorben los contaminantes presentes en los gases de combustión
de la planta de incineración de residuos. Estas substancias son
descompuestas después en la planta de depuración de aguas y
convertidas en compuestos substancialmente inocuos. Los posibles
contaminantes no degradables que son absorbidos por el efluente,
son adsorbidos por los lodos en la planta de depuración de aguas.
Una vez deshidratados, estos lodos pueden alimentar, por ejemplo,
la planta de incineración de residuos. De esta manera, dichos
contaminantes se convierten en residuos inocuos.
Según una realización preferente, las aguas
residuales son enviadas a una planta de depuración de aguas.
Durante el invierno, las aguas residuales tienen una temperatura de
11ºC aproximadamente y en verano, una temperatura de 22ºC
aproximadamente. La planta de depuración de aguas trabajará mejor a
una temperatura más elevada debido al hecho de que los procesos
biológicos se aceleran. Esto es aplicable en particular a la
nitrificación. Ello significa que en verano será suficiente un menor
volumen de reacción para una calidad estable del efluente, o que
con un mismo volumen del sistema se obtendrá una mayor velocidad de
reacción. Una elevación de la temperatura de las aguas residuales
desde 11ºC hasta aproximadamente 25ºC, significará que el volumen
original del sistema puede ser reducido hasta en un 25%. Un
incremento de temperatura desde los 11ºC hasta aproximadamente 18ºC
permitirá que el volumen del sistema se reduzca a la mitad. Por
consiguiente, preferentemente, la temperatura del agua que alimenta
la planta de depuración de aguas debe ser tan elevada como sea
posible, siempre que permita que se lleven a cabo los procesos
necesarios.
Según la invención, una parte del efluente es
enviada a los gases de combustión de una planta de incineración.
Esta parte del efluente puede, por ejemplo, ser enviada a los gases
de combustión de una planta de incineración de residuos. A este
fin, el efluente puede ser puesto en contacto con los gases de
combustión en una instalación de lavado de gases. En la instalación
de lavado de gases, el efluente absorberá una parte del calor de
los gases de combustión (suponiendo que la temperatura de los gases
de combustión sea más elevada que la temperatura del efluente),
mediante condensación se absorberá una parte del agua gaseosa en
los gases de combustión, y absorberá asimismo una parte de los
contaminantes de los gases de combustión. El efluente caliente
puede ser devuelto posteriormente a la entrada de la planta de
depuración de aguas.
La figura muestra una ilustración esquemática de
una planta de depuración de aguas, en combinación con una planta de
incineración de residuos. De la planta de incineración de residuos
solamente se ilustra de manera esquemática la última parte de la
trayectoria de los gases de combustión.
A continuación se aclarará la invención haciendo
referencia a un ejemplo del método según la presente invención.
En el ejemplo presente, la temperatura de los
gases de combustión que entran en el dispositivo de lavado de
gases es de 61ºC. La humedad relativa de los gases de combustión es
del 100%. Habiendo pasado a través del dispositivo de lavado de
gases, la temperatura de los gases de combustión será, por ejemplo,
de 30ºC, mientras que la humedad relativa seguirá siendo del 100%.
De esta manera, parte del agua de los gases de combustión se habrá
condensado en el efluente.
La planta de depuración de aguas (1) tiene una
entrada (2) y una salida (3). Tal como se muestra en la figura, la
planta de depuración de aguas tiene también una segunda entrada (4).
La entrada (2) alimenta la planta de depuración con, por ejemplo,
aguas residuales, mientras que la segunda entrada (4) alimenta con
efluente caliente la planta de depuración de aguas. La segunda
entrada (4) puede estar situada de manera opcional tal como se
indica con la línea de trazos, lo cual significa que en la práctica
solamente permanece una entrada (2). En la planta de depuración de
aguas se llevan a cabo los procesos habituales para la depuración
del agua. En (5) parte del efluente es desviado y es enviado a un
dispositivo de lavado de gases (6), en el cual el efluente es
pulverizado de una forma generalmente conocida en la técnica. En la
parte inferior del dispositivo de lavado de gases, en la posición
(8), los gases de combustión (7) son enviados al dispositivo de
lavado de gases (6) y en la parte superior del dispositivo de
lavado de gases, en una posición (9), son evacuados. En una
posición (10), en la parte superior del dispositivo de lavado de
gases, el efluente es enviado al dispositivo de lavado de gases y
es evacuado en una posición (11) en la parte inferior del
dispositivo de lavado de gases. El efluente debe penetrar siempre
en una posición tal que entre en contacto con los gases de
combustión.
Debido al hecho de que el dispositivo de lavado
de gases funciona a contracorriente, el contacto entre el efluente
y los gases de combustión es satisfactorio. Cuando alimentan el
dispositivo de lavado de gases (6), los gases de combustión (7)
tienen normalmente una temperatura de 61ºC. En una situación de
estabilidad, el efluente que alimenta el dispositivo de lavado de
gases tendrá una temperatura de 18,2ºC aproximadamente. En un caso
como ejemplo, tal como ocurre generalmente en la práctica, se envían
aproximadamente 600 toneladas por hora (base seca) de gases de
combustión al dispositivo de lavado de gases. Una cantidad de,
aproximadamente, 5.000 m^{3} de efluente por hora alimentará el
dispositivo de lavado de gases. A continuación, se calienta el
efluente a 30ºC, extrayendo 85 m^{3} de agua por hora de los gases
de escape. A la salida del dispositivo de lavado de gases, los
gases de combustión tendrán una temperatura de aproximadamente 30ºC.
Con una proporción en el caudal de entrada a la planta de depuración
de agua consistente, por ejemplo, en 7.800 m^{3} por hora de
aguas residuales a una temperatura de 11ºC, la mezcla que se está
alimentando a la planta de depuración de aguas tendrá una
temperatura total resultante de 18,2ºC.
Esto significa que la planta de depuración de
aguas puede funcionar en invierno a una temperatura de 18,2ºC (en
vez de 11ºC), mientras que la temperatura en verano será de 29,2ºC
(en vez de 22ºC). Con una cantidad de entrada de efluente de 7.800
m^{3} por hora, tal como se ha mencionado anteriormente, esto
significa que el volumen del sistema puede disminuir en un 50%,
desde 125.000 m^{3} a 62.500 m^{3}, debido a la temperatura
elevada del sistema y a la consiguiente aceleración de los procesos
biológicos.
Los contaminantes que son eliminados mediante el
dispositivo de lavado de gases de los gases de combustión, son
absorbidos por el efluente. Debido al hecho de que el efluente es
conducido de nuevo a través de la planta de depuración de aguas,
los componentes absorbidos de los gases de combustión, tales como
componentes orgánicos (C_{x}H_{y} y PCDD/F), así como metales y
los correspondientes sulfuros metálicos, fluoruro en forma de
fluoruro cálcico y polvo presente en los gases, se sedimentarán en
una gran proporción en la planta de depuración de aguas, y serán
adsorbidos por los lodos. Estos lodos se separan de la fase acuosa
de la forma habitual. Una vez deshidratados, los lodos pueden ser
enviados a la planta de incineración de residuos. A continuación,
dichos componentes orgánicos serán incinerados. Dado que los gases
de escape de una planta de incineración de residuos han sido ya
completamente lavados, además de lo cual se lleva a cabo una
separación residual simultánea, virtualmente todos los residuos
alimentados mediante los lodos a la planta de incineración de
residuos quedarán eliminados. Posteriormente, de la manera descrita
anteriormente, cualquier material restante en el dispositivo de
lavado de gases es absorbido de los gases de escape por medio del
efluente.
Además, el amoniaco presente en los gases de
escape y que fue absorbido por el efluente en el dispositivo de
lavado de gases, se convertirá en N_{2} en la planta de depuración
de agua. Los componentes restantes, tales como los compuestos de
fluoruros y de sulfatos, serán evacuados junto con el efluente.
Un ejemplo de hasta que punto los contaminantes
son extraídos de los gases de combustión, es el siguiente.
| Componente | Antes del dispositivo de lavado | Después del dispositivo de lavado |
| de gases (\mug/Nm^{3}) | de gases (\mug/Nm^{3}) | |
| HF | 4 | < 1 |
| HCl | 190 | < 20 |
| SO_{2} | 2.800 | < 300 |
| NH_{3} | 83 | < 10 |
| C_{x}H_{y} | 380 | <250 |
| PCDD/F | 46x10^{-6} | < 10x10^{-6} |
| Polvo | 550 | < 100 |
| Cd | 0,32 | < 0,05 |
| Hg | 1,79 | < 0,5 |
| Zn | 23,4 | < 5 |
| Metales pesados restantes | 23,5 | < 5 |
Según una realización adicional preferente, es
posible eliminar asimismo NO_{x} ó CO, respectivamente, de los
gases de escape a través del dispositivo de lavado de gases,
mediante su oxidación a nitrato o a CO_{2}, respectivamente. En
la planta de depuración de aguas el nitrato puede sufrir
posteriormente una conversión biológica en nitrógeno.
Es este caso, los gases de la combustión, que son
evacuados posteriormente del dispositivo de lavado de gases,
contienen aproximadamente un 10% en volumen de CO_{2}. Estos gases
de combustión son muy útiles para la producción de biomasa. Por
ejemplo, pueden alimentar invernaderos para la producción de
plantas. En este caso, la evacuación de los gases de combustión a
través de una chimenea puede ser descartada totalmente.
La invención no está limitada a la realización
descrita en el ejemplo anterior. Por ejemplo, es posible enviar
gases de combustión que tengan una temperatura diferente de la
mencionada anteriormente, al dispositivo de lavado de gases o
extraerlos del mismo. Asimismo, la temperatura del efluente puede
ser distinta de la indicada anteriormente. Para un experto en la
materia serán obvias otras adaptaciones.
Claims (12)
1. Método, para el tratamiento biológico de aguas
residuales, que comprende el suministro de agua contaminada a una
entrada (2; 4) de una planta de depuración de aguas (1), dando como
resultado del tratamiento del agua en la planta de depuración de
aguas (1) un efluente tratado, y la evacuación del efluente,
caracterizado porque se sube la temperatura del efluente
mediante transmisión de calor, mediante el contacto de, por lo
menos, una parte del efluente con gases de combustión (7) de un
proceso de combustión, y el efluente caliente es llevado a la
entrada (2; 4) de la planta de depuración de aguas (1).
2. Método, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el efluente caliente es mezclado en
primer lugar con agua contaminada, a continuación de lo cual la
mezcla obtenida es enviada a la entrada (2) de la planta de
depuración de aguas (1).
3. Método, según la reivindicación 2,
caracterizado porque el efluente es puesto en contacto con
gases de combustión (7) en un dispositivo de lavado de gases a
contracorriente (6).
4. Método, según las reivindicaciones
1-3, caracterizado porque las aguas
contaminadas son aguas residuales.
5. Método, según las reivindicaciones
1-4, caracterizado porque los gases de
combustión (7) son derivados de una planta de incineración de
residuos.
6. Método, según las reivindicaciones
1-5, caracterizado porque en una fase final,
el efluente es puesto en contacto con gases de combustión (7) antes
de la evacuación de los gases de combustión a través de una
chimenea (9).
7. Método, según las reivindicaciones
1-5, caracterizado porque en una fase final,
el efluente es puesto en contacto con los gases de combustión (7)
antes de la evacuación de los gases de combustión (7) a una unidad
de producción de biomasa.
8. Método, según las reivindicaciones
1-7, caracterizado porque en el dispositivo
de lavado de gases (6), el vapor de agua de los gases de combustión
(7) se condensa en el efluente.
9. Método, según las reivindicaciones
1-8, caracterizado porque en el dispositivo
de lavado de gases (6), los compuestos solubles en agua son
disueltos en el efluente.
10. Método, según las reivindicaciones
1-9, caracterizado porque los lodos de la
planta de depuración de agua (1) son enviados al proceso de
combustión.
11. Planta de depuración de aguas (1), que
comprende una entrada (2) para el agua a depurar y una salida (3)
para el efluente tratado, así como una sección de tratamiento para
la depuración biológica de las aguas residuales,
caracterizada porque la planta de depuración de aguas (1)
comprende asimismo una segunda salida (5) para suministrar una
parte del efluente a una planta de contacto (6) con el fin de poner
la parte de efluente en contacto con los gases de combustión (7) de
un proceso de combustión, con el fin de calentar la parte del
efluente, así como una segunda entrada (4) la cual está situada en
una posición más arriba de la segunda salida, para el suministro
del efluente caliente a la planta de depuración de agua (1).
12. Planta de depuración de aguas (1), según la
reivindicación 11, caracterizada porque la segunda entrada
(4) está situada al principio de la planta de depuración de aguas
(1), y la segunda salida (5) al final de la planta de depuración de
aguas (1).
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