ES2259204T3 - Procedimiento biologico y reactor biologico anoxico y/o aerobio para la depuracion de residuos liquidos. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN PROCEDIMIENTO BIOLOGICO Y A UN REACTOR BIOLOGICO AEROBIO Y/O ANOXICO PARA LA PURIFICACION DE RESIDUOS LIQUIDOS. EL PROCEDIMIENTO DE LA INVENCION CONSISTE EN: A) SOMETER LOS RESIDUOS LIQUIDOS A UN TRATAMIENTO BIOLOGICO EN UN REACTOR MIXTO CON DOS CUERPOS, ANOXICO-AEROBICO O VICEVERSA, PARA LA OBTENCION DE ASOCIACIONES BACTERIANAS ESPECIFICAS; B) LLEVAR A CABO UNA CONCENTRACION ULTERIOR DE LODOS, PARA REINOCULAR EL REACTOR MIXTO; C) SE PUEDE UTILIZAR UN TERCER REACTOR AUXILIAR PARA AJUSTAR LOS PARAMETROS DE DESCARGA. EL REACTOR ESTA FORMADO POR UN RECINTO ABIERTO QUE PRESENTA ELEMENTOS DE SOPORTE PARA LA FIJACION DE LAS BACTERIAS, LAS CUALES SE MANTIENEN COMPLETAMENTE INMERSAS EN EL LIQUIDO QUE SE ESTA TRATANDO, PERMITIENDO EL FUNCIONAMIENTO POR LAS VIAS AEROBIA Y ANOXICA.

Description

Procedimiento biológico y reactor biológico anóxico y/o aerobio para la depuración de residuos líquidos.

La presente invención tiene por objeto un procedimiento biológico y reactor biológico anóxico y/o aerobio para la depuración de residuos líquidos.

Un primer objeto de la presente invención consiste en un procedimiento biológico relativo a un proceso biológico mixto de degradación de residuos líquidos de alta carga contaminante y/o alta toxicidad. Esta degradación se realiza por la acción de las bacterias adaptadas y fijadas en unos elementos de soporte sumergidos en los reactores biológicos.

El procedimiento comprende un tratamiento físico-químico convencional inicial, un tratamiento biológico mixto anóxico-aerobio o viceversa, con los citados reactores biológicos, una concentración de fangos con las correspondientes retroalimentaciones, y en determinados casos, un posterior tratamiento con un reactor de afino con funcionamiento alterno anóxico-aerobio, y para finalizar se efectúa un tratamiento físico-químico convencional.

Actualmente son sobradamente conocidos los tratamientos de depuración de aguas urbanas e industriales mediante mecanismos físico-químicos y biológicos. En todos los casos, la determinación del proceso está fijada por el nivel de carga contaminante asociado al efluente a tratar y el nivel de degradación que se quiere obtener.

En general, en estos procesos existe un tratamiento primario físico y/o físico-químico de eliminación de sólidos y partículas sedimentables, y posteriormente un tratamiento biológico en donde se pueden combinar reacciones de oxidación y/o anóxicas, y posteriormente puede existir un clasificador para separar la biomasa del efluente final.

Las patentes ES-2088747, DE-4130424C2, US-2788127, US-2875151 y US-4874518 dan por conocido el disponer uno de los reactores anóxicos antepuestos al reactor aerobio. Asimismo, también se reconoce que el mecanismo fundamental de estos procesos aerobios o anóxicos lo constituyen sistemas bacterianos.

En el tratamiento de residuos líquidos ganaderos conocidos como purines, de vacuno y/o porcino, a los que está destinada la presente invención, existen unos niveles de carga contaminante que se multiplican en algunos casos por cien, y en estos casos no se consideran aguas residuales sino residuos líquidos, así como a la denominación de su carga se le antepone el prefijo alta (alta carga contaminante) que son valores superiores a 4000 ppm de carga orgánica (que es el parámetro de referencia).

Estas altas concentraciones dificultan el logro del equilibrio del crecimiento de biomasa y concentración del sustrato en el reactor biológico, dando lugar al aumento de la toxicidad del sistema que reduce el rendimiento del proceso de depuración.

Para subsanar tales inconvenientes y alcanzar estos objetivos se han efectuado varios intentos. En este sentido cabe señalar las patentes US-4948514, US-4956094, US-5076927, US-5252214, US-5344562, US-5156742 y FR-2674844-A, que describen dos procedimientos para el tratamiento de aguas residuales con este tipo de contaminantes y particularmente en la eliminación de fosfatos y amoníaco. Además, en los documentos citados aparecen valores iniciales de cargas contaminantes muy inferiores a los de la presente invención, de 30.000 a 100.000 de DQO (carga orgánica total), no siendo aptos estos valores para la práctica habitual.

Para subsanar dichos inconvenientes y alcanzar los objetivos señalados, un objeto de la presente invención se refiere a un procedimiento biológico de depuración de residuos líquidos ganaderos referido a purines, de porcino y/o vacuno, de alta carga contaminante y/o alta toxicidad. La patente española N° P 9601316 de la misma solicitante constituye un primer avance en este sentido porque dicha patente P 9601316 es la patente de prioridad de la patente WO-A-9747561, que se refiere a un procedimiento biológico de depuración de residuos líquidos que comprende las fases siguientes: someter a los residuos líquidos a un tratamiento físico-químico preliminar, un tratamiento en un reactor biológico aerobio, un tratamiento en al menos un reactor biológico anóxico situado antes del reactor biológico aerobio, un subsiguiente reactor biológico de afino, y al menos una retroalimentación de fangos a al menos uno de los reactores aerobios anóxicos, y la presente invención es una mejora sustancial de dicha patente anterior P 9601316 de la solicitante, y que está centrada básicamente en un tratamiento biológico realizado en un reactor mixto formado por dos cuerpos, y que únicamente está aplicado al tratamiento de purines de porcino y vacuno. Dependiendo del tipo de granja (cría y/o engorde) donde se produce el residuo, del tipo de alimentación, y de la estación del año de que se trate, los valores analíticos pueden oscilar entre los siguientes valores:

DQO:	35.000 - 120.000 ppm (Carga orgánica total)
MES:	30.000 - 60.000 ppm (Materia en suspensión)
Nt:	3.000 - 6.500 ppm (Nitrógeno total)
Pt:	1.000 - 3.000 ppm (Fósforo total)
DBO:	12.000 - 30.000 ppm (Demanda biológica de Oxígeno)
Materias inhibidoras: 100-300 Equitox (Unidad de medida).

El procedimiento biológico de degradación de residuos líquidos de purines, de porcino y/o vacuno de la presente invención comprende sendos tratamientos físico-químicos convencionales al inicio y al final del procedimiento, el cual se caracteriza esencialmente en someter el residuo líquido (P) a un tratamiento de degradación usando grupos de bacterias hiperactivas producidos mediante adaptación, selección y optimización de la flora microbiana; aplicar una circulación interna (C) en dos direcciones contrarias (3/5) entre ambos cuerpos (A/B) de los recintos abiertos del reactor (R), correspondientes a las fases anóxica-aerobia y anóxica-anóxica en una dirección (5) del flujo interno y a las fases aerobia-anóxica y aerobia-aerobia en la dirección contraria (3) del flujo interno; producir una degradación óptima de los residuos líquidos; y efectuar una subsiguiente concentración de fangos (6).

El procedimiento de la invención alimenta el influente en el reactor biológico en el punto medio de la circulación interna, en uno y otro sentido de circulación.

El presente procedimiento prevé efectuar otro tratamiento bacteriológico mediante la disposición de un reactor biológico auxiliar provisto de elemento de soporte para las bacterias sumergido en el líquido en tratamiento como el reactor biológico principal citado, adecuado para parámetros de ajuste específicos.

El procedimiento de la invención prevé inocular biomasa del reactor biológico principal al reactor auxiliar, para mantener estable la biomasa en éste último.

Según la invención, el reactor auxiliar trabaja en forma alternada en fases anóxicas y aerobias secuencialmente.

Un segundo objeto de la presente invención consiste en un reactor biológico anóxico y/o aerobio para depuración de aguas residuales y/o residuos líquidos con elevadas concentraciones de cargas contaminantes y/o tóxicas.

Como es conocido, para depurar aguas existen dos sistemas conocidos, físico-químicos y biológicos, dependiendo su aplicación en función de su carga contaminante inicial y final, y también de la variedad de elementos a degradar.

Un sistema de depuración biológico está constituido básicamente por dos componentes:

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Las bacterias (y otros microorganismos) que deben degradar la materia orgánica presentes en las aguas contaminadas.

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Un sistema que permita el contacto entre bacterias y el agua o residuo líquido a tratar y el oxígeno que necesitan las bacterias para su metabolismo.

Los sistemas de tratamiento biológicos tradicionales aplicados a aguas residuales de alta carga tienen importantes limitaciones en cada uno de los mencionados factores.

Las bacterias utilizadas en las depuradoras tradicionales, provienen comúnmente de los fangos biológicos procedentes de otras depuradoras urbanas. Este tipo de bacterias no se adaptan a las condiciones extremas de una alimentación de un influente con una carga contaminante muy superior a las de su medio natural en desarrollo.

Para casos especiales, como activar depuradoras convencionales por diferentes necesidades que se crean, hay empresas comerciales que venden bacterias liofilizadas específicas, pero al cabo de un tiempo evolucionan hacia la uniformidad standard del medio en que se aplican. O sea, que esta inoculación no mantiene temporalmente su eficacia sino va acompañada de otras acciones como se exponen en la presente invención.

Básicamente hay tres tipos de reactores biológicos comercialmente utilizados:

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Fangos activados, en los que las bacterias se mantienen en suspensión en el agua y forman flóculos que se decantan posteriormente para ser reinoculadas de nuevo en el reactor.

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Los filtros percoladores, en los que en un depósito relleno de un soporte (típicamente anillos rasshig ó similar) se ducha por arriba el agua residual a tratar, que percola entre los elementos de relleno donde están ancladas las bacterias.

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Los biodiscos, que son placas circulares montadas sobre un eje que gira lentamente y van sumergidos parcialmente (sobre el 40% de su superficie) en el medio a tratar. Las bacterias van ancladas en los discos, cogiendo el oxígeno para su metabolismo en el momento que salen del medio, por efecto del giro, y contactan con el aire de la atmósfera.

Por diversas razones estos sistemas tienen independientemente alguna carencia referida al contacto bacteria/agua residual/oxígeno, por lo que estos sistemas no son suficientes para la degradación de aguas o residuos líquidos con alta carga contaminante.

Esta clase de sistemas en los cuales existe un contacto bacteria/líquido residual/oxígeno 1 está descrita en la FR-A-2695928, que describe un procedimiento que usa un reactor (1) que consta de un cilindro (tanque cerrado) que está provisto de sendas bocas de entrada (2) y de salida (3) del efluente. El efluente efectúa un recorrido en zigzag que discurre por un plano vertical (véanse las figuras 1 y 2) y queda definido por una pluralidad de paneles rígidos de dos tipos (4a y 4b). Los paneles (4a) sobresalen por encima del nivel de líquido en el cilindro y no llegan al fondo. Los paneles (4b) no llegan al nivel de líquido y llegan al fondo. Estas disposiciones obligan al efluente a efectuar un recorrido por debajo de los paneles (4a) y por encima de los paneles (4b). Hay asimismo un panel (l) que tiene dos bocas (6 y 7) que son respectivamente para la extracción y para la introducción del gas emitido en la reacción biológica y está situado en la zona superior (5) del cilindro cerrado (1). De esta manera los paneles actúan como deflectores ("chicanes").

Para subsanar dichos inconvenientes de los reactores biológicos conocidos, otro objeto de la presente invención se refiere a un reactor biológico anóxico y/o aerobio para depuración de aguas residuales y/o residuos líquidos con elevadas concentraciones de cargas contaminantes y/o tóxicas, del tipo que comprende dos cuerpos que comprenden respectivos recintos por los que se hacen circular las aguas residuales y/o residuos líquidos a depurar, y que contiene una pluralidad de elementos de soporte para la fijación de las bacterias, y se caracteriza esencialmente porque los elementos de soporte se mantienen totalmente sumergidos en las aguas y/o residuos líquidos, permitiendo la actuación de medios propulsores de aire y/u oxígeno desde el fondo del recinto cuando actúa en forma aerobia y de medios accionadores de la circulación de las aguas y/o residuos líquidos a lo largo del recinto cuando éste actúa en forma anóxica, para facilitar la actuación de las bacterias para la degradación biológica de las aguas y/o residuos líquidos de alta carga contaminante.

Según la presente invención, los elementos de soporte del reactor biológico anóxico y/o aerobio pueden consistir en piezas de tejido abierto y provisto de rugosidades para facilitar la fijación de las bacterias, que están dispuestos en posición vertical, espaciados y paralelos fijos para crear entre las piezas de tejido "pasillos" para facilitar el paso laminar del líquido en tratamiento, y con ello la actuación de las bacterias y microorganismos, formando biopelículas en ambas caras del tejido. Dichas piezas de tejido, que actúan de elementos de soporte, consisten en secciones de tramos de tejido de material plástico, cuyo tejido es del tipo de gasa mixta. Por su parte, el extremo inferior de las piezas de tejido, se disponen separados del fondo del recinto una distancia conveniente para que el aire y/u oxígeno enviado por los propulsores del fondo en la actuación aerobia del reactor, se reparta uniformemente a los elementos de tejido para facilitar la acción de las bacterias y/o microorganismos.

Según la presente invención, los elementos de soporte también pueden consistir en manguitos de plástico de sección corrugada para permitir la fijación de las bacterias, y son mantenidos encerrados en jaulas perforadas sin llenarlas totalmente para facilitar el paso regular del líquido en tratamiento, y con ello, la actuación de las bacterias, cuyas jaulas están apiladas pero manteniendo la inferior a cierta altura del fondo para permitir la actuación de los propulsores de aire y/u oxígeno situados en el fondo del recinto cuando actúa en forma aerobia.

El reactor biológico de la presente invención, es aplicable a la depuración de aguas residuales y residuos líquidos con elevadas concentraciones de cargas contaminantes y/o tóxicas, de cualquier tipo y origen que sean.

No obstante, dicho reactor biológico es especialmente aplicable a la depuración de residuos líquidos correspondientes a los purines, de porcino y/o vacuno, a la depuración de residuos líquidos correspondientes a los lixiviados de vertederos, y a la depuración de aguas residuales preferentemente urbanas.

Estas y otras características se desprenderán mejor de la descripción detallada que sigue, para facilitar la cual se acompaña de tres láminas de dibujos en la que se ha representado un caso práctico de realización que se cita solamente a título de ejemplo no limitativo del alcance de la invención.

En los dibujos:

La figura 1 ilustra en forma esquemática el procedimiento que constituye el primer objeto de la presente invención;

la figura 2 es una vista en planta de una instalación de depuración fragmentada que está provista del reactor biológico que comprende dos cuerpos formados por respectivos recintos y constituye el segundo objeto de la presente invención;

la figura 3 es una vista en planta fragmentada de un cuerpo del reactor biológico de las figuras 1, 2, mostrando la disposición paralela y espaciada de los elementos de soporte;

la figura 4 es una vista considerada por el plano IV-IV de la figura 3 mostrando los elementos de soporte en posición vertical espaciada;

la figura 5 es una vista en perspectiva de un elemento de soporte, en forma de pieza de tejido;

la figura 5a es una vista en perspectiva ampliada del tejido de punto constitutivo del elemento de soporte ilustrado en las figuras 1 a 5;

la figura 5b es una vista ampliada considerada por el plano Vb-Vb de la figura 5a, que ilustra el tejido constitutivo de un elemento de soporte, mostrando esquemáticamente las biopelículas de bacterias y microorganismos en ambas caras del tejido;

la figura 6 es una vista en alzado longitudinal de un cuerpo del reactor biológico de las figuras 1, 2, considerada por el plano VI-VI de la figura 2, que muestra un tipo de circulación de los residuos líquidos;

la figura 7 es una vista en alzado longitudinal fragmentada de un cuerpo del reactor biológico de la invención, similar a la figura 6, en el que los elementos de soporte consisten en manguitos corrugados de plástico dispuestos en jaulas perforadas, mostrando la circulación del líquido en tratamiento;

la figura 7a es una vista en perspectiva de un elemento de soporte en forma de manguito corrugado; y

la figura 8 es una vista en planta del reactor biológico de la figura 2, que comprende dos cuerpos con elementos de soporte a base de piezas de tejido, mostrando la circulación del líquido en tratamiento en forma de carrusel.

De conformidad con los dibujos y haciendo referencia a la figura 1, el procedimiento biológico de degradación de residuos líquidos de purines de porcino y/o vacuno, que constituye el primer objeto de la presente invención, se refiere al tratamiento del purín P procedente de las granjas, el cual se recoge en una balsa de homogeneización. A continuación, existe una fase de tratamiento primario en dos etapas, una de separación de sólidos convencional, y la otra consiste en un sistema de aeroflotación 1 para la separación de la materia sólida coloidal, aditivando a este equipo las correspondientes dosis de coagulante y/o floculante. La fase líquida 4 se alimenta al reactor biológico mixto 2 con la biomasa soportada en unos elementos de soporte especiales sumergidos de material plástico, como se describe más adelante.

Este conjunto lo forma un reactor mixto 2 de dos cuerpos A y B que constituyen respectivos recintos, en el que se combinan secuencialmente las etapas anóxica - aerobia, anóxica - anóxica, aerobia - anóxica y aerobia - aerobia.

Posteriormente, el reactor mixto 2 alimenta un concentrador de fangos 6, y éste en ciertos casos alimenta a un reactor auxiliar alterno 9.

El funcionamiento interno del reactor biológico mixto 2 en sus diferentes fases comprende: En los cuerpos A y B que constituyen los recintos del reactor biológico mixto 2 se pueden presentar las fases aerobia o anóxica indistintamente, y también existe entre ellos un flujo 3 y 5 de circulación en un sentido o en el sentido contrario. El influente 4 se inyecta al reactor biológico mixto 2 por el punto central o medio C. El ciclo completo de funcionamiento comienza por una fase anóxica en el cuerpo A y una aerobia en el cuerpo B, la circulación interna actúa en esta etapa según el flujo 5. En la siguiente etapa, el cuerpo A que estaba en fase anóxica pasa a aerobia, invirtiéndose la dirección del flujo 3 de circulación, y siguiendo la fase anóxica en el cuerpo B. A continuación, y para finalizar, este último pasa a fase aerobia, iniciándose de nuevo el ciclo.

Otra característica propia e innovadora del procedimiento de la invención comprende la etapa en la que la fase de circulación 3 ó 5 es superior a cinco o más veces el caudal de alimentación 4.

Otra característica que se incluye en el presente procedimiento, consiste en que el efluente saliente 12 del reactor biológico mixto 2, pasa a un concentrador de fangos 6 de donde éstos se van redistribuyendo (realimentando) de nuevo en sus fracciones correspondientes al reactor multifase 2.

A continuación, en ciertos casos se instala un reactor auxiliar 9 provisto del mismo tipo de elementos de soporte bacteriológico que el reactor principal (2), y con un funcionamiento alterno aerobio-anóxico. Este reactor auxiliar 9 en línea de trazo en la figura 1, se instala dependiendo del volumen a tratar y/o del nivel de degradación que se exige a los purines que se están depurando, ya sea para el vertido para riego, o para verter al cauce público. A este último reactor auxiliar 9 se le inocula un flujo 13 de biomasa de la fracción en suspensión procedente del reactor mixto principal 2. Para finalizar, a partir de 10 en el proceso existe un tratamiento físico-químico convencional de características conocidas.

Los tiempos de funcionamiento de las interfases en el reactor mixto 2, así como el volumen de sus circulaciones internas están determinados por la composición de origen del purín a tratar.

La presente invención permite que los parámetros de salida del procedimiento de depuración cumplan las normas vigentes. Así, el vertido de este proceso es el único conocido que funciona de forma ininterrumpida (no por batchs) que es capaz de depurar los residuos líquidos de purines porcinos y vacunos íntegramente, dando un efluente de salida que cumple estrictamente dichos parámetros.

A título ilustrativo, se indica que dichos parámetros expuestos en la tabla que sigue, de la Ley de aguas (Ley 29/85 de 2 de agosto), el Reglamento de Dominio Público Hidráulico (R.D. 849/86 de 11 de abril), el R.D. 484/1995 sobre medidas de regularización y control de vertidos, y disposiciones concordantes españolas.

\newpage

pH	5, 5 - 9, 5
DQO	máx. 160
MES	máx. \hskip0.1cm 80 ppm
NH4	máx. \hskip0.1cm 15 ppm
Nitrógeno nítrico	máx. \hskip0.1cm 10 ppm
Fósforo total	máx. \hskip0.1cm 10 ppm

y que el resto de parámetros los fijan los límites de la Tabla III del anexo al Título IV del Reglamento del Dominio Público Hidráulico.

En relación con las figuras 2 a 8 de los dibujos, el reactor biológico anóxico y/o aerobio R para depuración de aguas residuales y/o residuos líquidos con elevadas concentraciones de cargas contaminantes y/o tóxicas, que constituye el segundo objeto de la presente invención, dispuesto en una instalación depuradora fragmentada con la referencia general D, que ilustra esquemáticamente el reactor biológico R de la presente invención que comprende dos cuerpos (A y B) que constituyen recintos y está provisto de medios accionadores 14, tal como un ventilador o equivalente, y de difusores o propulsores 16 de aire y/u oxígeno.

El reactor biológico R objeto de la presente invención comprende dos cuerpos (A y B) que constituyen un recinto a modo de balsa o similar, por el que se hacen circular las aguas residuales y/o residuos líquidos P a depurar.

Dicho reactor biológico R que constituye un objeto de la presente invención está provisto en ambos cuerpos A y B de elementos de soporte con la referencia general S para la fijación de las bacterias. Como se describirá a continuación, dichos elementos de soporte pueden consistir en piezas de tejido S1 de plástico o en manguitos corrugados S2 de plástico. Los dos tipos de elementos de soporte S, sean S1 ó S2, se mantienen totalmente sumergidos en el líquido P en tratamiento, ver figuras 6 y 7, en las que se observa que en los dos cuerpos A y B del reactor biológico R, el nivel N del líquido P en tratamiento, está por encima y cubre a la parte superior de los elementos de soporte S, sean en forma de piezas de tejido S1 o de manguitos corrugados S2 dispuestos en jaulas 18. Dichos elementos de soporte S se mantienen separados asimismo a cierta altura del fondo F de los recintos A y B del reactor R para permitir la correcta actuación de los medios difusores o propulsores de aire y/u oxígeno 16 cuando uno de los cuerpos A y B del reactor actúa en forma aerobia, y a cierta distancia de los medios accionadores 14, tal como un agitador o equivalente, para efectuar la circulación del líquido P en tratamiento cuando uno de los cuerpos A y B del reactor biológico R actúa en forma anóxica, con lo cual se facilita la actuación de las bacterias para la degradación biológica de las aguas residuales y/o residuos líquidos de alta carga contaminante.

El reactor biológico R de la invención puede actuar anóxico y/o aerobio por medio de los dos cuerpos A y B, en el que los elementos de soporte S están totalmente sumergidos, de los cuales los que consisten en piezas de tejido S1 están fijos o prácticamente fijos, y los que consisten en manguitos corrugados S2 son mantenidos en jaulas 18 perforadas, en las que los manguitos no ocupan totalmente el interior de la jaula, si no que estando la jaula con los manguitos fuera del líquido, dichos manguitos S2 ocupan aproximadamente 2/3 del volumen de la jaula, lo cual permite que cuando la jaula 18 está dentro del líquido P a tratar, tal como se ilustra en la figura 7, y dicho líquido P está en circulación, los manguitos S2 de soporte de las bacterias están ligeramente separados entre sí, facilitando la fijación de las bacterias para constituir una biopelícula de biomasa.

En las figuras 3, 4, 5, 5a, y 5b se ilustra con detalle los elementos de soporte S1 que consisten en piezas de tejido abierto de material plástico, provisto de rugosidades para facilitar la fijación de las bacterias y microorganismos. Las piezas de tejido S1 (ver figuras 5 y 6) consisten en secciones de tramos de tejido, en el que los hilos de urdimbre U y de trama T son de plástico iguales o diferentes, sobretodo diferentes, en los que el hilo de urdimbre presenta mayor resistencia a la tracción que el de trama, ya que tiene que soportar un mayor esfuerzo. Dicho tejido abierto puede ser cualquiera conveniente, pero el de tipo de gasa mixta presenta muy buenas características para esta aplicación.

Como se representa esquemáticamente en la figura 5b, las bacterias se fijan a ambas caras a y b del tejido, alimentándose de la biomasa y forman sendas biopelículas Sa y Sb en las dos caras del tejido S1, de un grosor g respectivo.

Como se ilustra más claramente en la figura 3, y también en las 4, 6 y 8, las piezas de tejido S1 están dispuestas en los cuerpos A y B del reactor biológico R de la invención sumergidas fijas en posición vertical (ver figuras 4, 5 y 6) mediante barras 20 superiores e inferiores que mantienen las piezas de tejido S1 tensadas, y están dispuestas espaciadas paralelas una distancia d entre ellas, con lo cual crean unos "pasillos" entre las piezas de tejido S1 que facilitan el paso laminar (ver figura 3) del líquido P en tratamiento, lo cual facilita la actuación de las bacterias y microorganismos, para formar las citadas biopelículas Sa y Sb en cada cara del tejido S1.

Como se ilustra en las figuras 4 y 6, el extremo inferior de las piezas de tejido S1, están separados del fondo F del recinto A/B una altura h, para que el aire y/u oxígeno enviado hacia las piezas de tejido S1 por los propulsores o difusores 16 del fondo en la actuación aerobia del reactor biológico R, se reparta uniformemente a los elementos de soporte S1 para facilitar la acción de las bacterias y/o microorganismos.

Como se ha descrito y se ilustra en las figuras 7 y 7a, los elementos de soporte S para las bacterias, pueden consistir en manguitos S2 corrugados de plástico, dispuestos en jaulas 18 perforadas, sin que las llenen totalmente. Como se ha descrito en la figura 6, para los elementos en forma de pieza de tejido S1, también para los elementos en forma de manguitos S2 dispuestos en una jaula 18 o la jaula 18 inferior, si se disponen varias superpuestas verticalmente, se mantiene una altura h respecto del fondo F, por las razones expuestas, como se ilustra en la figura 7.

La circulación C del líquido P en tratamiento se puede realizar en dos sentidos de dirección contrarios superior e inferiormente en la sección transversal vertical de los recintos A/B del reactor biológico R, como se ilustra en las figuras 6 y 7, con elementos de soporte S1 y S2, respectivamente, o en el mismo sentido en la sección transversal de cada parte del reactor biológico R, como se ilustra en la figura 8, con tejido S1 y realizando la circulación C del reactor biológico R a modo de carrusel, con la zona central 21.

La invención comprende la aplicación del reactor biológico a la depuración de residuos líquidos correspondientes a purines, de vacuno y/o porcino, la aplicación a la depuración de residuos líquidos correspondientes a los lixiviados de vertederos de basuras urbanas, y la aplicación a la depuración de aguas residuales preferentemente urbanas.

La presente invención desarrolla, con este segundo objeto relativo al reactor, un sistema de depuración de aguas residuales o residuos líquidos P de alta carga contaminante referida a carga orgánica y/o nitrógeno en sus diversos compuestos: orgánico, amoniacal y nitratos y/o fósforo y/o potasio y/o materias inhibidoras. Esta alta carga puede estar en forma concentrada o diluida en un mayor volumen de influente a tratar.

La invención desarrolla un sistema de degradación de alta carga muy superior a un DQO de 5000 mg/02/l, por medios de tratamientos biológicos de alta eficacia de oxidación por bioestimulación y bioaumentación selectiva, en los que se utilizan agregados bacterianos (denominados consorcio) hiperactivos producidos mediante un sistema de adaptación, selección y optimización de biomasa específica para la concentración y tipo de materia orgánica que debe tratarse y con sistemas de soporte bacteriano sumergido.

La descripción de cada uno de los componentes principales de este sistema se exponen a continuación:

-

Consorcio bacteriano -agregados-, una característica fundamental de la presente invención es el consorcio bacteriano específico que se utiliza. Este consorcio se obtiene tras un proceso de adaptación, selección y optimización de la flora microbiana y cuyas características básicas son:

a)

Estar sometido a una alta tasa de oxidación,

b)

Disponer de los elementos de soporte descritos e ilustrados en las figuras 2 a 8, para obtener un incremento de la biomasa del sistema facilitando la formación de biofilms.

c)

Estar alimentando en influente con la retroalimentación adecuada.

El período necesario para obtener un consorcio optimizado oscila entre 2-4 meses. A partir de esta fecha la producción del consorcio específico y optimizado es constante y se utiliza de manera continua en el funcionamiento de la planta. Las características bioquímicas de este consorcio son básicamente tres:

a)

Alto consumo de oxígeno, implicando una elevada tasa de oxidación de la materia orgánica.

b)

Elevada actividad exoproteolítica, que tiene como consecuencia una rápida hidrólisis del material proteico (que es un componente muy importante en la mayoría de los vertidos a los que se aplica esta invención).

c)

Alto contenido en polisacáridos celulares, que potencian la rápida absorción y floculación tanto de la materia coloidal como de las bacterias en suspensión del sistema.

Según el segundo objeto de la presente invención, se incorpora al reactor biológico R el elemento de soporte especificado y descrito en los dibujos que tiene por objeto generar un biofilm (biopelícula) que aumenta notablemente la biomasa estabilizada en el sistema, y que además, presenta dos características fundamentales:

a)

Tener una actividad degradadora respecto a la biomasa circulante (en suspensión) superior en 2-4 veces.

b)

Ser capaz de soportar descargas tóxicas superiores a 100 equitox.

Un diseño específico de la aireación, agitación, recirculación y retroalimentación de lodos, consigue un tiempo de retención celular alto y simultáneamente se optimizan cuatro aspectos del funcionamiento del reactor:

1)

El contacto entre el consorcio bacteriano, la materia coloidal y las bacterias circulantes es rápido y completo optimizando la floculación provocada por los exopolisacáridos del consorcio bacteriano, teniendo como consecuencia una rápida decantación.

2)

La tasa de oxidación de la materia orgánica es muy superior a los sistemas habituales.

3)

La hidrólisis y la final amonificación-nitri- ficación del material nitrogenado es rápida y prácticamente total.

4)

La reducción de la toxicidad del vertido a niveles no detectables por las pruebas de Microtox y Daphnia.

Como se ha descrito e ilustrado en las figuras 2 a 8, los diferentes tipos de elementos de soporte, uno de los tipos descritos consiste en el manguito S2 corrugado y cortado en longitudes desde 1 a 1,5 veces el diámetro y de diferentes diámetros, según el tamaño del biorreactor, que se ilustra en las figuras 7 y 7a. Este manguito S2 es conocido comercialmente y usado en aplicaciones de canalizaciones eléctricas, siendo de material de PVC y con una densidad ligeramente superior al agua. El otro tipo de elemento de soporte a base de tejido o malla de material plástico S2, que se ilustra en las figuras 3 a 6, consisten en telas sumergidas totalmente por unas barras metálicas, con un hilo de urdimbre U de polietileno y un hilo de T trama de polipropileno, y que están configurados con diferentes texturas y es del tipo de gasa mixta. Todo el conjunto presenta una geometría fija paralela y extremadamente densa (Figuras 4, 5 y 6) en toda la sección de los cuerpos A/B del reactor biológico R, en el que las zonas libres permiten que el flujo circulante C del líquido P en tratamiento sea completamente laminar y uniforme en todo el reactor biológico sea aerobio, anóxico o mixto.

Los microorganismos colonizan la superficie del tejido o malla fijándose por medio de exopolímeros (aunque también intervienen unas estructuras denominadas "pillis" y ciertas adhesinas proteicas). El conjunto de la biomasa microbiana que se va formando se denomina biofilms (biopelícula) a y b, biomasa fijada o biomasa adherida. Las ventajas de este elemento de soporte S1 motivo de la invención, se deriva principalmente que se consigue producir más biomasa, tener mayor actividad degradadora, más resistencia a los productos tóxicos, y que el requerimiento de espacio es menor que en el mismo reactor biológico sin soportes. Esta mayor biomasa y actividad es debida a que el biofilm microbiano que se forma en la interfase líquido-sólido contiene mayor densidad bacteriana, y las bacterias fijadas son más activas que las dispersas en la fase líquida. Los mecanismos responsables de esta situación pueden ser:

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Los mecanismos de degradación ectocelular, captación de sustratos, retención de enzimas y sustratos. El transporte de sustrato es más eficaz debido a que la trama de exopolímeros que constituye el biofilm, actúa facilitando la interacción entre sustratos, ectoenzimas y bacterias.

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En la interface sólida se concentran y acumulan con preferencia a la fase líquida los nutrientes, el oxígeno y las bacterias.

La presente invención comprende la obtención de consorcios bacterianos específicos mediante un proceso de adaptación, selección y optimización de la flora microbiana del vertido en una unidad independiente, con alta tasa de oxigenación y soporte sumergido.

Como se ha indicado, el reactor biológico que constituye el segundo objeto de la presente invención, es aplicable para la degradación biológica de aguas residuales y residuos líquidos de alta carga contaminante.

Según la invención, los elementos de soporte S pueden consistir en manguitos corrugados S2 conocidos comercialmente, que son de longitudes diferentes y de longitudes proporcionales respecto al diámetro y de diferentes diámetros, según el volumen del biorreactor donde están sumergidos. Dichos elementos de soporte son aplicables en la depuración específica de aguas residuales urbanas y/o residuos líquidos, purines y lixiviados.

Dichos elementos de soporte S pueden consistir en piezas de tejido de gasa mixta, y son aplicables en la depuración específica de purines, lixiviados y aguas residuales urbanas.

Claims (7)

1. Procedimiento biológico de degradación de residuos líquidos de purines de porcino y/o vacuno, del tipo que comprende dos tratamientos físico-químicos convencionales, uno al inicio y el otro al final del tratamiento principal que es efectuado en un reactor biológico mixto anóxico y/o aerobio (R) de dos cuerpos (A/B) cada uno de los cuales consiste en un recinto provisto de elementos de soporte (S) para las bacterias (Sa/Sb) que son permanentemente mantenidos sumergidos por completo (N) en el líquido (P) en tratamiento; caracterizado porque el residuo líquido (P) es sometido a un tratamiento que tiene lugar en un reactor (R) con dos cuerpos (A y B) y comprende las fases anóxica en (A)-aerobia en (B), anóxica (A)-anóxica (B) cuando la circulación es llevada a cabo según el flujo (5), en el cual el influente entra primero en el cuerpo (A), y aerobia (A)-anóxica (B), aerobia (A)-anóxica (B) cuando la circulación es llevada a cabo según el flujo (3), en el cual el influente entra primero en el cuerpo (B).

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque la aportación del flujo de entrada (4) al tratamiento principal es efectuada en el punto medio de la circulación interna (C) en ambas direcciones contrarias (3/5) entre los dos cuerpos (A/B) de los recintos.

3. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque el efluente saliente (12) del reactor (R) es sometido a una subsiguiente concentración de fangos (6), y los residuos líquidos tratados salientes restantes (7) de la concentración de fangos (6), según el nivel de degradación finalmente requerido, son sometidos a un tratamiento adicional en un reactor auxiliar (9) que está provisto de elementos (S) de soporte bacteriológico interno y trabaja en forma alterna en fases anóxica y aerobia secuencialmente, y el líquido saliente (10) es finalmente sometido a un tratamiento físico-químico final.

4. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque se inocula biomasa (13) directamente desde el tratamiento principal al interior del reactor auxiliar (9) para mantener estable a la biomasa de dicho reactor auxiliar (9).

5. Reactor biológico anóxico y/o aerobio para la depuración de aguas residuales y/o residuos líquidos, del tipo que consta de dos cuerpos (A/B) que constituyen recintos a través de los cuales se pasan las aguas y/o los residuos líquidos (P) a tratar, y que contiene varios elementos de soporte (S) para la fijación de bacterias (Sa/Sb); caracterizado porque los elementos de soporte (S) se mantienen totalmente sumergidos en las aguas y/o residuos líquidos (P), permitiendo la actuación de medios (16) propulsores de aire y/u oxígeno de uno de los dos cuerpos (A/B) de los recintos cuando funciona de manera aerobia, y de medios (14) accionadores de la circulación de las aguas y/o residuos líquidos por todo el otro de los cuerpos (A/B) de los recintos cuando funciona de manera anóxica.

6. Reactor biológico según la reivindicación 5, caracterizado porque los elementos de soporte (S) consisten en piezas de tejido (S1) de material plástico y están posicionados de forma tal que crean "pasillos" entre las piezas de tejido (S1) para el paso laminar de los residuos líquidos que se tratan.

7. Reactor biológico según la reivindicación 5, caracterizado porque los elementos de soporte (S) son manguitos de plástico (S2) de sección corrugada que son mantenidos en el interior de jaulas perforadas, permitiendo la actuación de los propulsores (16) de aire y/u oxígeno de los correspondientes cuerpos (A/B) de los recintos cuando actúa en forma aerobia.