ES2267360B1 - "equipo de filtracion de aguas por arena en doble etapa con lavado de arena en continuo". - Google Patents
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Abstract
i. El objeto de la presente es la implementación de un sistema de tratamiento terciario para Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales y aguas industriales. ii. Consta de dos filtros de lecho de arena abiertos, en serie, y un sistema de desalación por electrodiálisis. Ambos filtros difieren entre sí en la altura total y en la granulometría de la arena utilizada y son diseñados de forma que el agua, tratada químicamente, se introduce por su parte inferior y asciende filtrándose en el medio arenoso. También se dispone de un sistema de autolimpieza en continuo de la arena. iii. Con la presente invención se resuelven los problemas de atascamiento de membranas en el proceso de desalación, debido al contenido en sólidos del agua, a la vez que se eliminan las partículas metálicas que interfieren en dicho proceso. iv. Los filtros de arena también pueden ser utilizados separadamente en filtración de aguas de proceso industrial o superficiales.
Description
Equipo de filtración de aguas por arena en doble
etapa con lavado de arena en continuo.
El sistema motivo de la presente descripción
encuentra su aplicación en el campo del tratamiento de aguas
procedentes de estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR),
aguas superficiales o aguas procedentes de procesos industriales.
El uso del agua producto, una vez se halla aplicado el presente
sistema, será agrícola, para consumo doméstico o para procesos
industriales, según sea la procedencia de la misma.
En general, el tratamiento terciario de aguas
residuales se ve afectado por la problemática de que debido al alto
contenido en sólidos del agua depurada, no se puede aplicar
directamente un sistema de desalación típico (Osmosis inversa o
Electrodiálisis) porque las membranas se saturan con demasiada
facilidad haciendo inoperativo este sistema de tratamiento directo
debido a su alto coste de explotación. Por ello se hace necesaria
la aplicación de lo que se denominan sistemas de microfiltración o
ultrafiltración. Estos sistemas generalmente, también hacen uso de
membranas y aunque en un principio su diseño hacía pensar que
soportarían un contenido en sólidos del agua de alimentación
elevado, la realidad es que en aquellas plantas cuya calidad de
agua producto se encuentre por encima de 20 mgr/l en contenido de
sólidos, estos sistemas se colmatan con facilidad por lo que se
vuelve a caer nuevamente en el problema
inicial.
inicial.
El sistema propuesto permite solucionar este
problema a la vez que disminuye los costes de explotación de un
terciario típico debido a los escasos gastos de mantenimiento y
operación.
El estado de la técnica anterior es tal que no
existe una solución global para el problema en cuestión sino que se
combinan diferentes sistemas de filtración o microfiltración con
soluciones para la desalación bien sean térmicas o por membranas.
En general, la combinación de estos sistemas aporta soluciones
parciales a un elevado coste de explotación debido fundamentalmente
a problemas inherentes a las membranas tales como el "fouling"
y el "scaling" o al elevado coste de la desalación térmica,
prácticamente desechada salvo en aquellos casos en que exista un
remanente de energía térmica en el proceso industrial.
Los diferentes sistemas de filtración que
existen en el mercado actual son los típicos de filtración por
arena mono o multicapa, cerrados o abiertos ("Degremont").
En cuanto a la microfiltración la técnica actual
se basa en las membranas, en sus diferentes modalidades, como
solución genérica para cualquier problema ("Memcor").
La invención consta de las siguientes partes:
Filtro de arena alto ("primera etapa"), filtro de arena bajo
("segunda etapa") y módulo de desalación por
electrodiálisis.
Los dos filtros de arena son iguales con la
excepción de la altura de ambos que difiere en un metro y la
granulometría de la arena empleada que será de
1,2-1,5 para el filtro alto y
0,6-0,8 mm de talla efectiva para el filtro
bajo.
El filtro de arena está compuesto por un
depósito exterior con forma cilíndrica y transición cónica en su
parte inferior, construido en acero, fibra de vidrio o plástico
(fig.1). En su interior se sitúa el elemento que servirá para
canalizar el agua de entrada al sistema (Afluente), la orientación
de la arena de lavado y la circulación del aire de bombeo, todo
ello construido en un solo bloque (fig.2) denominado
"interno". Además en la parte superior de este elemento se
sitúa el "lavador de arena" constituido por un vaso de lavado
con compuerta para la evacuación del agua de rechazo (fig. 3) y
concéntricamente con el "interno" se coloca la bomba de aire
"airlift" (fig.4). Finalmente se añade la arena hasta la altura
predefinida con lo que se completa la unidad de filtración (fig.
5).
Durante el funcionamiento del filtro el agua se
introduce en el primer filtro (Filtro alto), a través de su interno
llegando, de esta forma a la parte inferior del filtro. Una vez
aquí comienza a ascender a través del lecho filtrante dejando a su
paso los sólidos en la arena. Tras haber superado la capa de arena
el agua asciende ya filtrada a la parte superior del filtro por
donde se evacúa al exterior. Al mismo tiempo que se está
produciendo la filtración del agua la bomba de aire está succionando
arena de la parte inferior del filtro y la está depositando en el
vaso de lavado. Una vez aquí la arena comienza a descender por
gravedad chocando contra unos anillos, dispuestos para tal fin, que
contribuyen a separar los sólidos de la arena. Dado que el nivel de
agua en el interior del vaso de lavado es inferior al nivel de agua
del filtro, se produce una corriente de agua ascendente por el
interior del vaso que arrastra los sólidos hacia la parte superior
del vaso de donde son evacuados al exterior a través de una
compuerta graduable en altura. Por su parte la arena continúa en su
caída hacia la parte superior del lecho arenoso libre de
partículas, reponiendo de esta forma la arena limpia del filtro.
Al efluente de este primer filtro se le añadirá
una segunda carga de reactivo químico, en este caso un floculante,
antes de pasar al segundo filtro en el cual sufrirá un proceso de
filtración igual al anterior, pero esta vez el medio filtrante
presenta una granulometría inferior por lo que será capaz de retener
un rango de sólidos de inferior tamaño.
El agua de lavado procedente del primer filtro
será evacuada mientras que la que procede del segundo filtro se
enviará al depósito del secundario de la EDAR para introducirla
nuevamente en el circuito de filtración, garantizando de esta forma
que el agua de rechazo del tratamiento sea la menor posible (aprox.
10% del agua de alimentación).
Esta forma de lavado permitirá operar el sistema
de forma continua y sin tener que realizar paradas periódicas para
la limpieza del medio filtrante.
El agua producto de la filtración tendrá las
características físicas, químicas y biológicas necesarias para su
reutilización a excepción del contenido en sales. El esquema
completo del sistema se muestra en la figura 6.
Para modificar este parámetro se incluye un
módulo de tratamiento por Electrodiálisis Reversible, dimensionado
según el caudal de agua a tratar, el cual está constituido por una
serie de membranas, adecuadas a la calidad del agua de
alimentación, que permitirán alcanzar los valores estipulados por la
legislación vigente.
El sistema completo se encuentra controlado por
un autómata programado para tal fin que permitirá una gestión
completa del mismo disminuyendo el personal de explotación respecto
a un sistema tradi-
cional.
cional.
Para facilitar la explicación, se acompaña la
presente memoria de unos dibujos en los que se muestran los
diferentes elementos que componen el sistema, según los principios
de las reivindicaciones.
En los dibujos:
La figura número 1 representa una vista en
alzado y planta del depósito que constituye una unidad de
filtración. En la invención se utilizarán dos depósitos como los
ilustrados uno de ellos de 5,9 metros de altura (1ª etapa) y otro de
4,9 metros de altura (2ª etapa). El diámetro de ambos es de 2,5
metros.
La figura 2 representa un alzado de la unidad
interior del filtro por donde circula y se distribuye el agua de
entrada al filtro.
La figura número 3 representa una vista de
alzado y otra de planta del elemento lavador de arena.
La figura número 4 se ilustra la bomba de aire
"airlift", la cual irá ubicada en el interior del
"interno" y será la encargada de elevar la arena desde el fondo
del depósito al lavador de arena.
La figura número 5 ilustra un alzado del
conjunto formado por el depósito de filtración y el interno
situados en la posición de trabajo.
La figura número 6 ilustra un esquema de montaje
del conjunto de la instalación constituida por los dos filtros.
La figura número 7 muestra un diagrama de una
instalación típica de la invención.
Claims (4)
1. Sistema de tratamiento terciario que
comprende una unidad de filtración por arena de lecho homogéneo,
abierto (filtro bajo) y otra unidad de filtración igual que la
anterior pero de diferente altura (filtro alto), sistemas de
dosificación de reactivos químicos y sistema electrónico de
control.
2. Sistema de microfiltración por arena, según
la reivindicación 1, que comprende a dos unidades de filtración por
arena de lecho homogéneo, abierto. Cada uno de estos filtros
consiste en un depósito, que actúa como recipiente, una unidad
interior cuya función es la de distribuir el agua uniformemente en
el interior del lecho arenoso, una bomba de aire "airlift", un
lavador de arena y unos anillos deflectores para el lavado de la
arena.
3. Sistema de microfiltración por arena, según
la reivindicación 2, caracterizada porque el conjunto de
dispositivos mecánicos comprende un mecanismo denominado
"interno" que consiste en un tubo vertical asociado a un
elemento cónico en su parte inferior, y un grupo de aspas soldadas
al primer conducto vertical. Como indica la figura 2, el agua entra
por la parte superior y sale por las aspas distribuyéndose por el
lecho arenoso.
4. Sistema de microfiltración por arena, según
la reivindicación 2, caracterizada porque el conjunto de
dispositivos mecánicos comprende un tubo vertical en cuyo extremo
inferior se insufla aire. Este dispositivo irá situado en el
interior del "interno" según reivindicación 3.
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