ES2288078B1 - Un metodo para tratar aguas residuales que contienen materia organica y procedimiento para la preparacion de un extracto vegetal util para el metodo. - Google Patents
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Abstract
Un método para tratar aguas residuales que contienen materia orgánica y procedimiento para la preparación de un extracto vegetal útil para el método. Un método para tratar aguas residuales que contienen residuos orgánicos, que comprende añadir a las aguas residuales una composición que comprende polisacáridos y separar agua descontaminada, comprendiendo la composición un extracto acuoso de polisacáridos matriciales de vegetales, tales como plantas fanerógamas con al menos un 4% referido a su peso seco de polisacáridos matriciales, algas que comprenden al menos un 9% referido a su peso seco de polisacáridos matriciales y mezclas de los mismos, siendo extractos acuosos de algas particularmente idóneos extractos de algas verdes (Chlorophyta), extractos de algas rojas (Rhodophyta) y extractos de algas pardas (Phaeophyta), y mezclas de tales extractos.
Description
Un método para tratar aguas residuales que
contienen materia orgánica y procedimiento para la preparación de un
extracto vegetal útil para el método.
La presente invención se encuadra dentro del
campo técnico de los procedimientos, métodos y productos destinados
al tratamiento de aguas residuales, que incluyen los denominados
procesos de clarificación, coagulación, floculación y fijación de
los elementos contaminantes (materia orgánica, amonio, sulfuros,
amoniaco, etc) característicos de las aguas residuales de
vertederos, urbanas, purines de granjas ganaderas, efluentes de
industrias (papeleras, etc), que causan importantes problemas de
contaminación medioambiental y de salud pública. El término
"aguas residuales" hace referencia tanto a las aguas residuales
de vertederos (lixiviados) como aguas residuales urbanas, como las
aguas contaminadas procedentes de instalaciones ganaderas
intensivas (purines) o de industrias que viertan aguas residuales
con un alto contenido en materia orgánica y/o sulfuros, amonio,
amoniaco.
Las emisiones de aguas residuales asociadas al
desarrollo urbano, ganadero e industrial constituyen un grave
problema medioambiental y económico a nivel global.
Para solucionar este problema, se han descrito
numerosas técnicas, maquinarias y procedimientos para separar del
agua los elementos sólidos (solubles, particulados y matriciales)
con la finalidad de poder reaprovecharla y de evitar el impacto
ambiental de las aguas residuales.
Una técnica habitual es la de evaporación del
agua contenida en las aguas residuales que se describe por ejemplo
en las publicaciones. DE-C-3 615
873, DE-A-3 043 166,
WO-A-83 00547,
FR-A-2457 839, ES 2 107 005 T5, ES 2
127 170 T1). Estas técnicas requieren complejas instalaciones y
precisan un energía que permita la evaporación del agua. Por lo
tanto, son muy costosas.
Otras técnicas, como la que se describe por
ejemplo en la patente ES 2 156 103 T1 plantean la ozonización de
aguas residuales como sistema de mineralización de los
contaminantes orgánicos, o, específicamente para la reducción del
nitrógeno y fósforo soluble, plantean como la que se describe por
ejemplo en la solicitud de patente ES 2 217 945 A1, la utilización
de microalgas inmovilizadas en láminas. También se ha descrito, por
ejemplo en la solicitud de patente ES 2 046 016, la utilización de
celulosa injertada para la depuración de ácidos húmicos y fúlvicos
y nitratos en aguas residuales.
También se han descrito técnicas de depuración
referidas a complejas instalaciones mecánicas, de tratamiento
(calor, cambios de pH, etc) y de trasiego (decantaciones sucesivas,
filtraciones, etc) de aguas residuales (como se describe por
ejemplo en la solicitud de patente ES 2 100 123 A1) y,
especialmente, purines (como se describe por ejemplo en las
publicaciones ES 2 157 779 A1, ES 2 196 943 A1, Patente española
P801909, Patente española P9600968) muchas de las cuales precisan
de lentos tratamientos anaeróbicos (que se describe por ejemplo
solicitud de patente ES 2 200 648 A1 y en la Patente española
P9102526).
Por otra parte, es conocido que los productos y
las mezclas de productos empleados en procesos de clarificación y/o
coagulación y/o floculación y/o fijación de los contaminantes de
las aguas residuales, constituyen factores clave en la purificación
de las aguas residuales. Así, los procesos de clarificación
(normalmente referidos tanto al de coagulación y/o al de
floculación) se realizan de forma secuencial, añadiendo un
coagulante y luego un floculante.
Algunas técnicas proponen la adición conjunta de
coagulantes y floculantes (GB-A-1
512 022, la solicitud japonesa 44-102922, GB
8618339) y muchas plantean la necesidad de añadir luego un
compuesto ligante. La forma de adición del floculante suele estar
referida a un bloque formado por el floculante polimérico y una sal
simple (carbonato cálcico) sobre la que fluye el agua a tratar.
Se han descrito varios tipos de coagulantes y
sus mezclas (sulfato de aluminio, cloruro de
poli-aluminio, cloruro de calcio, cloruro de
magnesio, oxido o hidróxido de calcio, sulfato férrico o ferroso,
aluminato sódico, etc). Como floculantes se conocen también una
amplia gama de productos descritos en numerosos documentos, la
mayor parte de ellos polímeros de monómeros (aniónicos o catiónicos
o no iónicos o una mezcla). Los monómeros no fónicos suelen ser
metacrilamida o acrilamida. Los monómeros aniónicos ácido acrílico,
metacrílico, etc., los monómeros catiónicos
dialquilamino-alquil-(met)acrilatos y
(met)acrilamidas, etc. De esta forma existen numerosas
técnicas que comprenden diversas mezclas y composiciones de
polímeros basados en acrilamidas como floculantes y diversas sales
de aluminio, hierro y sulfatos como coagulantes o sílice en
diversas formas (como se describe por ejemplo en los documentos
US-A-3 409.574,
GB-A-2 178 432, ES 2 169 579 T3)
para el tratamiento de aguas residuales (como se describe por
ejemplo en los documentos ES 2 017 720,
US-A-3 839 202,
US-A-4 655 934) incluso las
contaminadas por aceites (como se describe por ejemplo en la
patente ES 2 214 874 T3).
Otras técnicas implican además la necesidad de
añadir un absorbente (dolomita, zeolita, vermiculita,
montmorillonita, etc) para el tratamiento de aguas residuales
(solicitud de patente WO/9800008) o purines (EP-A 0
201 722). Otras técnicas plantean las mezclas de polímetros
acrílicos hidrosolubles con fases oleaginosas como agentes
floculantes para el tratamiento de aguas residuales
(ES-A 2 034 720).
En cuanto a la fijación de amoniacos y sulfuros
de hidrógeno, sobre todo en purines, existen diversas técnicas
basadas fundamentalmente en la adición de ácidos minerales fuertes
(sulfúrico, fosfórico, nítrico) (como se describe por ejemplo en la
patente BE 832 371) o ácidos orgánicos (cítrico, maleico,
ascórbico, masónico fumárico, etc.) (como se describe por ejemplo
en los documentos J 6 3079 660,
US-A-5039481) o mezclas de ambos
(como se describe por ejemplo en el documento EP-A
0 076 447) o mezclándonos con compuestos de hierro (como se
describe por ejemplo en el documento ES 2 158 966 T3).
Los agentes coagulantes, absorbentes y
floculantes conocidos sintéticos requieren costosos métodos de
fabricación mientras que los de origen mineral requieren minería y,
por lo tanto, no son renovables. Además, pueden presentar problemas
medioambientales en cuanto que no suelen ser biodegradables.
Era por tanto deseable poder disponer de un
método que fuera útil para el tratamiento de aguas residuales, que
permitiera la clarificación de aguas turbias, la coagulación
(destrucción de las propiedades emulsionantes) de materia orgánica
particulada, disuelta y matricial, la floculación (aglomeración de
partículas y microparticulas), y la fijación de compuestos
reducidos de nitrógeno y azufre (amonio, amoniaco, sulfuros), lo
cual permite eliminar su volatilidad (reducción de olores fétidos)
y adsorción o absorción a compuestos que facilitan su eliminación
de la fase líquida, que fuera simple y no requiriera instalaciones
complejas ni el uso de agentes coagulantes, absorbentes y
floculantes que tuvieran los inconvenientes más arriba
indicados.
La presente invención tiene por objeto superar
los inconvenientes del estado de la técnica más arriba descritos,
mediante un método para tratar aguas residuales que contienen
residuos orgánicos y/o sulfuros, amonio, amoniaco, tales como aguas
de alcantarillado, lixiviados de vertederos de residuos sólidos
urbanos, lixiviados de residuos de ganadería (purines), aguas
fecales, y aguas residuales industriales, que comprende añadir a
las aguas residuales una composición que comprende carbohidratos y
separar agua descontaminada, en el que la composición comprende un
extracto acuoso de polisacáridos matriciales de vegetales.
De acuerdo con la invención, el extracto puede
mezclarse con las aguas residuales en una proporción de un litro de
extracto por cada 1-20 metros cúbicos de aguas
residuales, dependiendo del tipo y contenido en materia orgánica de
las aguas residuales a tratar. También en dependencia del tipo de
las aguas residuales y de su contenido en materia orgánica, las
aguas residuales a las que se ha añadido el extracto se someten a
agitación durante 1 a 24 horas, dependiendo del tipo de aguas
residuales.
Los extractos se aplican, empleando cualquier
procedimiento, vertiéndolos a los tanques de tratamientos de aguas
residuales sometidos a una fuerte agitación por cualquier
procedimiento habitual empleado en las EDAR o en las plantas de
tratamiento de purines o aguas residuales industriales (por
paletas, aireación, etc), de tal forma que se distribuyan, los más
uniformemente posible, por todo el volumen a tratar. El
procedimiento puede efectuarse en continuo o en batch.
La composición en polisacáridos matriciales de
los extractos (con un elevado contenido en compuestos
poligalacturónicos, polimanurónicos, poligulurónicos,
mucopolisacáridos, proteoglicanos y polisacáridos de pectina), le
confiere tanto la capacidad de fijar amonio y sulfuros, como la de
clarificar (flocular y coagular) la materia orgánica (suspendida,
coloidal o disuelta) en las aguas, permitiendo una rápida
separación de los contaminantes del agua. Los contaminantes
contenidos en los flóculos pueden ser retirados por cualquier
procedimiento habitual (centrifugación, skimmer, etc.), quedando el
agua limpia y útil para su reutilización.
El extracto acuoso puede seleccionarse entre
extractos de plantas fanerógamas que comprenden al menos un 4%
referido a su peso seco de polisacáridos matriciales, algas que
comprenden al menos un 9% referido a su peso seco de polisacáridos
matriciales y mezclas de los mismos. Los polisacáridos son
especialmente. polisacáridos solubles, coloidales y particulados,
procedentes de la pared celular vegetal. Estos polisacáridos pueden
estar parcialmente hidrolizados.
Extractos acuosos de algas idóneos son, por
ejemplo, extractos de algas verdes (Chlorophyta) como por
ejemplo extractos de algas verdes de los géneros Ulva,
Enteromorpha y mezclas de los mismos, extractos de algas
rojas (Rhodophyta), como por ejemplo extractos de algas
rojas de los géneros Hypnea, Eucheuma,
Kappaphycus, Gracilaria y mezclas de los mismos, y
extractos de algas pardas (Phaeophyta), como por ejemplo
extractos de algas pardas de los géneros Macrocystis,
Laminaria, Ascophyllum, Ecklonia, Fucus
y mezclas de los mismos. Los extractos pueden mezclarse entre
sí.
De acuerdo con la invención, el extracto
comprende preferentemente 0,5-7% en peso y más
preferentemente 1,5-4% en peso, de polisacáridos
matriciales. Asimismo, el extracto comprende preferentemente de
2-15% en peso y más preferentemente
3-7% en peso de materia seca.
La composición que puede emplearse en la
presente invención puede comprender 1 a 100% en peso del extracto
acuoso y entre 99 a 0% de agua. Preferentemente, tal composición
comprende de 5 a 50% en volumen del extracto acuoso y entre 95 y
50% en volumen de agua, y más preferentemente de 10 a 40% en
volumen del extracto acuoso y entre 90 a 60% en volumen de
agua.
Los extractos vegetales pueden aplicarse
directamente (es decir, empleando directamente el extracto acuoso
generado) o diluyéndolos en agua, en proporciones que pueden
alcanzar hasta 1:100. Es muy conveniente añadir el extracto
homogéneamente, de tal forma que contenga tanto los polisacáridos
(disueltos o en suspensión) como las partículas de granulometría
diversa.
Para preparar una composición útil para el
método antes descrito, puede emplearse sometiendo fragmentos de los
vegetales que contienen polisacáridos matriciales, a un proceso de
extracción, solubilización y hidrólisis en un medio de reacción
acuoso a un pH entre 2 y 11, y preferentemente a un pH entre 3 y 8.
Los fragmentos de los vegetales son preferentemente fragmentos
deshidratados y triturados y/o molidos hasta alcanzar una
granulometría que puede variar entre 10 y 10.000 micras y,
preferentemente, es de entre 30 y 300 micras.
La extracción, solubilización e hidrólisis
parcial puede realizarse a una temperatura entre 20 y 90ºC, y
particularmente a una temperatura entre 50 y 70ºC, realizándose la
hidrólisis por ejemplo durante 1 a 24 horas y preferentemente
durante 3 a 8 horas. Es especialmente idóneo realizar la hidrólisis
con agitación con rotores que giran a una velocidad de rotación
entre 30 y 400 rpm.
Puede observarse que la presente invención
proporciona ventajas técnicas en tanto en cuanto no precisa
instalaciones complicadas ni costosas, aumenta la eficiencia de los
procesos de tratamiento a la vista de que comprende el uso de una
composición polivalente, obtenida de fuentes renovables, y
soluciona múltiples problemas metodológicos y medioambientales a la
vista de que se trata de una composición biodegradable que no
requiere ni minería ni sintetización, por lo que proporciona un
proceso de tratamiento de aguas residuales simple y económico.
La presente invención se ilustra adicionalmente
mediante el siguiente ejemplo de aplicación.
Se mezclaron se trituraron y se molieron 5 kg de
algas verdes previamente deshidratadas del género Ulva, 5 kg
de algas rojas previamente deshidratadas del género
Gracilaria, y 15 kg algas pardas previamente deshidratadas
del género Fucus hasta obtener una mezcla de fragmentos de
algas con tamaños de partícula ente 100 y 200 micras. La mezcla de
fragmentos se introdujo en un tanque provisto de un rotor de aspas
que giraba a una velocidad de 200 rpm con 500 litros de agua a una
temperatura de 60ºC. El pH de la mezcla de los fragmentos/agua era
de 6,7 y la mezcla se mantuvo en agitación durante 6 horas y se
obtuvo un extracto vegetal acuoso crudo.
El extracto crudo se sacó del tanque y se filtró
por un filtro con una abertura de malla de 100 micras para obtener
un extracto vegetal acuoso filtrado.
20 litros del extracto vegetal acuoso se
añadieron a 200 metros cúbicos de aguas residuales de vertederos
(lixiviados), contenidas en un depósito agitado por un rotor que
giraba a 300 rpm.
Al cabo de unas 8 horas pudo observarse una
clarificación de las aguas (al 70% aproximadamente), una reducción
en la cantidad de nitrógeno amoniacal de 2.000 ppm a
100-200 ppm, una reducción del contenido en
sulfuros de 30 (inicial, sin tratar) a trazas, una reducción del
DBO de 1000 a 30-40, una reducción del DQO de 3.500
a menos de 100, y drástica reducción de la emisión de olores
fétidos.
Claims (28)
1. Un método para tratar aguas residuales que
contienen residuos orgánicos, que comprende añadir a las aguas
residuales una composición que comprende carbohidratos y separar
agua descontaminada, caracterizado porque la composición
comprende un extracto acuoso de polisacáridos matriciales de
vegetales.
2. Un método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el extracto acuoso está seleccionado
entre extractos de plantas fanerógamas que comprenden al menos un
4% referido a su peso seco de polisacáridos matriciales, algas que
comprenden al menos un 9% referido a su peso seco de polisacáridos
matriciales y mezclas de los mismos.
3. Un método según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque el extracto acuoso de algas está
seleccionado entre extractos de algas verdes (Chlorophyta),
extractos de algas rojas (Rhodophyta), extractos de algas
pardas (Phaeophyta) y mezclas de los mismos.
4. Un método según la reivindicación 3,
caracterizado porque el extracto acuoso de algas verdes
(Chlorophyta) está seleccionado entre algas del género
Ulva, extractos del género Enteromorpha y mezclas de
los mismos.
5. Un método según la reivindicación 3,
caracterizado porque el extracto acuoso de algas rojas
(Rhodophyta) está seleccionado entre algas del género
Gracilaria, extractos del género Eucheuma, extractos
del género Kappaphycus, extractos del género Hypnea y
mezclas de los mismos.
6. Un método según la reivindicación 3,
caracterizado porque el extracto acuoso de algas pardas
(Phaeophyta) está seleccionado entre algas del género
Macrocystis, extractos del género Laminaria,
extractos del género Ascophyllum, extractos del género
Ecklonia, extractos del género Fucus y mezclas de los
mismos.
7. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el extracto
comprende 2-15% en peso de materia seca.
8. Un método según la reivindicación 7,
caracterizado porque el extracto comprende
3-7% en peso de materia seca.
9. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
extracto comprende 0,5-7% en peso de polisacáridos
matriciales.
10. Un método según la reivindicación 9,
caracterizado porque el extracto comprende
1,5-4% en peso de polisacáridos matriciales.
11. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
polisacáridos matriciales son polisacáridos solubles, coloidales y
particulados, procedentes de la pared celular vegetal.
12. Un método según la reivindicación 11,
caracterizado porque los polisacáridos matriciales están
parcialmente hidrolizados.
13. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
composición comprende de 1 a 100% en peso del extracto acuoso y
entre 99 a 0% de agua.
14. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende
de 5 a 50% en volumen del extracto acuoso y entre 95 y 50% en
volumen de agua.
15. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
composición comprende de 10 a 30% en volumen del extracto acuoso y
entre 90 a 70% en volumen de agua.
16. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se mezcla
el extracto con aguas residuales en una proporción de un litro de
extracto por cada 1-20 metros cúbicos de aguas
residuales, dependiendo del tipo y contenido en materia orgánica de
las aguas residuales a tratar.
17. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las aguas
residuales a las que se ha añadido el extracto se someten a
agitación durante 1 a 24 horas, dependiendo del tipo de aguas
residuales y su contenido en materia orgánica.
18. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se aplica
a aguas residuales están seleccionadas entre aguas de
alcantarillado, lixiviados de vertederos de residuos sólidos
urbanos, lixiviados de residuos de ganadería (purines), aguas
fecales, y aguas residuales industriales.
19. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se aplica
a aguas residuales con contenidos elevados en materia orgánica y
particulada, compuestos nitrogenados y compuestos sulfurados.
20. Un procedimiento para preparar un extracto
útil para el método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
19, caracterizado porque comprende someter fragmentos de los
vegetales que contienen polisacáridos matriciales, a un proceso de
extracción y solubilización en un medio de reacción acuoso a un pH
entre 2 y 11.
21. Un procedimiento según la reivindicación 20,
caracterizado porque el pH está comprendido entre 3 y 8.
22. Un procedimiento según la reivindicación 20
o 21, caracterizado porque los fragmentos de plantas son
fragmentos deshidratados.
23. Un procedimiento según la reivindicación 20,
21 o 22, caracterizado porque los fragmentos de los
vegetales son fragmentos triturados y/o molidos.
24. Un procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 20 a 23, caracterizado porque la
extracción, solubilización e hidrólisis parcial se realiza a una
temperatura entre 20 y 90ºC.
25. Un procedimiento según la reivindicación 24,
caracterizado porque la temperatura es de 50 a 70ºC.
26. Un procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 20 a 25, caracterizado porque la hidrólisis
se realiza durante 1 a 24 horas.
27. Un procedimiento según la reivindicación 26,
caracterizado porque la hidrólisis se realiza durante 3 a 8
horas.
28. Un procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 20 a 27, caracterizado porque la hidrólisis
se realiza con agitación con rotores que giran a una velocidad de
rotación entre 30 y 400 rpm.
Priority Applications (1)
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| ES200501759A ES2288078B1 (es) | 2005-07-19 | 2005-07-19 | Un metodo para tratar aguas residuales que contienen materia organica y procedimiento para la preparacion de un extracto vegetal util para el metodo. |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2288078A1 ES2288078A1 (es) | 2007-12-16 |
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| ES200501759A Withdrawn - After Issue ES2288078B1 (es) | 2005-07-19 | 2005-07-19 | Un metodo para tratar aguas residuales que contienen materia organica y procedimiento para la preparacion de un extracto vegetal util para el metodo. |
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2005
- 2005-07-19 ES ES200501759A patent/ES2288078B1/es not_active Withdrawn - After Issue
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|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20071216 Kind code of ref document: A1 |
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2288078B1 Country of ref document: ES |
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| FA2A | Application withdrawn |
Effective date: 20090604 |