ES2296591T3 - Descarga de lodo flotante. - Google Patents

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Abstract

Descarga de lodo para la descarga de una fracción de lodo que comprende el lodo flotante y una fracción de una densidad mayor en un tanque (2) de sedimentación con un flotador (4), un agitador (5) fijado al flotador para la generación de una corriente (7) de líquido dirigida hacia abajo desde la descarga (1) de lodo, un depósito (9) de recogida fijado al flotador con un borde (8) de rebosamiento que rodea la descarga (1) de lodo de manera total o parcial, así como una unidad (13) de transporte que descarga el lodo que llega al depósito de recogida a través de un conducto (14) de salida, caracterizada porque están previstos dos elementos (15, 16) de guiado dispuestos de manera giratoria en la descarga (17) de lodo así como en un dispositivo (20) de fijación y que transcurren de manera paralela, siendo idéntica la distancia de los ejes (18, 21) de giro en la descarga de lodo y en el dispositivo de fijación y discurriendo las líneas de conexión de los ejes (18, 21) de giro de manera paralela en la descarga de lodo y en el dispositivo de fijación.

Description

Descarga de lodo flotante.
La invención se refiere a una descarga de lodo, especialmente para la descarga de lodo flotante en un tanque de sedimentación. Además, la invención se refiere a un procedimiento para la selección de fracciones de lodo con respecto a sus propiedades de sedimentación en un tanque de sedimentación.
Mezclas de agua y materiales de baja densidad como aceite o grasa presentan en la superficie de agua una capa de lodo flotante. En el caso del tratamiento biológico de aguas residuales también pueden formarse capas de lodo flotante considerables en caso de la presencia de determinadas bacterias. En este caso las burbujitas de agua aportadas para la aireación de aguas residuales se unen con el lodo biológico y producen una capa de lodo flotante viscosa que flota en la superficie de agua.
En muchas áreas estas capas de lodo flotante causan problemas al cubrir paredes de tanque, pueden producirse molestias por olor desagradable, aparecer congelaciones y en casos extremos pueden salir por encima del borde de tanque sustancias flotantes. Además, muchas veces es deseable la eliminación controlada de materiales de baja densidad, ya que de esta manera se facilita el tratamiento posterior. En este caso, la separación del lodo flotante debe realizarse de tal manera, que no se descargan grandes cantidades de agua a la vez.
Existe una pluralidad de dispositivos distintos para la descarga de capas de lodo flotante. No obstante, a este respecto el problema no es tanto la descarga de la capa de lodo flotante en sí, sino más bien el problema de transportar los materiales de baja densidad que deben descargarse al lugar de la descarga.
A menudo, los dispositivos de descarga están instalados de manera fija. Eliminan el lodo flotante en la inmediata proximidad del punto de descarga tal como se desea, sin embargo, el lodo flotante en una distancia un poco más grande permanece sin influencia.
En los tanques de sedimentación final en instalaciones de sedimentación los dispositivos de descarga de lodo flotante se combinan con los dispositivos de limpieza en los tanques de sedimentación final. En este caso, el dispositivo de descarga de lodo flotante alcanza en cada proceso de limpieza la superficie de tanque entera. Dado que el movimiento de limpieza debe ser muy lento, muchas veces el movimiento relativo entre el lodo flotante y el dispositivo de limpieza no es suficiente para transportar el lodo flotante hacia el dispositivo de descarga. Dispositivos mecánicos adicionales deben transportar, entonces, el lodo flotante en canales y embudos.
Por el documento US-A-4 956 100 se conoce una descarga de lodo flotante en un tanque de sedimentación según el preámbulo de la reivindicación 1 con un flotador, un agitador fijado al flotador para la generación de una corriente de líquido dirigida hacia abajo por la descarga de lodo, un depósito de recogida fijado al flotador con un borde de rebosamiento que rodea enteramente la descarga de lodo, así como una unidad de transporte que evacua el lodo que llega al depósito de recogida a través de un conducto de salida.
Con una descarga de lodo flotante de este tipo es posible una descarga de superficie grande de lodo flotante, ya que la corriente de líquido generada empuja a ésta hacia la descarga de lodo flotante en la superficie del líquido que se encuentra en el tanque de sedimentación. Sin embargo, el procedimiento del documento US A-4 956 100 no considera, aparte del lodo flotante, la descarga del lodo activo más ligero.
Por tanto el objetivo de la invención es poner a disposición una descarga de lodo así como un procedimiento para la selección de fracciones de lodo que permita también, además de una descarga de superficie grande de lodo flotante, una descarga selectiva de fracciones de lodo ligeras.
Este objetivo se soluciona según la invención a través de una descarga de lodo según la reivindicación 1 y un procedimiento según la reivindicación 9.
Mediante el flotador se consigue que la descarga de lodo flote en la superficie de agua, y que por lo tanto descargue especialmente el lodo flotante y el lodo próximo a la superficie. Por medio de la unidad de mezcla se genera una corriente de líquido dirigida en sentido contrario a la descarga de lodo. Esto produce la configuración de una corriente de convección en el tanque de sedimentación que lleva a una corriente dirigida por todas partes hacia la descarga de lodo en la superficie de agua. A través de esta corriente todo el lodo flotante de la capa de superficie se mueve hacia la descarga de lodo y puede recogerse allí. Al contrario de los dispositivos de descarga de lodo del estado de la técnica, es posible en este caso una evacuación de lodo flotante y componentes de lodo ligeros no solamente local, sino de superficie grande.
Para la recogida del lodo está previsto un depósito de recogida con un borde de rebosamiento que rodea de manera total o parcial la descarga de lodo. El lodo flotante que se mueve hacia la descarga de lodo llega cayendo libremente por el borde de rebosamiento al depósito de recogida. De allí se evacua por medio de una unidad de transporte a través de un conducto de salida. A través del borde de rebosamiento se evita que la cantidad de agua descargada junto con el lodo flotante se aumente demasiado. Mediante la descarga de lodo según la invención de construcción compacta es posible evacuar de manera selectiva en superficie grande capas de lodo flotante y otras fracciones de lodo ligeras.
Según una forma de realización ventajosa de la invención el depósito de recogida está configurado como canal de recogida que rodea de manera total o parcial el flotador.
Debido a la corriente generada, el lodo flotante se mueve por todos lados hacia la descarga de lodo. De allí resulta ventajoso poder recoger lodo de una zona angular lo más grande posible alrededor de la descarga de lodo. Con ayuda de un canal de recogida que rodea de manera total o parcial el flotador puede recogerse una gran parte del lodo. Simultáneamente, se posibilita una forma de construcción compacta de la descarga de lodo.
Resulta ventajoso, si la altura del borde de rebosamiento puede ajustarse con respecto al nivel de agua.
Cuanto más profundo se posiciona el borde de rebosamiento, mayor es el porcentaje en agua que se descarga junto con el lodo flotante. Sin embargo, entonces puede garantizarse a la vez que se descargue toda la capa de lodo flotante. En este caso, debe tenerse en cuenta también el caudal disponible por la unidad de transporte, ya que la potencia hidráulica del dispositivo de descarga siempre debe ser más grande que la cantidad del lodo flotante que entra. A través de un ajuste adecuado del borde de rebosamiento, por ejemplo con ayuda de tornillos helicoidales, puede obtenerse una descarga selectiva del lodo flotante.
Además, resulta ventajoso si el depósito de recogida presenta una inclinación, llegando el lodo que llega al depósito de recogida a la unidad de transporte a lo largo de la inclinación.
De este modo, el lodo que entra en este caso por todos lados en el depósito de recogida o el canal de recogida puede conducirse a un embudo de descarga. De esta manera, todo el lodo que entra puede bombearse a través de la unidad de transporte.
Según otra configuración ventajosa de la invención la unidad de transporte es una bomba sumergible. Las bombas sumergibles de este tipo están diseñadas para el uso debajo del agua, y por tanto una bomba sumergible de este tipo puede disponerse por debajo del canal de recogida. Debido a esta posibilidad de disponer la bomba por debajo del nivel de agua se posibilita una forma de construcción compacta de la descarga de lodo.
Según otra forma de realización ventajosa de la invención la unidad de mezcla comprende un agitador con el que puede generarse la corriente de líquido dirigida en sentido contrario a la descarga de lodo.
Un agitador de este tipo consiste normalmente en una hélice cuyo árbol motor se acciona mediante un motor (eléctrico). Mientras que la forma de construcción de la hélice determina el perfil de corriente generado, la velocidad de corriente puede ajustarse a través del número de revoluciones del motor de accionamiento. Un agitador de este tipo representa la posibilidad más sencilla y económica para generar la corriente de líquido deseada.
Según otra forma de realización ventajosa de la invención está previsto un convertidor de frecuencia con el que puede ajustarse el número de revoluciones del agitador.
Cuanto más alto se selecciona el número de revoluciones de la hélice, más intensa es la corriente de convección generada en el tanque de sedimentación. Mientras que en el caso de una corriente de convección reducida se descargan solamente la capa de lodo flotante así como partículas de lodo ligeras que se encuentran próximas a la superficie de agua, una corriente de convección más intensa causa que incluso partículas de lodo más pesadas se arremolinen en capas próximas a la superficie. Por tanto, en caso de un número de revoluciones más alto del agitador también se descargan fracciones de lodo de una densidad más alta. De esta manera es posible determinar la composición del lodo descargado a través de la frecuencia de rotación del agitador.
Esto tiene una importancia especial, cuando la descarga de lodo según la invención se emplea en la clarificación biológica de aguas residuales, y concretamente especialmente en el tanque de aireación. En el tanque de aireación se descomponen partículas de agua residual de alto peso molecular con ayuda de bacterias. Estas bacterias necesitan oxígeno, y por lo tanto ha de garantizarse una ventilación buena del tanque de aireación. La biomasa que se encuentra en el tanque de aireación se designa como el denominado "lodo activo". Dado que las bacterias se reproducen constantemente, la masa del lodo activo aumenta constantemente. Por tanto, a parte del lodo flotante, siempre ha de descargarse también una parte del lodo activo. Con respecto al empleo de la descarga de lodo según la invención en un tanque de aireación, mediante la selección del número de revoluciones del agitador puede determinarse en qué medida los componentes del lodo activo más ligeros también se descargan adicionalmente con respecto al lodo flotante.
Según una configuración preferida de la presente invención pueden estar previstos medios con los que el flotador se fija en una posición horizontal. A través de los componentes de la unidad de mezcla, así como especialmente a través de la bomba sumergible se realiza una carga desproporcionada del flotador, lo que tendría como consecuencia que la descarga de lodo se situaría de manera oblicua en el agua. Sin embargo, para el funcionamiento de la descarga de lodo es necesario que la altura del borde de rebosamiento sea constante alrededor con respecto a la superficie de agua. Por lo tanto, resulta ventajoso prever medios que fijan la descarga de lodo en un plano horizontal.
Pueden estar previstos dos elementos de guiado dispuestos de manera giratoria en la descarga de lodo así como en un dispositivo de fijación, y que transcurren de manera paralela, siendo idéntica la distancia de los ejes de giro en la descarga de lodo y en el dispositivo de fijación, y discurriendo de manera paralela las líneas de conexión de los ejes de giro en la descarga de lodo y en el dispositivo de fijación. Los elementos de guiado están dispuestos en el sentido de un paralelogramo, garantizándose que la orientación horizontal de la descarga de lodo así como del flotador se mantiene independiente con respecto a la altura del nivel de agua.
Resulta especialmente ventajoso cuando al menos uno de los elementos de guiado se forma a través del conducto de salida. De esta manera, se obtiene una forma de construcción especialmente sencilla y económica.
En otra configuración de la presente invención está previsto que al menos uno de los elementos de guiado esté articulado en la descarga de lodo así como en el dispositivo de fijación en dos puntos respectivamente. Debido al apoyo en la pared en dos puntos y al contraapoyo correspondiente en el flotador ya no existe una posibilidad de movimiento lateral de la descarga de lodo en caso de la aparición de momentos de vuelco, y por tanto puede garantizarse de esta manera una posición estable de la descarga de lodo en el agua.
La descarga de lodo descrita puede utilizarse por un lado para la descarga uniforme del lodo flotante, por el otro lado, con una descarga de este tipo pueden seleccionarse fracciones de lodo con respecto a sus propiedades de sedimentación. Cuanto más intensa se selecciona la corriente de convección generada, más elevado será el porcentaje de partículas de lodo evacuadas pesadas. En sentido contrario, solamente se descargan las partículas de lodo más ligeras en caso de una corriente escasa.
El procedimiento según la invención para la selección de fracciones de lodo con respecto a sus propiedades de sedimentación en un tanque de sedimentación comprende las siguientes etapas: En el tanque de sedimentación se genera una corriente de líquido. A través de una descarga de lodo que presenta un borde de rebosamiento dispuesto inmediatamente debajo del nivel de agua se recoge una fracción de lodo de propiedades de sedimentación predeterminadas, que puede descargarse a continuación.
Al contrario de los dispositivos de descarga descritos en el estado de la técnica mediante la corriente de líquido generada en el tanque de sedimentación puede obtenerse una descarga de superficie grande del lodo flotante así como de las fracciones de lodo más ligeras. En este caso solamente se recogen y se descargan partículas de lodo de propiedades de sedimentación determinadas. Mediante la variación de la corriente de líquido generada, especialmente mediante variación de la velocidad de esta corriente puede ejercerse una influencia en la fracción de lodo recogida.
Otros detalles y ventajas de la presente invención se explican a través de varios ejemplos de realización representados en los dibujos. Muestran:
la figura 1, una vista general con respecto al modo de funcionamiento de la descarga de lodo según la invención,
la figura 2, una representación lateral de la descarga de lodo, de la que resulta especialmente evidente, en qué manera puede estabilizarse la descarga de lodo en el agua,
la figura 3, una forma de realización de la invención, en la que el canal de recogida rodea el flotador solo parcialmente,
la figura 4, un ejemplo de realización de la descarga de lodo, en el que el canal de recogida rodea enteramente el flotador.
En la figura 1 está representado el modo de funcionamiento de la descarga de lodo según la invención en una vista general. La descarga 1 de lodo se encuentra en un tanque 2 de sedimentación llenado con agua y lodo, que normalmente es un tanque de aireación. En la superficie de agua se encuentra una capa 3 de lodo flotante. La descarga de lodo presenta un flotador 4 así como una unidad 5 de mezcla. La unidad 5 de mezcla está realizada como agitador, accionándose la hélice del agitador mediante un árbol motor por medio del motor 6. De manera ventajosa, se utiliza un motor eléctrico. La hélice rotante del agitador 5 genera una corriente 7 de líquido dirigida en sentido contrario a la descarga de lodo. Desde capas próximas a la superficie fluye líquido hacia la hélice, y de esta manera se produce una corriente de convección que lleva a que el lodo 3 flotante se mueva hacia la descarga 1 de lodo por todos lados.
El flotador 4 está rodeado de manera total o parcial por un canal 9 de recogida que está dotado en su lado exterior de un borde 8 de rebosamiento que puede ajustarse con respecto a la altura.
A través de este borde de rebosamiento el lodo cae libremente en el canal 9. Mediante tornillos helicoidales puede ajustarse la altura del borde 8 de rebosamiento con respecto al nivel de agua. De este modo puede determinarse cuánto agua se recoge junto con el lodo flotante en el canal 9 de recogida.
En la figura 1 están representados además los componentes de velocidad de un flóculo 10 de lodo en dirección x así como en dirección z. El flóculo de lodo presenta una densidad superior con respecto al agua y por tanto bajaría al fondo del tanque 2 de sedimentación. A través de la corriente 7 de líquido generada por medio de la unidad 5 de mezcla el flóculo de lodo se mueve hacia la superficie de agua. En caso de una velocidad de corriente pequeña el flóculo de lodo se mueve solamente con la velocidad v_{x} 1 reducida hacia la descarga 1 de lodo. Sin embargo, al mismo tiempo baja con la velocidad v_{z} 1. Por lo tanto, la velocidad resultante v_{xz} 1 está dirigida hacia abajo de manera bastante intensa, y por tanto el flóculo 10 de lodo no llega al canal 9 de recogida en caso de una velocidad de corriente pequeña. Eso resulta diferente en caso de velocidades de corriente superiores. Como ejemplo se muestra una velocidad v_{x} 2 horizontal en la que se produce la velocidad v_{xz}2 resultante. En caso de un ajuste correspondiente del borde 8 de rebosamiento el flóculo de lodo puede llegar en este caso al canal 9 de recogida. Mientras que entonces, en caso de una velocidad de corriente pequeña pueden descargarse solamente el lodo flotante así como las fracciones de lodo más ligeras, mediante un aumento de la velocidad de corriente es posible descargar también partículas de lodo más pesadas, y por tanto bajan de una manera más rápida.
Por la figura 2 puede observarse cómo puede bombearse el lodo recogido en el canal 9 de recogida. Para ello está previsto un recorrido 11 oblicuo del fondo del canal 9 de recogida, de manera que el lodo se desliza en la dirección del embudo 12 de descarga. En este caso, la potencia hidráulica del canal es siempre mayor que la cantidad del lodo flotante que entra. En el embudo 12 de descarga se descarga el lodo flotante con una unidad 13 de transporte, preferiblemente una bomba sumergible, a través de un conducto 14 de salida configurado como una tubería o tubería flexible.
En caso de una disposición no centrada de la unidad 13 de transporte y el canal 9 surge el problema de que el flotador ya no se encuentra en la posición de equilibrio. Sin embargo, de este modo ya no sería posible un ajuste exacto de la profundidad de inmersión del vertido. Puede observarse por la figura 2 cómo la descarga de lodo se puede conducir mediante un dispositivo de sujeción de manera que el flotador puede seguir sin problemas cambios con respecto al nivel de agua en el tanque. Al respecto, están previstos dos elementos 15 y 16 de guiado que están articulados en cada caso en un soporte 17 que se encuentra en la descarga 1 de lodo y en un dispositivo 20 de fijación en el lado del borde de tanque. Mediante ejes 18 de giro en el lado de descarga que transcurren de manera transversal, así como mediante ejes 21 de giro en el lado del borde de tanque se posibilita una movilidad de la descarga 1 de lodo en dirección z. En este caso, la distancia de los ejes 18 de giro en el soporte 17 equivale de manera idéntica a la distancia de los ejes 21 de giro en el dispositivo 20 de fijación. Las líneas de conexión de los ejes 18 de giro en el soporte y de los ejes 21 de giro en el dispositivo de fijación discurren de manera paralela. Por lo tanto, el soporte 17, los elementos 15 y 16 de guiado y el dispositivo 20 de fijación forman un paralelogramo, y de este modo se garantiza una fijación de la descarga 1 de lodo en un plano horizontal. El principio del paralelogramo se emplea por ejemplo también en el caso de tableros de dibujo, en los que las reglas siempre mantienen su dirección independientemente de la posición correspondiente.
Además, se evita una inestabilidad lateral en caso de momentos de vuelco mediante el apoyo (20) en el lado de la pared en dos puntos y el contraapoyo (17) correspondiente en el flotador para al menos uno de los elementos 15, 16 de conducción.
Un lado 15 del paralelogramo puede estar configurado como conducto14 de salida, a través del cual sale el lodo flotante. A través del otro lado (16) del paralelogramo puede conducirse el suministro eléctrico de la unidad 5 de mezcla y bomba 13 sumergible.
En la figura 3 está representada la descarga 1 de lodo según la invención visto desde arriba. En este caso, el canal 9 de recogida rodea el flotador 4 solamente de manera parcial. El lodo flotante que llega a través del borde 8 de rebosamiento en el canal 9, se desliza en la dirección del embudo 12 de descarga y allí se capta y se bombea por medio de la bomba 13 sumergible.
En la figura 4 está representada una forma de realización de la descarga 1 de lodo visto desde arriba, en la que el canal 9 de recogida rodea completamente el flotador 4. De este modo, puede entrar lodo por todas las direcciones a través del borde 8 de rebosamiento en el canal 9 de recogida y bombearse.
Según la invención, no solamente puede descargarse el lodo flotante de los tanques de sedimentación, sino también el exceso de lodo. El exceso de lodo, que se descarga habitualmente en el tanque de sedimentación final, representa el producto final de la depuración biológica de aguas residuales. Al descargar el exceso de lodo junto con el lodo flotante en la superficie de tanque del tanque de sedimentación mezclado se produce una selección del lodo descargado, descargándose preferiblemente el lodo ligero.
En el tanque de aireación existen siempre partículas de lodo que son sustancialmente más ligeras que las demás. En caso de que existan muchas partículas ligeras en el tanque de sedimentación, entonces muchas veces en la sedimentación final no se consigue separar completamente el lodo del agua residual. El lodo llega a la salida, entonces se habla de lodo hinchado.
Si con el dispositivo según la invención el exceso de lodo se descarga en un tanque de aireación mezclado en la superficie de tanque, entonces como consecuencia de la característica de corriente se descarga preferiblemente lodo más ligero. De este modo, el lodo más pesado puede enriquecerse en el tanque tal como se desea. El grado de la selección puede controlarse a través de la intensidad de mezcla. Cuanto más pequeña es la velocidad de corriente, más partículas más ligeras se descargan. La intensidad de mezcla se ajusta mediante la potencia de conexión o la velocidad de la hélice.

Claims (9)

1. Descarga de lodo para la descarga de una fracción de lodo que comprende el lodo flotante y una fracción de una densidad mayor en un tanque (2) de sedimentación con un flotador (4), un agitador (5) fijado al flotador para la generación de una corriente (7) de líquido dirigida hacia abajo desde la descarga (1) de lodo, un depósito (9) de recogida fijado al flotador con un borde (8) de rebosamiento que rodea la descarga (1) de lodo de manera total o parcial, así como una unidad (13) de transporte que descarga el lodo que llega al depósito de recogida a través de un conducto (14) de salida, caracterizada porque están previstos dos elementos (15, 16) de guiado dispuestos de manera giratoria en la descarga (17) de lodo así como en un dispositivo (20) de fijación y que transcurren de manera paralela, siendo idéntica la distancia de los ejes (18, 21) de giro en la descarga de lodo y en el dispositivo de fijación y discurriendo las líneas de conexión de los ejes (18, 21) de giro de manera paralela en la descarga de lodo y en el dispositivo de fijación.
2. Descarga de lodo según la reivindicación 1, caracterizada porque el depósito (9) de recogida está configurado como canal de recogida que rodea de manera total o parcial el flotador (4).
3. Descarga de lodo según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque la altura del borde (8) de rebosamiento puede ajustarse con respecto al nivel de agua.
4. Descarga de lodo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el depósito (9) de recogida presenta una inclinación, llegando el lodo que llega al depósito de recogida a la unidad (13) de transporte a lo largo de la inclinación.
5. Descarga de lodo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la unidad (13) de transporte es una bomba sumergible.
6. Descarga de lodo según la reivindicación 1, caracterizada por un dispositivo para el ajuste variable del número de revoluciones del agitador (5), especialmente de un convertidor de frecuencias.
7. Descarga de lodo según la reivindicación 1, caracterizada porque al menos uno de los elementos (15) de guiado se forma por medio del conducto (14) de salida.
8. Uso de una descarga de lodo según la reivindicación 6 para la descarga selectiva de una fracción de lodo de ciertas propiedades de sedimentación, seleccionándose la velocidad de la corriente (7) de líquido generada por el agitador (5) mediante un ajuste correspondiente del número de revoluciones variable del agitador (5) de tal manera que solamente se descargan partículas de lodo de las propiedades de sedimentación de las fracciones de lodo más ligeras que van a descargan de manera selectiva para que pueda enriquecerse una fracción de lodo más pesada en el tanque de sedimentación.
9. Procedimiento para la descarga selectiva de una fracción de lodo que comprende el lodo flotante y una fracción de lodo de densidad mayor de un tanque (2) de sedimentación, caracterizado por las siguientes etapas:
a)
generación de una corriente (7) de líquido en el tanque(2) de sedimentación mediante un agitador (5) con número de revoluciones variable;
b)
recogida de la fracción de lodo que debe descargarse de manera selectiva mediante una descarga (1) de lodo que presenta un borde (8) de rebosamiento dispuesto inmediatamente debajo del nivel de agua;
c)
Descarga de la fracción de lodo recogida
seleccionándose la velocidad de la corriente (7) de líquido generada por el agitador (5) mediante un ajuste correspondiente del número de revoluciones variable del agitador (5) de tal manera que solamente se recoge la fracción de lodo mencionada para que pueda enriquecerse una fracción de lodo más pesada en el tanque de sedimentación.
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