ES2300164B1 - Sistema para la extraccion y llenado de agua de un sistema anaerobio de depuracion de agua por lotes. - Google Patents

Abstract

Sistema para la extracción y llenado de agua de un sistema anaerobio de depuración de agua por lotes.

Comprende un primer (1) y segundo (2, 2a, 2b) contenedor cerrados, uno de los cuales está dotado de medios de llenado de un lote de agua residual a tratar, de medios de agitación para provocar la reacción y la posterior decantación mediante su desactivación, extrayéndose a continuación el agua decantada; estando los contenedores conectados mediante una conducción de biogas (10) para igualar sus presiones; caracterizado porque comprende medios de control de caudal que gobiernan simultáneamente tanto el vaciado del lote de agua depurada en uno de los contenedores y el llenado del otro contenedor con el lote de agua a depurar, como el llenado del lote de agua a depurar y el vaciado del otro contenedor con el agua depurada; para mantener el mismo caudal y volumen de llenado y vaciado durante el ciclo de depuración, manteniéndose la misma presión en los contenedores evitándose la aparición de presiones que pudieran dañarlos.

Description

Sistema para la extracción y llenado de agua de un sistema anaerobio de depuración de agua por lotes.

Objeto de la invención

La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, consiste en un sistema previsto para realizar la extracción y llenado de agua de un sistema anaerobio de depuración de agua por lotes (BATCH) que tiene por objeto mantener el mismo caudal y volumen de llenado y de vaciado de los dos contenedores que convencionalmente se utilizan en los sistemas anaerobios de depuración de agua por lotes durante un ciclo de depuración de forma que se mantenga la misma presión en ambos contenedores al efectuarse el llenado y vaciado de los mismos, evitando la aparición de presiones positivas o negativas que estén fuera de los valores admisibles, evitándose que los contenedores puedan sufrir daños.

La invención es aplicable en la depuración de aguas residuales que utilizan tratamientos biológicos mediante microorganismos anaerobios que degradan la materia orgánica transformándola en biogas, que es una mezcla de metano y dióxido de carbono en ausencia de oxígeno.

Estado de la técnica

Es conocido el empleo de reactores anaerobios secuencial por lotes (ASBR) que prevén el empleo de un contenedor en el que se debe alternar cíclicamente las fases de alimentación o llenado del reactor con el vertido a depurar; reacción, que se realiza mediante medios de agitación del interior del reactor en la que se produce la degradación anaerobia o depuración del vertido y en la que se genera biogas dentro del propio reactor; clarificación, que es la fase en la que el reactor deja de ser agitado, produciéndose una separación de fangos en el fondo y el agua ya depurada en la zona superior y finalmente la extracción de una determinada cantidad de agua clarificada en la zona superior. El siguiente ciclo comienza de nuevo con la fase de alimentación repitiéndose todo el proceso de forma cíclica.

Los reactores de este tipo presentan el problema de que las fases de llenado y extracción, en donde, al estar cerrado el reactor y lleno de biogas, se generan diferencias de presiones en los contenedores que pueden provocar el dañado de los mismos.

Las soluciones propuestas hasta la fecha consisten en hacer una cubierta flotante, que sube o baja junto con el nivel de agua que se va llenando o extrayendo, lo que complica y encarece excesivamente el sistema.

Alternativamente es conocido el documento de patente US 6383371, en el que el nivel de agua no varía, sino que el agua clarificada es extraída por rebose simultáneamente a la alimentación del reactor por la parte inferior con el agua a depurar. Por consiguiente en el sistema descrito en este documento no existen diferencias de nivel dentro del reactor, ya que el agua sale por rebose, y por lo tanto la presión del reactor se mantiene constante. En realidad el sistema descrito en este documento no es un auténtico reactor anaerobio por lotes, ya que en éstos las fases descritas anteriormente (llenado, reacción, clarificación y extracción) deben estar separadas.

El problema que presenta el sistema descrito en este documento, consiste en la simultaneidad de las fases de alimentación y de extracción dentro del propio reactor. Esta simultaneidad genera la contaminación de agua que se está vertiendo con la que se introduce dentro del reactor y que aún no se encuentra depurada. Al mismo tiempo se genera una corriente ascensional entre el agua que entra por la parte inferior y la que rebosa por la parte superior, lo que provoca que una determinada proporción de los fangos del fondo sea arrastrada con el vertido final que son fácilmente arrastrados en una corriente ascensional de agua, ya que los flóculos del fango anaerobio son de baja sedimentabilidad, con densidades similares al agua.

Descripción de la invención

Para evitar los inconvenientes y conseguir los objetivos anteriormente indicados, la invención prevé en un sistema que realiza la extracción y llenado del agua de un sistema anaerobio de depuración por lotes que comprende un primer contenedor cerrado determinado por un depósito (que puede ser o no reactor al mismo tiempo) y un segundo contenedor cerrado constituido por un reactor, pudiéndose intercambiar el orden de los mismos, al menos uno de los cuales comprende, medios de agitación para al activarlos provocar la reacción en la que se produce biogas, y para al desactivarlos decantar las aguas residuales; comprendiendo además medios de extracción del agua depurada tras la decantación; y todo ello de manera que el primer y el segundo contenedor están conectados por su parte superior mediante al menos una conducción del biogas generado en la reacción para igualar las presiones de los contenedores. La novedad de la invención se centra en que tras realizar la reacción se realiza la decantación de forma estática con los medios de agitación inactivos, y mediante medios de control de caudal se realiza de forma simultánea, tanto el vaciado del lote de agua decantada (depurada) en una de los contenedores y el llenado del otro contenedor con el lote de agua a depurar o con el lote de agua depurada; como el llenado del lote de agua a depurar y el vaciado del otro contenedor con el agua depurada; todo ello para mantener el mismo caudal y volumen de llenado y de vaciado en un ciclo de depuración, manteniendo la misma presión en el primer y segundo contenedor y evitando la aparición de presiones positivas o negativas en éstos, ya que si las velocidades de llenado y vaciado son diferentes, a pesar de la existencia de la conducción de biogas que une ambos contenedores para igualar las presiones, provoca la aparición de presiones positivas o negativas en los contenedores.

En la realización básica de la invención se prevé que el primer y segundo contenedor estén constituidos por reactores que tras efectuar la alimentación del segundo reactor con el lote de agua a depurar, simultáneamente con el vaciado del primer reactor que contiene el lote de agua depurada, en dicho segundo reactor se lleva a cabo la posterior reacción, decantación y posterior extracción, que se realiza de forma simultánea con el llenado del primer reactor con el siguiente lote de agua a depurar; repitiéndose a continuación el proceso en el primer reactor y así sucesivamente.

En otra realización de la invención el primer y segundo reactor están unidos mediante conducciones que conectan la parte superior de cada reactor con la parte inferior del otro reactor. Además, dichas conducciones están dotadas de una bomba y una válvula que se mantienen cerradas mientras se realiza el llenado, decantación y vaciado de los reactores, de forma que una vez finalizado el proceso simultáneo de llenado-vaciado de los reactores se abren las válvulas hasta igualar los niveles del primer y segundo reactor y a continuación se activan las bombas para realizar una mezcla completa de los contenidos del primer y segundo reactor. A continuación se produce la reacción simultánea en el primer y segundo reactor y tras llenar el primer reactor con el agua de la reacción del segundo reactor, se efectúa la posterior decantación en el primer reactor y se repite el ciclo comenzando por el llenado-vaciado.

Para realizar la mezcla completa de los contenidos del primer y segundo reactor y la posterior reacción simultánea en los mismos, la invención prevé que el extremo inferior de las conducciones que conectan la parte inferior del primer y segundo reactor con la parte superior del reactor contrario, esté conectado a unos eyectores que realizan la reacción con la circulación del agua entre los dos reactores.

En otra realización de la invención se prevé que el segundo contenedor tenga un volumen ligeramente superior al volumen del lote de agua alimentada en un ciclo que se corresponde a un nivel en el que está previsto un rebosadero incluido en el primer contenedor. Además el volumen de primer contenedor es superior al del segundo contenedor y suficiente para alojar el lote de agua en el que se ha de producir la reacción. En este caso la parte inferior del primer contenedor está unido mediante una conducción con el fondo del segundo contenedor, incluyendo dicha conducción una bomba y una válvula y opcionalmente una válvula antirretorno. El rebosadero está unido con la parte inferior del segundo contenedor de forma que tras realizarse el vaciado y el llenado del primer contenedor y segundo contenedor simultáneamente, todo ello manteniéndose la válvula cerrada, se procede a llenar el segundo contenedor y a continuación se abre la válvula y se activa la bomba para llevar a cabo la reacción pasando el agua a tratar desde el segundo contenedor al primero hasta el nivel en el que sobrepasa el rebosadero. Así, el agua pasa de nuevo al segundo contenedor en el que se realiza simultáneamente la reacción. La bomba se mantiene activa para permitir la recirculación del agua entre los dos contenedores y realizar la reacción, todo ello de forma que se arrastran las espumas flotantes producidas en la reacción del primer contenedor hasta el segundo contenedor cuya recirculación permite su degradación, con lo que se eliminan de forma continua las grasas, flotantes y espumas de la superficie del depósito evitando los problemas habituales que se ocasionan en los reactores anaerobios. A continuación se cierra la válvula una vez transcurrido el tiempo de reacción.

Esta realización tiene la gran ventaja de que al incorporar el rebosadero, el nivel del agua del primer contenedor está por encima del nivel del segundo, con lo que se facilita la agitación del agua con el consiguiente ahorro eléctrico. Además se minimiza el VER del reactor (ratio entre volumen de llenado y volumen global de reacción).

En esta realización los medios de agitación empleados son preferentemente eyectores incluidos en ambos contenedores, de forma que el extremo de la conducción, que conecta la parte inferior del primer y del segundo contenedor, está conectado al eyector del primer contenedor, en tanto que la conducción que conecta la parte inferior del segundo contenedor con la superior del primer contenedor está conectado al eyector del segundo contenedor para realizar la reacción con la recirculación del agua entre los dos contenedores de una forma más eficaz.

En una variante de la realización descrita anteriormente, se prevé que en la conducción que une la parte inferior del primer y segundo contenedor se conecten medios de calentamiento por los que se hace circular la totalidad o parte del agua a tratar mediante la bomba, recirculándose el agua del segundo contenedor durante un tiempo previamente fijado que, por ejemplo, se corresponde con el tiempo de llenado de dicho segundo reactor, de forma que se permite acondicionar el agua antes de ser tratada mediante su calentamiento.

En esta realización se prevé que el sistema pueda incorporar un dosificador de reactivos de control de alcalinidad y/o nutrientes conectado en la misma conducción.

Otra variante de la invención prevé que el segundo reactor esté ubicado concéntricamente y en el interior del primer reactor para generar un flujo ascendente y con una distribución uniforme.

En una última realización de la invención se prevé que la salida del agua ya depurada en uno de los contenedores esté conectada al otro contenedor, con lo que se llena al mismo tiempo que se vacía el contenedor en el que se ha hecho la depuración. En este caso, la salida del segundo contenedor se hace pasar a través de un intercambiador de calor por el que también discurre la conducción de entrada del lote de agua a depurar, realizándose el llenado del contenedor en el que entra el agua a depurar, con el mismo volumen y caudal que se efectúa el vaciado del contenedor que fue llenado con el agua ya depurada en el contenedor al que ahora entra el agua a depurar.

En diferentes realizaciones se ha comentado que los agitadores están constituidos por eyectores situados en el fondo de los reactores, pero también cabe la posibilidad de que estos estén constituidos por cualquiera de los agitadores de mercado como son los agitadores verticales o los agitadores que aprovechan el biogas generado.

En cualquiera de las realizaciones descritas los medios de extracción del agua clarificada pueden estar constituidos por una válvula y el llenado del agua a depurar se efectúa mediante una bomba, de forma que los medios de medida de caudal gobiernan el funcionamiento de dichos elementos para conseguir que el caudal y volumen de llenado y vaciado sea el mismo. Así por ejemplo los medios de medida de caudal comprenden un presostato de medida de la presión del biogas que actúa sobre la válvula de salida y sobre un variador de frecuencia que está conectado a la bomba de llenado del reactor, para igualar el volumen del caudal de vaciado y llenado manteniendo una determinada presión en el interior de los reactores. Para realizar el vaciado también se puede utilizar una bomba de forma que los medios de medida de caudal gobiernan su funcionamiento de manera simultánea con el de la bomba de entrada. La invención también prevé el empleo de caudalímetros en lugar de un presostato para proporcionar una señal que se envía al variador de frecuencia que actúa sobre las bombas ajustando los caudales de ambas. Obviamente para que los caudales y volúmenes de vaciado y llenado sean los mismos se pueden utilizar variadores mecánicos u otros sistemas de regulación de caudal convencionales como puede ser un medidor de nivel en cada reactor que actúa sobre la válvula de vaciado y sobre la bomba de llenado.

El sistema de la invención prevé un medio original de extracción del agua que está constituido por un medio flotante formado por un flotador unido a una tubería que se mantiene por debajo del nivel del agua y que está dotada de un tramo que queda ubicado por encima del nivel del agua del que sale un tubo que, mediante una articulación flexible y mediante un tramo extremo, se conecta con el exterior del contenedor para al empezar a llenarse el contenedor que está vacío y aumentar la presión del biogas, esta presión sumerge el tramo de tubería que se encuentra por encima del nivel del agua, con lo que se llena de agua produciéndose la salida del agua depurada al exterior con un caudal igual al de llenado hasta que disminuye la presión del biogas cuando se corta la entrada de agua a tratar.

En estos medios de extracción flotantes la invención prevé que el tramo de tubería que se encuentra por encima del nivel del agua esté conectado a un tubo flexible que a su vez se conecta con la atmósfera mediante una válvula automática que se mantiene cerrada durante el vaciado del agua y se abre para permitir la entrada de aire y finalizar el vaciado.

A continuación para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma, se acompañan una serie de figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención.

Breve enunciado de las figuras

Figura 1.- Muestra una vista esquemática del primer ejemplo de realización de la invención en el que la depuración se realiza alternativamente en cada uno de los contenedores para cada uno de los lotes de agua a depurar.

Figura 2.- Muestra una representación esquemática de un segundo ejemplo de realización en el que la reacción se realiza de forma simultánea en ambos contenedores mientras que la decantación únicamente se efectúa en uno de los contenedores.

Figura 3.- Presenta esquemáticamente un tercer ejemplo de realización de la invención en el que la reacción se realiza, al igual que en el caso de la figura 2, de forma simultánea en los dos contenedores, pero en este caso está optimizado para reducir el tiempo de decantación y la energía necesaria para el funcionamiento de los medios de agitación.

Figura 4.- Representa esquemáticamente un cuarto ejemplo de realización en el que se preacondiciona mediante calentamiento el agua a depurar.

Figura 5.- Representa esquemáticamente un quinto ejemplo de realización de la invención en el que también se aprecondiciona, mediante calentamiento el agua a depurar.

Figura 6 y 7.- Muestran un ejemplo de realización de los medios de extracción del agua clarificada o depurada que están constituidos por medios flo-
tantes.

Descripción de la forma de realización preferida

A continuación se realiza una descripción de la invención basada en las figuras anteriormente comentadas.

En la figura 1 se muestra un primer ejemplo de realización en el que se utilizan dos contenedores constituidos por dos reactores 1 y 2 dispuestos en paralelo. Para su descripción se parte del hecho de que por ejemplo el reactor 1 se encuentra lleno de un lote de agua a depurar y el 2 vacío, de forma que a continuación se activa el agitador 19 de los microorganismos en suspensión con el agua a degradar produciéndose la reacción del agua a depurar. A continuación el agitador vertical 19 se para, permitiendo la decantación de los fangos anaerobios y produciéndose una clarificación del agua en la parte superior. Terminada la decantación hasta un nivel del manto de fango suficiente, se realiza el llenado del reactor 2 y el vaciado simultáneo del reactor 1 del agua ya clarificada y depurada hasta los límites deseados. La alimentación se realiza por tanto a través de la bomba de llenado 9 y del conducto 3 que alimentan el reactor 2. Simultáneamente al llenado del reactor 2 se produce el vaciado del reactor 1 por la salida 4 mediante un sistema de extracción flotante que puede ser cualquiera de los existentes en el mercado y ampliamente utilizados en reactores secuenciales fundamentalmente en los de tipo anaerobio. También puede utilizarse un sistema de extracción flotante específicamente diseñado como es el representado en la figura 6, y cuyo funcionamiento será descrito al final de este apartado que genéricamente consiste en un flotador 5, un vertedero 6 que recoge el agua por debajo del nivel del agua 8 y un tubo 7 de descarga, que es flexible o que permite su giro mientras el flotador se desplaza verticalmente a medida que varía el nivel del agua 8.

Los dos reactores están comunicados por la parte superior mediante una tubería 10, para equilibrar las presiones del biogas generado en el proceso de fermentación anaerobia que se produce al efectuar la reacción mediante el accionamiento del agitador vertical. Al llenarse el reactor 2, al mismo tiempo que se vacía el reactor 1, el biogas pasa del reactor 2 al 1. Si el volumen de llenado del reactor 2 coincide exactamente con el volumen de vaciado del reactor 1, y ambos se producen al mismo caudal, dado que los depósitos están equilibrados en sus presiones por la tubería 10, no se produce ninguna presión negativa o positiva en el reactor 1 que se está vaciando. La tubería 20 está a su vez conectada a la línea de biogas 41 habitual en cualquier reactor anaerobio.

Para conseguir que el caudal de salida 4 sea el mismo que el de llenado por 3, se emplean dispositivos comerciales como por ejemplo puede ser la disposición de un presostato 11 que mide la presión del biogas y actúa sobre una válvula 12 de regulación de salida, de forma que se mantiene siempre durante el vaciado y llenado simultáneo una presión por encima de la que podría dañar el depósito. Este presostato también podría actuar sobre un variador de frecuencia que actuará a su vez sobre la bomba de llenado 9, de forma que proporciona un caudal y volumen de llenado muy aproximado al de vaciado.

Otra posibilidad de regulación más precisa consiste en actuar sobre la válvula de salida 12 o sobre la bomba de llenado 9 en función de medios de medida de nivel de ambos reactores o de mediciones de caudal de entrada y salida.

Un sistema simple de regulación que aprovecha el incremento de presión que se produce en los reactores durante el llenado de uno de ellos es el representado en las figuras 6 y 7 que tal y como ya se ha comentado será descrito al final de este apartado.

Una vez que ha sido llenado el reactor 2 se puede comenzar la reacción activando el agitador 20. Durante todo el tiempo de reacción del reactor 2, el reactor 1 debe estar a la espera hasta su llenado mediante la bomba 13, ya que se acaba de vaciar, y por tanto no tiene agua para ser depurada y su llenado no se puede producir hasta que termine la reacción del reactor 2 y se proceda a su vaciado por el sistema de extracción 12.

Mediante la realización descrita se resuelven los problemas de decantación, al hacerse en régimen inicialmente estático, sin crear presiones negativas, pero existen tiempos muertos de espera.

Una solución para evitarlos tiempos muertos de espera se representa en la figura 2, en la que los dos reactores 1 y 2 se pueden agitar mediante los agitadores 19 y 20 ya descritos, aunque parte de la potencia de agitación, o en su totalidad, se puede sustituir por los eyectores de fondo 17 y 18. Estos eyectores pueden ser cualquiera de los existentes en el mercado.

El funcionamiento de esta segunda realización, prevé que mientras se llena el reactor 2 mediante la bomba 9 a través de la conducción 3, se va vaciando el reactor 1 mediante el mismo procedimiento ya descrito para la figura 1, y lógicamente una vez que se ha terminado la decantación y en la parte superior existe un volumen suficiente de agua clarificada.

En este ejemplo de realización la agitación para provocar la reacción se efectúa mediante eyectores 17 y 18 previstos en el fondo de los reactores 1 y 2 respectivamente. El eyector 18 está conectado mediante una bomba 14 y válvula 38 a la parte superior del reactor 1, y de igual manera el eyector 18 del reactor 1 está conectado a la parte superior del reactor 2 mediante una bomba 15 y una válvula 39.

Así, durante el proceso de llenado y vaciado las válvulas 38 y 39 están cerradas. Una vez que ha finalizado el proceso de llenado y extracción simultánea de los dos reactores, se abren las válvulas 38 y 39, hasta igualar los niveles de los dos depósitos, entrando a continuación en funcionamiento las bombas de recirculación 14 y 15 del sistema de agitación 17 y 18. De esta forma se consigue que los dos reactores realicen una mezcla completa de sus contenidos, como si fueran un único reactor, por lo que se puede realizar la reacción en el volumen total de la suma de ambos. Así el reactor 1 permanece inactivo durante el tiempo de reacción del reactor 2. Una vez finalizada la reacción, la extracción se puede realizar por cualquiera de los dos, siendo necesario solo una unidad de extracción 7, como la ya descrita o como la que será descrita con posterioridad. En esta realización la unidad de extracción 7 se ha dispuesto en el reactor 1, aunque obviamente podría ubicarse en el reactor 2.

Previo a la extracción del agua depurada, ha de llenarse el reactor 1 y vaciar el 2, con un volumen de agua igual al que de nuevo entrará en el próximo ciclo al reactor 2. Para hacer este trasvase se activa la bomba 15 cerrando la válvula 38. Una vez terminado el trasvase se cierra la válvula 39, estando el reactor preparado para la decantación de vertido hasta conseguir un volumen de agua clarificada en la parte superior y su posterior extracción 4 mientras se produce el llenado simultáneo del reactor 2 mediante la bomba 9 y a través del conducto 3.

El punto de aspiración de las bombas de recirculación 14 y 15 se puede realizar lo más alto posible, compatible con las osciliaciones de nivel de los depósitos, para que el flujo dentro de los reactores sea ascendente, consiguiéndose de esta forma un ahorro energético y mejoras microbiológicas conocidas.

Uno de los problemas que presenta la realización descrita con ayuda de la figura 2, es que la oscilación del volumen de agua en un ciclo repercute en la mitad del volumen de reacción, es decir en un solo reactor, que en este caso es el reactor 1. Esto origina un ratio entre el volumen extraído y el volumen total del tanque de reacción (VER) alto. A menudo esto puede representar un problema al obligar a unos tiempos de decantación excesivos. Para evitar este inconveniente la invención cuenta con un reactor 1 y un depósito 2a, que es el que recibe el vertido a tratar. El reactor 1 se dimensiona para el volumen de reacción necesario, es decir, un volumen equivalente a la suma de los volúmenes de reacción previstos en los reactores 1 y 2 de la figura 2. Del reactor 1 se extrae el volumen del agua depurada, con lo que el VER se reduce sustancialmente, respecto del de la figura 2.

El contenedor 2a presenta un volumen ligeramente superior al volumen de agua alimentada en un ciclo, y su parte inferior está conectada al eyector 17 del reactor 1 mediante una válvula de retorno 23 una bomba 22 y una válvula 21. Además en esta realización en el reactor 1 se prevé un rebosadero 24 que mediante una conducción 25 comunica con el eyector 18 del depósito 2a.

Mientras el depósito 2a se llena mediante la bomba 9 y a través del conducto 3, el agua ya depurada se vierte por la salida 4 del reactor 1, de forma simultánea y tal y como se describió en las figuras 1 y 2. Durante este periodo se cierra la válvula 21 para mantener independizados los reactores 1 y 2a. Si el contenedor o reactor 2a está en un nivel inferior al reactor 1 puede ser suficiente con la incorporación de la válvula antirretorno 23, que evita que el agua pase del reactor 1 al 2a. Una vez que se ha extraído el agua del reactor 1, se procede a llenarlo con el vertido almacenado en el reactor 2a. Para ello se abre la válvula 21 y se pone en marcha la bomba 22 que está unida al sistema de agitación 17, como en la figura 2. El nivel en el reactor 1 entonces asciende hasta un máximo que se sitúa en un rebosadero o vertedero 24. Una vez que el vertido ha alcanzado el nivel del rebosadero 24, se ha completado el trasvase del agua a tratar del depósito 2a al reactor 1, pero la bomba 22 sigue en marcha durante toda la etapa de reacción y hasta la decantación y extracción. Dado que el rebosadero 24 está conectado mediante la tubería 25 con el eyector 18 del contenedor 2a se establece una recirculación entre los dos reactores de forma que el agua se va extrayendo en continuo de la superficie 8 en donde se suelen acumular las grasas, espumas y todo tipo de flotantes. El caudal de recirculación es obligado a rebosar por el perfil superior 40 del rebosadero 24, arrastrando dichos flotantes hasta el contenedor 2a. La bomba 22 los introduce de nuevo en el reactor 1 desde la parte inferior, dando por tanto un tiempo de contacto a dicha materia con los microorganismos anaerobios para su degradación.

Es de destacar, que dado que el nivel en el reactor 1, durante la fase de reacción, está por encima del nivel de agua en el contenedor 2a, es posible aprovechar la energía de caudal de agua vinculado en recirculación por el conducto 25 para agitar el interior del contenedor 2a mediante el eyector 18, que distribuye el agua recirculada desde el conducto 25 con el consiguiente ahorro eléctrico.

Cuando se ha completado el tiempo de reacción, se cierra la válvula 21 y de nuevo el depósito 2a queda con su nivel mínimo listo para ser llenado simultáneamente a la extracción que se realiza por la salida 4 del reactor 1.

En la figura 4 se muestra una variante de la realización de la figura 3, en la que se incluye un intercambiador de calor 26 para el acondicionamiento mediante calentamiento del agua a depurar y un dosificador de reactivos 29, que se complementa con unas válvulas 27 y 28.

Durante el periodo de llenado del depósito 2a, la bomba de recirculación 22 está funcionando, la válvula 28 abierta y la 27 cerrada. De esta forma se agita el contenido del contenedor 2a con la misma bomba 22 que se utilizará posteriormente para agitar todo el reactor. En este punto cabe señalar que la bomba 22 puede estar constituida por varias en paralelo, pudiéndose en ese caso decidir, cuantas funcionan simultáneamente en esta fase. En paralelo con la impulsión de la bomba 22 se coloca el intercambiador de calor 26, desviándose parte o la totalidad del agua veiculada a través del mismo. Una vez que se ha terminado la fase de llenado, se decide si se desea continuar durante un tiempo más con la tapa de calentamiento y preadificación, o si se pasa directamente a alimentar al reactor 1, para lo que basta con cerrar la válvula 28 y abrir la 27 comenzando el ciclo ya descrito en la figura 3.

Paralelamente al calentamiento se dosifican reactivos mediante el dosificador 29 necesarios para la actividad biológica, con punto de inyección en la impulsión de la bomba 22. Por consiguiente en esta realización el vertido es preacondicionado antes de la alimentación al reactor 1, favoreciendo su precalentamiento y su preacidificación durante el tiempo que se encuentra almacenado, lo cual es especialmente útil en el caso en el que la entrada de un lote de agua en el reactor pueda desestibilizar el equilibrio térmico y microbiológico, por lo que sería necesario realizar su precalentamiento.

Una variante a la realización de la figura 3, no representada en las figuras, consiste en introducir el contenedor 2a en el interior del reactor 1 manteniendo el resto igual. En este caso el contenedor 2a no tendría cubierta sino que lógicamente sería común a los dos, y el agua del reactor 1 rebosaría por el borde superior del 2a, generando la recirculación descrita en la figura 3. La ventaja de esta disposición es el generar un flujo ascendente con una distribución uniforme.

En la figura 5 se muestra otra realización similar a la de la figura 3, pero en este caso la salida 4 del reactor 1 se conecta al contenedor 2b. En este caso el vaciado de este tanque, mediante la bomba 9a, se simultanea con el llenado del reactor 1, mediante la bomba 9b, ambas bombas reguladas para dar el mismo caudal produciéndose en este momento la compensación de las presiones de biogas por la tubería 10. También se produce el vaciado del reactor 1 a través del decantador de extracción 7 simultáneamente al llenado del contenedor 2b, al conducirse el volumen de agua de un depósito a otro directamente por la tubería 4, compensándose de nuevo las presiones. En esta realización el depósito 2b sirve de tanque y de almacenamiento del vertido ya depurado. En este diseño es suficiente con que el depósito 2b tenga un volumen un poco superior al del volumen de agua de un lote del proceso.

Por consiguiente en este caso cuando en el ciclo de funcionamiento llega el momento de llenar el reactor 1 para el comienzo de un nuevo ciclo, se procede al vaciado simultáneo del contenedor 2b, de forma que en ese momento se produce de nuevo la compensación de presiones de biogas a través del conducto 10. Esto se puede realizar de forma sencilla sin más que los caudales de las bombas de llenado 9b y de vaciado 9a coincidan según cualquiera de los dispositivos ya descritos con anterioridad, preferiblemente caudalímetros que actúan sobre variadores de frecuencia.

En esta realización la salida de agua depurada 53 procedente del contenedor 2b se hace pasar a través de un intercambiador de calor 52, a través del cual también discurre el conducto 3 de entrada al reactor 1.

Esta configuración tiene la ventaja de que antes de su vertido final, se utiliza para calentar el vertido de agua a tratar en la entrada 3 del reactor 1. Para ello se aprovecha la simultaneidad en el tiempo de los dos vertidos, lo que facilita la reacción de la transferencia de calor.

En cualquiera de las realizaciones descritas, en el caso de que se refiera a una mezcla completa en vez de a un flujo ascendente se puede sustituir los sistemas de agitación mediante bombas y eyectores por agitadores mecánicos o mediante biogas, ampliamente utilizados en el mercado. En este caso las bombas tendrían la función únicamente de trasvase entre depósitos y nueva agitación. Esta variante no altera la filosofía general de trabajo descrita en la presente invención.

Por último, se describe un sistema flotante de extracción de agua que es aplicable en cualquiera de las realizaciones descritas.

El sistema descrito en las figuras 6 y 7, consta del flotador 5 ya comentado anteriormente, que es solidario del vertedero 6 que está constituido por una tubería de recogida de agua 31 situada por debajo del nivel de agua 8 y que incorpora un tramo de tubería 32 en "U" invertida que sale por encima del nivel 8 de agua, estableciéndose un sifón que está conectado mediante una tubería 33 hasta la salida en la que se prevé un punto de articulación 34 que permite que el dispositivo pueda variar su posición entre los niveles de agua máxima 8a y de agua mínima 8b.

Mediante esta configuración, cuando el reactor se empieza a llenar, la presión de biogas aumenta en ambos. Si el incremento de presión es suficiente para vencer la columna de agua de la tubería 32 que se encuentra por encima del nivel de agua, dicho agua llegará hasta dicha tubería 32 estableciéndose un sifón y saliendo el agua por una tubería 33 hasta la salida. Además para extraer el aire acumulado en el tramo 32 en "U" invertida, se coloca una tubería flexible 35 conectada con la atmósfera y una válvula automática 42 o ventosa.

Cuando el vertido deja de entrar en el reactor, la presión del biogas en ambos disminuye, con lo que el nivel dentro del tramo 32 baja, rompiendo el sifón producido a través de la conducción 35 y dejando salir el vertido por 33.

Con este sistema se obtiene una forma fácil de sincronizar la entrada y salida en los reactores de forma automática. Además este dispositivo se puede completar con mediciones de nivel y/o caudal en ambos depósitos, para compensar las fugas y/o producciones de biogas durante el periodo de extracción. Estos dispositivos de medición controlan que el volumen de vertido que ha entrado en el reactor sea el mismo que sale del otro reactor, parando la bomba de llenado cuando ha llegado al valor del volumen a tratar, y permitiendo que el sistema de extracción siga funcionando hasta que llegue al nivel mínimo de agua 37, equivalente al volumen que se desea vaciar, normalmente igual al que ha entrado en el otro reactor. Para que la bajada de presión que se produce al dejar de entrar vertido y seguir extrayendo no rompa el sifón, se prevé la incorporación de la válvula 42 que se mantiene cerrada, manteniendo por tanto cerrado el sifón, hasta que llegue al nivel mínimo de agua 8b o se haya vaciado el volumen deseado. En dicho momento la válvula 42 se abre, entrando aire por el conducto 35 que rompe el sifón lo que determina la finalización de extracción de agua.

Claims (17)

1. Sistema para la extracción y llenado de agua de un sistema anaerobio de depuración de agua por lotes, que comprende un primer contenedor cerrado determinado por un reactor (1) y un segundo contenedor cerrado seleccionado entre un reactor (2) y un depósito (2a, 2b), al menos uno de los cuales comprende medios de llenado o alimentación de un lote de agua residual a tratar, medios de agitación para al activarlos provocar una reacción que produce biogas y para al desactivarlos decantar las aguas residuales, y medios de extracción del agua depurada tras la decantación; estando el primer contenedor (1) conectado al segundo, (2, 2a, 2b) mediante al menos una conducción del biogas (10) generado, para igualar las presiones de los contenedores; caracterizado porque tras finalizar la reacción se realiza la decantación de forma estática con los medios de agitación (15, 14, 17, 18, 19, 20) inactivos, y mediante medios de control de caudal se realiza simultáneamente tanto el vaciado del lote de agua decantada (depurada) en uno de los contenedores (1, 2, 2a, 2b) y el llenado del otro contenedor (1, 2, 2a, 2b) con el lote de agua del siguiente lote de agua seleccionado entre el siguiente lote de agua a depurar y el lote de agua ya depurada, como el llenado del lote de agua a depurar y el vaciado del otro contenedor con el lote de agua depurada para mantener el mismo caudal y volumen de llenado y de vaciado en el ciclo de depuración, manteniendo la misma presión en el primer y segundo contenedor evitando la aparición de presiones positivas o negativas en éstos.

2. Sistema para la extracción y llenado de agua de un sistema anaerobio de depuración de agua por lotes, según reivindicación 1, caracterizado porque el primer (1) y segundo (2) contenedores están constituidos por reactores, y tras efectuar la alimentación del segundo reactor (2), simultáneamente con el vaciado del primer reactor (1), en dicho segundo reactor (2) se lleva a cabo la posterior reacción, decantación y posterior extracción que se efectúa simultáneamente con el llenado del primer reactor; repitiéndose a continuación el proceso en el primer reactor (1) y así alternativamente.

3. Sistema para la extracción y llenado de agua de un sistema anaerobio de depuración de agua por lotes, según reivindicación 1, caracterizado porque el primer (1), y segundo reactor (2) están unidos mediante conducciones que conectan la parte superior de cada reactor con la parte inferior del otro reactor, incluyendo dichas conducciones una bomba (14, 15) y una válvula (38, 39), que se mantienen cerradas mientras se realiza el llenado, decantación y vaciado de los reactores.

4. Sistema para la extracción y llenado de agua de un sistema anaerobio de depuración de agua por lotes, según reivindicación 3, caracterizado porque una vez finalizado el proceso simultáneo de llenado-vaciado de los reactores (1 y 2) se abren las válvulas hasta igualar los niveles del primer (1) y segundo reactor (2) y a continuación se activan las bombas (14, 15) para realizar una mezcla completa de los contenidos del primer (1) y segundo reactor (2); seguidamente se produce la reacción simultánea en el primer (1) y segundo reactor (2) y tras llenar el primer reactor (1) con el agua de la reacción del segundo reactor (2), se efectúa la posterior decantación en el primer reactor (1) y se repite el llenado-vaciado.

5. Sistema para la extracción y llenado de agua de un sistema anaerobio de depuración de agua por lotes, según reivindicación 1, caracterizado porque los medios de agitación están seleccionados entre agitadores verticales (19, 20), eyectores (18 y 19) situados en el fondo de los reactores y agitadores que aprovechan el biogas generado.

6. Sistema para la extracción y llenado de agua de un sistema anaerobio de depuración de agua por lotes, según reivindicaciones 4 y 5, caracterizado por cuando los medios de agitación son eyectores (17, 18) el extremo inferior de las conducciones que conectan la parte inferior del primer (1) y segundo reactor (2) con la parte superior del otro reactor, (segundo y primero), está conectado con los eyectores (17 y 18) para realizar la reacción con la circulación de agua entre los dos reactores.

7. Sistema para la extracción y llenado de agua de un sistema anaerobio de depuración de agua por lotes, según reivindicación 1, caracterizado porque el segundo contenedor (2a) tiene un volumen ligeramente superior al volumen del lote de agua alimentada en un ciclo correspondiente a un nivel en el que está previsto un rebosadero (24) incluido en el primer contenedor (1) y el volumen de éste es superior al del segundo contenedor (2a) y suficiente para alojar el lote de agua en el que se ha de producir la reacción; estando la parte inferior del primer contenedor (1) unido mediante una conducción con el fondo del segundo contenedor (2a), e incluyendo dicha conducción una bomba de recirculación (22) y selectivamente una válvula (21) y/o una válvula antirretorno (23); y estando el rebosadero (24) unido con la parte inferior del segundo contenedor (2a); habiéndose previsto que tras realizarse el vaciado-llenado del primer contenedor (1) y el segundo contenedor (2a) simultáneamente, manteniéndose la válvula (21) cerrada, se procede a llenar el segundo contenedor (2a) y a continuación se abre la válvula (21) y se activa la bomba (22) para llevar a cabo la reacción pasando el agua a tratar desde el segundo contenedor (2a) al primer (1) hasta el nivel en el que sobrepasa al rebosadero, pasando de nuevo al segundo contenedor (2a) en el que se realiza simultáneamente la reacción, y manteniéndose la bomba (22) activa para permitir la recirculación del agua entre los dos contenedores y arrastrar las espumas flotantes producidas en la reacción del primer contenedor permite su degradación, cerrándose a continuación la válvula (22) una vez transcurrido dicho tiempo de reacción.

8. Sistema para la extracción y llenado de agua de un sistema anaerobio de depuración de agua por lotes, según reivindicaciones 5 y 7, caracterizado porque cuando los medios de agitación son eyectores (17, 18) el extremo de la conducción que conecta la parte inferior del primer (1) y segundo contenedor (2a), está conectada al eyector (17) del primer contenedor (1), y porque el extremo inferior de la conducción que conecta la parte inferior del segundo contenedor (2a) con la superior del primer contenedor (1) está conectado al eyector (18) del segundo contenedor, para realizar la reacción con la recirculación del agua entre los contenedores.

9. Sistema para la extracción y llenado de agua de un sistema anaerobio de depuración de agua por lotes, según reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque en la conducción que une la parte inferior del primer y segundo y segundo contenedor se conectan medios (26) de calentamiento por los que se hace circular la totalidad o parte del agua a tratar mediante una bomba (22), recirculándose el agua hacia el segundo contenedor (2a) durante un tiempo previamente fijado que selectivamente se corresponde con el tiempo de llenado de dicho segundo contenedor (2a) para acondicionar el agua antes de ser tratada.

10. Sistema para la extracción y llenado de agua de un sistema anaerobio de depuración de agua por lotes, según reivindicación 9 caracterizado porque comprende un dosificador de reactivos (29) de acidificación.

11. Sistema para la extracción y llenado de agua de un sistema anaerobio de depuración de agua por lotes, según reivindicaciones 7 a 10 caracterizado porque el segundo reactor (2a) está ubicado concéntricamente en el interior del primer reactor, para generar un flujo ascendente con una distribución uniforme.

12. Sistema para la extracción y llenado de agua de un sistema anaerobio de depuración de agua por lotes, según reivindicación 1, caracterizado porque la salida del primer contenedor (1) está conectada al segundo contenedor (2b) que se llena al mismo tiempo que se vacía el agua depurada en el primer contenedor (1), y la salida del segundo contenedor (2b) discurre a través de un intercambiador de calor (52) por el que también discurre la conducción (3) del lote de agua a depurar del primer contenedor (1) para su precalentamiento antes de ser tratada.

13. Sistema para la extracción y llenado de agua de un sistema anaerobio de depuración de agua por lotes, según reivindicación 1, caracterizado porque los medios de extracción del agua clarificada, son medios flotantes.

14. Sistema para la extracción y llenado de agua de un sistema anaerobio de depuración de agua por lotes, según reivindicación 13, caracterizado los medios de extracción flotantes comprenden un flotador (5) unido a una tubería (31) que se mantiene por debajo del nivel del agua (8) y que está dotada de un tramo (32) que queda ubicado por encima del nivel del agua del que sale un tubo (33) que mediante una articulación flexible (34) se conecta con el exterior del contenedor (1, 2, 2a, 2b), para al empezar a llenarse el contenedor que está vacío y aumentar la presión del biogas, esta presión sumerge el tramo de tubería (32) que se encuentra por encima del nivel (8) del agua produciéndose la salida del agua al exterior para vaciarse el agua decantada con un caudal igual al de llenado mediante el gobierno de la bomba de llenado (9), todo ello hasta que disminuye la presión del biogas cuando se corta la entrada de agua a tratar.

15. Sistema para la extracción y llenado de agua de un sistema anaerobio de depuración de agua por lotes, según reivindicación 14, caracterizado el tramo (32) de tubería que se encuentra por encima del nivel de agua (8) está conectado a un tubo flexible (35) conectado con la atmósfera mediante una válvula automática (42) que se mantiene cerrada durante el vaciado del agua y se abre para permitir la entrada de aire y finalizar dicho vaciado.

16. Sistema para la extracción y llenado de agua de un sistema anaerobio de depuración de agua por lotes, según reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque los medios de extracción del agua clarificada comprenden una válvula y los medios de medida de caudal comprenden un presostato (11) de medida de la presión del biogas que selectivamente actúa sobre la válvula y sobre un variador de frecuencia que está conectado a la bomba (9) de llenado del contenedor para igualar el volumen y caudal de vaciado y llenado.

17. Sistema para la extracción y llenado de agua de un sistema anaerobio de depuración de agua por lotes, según reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque los medios de medida de caudal comprenden un medidor de nivel en cada contenedor que actúa sobre la válvula de vaciado y sobre la bomba de llenado para igualar el caudal de vaciado al de llenado.