ES2305921T3 - Bioreactor de membrana y procedimiento para el tratamiento de aguas residuales. - Google Patents
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Abstract
Bioreactor de membrana para la limpieza de, en particular, aguas residuales comunales, con un depósito (1) de activación en el que las sustancias contaminantes pueden ser degradadas por microorganismos mediante procesos de metabolismo aerobios, y con al menos un dispositivo (6) de filtrado dispuesto en un conducto de alimentación del depósito (1) de activación, estando dispuesta al menos una membrana (2) en el depósito (1) de activación para la retención de los microorganismos en el depósito (1) de activación, caracterizado porque el dispositivo de filtrado presenta una máquina (6) de micro tambor cribador a modo de criba fina con un paso de malla de 150 mum a 350 mum, presentando la máquina (6) de micro tambor cribador un tambor (8) accionable, provisto de varios cestos (11) de filtración, en el cual desemboca un conducto (10) de alimentación de aguas residuales y un depósito de desagüe unido con el depósito (1) de activación, y porque a la máquina (6) de micro tambor cribador está asignado un dispositivo para la limpieza continua o discontinua de la máquina (6) de micro tambor cribador con aire comprimido y/o con agua residual cribada como chorro de agua.
Description
Bioreactor de membrana y procedimiento para el
tratamiento de aguas residuales.
La invención se refiere a un bioreactor de
membrana para la limpieza de, en particular, aguas residuales
comunales, con un depósito de activación en el que las sustancias
contaminantes pueden ser degradadas por microorganismos mediante
procesos de metabolismo aerobios, y con al menos un dispositivo de
filtrado dispuesto en un conducto de alimentación del depósito de
activación, estando dispuesta al menos una membrana en el depósito
de activación para la retención de los microorganismos en el
depósito de activación. La invención se refiere además a la
utilización de un filtro en un bioreactor de membrana de esta clase
y a un procedimiento para la limpieza de aguas residuales.
Las sustancias contaminantes y los compuestos de
carbono, de fósforo o de nitrógeno pueden ser degradados en
instalaciones de tratamiento de aguas residuales mediante
microorganismos. Este tipo de procedimientos están descritos por
ejemplo en el documento DE 41 09 815 A1 o el DE 44 37 386 A1. La
degradación de estas impurezas se efectúa generalmente en un
depósito de activación que debido a la aportación de oxígeno (del
aire) para los procesos de metabolismo aerobios con frecuencia
también reciben el nombre de depósitos de aireación. El fango
activado se puede separar a continuación mediante sedimentación en
depósitos de clarificación final y ser nuevamente retornado al
depósito de activación. Con frecuencia se necesitan además otros
procesos de filtrado antes de que las aguas residuales depuradas de
esta manera puedan ser evacuadas a ríos o similares.
Últimamente, para la realización de este tipo de
procedimientos de activación se emplean también bioreactores de
membrana en los que unas denominadas membranas de microfiltración
separan por filtración en el depósito de activación el fango, los
sólidos, los gérmenes y las bacterias, con lo cual éstos ya no
pueden alcanzar una boca de descarga de aguas residuales depuradas.
De este modo se puede efectuar directamente en el depósito de
activación la clarificación final y la filtración, incluso
eventualmente la eliminación de gérmenes, de tal manera que del
depósito de activación se pueda descargar agua clara y depurada.
Este tipo de instalaciones resultan con ello por regla general más
compactas y se prescinde de construcciones adicionales para
depósitos de clarificación final u otras etapas de filtración.
Además, esos depósitos de activación pueden funcionar con
concentraciones de fango más elevadas y con mayores antigüedades de
los fangos, de tal manera que se requierendepósitos de activación
sustancialmente más pequeños.
Sin embrago, en la práctica se ha manifestado
que, con frecuencia, los poros muy pequeños de la membrana de
microfiltración se obstruyen, debido a lo cual puede surgir una
limitación de la evacuación y una retención de aguas residuales en
el depósito de activación. En el documento JP 09 164398 A se da a
conocer la anteposición de un cribado grueso al depósito de
activación. En el documento WO 03/002468 A1 se propone una criba
fina con un paso de malla de 0,25 mm. En el caso de grandes
cantidades de aguas residuales estas instalaciones ya conocidas a
veces trabajan de modo inseguro, por lo que pueden surgir averías en
el funcionamiento.
Frente a ello, la presente invención tiene como
objetivo proporcionar un bioreactor de membrana y un procedimiento
para la depuración de aguas residuales que permitan un servicio lo
más libre posible de mantenimiento con una buena evacuación del
agua residual y suficiente aportación de microorganismos al depósito
de activación.
Esta tarea queda sustancialmente resuelta con un
bioreactor de membrana del tipo mencionado al principio, debido a
que el dispositivo de filtrado antepuesto al depósito de activación
presenta una máquina de micro tambor cribador como criba fina con
un paso de malla entre 150 \mum y 350 \mum. La máquina de micro
tambor cribador se limpia además de forma continua o discontinua
con aire comprimido y/o con agua residual ya cribada como chorro de
agua. Un rango de paso de malla particularmente preferido de la
criba fina se encuentra según la invención alrededor de
aproximadamente 250 \mum. Sorprendentemente se ha descubierto que
con tales pasos de malla de una criba fina se pueden filtrar de
forma segura del agua residual pelos y otros residuos similares sin
que por ello se perturbe la aportación de microorganismos con el
agua residual al depósito de activación. Mediante el cribado fino
del agua residual antes de la alimentación al depósito de activación
las membranas de poros finos se recubren notablemente menos, con lo
cual la limpieza o el mantenimiento de las membranas resulta a lo
sumo necesaria a intervalos de tiempo comparativamente grandes. De
acuerdo con la invención, la máquina de micro tambor cribador
presenta un tambor accionable provisto de varios cestos de
filtración en el que desemboca una alimentación de agua residual y
un depósito de desagüe unido con el depósito de activación.
Mediante la configuración de la criba fina como una máquina de micro
tambor cribador se pueden retener con gran eficacia, incluso en el
caso de grandes cantidades de agua residual, las sustancias
contenidas en el agua residual que pongan en peligro la membrana,
con lo cual resulta posible el paso de un gran caudal a través del
bioreactor de membrana sin estropear la membrana o perturbar su
capacidad funcional.
En la máquina de micro tambor cribador puede
estar previsto además un dispositivo de limpieza con un dispositivo
de rociado que descarga contra el filtro del lado de desagüe y un
dispositivo de recogida y desagüe dispuesto en el lado del conducto
de alimentación del filtro. Este tipo de máquinas de micro tambor
cribador permiten un servicio casi libre de mantenimiento,
proporcionando grandes superficies de filtración para el filtrado
de las aguas residuales. Mediante el dispositivo de limpieza, las
máquinas de micro tambor cribador trabajan de forma autolimpiante,
con lo cual es posible un servicio continuo, incluso con elevadas
cargas de sustancias contaminantes del agua.
\newpage
El dispositivo de rociado puede utilizar como
chorro de agua, por ejemplo, el agua residual de la máquina de
micro tambor cribador, que entonces se puede extraer del sistema
como agua sucia juntamente con el producto cribado a través de una
cuba.
Sin embargo y debido a ello, también al mismo
tiempo se reduce la afluencia de agua residual para la biología.
Por consiguiente, alternativamente al agua residual o adicionalmente
a ella, se puede utilizar aire comprimido para la limpieza de los
cestos de filtración.
Empleando aire comprimido para la limpieza del
material retenido por la criba, los sólidos cribados en el interior
del tambor cribador se descargan a una tolva de descarga y se
evacuan del tambor cribador mediante, por ejemplo, un transportador
helicoidal, un compresor helicoidal o un compresor de tornillo sin
fin. De este modo la mezcla de material retenido por la criba y
agua se puede evacuar y compactar al mismo tiempo. Si se hace
retornar el agua exprimida al proceso biológico no se impide la
entrada de microorganismos con el agua residual al depósito de
activación a través de la limpieza de filtros y se pueden alcanzar
contenidos de sustancia seca muy elevados en el material retenido
por la criba.
El microcribado con técnicas de transporte y
descarga integradas puede combinarse al mismo tiempo con un
separador de arenas antepuesto. Con ello es posible ahorrar la
construcción separada de un separador de arenas en la instalación
de clarificación.
Se pueden conseguir unos resultados de
filtración especialmente buenos cuando los filtros de la máquina de
micro tambor cribador están formados por una tela de filtro por
ejemplo de poliéster (PES).
La limpieza y la sustitución de las membranas en
el depósito de activación se puede simplificar debido a que en el
depósito de activación se disponen varios cartuchos o módulos con al
menos una membrana cada uno. Estos cartuchos o módulos están
conectados preferentemente con un desagüe para la evacuación del
agua residual depurada que pasa a través de las membranas.
Para la realización de la limpieza biológica del
agua residual puede ser necesario que en el depósito de activación
esté dispuesto un dispositivo para la aportación de un gas
oxigenado, como por ejemplo aire, al agua residual.
La tarea principal de la invención queda además
resuelta mediante un procedimiento para la limpieza de por ejemplo
aguas residuales comunales, en el que el agua residual es conducida
después de un filtrado a un depósito de activación en el que las
sustancias contaminantes son degradadas mediante procesos de
metabolismo aerobios de microorganismos. Los microorganismos son
además retenidos, al menos parcialmente, en el depósito de
activación mediante al menos una membrana, mientras que el agua
residual depurada por los microorganismos se descarga del depósito
de activación. De acuerdo con la invención, el filtrado ha de
efectuarse mediante una criba fina con un paso de malla de 150
\mum a 350 \mum, de tal manera que los microorganismos puedan
atravesar la criba fina. De acuerdo con la invención, el filtrado
se realiza mediante una máquina de micro tambor cribador que se
limpia con aire comprimido y/o con agua residual cribada.
Al depósito de activación se puede anteponer
adicionalmente una zona de nitrificación y/o de desnitrificación.
Adicionalmente o alternativamente a esto también se puede disponer
por delante del depósito de activación un separador de arenas y/o
un separador de grasas. El filtrado se puede además disponer
directamente delante del depósito de activación o alternativamente
estar dispuesto aguas arriba del separador de arenas o del separador
de grasas.
Otras mejoras, ventajas y posibilidades de
utilización también se desprenden de la descripción que sigue a
continuación acerca de ejemplos de realización y de los dibujos.
Todas las características descritas o representadas en figuras
forman con ello en sí mismas o en cualquier combinación que se desee
el objeto de la invención con independencia de su resumen en las
reivindicaciones o las relaciones entre ellas.
Se muestran:
Figura 1 la estructura esquemática de un
bioreactor de membrana acorde con la invención,
Figura 2 una sección longitudinal a través de
una máquina de micro tambor cribador, y
Figura 3 una sección transversal a través de una
máquina de micro tambor cribador.
El bioreactor de membrana representado en la
figura 1 presenta un depósito 1 de activación en el cual, mediante
procesos de metabolismo aerobios de microorganismos el agua residual
se depura biológicamente de sustancias contaminantes. En el
depósito 1 de activación están dispuestos varios cartuchos 2 módulos
con una membrana cada uno que retiene en el depósito de activación
el fango activado, las bacterias y los virus, así como las
sustancias contaminantes. De este modo se incrementa la
concentración del fango y la edad del fango en el depósito 1 de
activación.
El agua residual introducida en el depósito 1 de
activación a través de una zona 3 de nitrificación así como de una
zona 4 de desnitrificación queda de este modo filtrada, de tal
manera que del depósito de activación se puede evacuar agua pura a
través de una instalación de tuberías y/o bombas marcada con la
cifra de referencia 5.
Al depósito 1 de activación está antepuesto un
dispositivo de filtrado para el cribado fino no representado en la
figura 1, el cual está formado por una máquina 6 de micro tambor
cribador representada en las figuras 2 y 3. La máquina 6 de micro
tambor cribador presenta un tambor 8 apoyado con posibilidad de giro
en un depósito 7, el cual se puede accionar por un motor 9. El
interior del tambor 8 está conectado mediante un conducto 10 de
alimentación con otro conducto de alimentación representado en la
parte izquierda de la figura 2 para agua residual o agua bruta.
Mientras que los frentes del tambor 8 están
cerrados por placas frontales, la superficie de la envolvente del
tambor 8 está formada por varios cestos 11 de filtración
configurados en forma de acanaladuras. Los cestos 11 de filtración
presentan una tela de filtro de poliéster u otro material adecuado,
con lo cual se forma una criba fina con un paso de malla de menos
de 1 mm, en el ejemplo de realización representado, de
aproximadamente 250 \mum. De este modo puede penetrar agua pura
en el depósito 7 a través de la tela de filtro y mediante un
rebosadero representado en la figura 3 ser suministrada al depósito
1 de activación. Eventualmente, entre la máquina 6 de micro tambor
cribador y el depósito 1 de activación están previstas otras etapas
de tratamiento de las aguas residuales, como un separador de arenas
y/o un separador de grasas.
Los microorganismos que son necesarios para la
limpieza biológica del agua residual en el depósito 1 de activación
pueden además atravesar la criba fina formada por la máquina 6 de
micro tambor cribador y llegar al interior del depósito 1 de
activación, mientras que las sustancias contaminantes como pelos o
similares, que harían que fuera imposible un servicio sin averías
de la membrana 2 en el depósito 1 de activación, son retenidas en
los cestos 11 de filtración de la máquina 6 de micro tambor
cribador.
Cuando la tela de filtro de la máquina 6 de
micro tambor cribador está recubierta desciende la tasa de caudal
del agua residual a través de la máquina 6 de micro tambor cribador,
con lo cual sube el nivel de líquido en la cámara que en la figura
2 está a la izquierda. Esto puede ser detectado por un sensor 12 que
está conectado con un sistema de control del motor 9 de tal manera
que el tambor 8 se pone en rotación cuando sube el nivel de
líquido. Con ello las sustancias contaminantes alojadas en los
cestos 11 de filtración caen en un canal 13 de agua sucia que está
dispuesto en el interior del tambor y está conectado con una salida
14 de agua sucia. Adicionalmente se puede limpiar el contenido de
los cestos 11 de filtración mediante un dispositivo 15 de rociado y
descargarlo al canal 13 de agua sucia.
La máquina de micro tambor cribador está por
tanto diseñada para el servicio continuo y autolimpiante, con lo
cual grandes cantidades de aguas residuales se pueden limpiar de
sustancias contaminantes de un modo eficiente. Por consiguiente, al
depósito 1 de activación solamente se aportan sólo aquellos sólidos
que no perturban la capacidad funcional de la membrana 2. El
cribado en la máquina 6 de micro tambor cribador tiene además la
ventaja de que ésta retiene sustancialmente tan solo los contenidos
del agua que no están directamente disponibles como biomasa para el
procesamiento biológico en el depósito de activación.
- 1
- Depósito de activación
- 2
- Cartucho con membrana
- 3
- Zona de nitrificación
- 4
- Zona de desnitrificación
- 5
- Instalación de bombas y tuberías
- 6
- Máquina de micro tambor cribador
- 7
- Depósito
- 8
- Tambor
- 9
- Motor
- 10
- Alimentación de agua residual
- 11
- Cesto de filtración
- 12
- Sensor
- 13
- Canal de agua sucia
- 14
- Desagüe de agua sucia
- 15
- Dispositivo de rociado
Claims (13)
1. Bioreactor de membrana para la limpieza de,
en particular, aguas residuales comunales, con un depósito (1) de
activación en el que las sustancias contaminantes pueden ser
degradadas por microorganismos mediante procesos de metabolismo
aerobios, y con al menos un dispositivo (6) de filtrado dispuesto en
un conducto de alimentación del depósito (1) de activación, estando
dispuesta al menos una membrana (2) en el depósito (1) de activación
para la retención de los microorganismos en el depósito (1) de
activación, caracterizado porque el dispositivo de filtrado
presenta una máquina (6) de micro tambor cribador a modo de criba
fina con un paso de malla de 150 \mum a
350 \mum, presentando la máquina (6) de micro tambor cribador un tambor (8) accionable, provisto de varios cestos (11) de filtración, en el cual desemboca un conducto (10) de alimentación de aguas residuales y un depósito de desagüe unido con el depósito (1) de activación, y porque a la máquina (6) de micro tambor cribador está asignado un dispositivo para la limpieza continua o discontinua de la máquina (6) de micro tambor cribador con aire comprimido y/o con agua residual cribada como chorro de agua.
350 \mum, presentando la máquina (6) de micro tambor cribador un tambor (8) accionable, provisto de varios cestos (11) de filtración, en el cual desemboca un conducto (10) de alimentación de aguas residuales y un depósito de desagüe unido con el depósito (1) de activación, y porque a la máquina (6) de micro tambor cribador está asignado un dispositivo para la limpieza continua o discontinua de la máquina (6) de micro tambor cribador con aire comprimido y/o con agua residual cribada como chorro de agua.
2. Bioreactor de membrana según la
reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo (6) de
filtrado presenta una criba fina con un paso de malla de
aproximadamente 250 \mum.
3. Bioreactor de membrana según una de las
reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque en la máquina
(6) de micro tambor cribador está previsto un dispositivo (13, 14,
15) de limpieza con un dispositivo (15) de rociado que descarga
contra el filtro (11) del lado de salida y un dispositivo (13, 14)
de recogida y desagüe dispuesto en el lado del conducto de
alimentación.
4. Bioreactor de membrana según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque al dispositivo
(13, 14) de recogida y desagüe está asignado un transportador
helicoidal, un compresor helicoidal o un compresor de tornillo sin
fin para evacuar y compactar el material retenido por la criba.
5. Bioreactor de membrana según la
reivindicación 4, caracterizado porque al dispositivo (13,
14) de recogida y desagüe y/o al transportador helicoidal, al
compresor helicoidal o al compresor de tornillo sin fin está
asignado un separador de arenas.
6. Bioreactor de membrana según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los filtros (11)
de la máquina (6) de micro tambor cribador están formados por una
tela de filtro, en particular de poliéster (PES).
7. Bioreactor de membrana según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el
depósito (1) de activación están dispuestos varios cartuchos (2) o
módulos con al menos una membrana cada uno, estando conectados los
cartuchos (2) o módulos con un desagüe (5) para la evacuación del
agua residual depurada que pasa a través de la al menos una
membrana, respectivamente.
8. Bioreactor de membrana según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al depósito
(1) de activación está asignado un dispositivo para la introducción
de un gas oxigenado, como por ejemplo aire, en el agua
residual.
9. Procedimiento para la depuración de, en
particular, aguas residuales comunales, en el cual el agua residual
se conduce a un depósito (1) de activación después de un proceso de
filtrado, en cuyo depósito las sustancias contaminantes son
degradadas por microorganismos mediante procesos de metabolismo
aerobios, reteniéndose al menos parcialmente los microorganismos en
el depósito (1) de activación mediante al menos una membrana (2),
mientras que el agua residual depurada por los microorganismos es
evacuada del depósito (1) de activación, efectuándose el filtrado
por medio de una criba (6) fina con un paso de malla de 150 \mum a
350 de tal manera que los microorganismos pueden atravesar la criba
(6) fina, caracterizado porque como criba fina está prevista
una máquina (6) de micro tambor cribador que se limpia de modo
continuo o discontinuo con aire comprimido y/o agua residual
cribada como chorro de agua.
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque la filtración se efectúa en una máquina
(6) de micro tambor cribador con un paso de malla de
aproximadamente 250 \mum.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 9 o 10, caracterizado porque en el depósito
(1) de activación se introduce un gas oxigenado, como por ejemplo
aire.
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque al depósito de
activación (1) se antepone una zona (4) de nitrificación y/o de
desnitrificación, un separador de arenas y/o un separador de
grasas.
13. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque el material
retenido por la criba se escurre y compacta mediante un
transportador helicoidal, un compresor helicoidal o un compresor de
tornillo sin fin.
Applications Claiming Priority (2)
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