ES2316702T3 - Procedimiento para el tratamiento biologico de efluentes. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para el tratamiento biológico de efluentes brutos contaminados (2), tales como aguas residuales industriales y urbanas, que comprende: - al menos una etapa de tratamiento biológico de los efluentes brutos contaminados (2), que conduce a la producción de mezclas lodosas, que comprenden lodos orgánicos y agua, y - una etapa de control (7) del crecimiento bacteriano de, al menos, una parte de las mezclas lodosas y de, al menos, una parte de los efluentes brutos (2), que deben ser tratados, controlándose el crecimiento bacteriano de las mezclas lodosas por medio de la medición y de la regulación del potencial de óxido-reducción de dichas mezclas lodosas, que están contenidas en un tanque (7'') de la etapa de control (7), caracterizado porque el potencial de óxido-reducción de las mezclas lodosas está regulado por alternancias, rápidas y frecuentes, del potencial alrededor de un valor predeterminado y comprendido entre - 150 mV y + 150 mV, con relación al electrodo normal de hidrógeno, con el fin de limitar o de impedir la producción de los lodos orgánicos.
Description
Procedimiento para el tratamiento biológico de
efluentes.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para el tratamiento biológico de los efluentes
contaminados con vistas a su depuración, tales como, de manera
principal pero no exclusiva, aguas residuales industriales y
urbanas.
En el caso de los tratamientos biológicos
clásicos, que se utilizan, por ejemplo, en estaciones de depuración
de efluentes líquidos, se ponen en contacto estos efluentes con una
biomasa (bacterias). La realización de ciertos procesos biológicos
tiene necesidad de oxígeno (oxígeno del aire y/o oxígeno puro) para
la oxidación de la contaminación carbonada y para la nitrificación
de la contaminación nitrogenada. Por el contrario, otros procesos
biológicos se efectúan en ausencia de oxígeno (zona anóxica para la
desnitrificación y zona anaerobia para la desfosfatación) tales
como los que se llevan a cabo para la eliminación de los nitritos,
de los nitratos y, en parte, del fósforo. Las bacterias adquieren
la energía, de la que tienen necesidad para sobrevivir y
reproducirse, de las materias orgánicas que están contenidas en las
aguas residuales. De este modo, la depuración queda asegurada por
acción de las bacterias sobre las materias orgánicas, transformando
a estas últimas en gas carbónico, en nitrógeno y en agua.
Aún cuando tales procedimientos aseguran una
buena depuración del agua, éstos conducen, sin embargo, a un
aumento progresivo de la cantidad de biomasa que forma lodos muy
orgánicos que es preciso concentrar, en general, por espesamiento y
por deshidratación antes de proceder a su eliminación mediante
esparcimiento agrícola, por compostaje, por envío al emisario de
residuos o por incineración.
Las aguas residuales industriales y urbanas
aumentan sin cesar, la cantidad de lodos orgánicos generados por
las instalaciones de tratamiento es cada vez mayor y plantea un
verdadero problema en cuanto a su reciclo. En efecto, los métodos
de reciclo anteriormente citados necesitan la aplicación de medios
complejos y costosos.
Hasta el presente, numerosas propuestas tratan
de mejorar los procedimientos para el tratamiento con objeto de que
éstos generen una menor cantidad de lodos residuales. Una propuesta
consiste en hidrolizar, en parte, los lodos, es decir en destruir
una parte de los microorganismos, que componen los lodos,
haciéndoles parcialmente solubles. Los productos procedentes de la
hidrólisis, que contienen compuestos orgánicos solubles, pueden ser
enviados entonces a la cabeza del tratamiento biológico, en el
transcurso del cual los microorganismos se encargan del tratamiento
de los microorganismos hidrolizados. Una técnica extendida consiste
en efectuar una hidrólisis, básica o ácida, por medio de agentes
químicos, eventualmente acoplada con una elevación de la
temperatura. Sin embargo, esta técnica de hidrólisis necesita el
reajuste del pH y de la temperatura de la solución antes de su
reinyección en el o en los tanques biológicos. Otro inconveniente de
este tipo de hidrólisis consiste en el aumento de la salinidad de
los lodos hidrolizados, lo que puede conducir a una disfunción de
la etapa de tratamiento biológico. Algunos procedimientos, en
especial los que han sido descritos en el documento
US-A-4.915.840, utilizan una etapa
suplementaria de digestión biológica de una parte de la materia
orgánica. Esta digestión, que debe ser efectuada, por otra parte, en
condiciones de temperatura determinada, complica el conjunto del
dispositivo para el tratamiento.
Otra solución, para eliminar los lodos en el
transcurso del tratamiento de los efluentes, consiste en instalar
un triturador en el bucle de recirculación del licor mixto, que
procede del o de los tanques de tratamiento biológico. Esto permite
provocar la rotura de una parte de las células bacterianas, que
constituyen dichos lodos. La tecnología utilizada tal como, por
ejemplo, una trituración mecánica, una trituración por
compresión/descompresión o por sonoquimia, provoca la rotura de una
parte de las células bacterianas que constituyen dichos lodos. En
general, esta técnica puede llevarse a cabo de manera sencilla pero
presenta el inconveniente de que no reduce más que débilmente la
producción de lodos en exceso.
Otras propuestas están basadas en la acción de
agentes oxidantes sobre mezclas lodosas recicladas hasta un tanque
biológico con el fin de reducir la producción de lodos en exceso. El
procedimiento descrito en la solicitud de patente
US-A-5.858.222 propone, de este
modo, hacer reaccionar ozono sobre la mezcla lodosa, que comprende
partículas de lodo, orgánicas, y agua. El principal inconveniente
del ozono se debe a las dificultades inherentes a la propia
utilización de este reactivo, que es muy oxidante, y a su coste.
Otros oxidantes, tales como el aire, el peróxido de hidrógeno o el
oxígeno bajo presión, que pueden ser utilizados de forma clásica o
en métodos de oxidación por vía húmeda (OVH, en inglés "Wet Air
Oxidation"), tales como los que han sido descritos, por ejemplo,
en el documento FR-A- 2 774 980, no son
suficientemente eficaces por sí solos: éstos deben asociarse con un
calentamiento, con un aumento del pH y/o con un catalizador, lo que
complica y aumenta también el coste de estos procedimientos.
La presente invención tiene por objeto un
perfeccionamiento de los procedimientos para el tratamiento
biológico de efluentes con objeto de disminuir e incluso de
eliminar la cantidad de los lodos en exceso, que son producidos por
los mismos, y que no presenta los inconvenientes de las técnicas
anteriores, precedentemente citadas.
La invención propone, con esta finalidad, un
procedimiento para el tratamiento biológico de efluentes brutos
contaminados, tales como aguas residuales industriales y urbanas,
que comprende:
- \bullet
- al menos una etapa de tratamiento biológico de los efluentes brutos, que conduce a la producción de mezclas lodosas, que comprenden lodos orgánicos y agua, y
- \bullet
- una etapa de control del crecimiento bacteriano de, al menos, una parte de las mezclas lodosas y de, al menos, una parte de los efluentes brutos que deben ser tratados, controlándose el crecimiento bacteriano de las mezclas lodosas a través de la medición y de la regulación del potencial de óxido-reducción de dichas mezclas lodosas, que están contenidas en un tanque (7') de la etapa de control, caracterizado porque el potencial de óxido-reducción de las mezclas lodosas está regulado mediante alternancias, rápidas y frecuentes, del potencial alrededor de un valor predeterminado y comprendido entre - 150 mV y + 150 mV, con relación al electrodo normal de hidrógeno, con el fin de limitar o de impedir la producción de lodos orgánicos.
La etapa de control consiste en impedir el
desarrollo y el crecimiento bacteriano en el tanque de control
mediante una inhibición de los procesos biológicos de crecimiento.
La etapa de control se realiza en, al menos, un tanque de recepción
de la parte de las mezclas lodosas y de la parte de los efluentes
brutos que deben ser tratados.
En una variante de realización, el procedimiento
comprende:
- \bullet
- una etapa de tratamiento biológico aerobio de los efluentes brutos en, al menos, un tanque aireado,
- \bullet
- y una etapa de clarificación de las mezclas lodosas en, al menos, un clarificador.
El procedimiento puede comprender eventualmente,
además, una etapa de espesamiento de los lodos en, al menos, un
espesador.
Las mezclas lodosas son tomadas a partir de, al
menos, una de las tres etapas precedentemente citadas para ser
sometidas al control del crecimiento bacteriano.
En otra variante, el procedimiento para el
tratamiento biológico comprende una etapa suplementaria para el
tratamiento biológico de los efluentes brutos en, al menos, un
tanque no aireado. Las mezclas lodosas son tomadas a partir de, al
menos, esta etapa suplementaria o de una de las tres etapas
precedentemente citadas (tratamiento biológico en uno o en varios
tanques aireados, clarificación, espesamiento) para ser sometidas al
control del crecimiento bacteriano.
En otra variante, el procedimiento para el
tratamiento biológico comprende una segunda etapa para el
tratamiento biológico aerobio de los efluentes brutos en, al menos,
un tanque aireado. Las mezclas lodosas pueden ser tomadas,
entonces, a partir de, al menos, esta otra etapa o de una de las 4
etapas precedentemente citadas (tratamiento biológico en uno o en
varios tanques aireados, tratamiento biológico en uno o en varios
tanques no aireados, clarificación, espesamiento) para ser
sometidas al control del crecimiento bacteriano.
En otra variante, la etapa de clarificación está
reemplazada por una etapa de filtración a través de membrana de las
mezclas lodosas producidas por las etapas de los tratamientos
biológicos. Las mezclas lodosas, sometidas a la etapa de control
del crecimiento bacteriano, pueden ser tomadas así mismo a partir de
esta etapa de filtración.
Según características particulares de la
invención, al menos, una parte de las mezclas lodosas puede ser
introducida directamente en el tanque de control del crecimiento
bacteriano o puede ser reciclada, aguas arriba del tanque de
control del crecimiento bacteriano, hasta los efluentes brutos.
Una característica interesante de la invención
consiste en que el crecimiento bacteriano de la mezcla lodosa, que
está contenida en el tanque de la etapa de control, está controlado
por la medición y por la regulación del potencial de
óxido-reducción de esta mezcla lodosa. El potencial
de óxido-reducción de la mezcla lodosa, que está
contenida en el tanque de la etapa de control, está regulado
alrededor de un valor de potencial de
óxido-reducción próximo al cero que corresponde al
equilibrio entre el medio oxidante y el medio reductor en la mezcla
lodosa. En el transcurso del control del crecimiento bacteriano, el
potencial de óxido-reducción de la mezcla lodosa se
regula de modo que quede mantenido entre un valor negativo igual a
aproximadamente - 50 mV, con relación al electrodo normal de
hidrógeno, y un valor positivo igual a aproximadamente + 50 mV, con
relación al electrodo normal de hidrógeno. El potencial de
óxido-reducción de la mezcla lodosa puede regularse
igualmente con objeto de que quede mantenido entre un valor negativo
igual a aproximadamente - 20 mV, con relación al electrodo normal
de hidrógeno, y un valor positivo igual a aproximadamente + 20 mV,
con relación al electrodo normal de hidrógeno.
El potencial de óxido-reducción
de la mezcla lodosa es regulado en el transcurso del control del
crecimiento bacteriano, con objeto de que se mantenga en un
intervalo que es aproximadamente de más o menos 50 mV, con relación
al valor del potencial predeterminado, estando expresada la
desviación con respecto a los 50 mV en función del electrodo normal
de hidrógeno. El potencial de óxido-reducción de la
mezcla lodosa puede ser regulado, así mismo, de manera que se
mantenga en un intervalo que es aproximadamente de más o menos 20
mV, con relación al valor del potencial predeterminado, estando
expresada la desviación con respecto a los 20 mV en función del
electrodo normal de hidrógeno.
La medición del valor del potencial de
óxido-reducción se obtiene a partir de dispositivos
de medición, que comprenden, al menos, un electrodo de medición de
platino o de oro y un electrodo de referencia Ag/AgCl o
Hg/HgCl_{2} (electrodo de calomelanos). Los dispositivos de
medición pueden ser un captador de medición, que coopere con un
dispositivo automático, que regule el potencial de
óxido-reducción. La regulación del potencial de
óxido-reducción puede ser obtenida mediante un
control de la alimentación de los efluentes brutos que deben ser
tratados, por ejemplo mediante la regulación del caudal de
alimentación de estos efluentes, que entra directamente en el
tanque de control del crecimiento bacteriano. La regulación del
potencial de óxido-reducción puede ser obtenida,
así mismo, mediante un control de la evacuación del licor del tanque
de control hacia, al menos, un tanque aireado o, al menos, un
tanque no aireado. Este control puede estar constituido por una
regulación del caudal de evacuación del licor del tanque de control
hacia, al menos, un tanque aireado o, al menos, un tanque no
aireado. Otra posibilidad consiste en la regulación del potencial de
óxido-reducción por medio de una aireación
secuenciada con aire o con oxígeno puro del tanque de control. En
una variante de realización de un procedimiento, de conformidad con
la invención, la regulación del potencial de
óxido-reducción se lleva a cabo mediante un control
de la alimentación en mezclas lodosas, recicladas hasta el tanque de
control desde, al menos, un tanque aireado, al menos, un tanque no
aireado, al menos, un clarificador y/o, al menos, un espesador.
Otra característica de la invención consiste en
que la circulación de los efluentes entre, al menos, dos etapas de
tratamiento biológico y/o entre la etapa de control y, al menos, una
etapa de tratamiento biológico, puede ser efectuada en un sentido o
en el sentido opuesto.
En otra variante de realización del
procedimiento, la etapa de control comprende:
- \bullet
- una adición de reactivos tales como, por ejemplo, carbonato de sodio, un ácido o un oxidante,
- \bullet
- un inyector de vapor,
- \bullet
- un aumento de la temperatura del medio,
- \bullet
- un cizallamiento mecánico de la mezcla lodosa, por ejemplo, por medio de una turbina a gran velocidad o por medio de un hidroeyector.
Según una característica interesante de la
invención, la etapa de control puede ser realizada en, al menos, un
tanque de reposo de una instalación de tratamiento.
La invención se comprenderá mejor y otras
características, detalles y ventajas de la misma se pondrán más
claramente de manifiesto por la lectura de la descripción que sigue,
hecha a título de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos, en
los que:
\bullet la figura 1 es un organigrama, que
representa un primer modo de realización del procedimiento de
tratamiento de efluentes de conformidad con la invención;
\bullet la figura 2 es un organigrama, que
representa otro modo de realización del procedimiento de conformidad
con la invención;
\bullet la figura 3 es un organigrama, que
representa un tercer modo de realización del procedimiento de
conformidad con la invención;
\bullet la figura 4 es un organigrama, que
representa un cuarto modo de realización del procedimiento de
conformidad con la invención;
\bullet la figura 5 es un organigrama, que
representa un quinto modo de realización del procedimiento de
conformidad con la invención.
El procedimiento de la figura 1, que puede ser
empleado en una estación 1 de depuración de aguas residuales
industriales y urbanas, puede comprender cinco etapas de
tratamiento: una etapa de tratamiento previo 3 de los efluentes
brutos 2, que no se requiere en todos los casos, una etapa aerobia
de tratamiento biológico 4 en varios tanques aireados (referencia
4'), generalmente una mezcla lodosa, que comprende lodos orgánicos
y agua, una etapa de clarificación 5 de la mezcla lodosa en varios
clarificadores (así mismo referencia 5'), una etapa de espesamiento
6 de los lodos en un espesador (referencia 6') y una etapa de
control 7 del crecimiento bacteriano en un tanque de control
(referencia 7').
La etapa de tratamiento previo 3 consiste en la
eliminación, si es necesario, de las materias voluminosas, por
ejemplo mediante separación a través de una rejilla o a través de un
tamiz, en la eliminación de las arenas y de las grasas, por ejemplo
utilizando un desengrasador, un eliminador de aceites o un separador
de la arena o incluso en la eliminación de las materias en
suspensión o de los hidrocarburos, por ejemplo mediante una
decantación primaria o mediante flotación. Los efluentes brutos, que
pueden ser tomados a la salida de esta etapa 3, tienen, en general,
un potencial de óxido-reducción negativo como los
efluentes brutos 2, que pueden ser tomados directamente desde una
fosa de bombeo (no representada) de los efluentes brutos
contaminados.
La etapa aerobia de tratamiento biológico 4
consiste en poner en contacto los efluentes que deben ser tratados
2 con una biomasa en presencia de oxígeno (oxígeno del aire y/o
oxígeno puro) para la oxidación de la contaminación carbonada y
nitrogenada. Así mismo, es posible, en una etapa 4 de este tipo,
tratar el fósforo por asimilación biológica. Los tanques de
tratamiento biológico aerobio 4' (y/o 9' figuras 3 y 5) son aireados
de manera continua o de manera secuencial. Esta etapa genera una
mezcla lodosa, que está compuesta por lodos muy orgánicos y por
agua. Los lodos tomados desde estos tanques de tratamiento biológico
aireados 4' (y/o 9' véanse las figuras 3 y 5) tienen un potencial
de óxido-reducción positivo mientras que los lodos
tomados a partir de los tanques de tratamiento biológico no
aireados 8', tales como los que se han representado en las figuras 2
a 5, tienen un potencial de óxido-reducción menor o
incluso negativo.
La etapa de clarificación 5 sirve para separar
el agua de las materias sólidas (partículas de lodo) en suspensión
en las mezclas lodosas, generadas por los tanques aireados 4' (y/o
9' véanse las figuras 3 y 5) de tratamiento biológico (y/o no
aireados 8' figuras 2 a 5). Los lodos tomados después de los
clarificadores 5' tienen un potencial de
óxido-reducción ligeramente positivo.
La etapa de espesamiento 6 asegura la
concentración en lodos de las mezclas lodosas, obtenidas tras
clarificación 5. Los lodos tomados a partir del espesador 6' tienen
un potencial de óxido-reducción negativo o incluso
muy negativo.
La etapa de control 7 consiste en someter a un
control del crecimiento bacteriano, a los efluentes brutos 2 que
deben ser tratados y a las mezclas lodosas que proceden de las
etapas de tratamientos biológicos 4 (8 o 9 figuras 2 a 5) y de la
etapa de espesamiento 6 de los lodos, para limitar o para impedir el
desarrollo de la biomasa. El control del crecimiento bacteriano en
el tanque de control 7' puede ser continuo o puede iniciarse por
ciclos en función, por ejemplo, de una cantidad mínima de lodos
almacenada en el tanque de control 7'. Durante el control del
crecimiento bacteriano, el potencial de
óxido-reducción de la mezcla, que está contenida en
el tanque de control 7', que puede variar en función de la
alimentación en efluentes lodosos y/o en efluentes brutos 2, es
evaluado de manera precisa y continua con ayuda de mediciones, que
son realizadas a partir de un electrodo de medición de platino (o
de oro) y un electrodo de referencia Ag/AgCl (o Hg/HgCl_{2}), que
están sumergidos directamente en el tanque de control 7' o colocados
en un conducto de derivación. Las mediciones se corrigen a
continuación con objeto de obtener el valor del potencial de
óxido-reducción de la mezcla lodosa, que está
contenida en el tanque de control 7' con relación al
electrodo
normal de hidrógeno (EHN) según la fórmula: E Ag/AgCl / EHN = E Ag/AgCl + E_{o} Ag/AgCl / EHN. En esta fórmula:
normal de hidrógeno (EHN) según la fórmula: E Ag/AgCl / EHN = E Ag/AgCl + E_{o} Ag/AgCl / EHN. En esta fórmula:
- \bullet
- E_{o} Ag/AgCl / EHN es el valor del potencial de óxido-reducción, determinado previamente con relación al del electrodo normal de hidrógeno,
- \bullet
- E Ag/AgCl es el valor del potencial de óxido-reducción de la mezcla lodosa medido directamente en el tanque de control 7' y determinado con ayuda del electrodo de medición de platino y del electrodo de referencia Ag/AgCl,
- \bullet
- E Ag/AgCl / EHN es el valor del potencial de óxido-reducción de la mezcla lodosa, que está contenida en el tanque de control 7', determinado con relación al electrodo normal de hidrógeno.
En función de los resultados, dados por las
mediciones de los valores del potencial de
óxido-reducción, se regula el potencial de
óxido-reducción de la mezcla lodosa, que está
contenida en el tanque de control 7', con objeto de obtener un
equilibrio biológico en el límite entre el medio reductor y el medio
oxidante. Las alternancias, rápidas y frecuentes, del potencial
entre medio oxidante y medio reductor son las que permiten entonces
conservar un valor del potencial de óxido-reducción
de la mezcla lodosa próximo al valor de equilibrio del potencial de
óxido-reducción (valor del potencial de
óxido-reducción próximo a 0 voltios), que
corresponde al límite entre medio oxidante y medio reductor. El
valor del potencial de óxido-reducción de la mezcla
lodosa evoluciona en un intervalo cerrado alrededor del valor de
equilibrio. El valor inferior de este intervalo es negativo y el
valor superior es positivo. Cuando el valor del potencial, medido en
la mezcla lodosa, sea próximo al valor inferior o superior del
intervalo, el potencial es regulado para que su valor se aproxime
al valor de equilibrio. De manera típica, el intervalo está
delimitado por un valor inferior, que es aproximadamente igual a -
20 mV (milivoltios), con relación al electrodo normal de hidrógeno,
y un valor superior, que es aproximadamente igual a + 20 mV, con
relación al electrodo normal de hidrógeno.
Esta regulación del potencial de
óxido-reducción alrededor, y en las proximidades,
del valor de equilibrio entre el medio oxidante y el medio reductor
se efectúa con objeto de obtener en el tanque de control 7'
reacciones de óxido-reducción, que utilicen el
conjunto de los compuestos oxidantes y de los compuestos reductores.
Esto permite preservar un desequilibrio fisiológico de la biomasa,
que conduciría a pérdidas energéticas importantes (adenosina
trifosfato/adenosina difosfato) y a la provocación eficazmente de la
degradación de los compuestos intracelulares. De esta manera, y aún
cuando el tanque de control 7' es alimentado siempre con mezcla
lodosa, que comprende bacterias, y que procede de los tanques de
tratamiento biológicos 4' (8' y/o 9' figuras 2 a 5), están
limitados e incluso bloqueados el desarrollo y el crecimiento
bacteriano en el tanque de control 7' y así mismo está limitado e
incluso bloqueado el desarrollo de la biomasa en el tanque de
control 7'. Así mismo es posible disminuir la cantidad de biomasa
en este tanque 7' y, como consecuencia, es posible limitar o
impedir la producción de lodos biológicos por el procedimiento de
tratamiento de conformidad con la invención.
En este modo de realización, la regulación del
potencial de óxido-reducción de la mezcla lodosa en
el tanque de control 7' y las alternancias, rápidas y frecuentes,
de este potencial alrededor del valor de equilibrio, se llevan a
cabo mediante el control de la cantidad de los efluentes brutos 2
que alimentan al tanque de control 7' del crecimiento bacteriano,
permitiendo los efluentes brutos 2 disminuir el potencial de
óxido-reducción. Este control de la cantidad de los
efluentes brutos 2, que alimenta al tanque 7', puede ser obtenido
mediante una variación del caudal de alimentación 10 o mediante una
alimentación 10 discontinua de los efluentes brutos 2 que entran en
el tanque de control 7'.
La regulación del potencial de
óxido-reducción se realiza, así mismo, mediante el
control del reciclo 16 del licor del tanque de control 7' hacia los
tanques de tratamiento biológico 4', que son alimentados entonces
en continuo o de manera secuencial. El reciclo 16 del licor del
tanque de control 7' hacia los tanques de tratamiento biológico 4',
que coopera con el reciclo 21 de los fluidos tomados a partir de
estos tanques de tratamiento biológico 4' hacia el tanque de
control 7', permite aumentar el potencial de
óxido-reducción en el tanque de control 7'.
Durante un funcionamiento general de una
estación de depuración 1, según el modo de realización del
procedimiento representado en la figura 1, los efluentes brutos 2
sufren, en un primer momento, y cuando esto sea requerido, la etapa
de tratamiento previo 3. Los efluentes brutos, sometidos a un
tratamiento previo, son dirigidos, a continuación, hacia los
tanques aireados 4' y hacia el tanque de control 7' del crecimiento
bacteriano. Una vez que han sufrido un tratamiento biológico de
oxidación en los tanques aireados 4', las mezclas lodosas son
enviadas hacia los clarificadores 5'. Una vez que han sido
clarificadas, las aguas depuradas son evacuadas (circulación 12) de
la estación 1 y los lodos residuales de los clarificadores 5' son
evacuados (circulación 14) hacia el espesador 6' en el que son
concentrados. Los lodos concentrados son reciclados a continuación
(circulación 15) hacia el tanque de control 7' en el que sufren un
control del crecimiento bacteriano, con una parte de los efluentes
brutos 2, sometidos a un tratamiento previo o no sometidos a un
tratamiento previo, y con una parte de los lodos que proceden del
tratamiento biológico 4. El control del potencial de
óxido-reducción permite degradar la materia
orgánica, que constituye los lodos. El licor del tanque de control
7', obtenido de este modo, que es reciclado (circulación 16) hacia
los tanques aireados 4, contiene, principalmente, compuestos
biodegradables, tales como carbono y nitrógeno, que son eliminados y
transformados por oxidación y nitrificación en los tanques aireados
4.
Las pequeñas cantidades de lodos, que no pueden
ser eliminadas mediante el procedimiento, sufren, tras la etapa de
espesamiento 6, una etapa de deshidratación 24 antes de ser
evacuadas (evacuación 25) y tratadas mediante procedimientos
clásicos de reciclo (no representados en las figuras).
El aumento de los caudales de reciclo 21 de los
lodos después del tratamiento biológico, hacia el tanque de control
7' y el aumento de los caudales de reciclo 16 desde el tanque de
control 7' hacia los tanques de tratamiento biológicos, permite
aumentar la carga de tratamiento (cantidad de lodos por unidad de
tiempo sometida a la etapa de control 7) de la etapa de control 7
para mejorar la capacidad de tratamiento en efluentes brutos
mediante el procedimiento de conformidad con la invención,
representado en la figura 1, al mismo tiempo que se preservan
dispositivos, por ejemplo, para el espesamiento 6 de pequeñas
capacidades. Cuando es interrumpido el control del crecimiento
bacteriano 7 o cuando son pequeños los caudales de los efluentes
brutos 2, que deben ser tratados, y de las mezclas lodosas, que
deben sufrir la etapa de control 7, se interrumpen el reciclo 16 y
el reciclo 21 y los fluidos circulan únicamente, entre el tanque de
control 7' y los tanques de tratamiento biológico 4', desde el
tanque de control 7' hasta los tanques de tratamiento biológico 4'
(circulación con la referencia 20).
Para garantizar un tratamiento biológico eficaz,
la concentración de los lodos en los tanques de tratamiento
biológico 4' (8' y/o 9' figuras 1 a 5) debe ser mantenida en un
valor óptimo. Así pues, las mezclas lodosas residuales de los
clarificadores 5' pueden ser recicladas (circulación 17) según un
caudal controlado o por medio de una alimentación secuenciada,
hacia, al menos, uno de los tanques de tratamiento biológico 4' (y/o
hacia, al menos, uno de los tanques 8' y/o 9', véanse las figuras 2
a 5) para controlar la concentración en lodos en este o en estos
tanques. La cantidad reciclada de lodos (circulación 17) hacia los
tanques de tratamiento biológico 4', 8' y 9' es aumentada, por
ejemplo, para ajustar la concentración en lodos cuando ésta sea
demasiado baja.
Así mismo, las mezclas lodosas pueden ser
recicladas (circulación 19) desde los clarificadores 5' directamente
hacia el tanque de control 7' para alimentarlo (alimentación 19)
con lodos frescos. Estos lodos, en parte decantados, tienen un
potencial de óxido-reducción positivo, lo que
permite aumentar la actividad biológica de la mezcla lodosa en el
tanque de control 7'. El tanque de controle 7' es alimentado,
entonces, (alimentación 10), por los efluentes brutos 2 sometidos a
un tratamiento previo, que salen de la etapa de tratamiento previo
3, o no sometidos a un tratamiento previo y que proceden,
directamente, de la fosa de bombeo de los efluentes brutos 2 y por
las mezclas lodosas que proceden:
- \bullet
- bien únicamente de los tanques de tratamiento biológicos 4' (8' y/o 9' figuras 1 a 5) y de los clarificadores 5',
- \bullet
- bien únicamente de los clarificadores 5', si los lodos decantados en los clarificadores 5' son reciclados en su totalidad 19, directamente hasta el tanque de control 7',
- \bullet
- o bien del espesador 6', de los tanques de tratamiento biológico 4' (8' y/o 9' figuras 1 a 5) y de los clarificadores 5', cuando los lodos residuales almacenados en los clarificadores 5' no sean reciclados más que en parte hacia el tanque de control 7'.
En una variante de realización, representada en
la figura 2, se ha añadido una etapa 8 para el tratamiento
biológico, en ausencia de oxígeno, que se lleva a cabo en tanques no
aireados (referencia 8'), para la desfosfatación y para la
desnitrificación de los efluentes (eliminación de los nitritos, de
los nitratos y en parte del fósforo), obteniéndose la
desfosfatación por medio de un tratamiento biológico anaerobio y
obteniéndose, entonces, la desnitrificación por medio de un
tratamiento biológico anóxico. Esta etapa 8 de tratamientos
biológicos anaerobio y anóxico se lleva a cabo entre la etapa de
control 7 y la etapa aerobia 4 de tratamiento biológico. Los
efluentes brutos 2, que han sido eventualmente sometidos a la etapa
de tratamiento previo 3, alimentan (alimentación 10) el tanque de
control 7' y alimentan, en función de las concentraciones en
nitrógeno, que debe ser desnitrificado, y en fósforo, que debe ser
tratado, que están presentes en los efluentes brutos, los tanques no
aireados 8' y/o aireados 4'. Por ejemplo, en el caso de una fuerte
concentración en nitrógeno, que debe ser desnitrificado, y de
fósforo, que debe ser tratado, los efluentes brutos 2 alimentan,
únicamente, los tanques no aireados 8', siendo alimentados,
entonces, los tanques aireados 4' (circulación 23) por los efluentes
que han sufrido ya la etapa de tratamiento biológico anaerobio y
anóxico 8. Las mezclas lodosas, sometidas al control del
crecimiento bacteriano 7, proceden de la etapa de tratamiento
biológico anaerobio y anóxico 8 (circulación 21), de la etapa de
clarificación 5 (circulación 19) y/o de la etapa de espesamiento 6
(circulación 15). La etapa de control 7, que permite así mismo la
eliminación de los nitratos, que están contenidos en las mezclas
lodosas, genera un licor rico en compuestos biodegradables y que no
contiene nitratos. Según la circulación 16, este licor es enviado,
en función de las concentraciones en nitrógeno y en fósforo, que
deben ser tratadas, que están presentes en el licor del tanque de
control 7', hacia los tanques aireados 4' y/o hacia los tanques no
aireados 8' de tratamiento biológico. Por ejemplo, si las
concentraciones en fósforo son elevadas, el licor del tanque de
control 7' es reenviado, únicamente, hacia los tanques no aireados
8'. A la inversa, si las concentraciones en fósforo son muy bajas,
el licor es reenviado, únicamente, hacia los tanques aireados 4'.
Los compuestos biodegradables, tales como el carbono y el nitrógeno,
son eliminados entonces y son transformados, por oxidación y por
nitrificación, en estos tanques aireados 4' y/o por desnitrificación
y desfosfatación en los tanques no aireados 8'.
El aumento de los caudales de los reciclos 22,
21 de los tanques aireados 4' hacia los tanques no aireados 8'
desde los tanques no aireados 8' hacia el tanque de control 7' y el
aumento de los caudales de reciclo 16 desde el tanque de control 7'
hacia los tanques de tratamientos biológicos 4', 8' permiten
acrecentar la carga de tratamiento de la etapa de control 7
(cantidad de lodos por unidad de tiempo sometida a la etapa de
control 7) para mejorar la capacidad de tratamiento en efluentes
brutos 2 del procedimiento 1 de conformidad con la invención
representado en la figura 2. El reciclo 22 de los tanques aireados
4' hacia los tanques no aireados 8' es necesario, así mismo, para
permitir la desnitrificación en los tanques no aireados 8' del
nitrógeno, que está contenido en los efluentes, que ha sido
nitrificado durante la etapa de tratamiento biológico aerobio 4. La
circulación de los tanques no aireados 8' hacia los tanques aireados
4' es necesaria para tratar en los tanques aireados 4', no
solamente las contaminaciones carbonadas y nitrogenadas, que no
hayan sido oxidadas, sino también el fósforo por asimilación
biológica, cuando éste se encuentre en concentración elevada en los
efluentes brutos 2 y cuando las concentraciones en nitratos sean
bajas.
Las mezclas lodosas, generadas por los
clarificadores 5', pueden ser recicladas (circulación 14) hacia el
espesador 6', en el que serán concentrados los lodos, hacia el
tanque de control 7' para alimentarlo (circulación 19) con lodos,
cuya actividad biológica es importante y cuyo potencial de
óxido-reducción es positivo, hacia los tanques
aireados 4' y/o hacia los tanques no aireados 8' para mantener
constante la concentración de los materiales en suspensión
(partículas de lodo en suspensión).
En otra variante de realización del
procedimiento, representado en la figura 2, los efluentes brutos 2,
que han sufrido, eventualmente, la etapa de tratamiento previo 3,
alimentan únicamente al tanque de control 7'. En este caso, los
tanques no aireados 8' y aireados 4' son alimentados, entonces
(circulación 16), únicamente por el licor que sale del tanque de
control 7'.
La figura 3 es una variante de realización del
procedimiento representado en la figura 2. Se lleva a cabo una
etapa suplementaria de tratamiento biológico en aerobio 9 en tanques
aireados (referencia 9') entre la etapa de control 7 y la etapa de
tratamiento biológico anaerobio y anóxico 8 de tratamiento
biológico. Los efluentes brutos 2, eventualmente procedentes de la
etapa de tratamiento previo 3, alimentan el tanque de control 7' y
los tanques no aireados 8' y/o los tanques aireados 9' de la etapa
suplementaria 9. Los tanques no aireados 8' son alimentados por los
efluentes brutos, cuando sean elevadas las concentraciones en
nitratos. Los tanques aireados 9' de la etapa suplementaria 9 son
alimentados con los efluentes brutos 2, cuando sean bajas las
concentraciones en nitratos y las concentraciones en ortofosfatos.
Las mezclas, sometidas al control de crecimiento bacteriano 7,
proceden de la etapa suplementaria 9 de tratamiento biológico
aerobio y/o de la etapa de clarificación 5 y/o de espesamiento 6.
En la circulación 16, el licor generado por la etapa de control 7
es reenviado hacia los tanques aireados 9' de la etapa suplementaria
9, y/o hacia los tanques no aireados 8', en función de las
concentraciones en nitratos y en fósforo.
El aumento de los caudales de reciclo 22, 21 de
los tanques no aireados 8' hacia los tanques aireados 9', desde los
tanques aireados 9' hacia el tanque de control 7' y de los caudales
de reciclo 16 desde el tanque de control 7' hacia los tanques de
tratamiento biológico 8', 9', permite regular el potencial de
óxido-reducción en el tanque de control 7' pero,
así mismo, permite aumentar la carga de tratamiento en el seno de la
etapa de control 7 para acrecentar la capacidad de tratamiento en
efluentes brutos 2 del procedimiento de conformidad con la
invención, representado en la figura 3. Los fluidos circulan,
únicamente, desde el tanque de control 7' hacia los tanques de
tratamientos biológicos 9', 8' y desde los tanques aireados 9' hacia
los tanques no aireados 8', cuando quede interrumpido el control 7
del crecimiento bacteriano o cuando sean pequeños los caudales de
los efluentes brutos 2, que deben ser tratados, y de las mezclas
lodosas 15, que deben sufrir la etapa de control 7.
En una variante de realización de los
procedimientos que han sido citados precedentemente, de conformidad
con la invención, la regulación del potencial de
óxido-reducción se lleva a cabo mediante una
aireación secuenciada con aire o con oxígeno puro del tanque de
control 7'.
\newpage
En otra variante, se lleva a cabo la regulación
del potencial de óxido-reducción mediante un control
de la cantidad de mezcla lodosa reciclada hasta el tanque de
control 7' desde los tanques aireados 4' o 9', los tanques no
aireados 8', los clarificadores 5' y/o el espesador 6'. La
alimentación de las mezclas lodosas en el tanque de control 7'
puede controlarse entonces, por ejemplo, mediante una variación de
los caudales de alimentación 15, 19, 21.
Según un perfeccionamiento de la invención, los
valores del potencial de óxido-reducción son medidos
por medio de un captador, que transmite hasta un dispositivo
automático los datos correspondientes a los valores del potencial.
El dispositivo automático efectúa un análisis y compara los valores
tomados con relación a los umbrales definidos del potencial de
óxido-reducción. En función de los resultados del
análisis, y para regular el potencial de
óxido-reducción, el dispositivo automático pilota la
alimentación 10 de los efluentes brutos o de las mezclas lodosas
recicladas 16, 19, 22 hacia el tanque de control 7', o pilota la
aireación secuenciada del tanque de control 7'.
Las figuras 4 y 5 representan, respectivamente,
una variante de realización de los procedimientos representados en
las figuras 2 y 3. En esta variante, las mezclas lodosas, que
proceden del espesador 6' y/o de los clarificadores 5', son
conducidas aguas arriba del tratamiento previo 3, cuando éste sea
requerido, y aguas abajo del tanque de control 7' directamente
hasta los efluentes brutos 2 almacenados en la fosa de bombeo (no
representada) de las agua contaminadas de la estación de depuración
1 o durante el flujo de los efluentes brutos 2 desde esta fosa
hacia la etapa de tratamiento previo 3 o hacia la etapa de control
7.
En otra variante de realización del
procedimiento de conformidad con la invención, los clarificadores 5'
están reemplazados por un dispositivo de filtración con membrana.
En este caso el retentato de esta filtración es el que es reciclado
hacia el espesador 6', hacia los tanques de tratamiento biológicos
aireados 4', 9' y/o no aireados 8', hacia el tanque de control 7'
y/o directamente hasta los efluentes brutos 2 aguas arriba de la
etapa de control 7.
Para las instalaciones existentes destinadas al
tratamiento de los efluentes, la etapa de control 7 se lleva a cabo
en el o en los tanques de reposo de la instalación 1 que están
colocados, por ejemplo, justamente aguas abajo de la fosa de bombeo
de estas aguas brutas 2 o justamente aguas abajo del tratamiento
previo 3, cuando éstos sean requeridos.
En una variante de realización de la instalación
1, y para mejorar el tratamiento, la etapa de control 7 puede
comprender una adición de reactivos tal como, por ejemplo, carbonato
de sodio, un oxidante o un ácido. La cantidad utilizada de reactivo
es, en general, menos importante que en el arte anterior puesto que
se trata, únicamente, de un tratamiento complementario al del
control 7 del crecimiento bacteriano. La etapa de control 7 puede
comprender, así mismo, una inyección de vapor y/o un equipamiento
para aumentar la temperatura del medio y/o un equipamiento que
permita el cizallamiento mecánico de la mezcla lodosa tal como, por
ejemplo, una turbina de gran velocidad, un hidroeyector o medios
similares.
En una variante de realización del
procedimiento, de conformidad con la invención, el potencial de
óxido-reducción de la mezcla lodosa está regulado
en el tanque de control 7' alrededor de un valor de potencial que es
diferente del valor de equilibrio del potencial precedentemente
citado (valor de potencial próximo a 0 V), que corresponde al
límite entre el medio oxidante y reductor. El potencial de
óxido-reducción de la mezcla lodosa se regula
entonces alrededor de un valor de potencial que está predeterminado
y que está comprendido, por ejemplo, entre - 150 mV y + 150 mV
aproximadamente con relación al electrodo normal de hidrógeno. Así
mismo, las mediciones del potencial de
óxido-reducción y las alternancias, rápidas y
frecuentes, del potencial de óxido-reducción de la
mezcla lodosa alrededor de este valor de potencial predeterminado
son las que permiten preservar un potencial de
óxido-reducción de la mezcla lodosa próximo al valor
de potencial predeterminado que es o bien negativo o bien positivo,
para corresponder a un medio reductor u oxidante de la mezcla
lodosa. De manera típica, la regulación es tal, que el valor del
potencial de óxido-reducción de la mezcla lodosa
evoluciona en un intervalo predeterminado, que es aproximadamente
más o menos 20 mV con relación al valor del potencial
predeterminado, siendo la desviación de 20 mV función del electrodo
normal de hidrógeno. Por ejemplo, si el valor del potencial
predeterminado es igual a 110 mV, el potencial de
óxido-reducción de la mezcla lodosa se regulará
entre 90 mV y 130 mV aproximadamente.
Cuando sea necesario efectuar el tratamiento de
los lodos estabilizados, cuya carga de contaminación sea baja, se
obtiene el equilibrio biológico, como se ha citado precedentemente,
para un potencial de óxido-reducción de la mezcla
lodosa, que está contenida en el tanque de control 7', que es
regulado alrededor de un valor de potencial de
óxido-reducción predeterminado. Como se ha descrito
precedentemente, este valor de potencial predeterminado es, de
manera preferente, igual al valor de equilibrio del potencial de
óxido-reducción (potencial aproximadamente igual a
0 V) pero el valor de potencial predeterminado puede ser, así mismo,
un valor negativo (comprendido entre aproximadamente - 150 mV y 0
mV en función del electrodo normal de hidrógeno) o un valor
positivo (comprendido entre aproximadamente 0 mV y + 150 mV en
función del electrodo normal de hidrógeno) del potencial de
óxido-reducción.
Cuando los lodos, que deben ser tratados, sean
lodos no estabilizados, cuya carga de contaminación sea media o
elevada, el equilibrio biológico puede ser obtenido, así mismo, para
un potencial de óxido-reducción de la mezcla
lodosa, que está contenida en el tanque de control 7', que esté
regulado alrededor de un valor de potencial de
óxido-reducción predeterminado.
En otra variante de realización del
procedimiento, de conformidad con la invención, y para lodos no
estabilizados, cuya carga de contaminación sea media o fuerte, el
potencial de óxido-reducción de la mezcla lodosa,
que está contenida en el tanque de control 7', es regulado, durante
el control del crecimiento bacteriano, tanto alrededor de un valor
de potencial de óxido-reducción predeterminado
negativo (comprendido entre aproximadamente - 150 mV y 0 mV en
función del electrodo normal de hidrógeno) como también alrededor de
un valor de potencial de óxido-reducción
predeterminado positivo (comprendido entre aproximadamente 0 mV y +
150 mV en función del electrodo normal de hidrógeno). El potencial
de óxido-reducción de la mezcla lodosa en el tanque
de control se regula, entonces, sucesivamente alrededor de cada uno
de los dos valores de potencial predeterminados para ser mantenido
en un intervalo igual a aproximadamente más o menos 50 mV con
relación a cada valor predeterminado, expresándose la desviación de
50 mV en función del electrodo normal de hidrógeno.
A título de ejemplo, y para lodos no
estabilizados, cuya carga de contaminación sea media o fuerte, un
valor de potencial puede ser predeterminado aproximadamente en -
120 mV y otro a +120 mV en función del electrodo normal de
hidrógeno. Durante el control del crecimiento bacteriano, el
potencial de óxido-reducción de las mezclas lodosas
en el tanque de control 7' será regulado, de manera sucesiva y
durante períodos de tiempo con una duración determinada, que puede
ser, por ejemplo, igual a aproximadamente diez minutos, tanto
alrededor del valor de potencial predeterminado e igual a
aproximadamente - 120 mV como también alrededor del valor de
potencial predeterminado e igual a aproximadamente + 120 mV. Cuando
el potencial de óxido-reducción de las mezclas
lodosas esté regulado de manera que se encuentre contenido en un
intervalo igual a aproximadamente más o menos 50 mV, que está
centrado alrededor de cada valor de potencial predeterminado, el
potencial de óxido-reducción de las mezclas lodosas
se regulará tanto entre - 70 mV y - 170 mV así como también entre +
70 mV y + 170 mV.
Los diferentes modos de realización
representados en las figuras 1 a 5 se han elegido en función de las
características de la contaminación, tales como, por ejemplo: pH,
temperatura, TAC (título alcalimétrico completo), DCO (demanda
química de oxígeno), DBO_{5} (demanda bioquímica de oxígeno), MeS
(materias en suspensión), MV (materias volátiles), SEH (substancias
que pueden ser extraídas con hexano), N/NTK, N/NO_{2}^{-},
N/NO_{3}^{-}, Ptotal (concentración en fosfato), Porto
(concentración en ortofosfato), H_{2}S/HS^{-}, SO_{2},
SO_{4}^{2-}.
A título de ejemplo, en el modo de realización
del procedimiento, de conformidad con la invención, representado en
la figura 1, los contaminantes, que pueden ser tratados,
comprenden:
- \bullet
- DCO, DBO_{5}, MeS, MV,
- \bullet
- pequeñas concentraciones en SEH, en H_{2}S/HS^{-}, en N/NO_{2}^{-}, en N/NO_{3}^{-} y en SO_{2},
- \bullet
- concentraciones en N/NTK y una concentración del Ptotal en equilibrios con relación a las necesidades de síntesis de la biomasa.
\vskip1.000000\baselineskip
A título de ejemplo, en los modos de realización
del procedimiento, de conformidad con la invención, representado en
las figuras 2 y 4, los contaminantes, que pueden se tratados,
comprenden:
- \bullet
- DCO, DBO_{5}, MeS, MV,
- \bullet
- pequeñas concentraciones en SEH, en H_{2}S/HS^{-}, en SO_{2},
- \bullet
- concentraciones elevadas en N/NO_{2}^{-}, N/NO_{3}^{-}, N/NTK,
- \bullet
- y una concentración del Ptotal en equilibrio con relación a las necesidades de síntesis de la biomasa.
\vskip1.000000\baselineskip
A título de ejemplo, en los modos de realización
del procedimiento, de conformidad con la invención, representados
en las figuras 3 y 5, los contaminantes, que pueden ser tratados,
comprenden:
- \bullet
- DCO, DBO_{5}, MeS, MV,
- \bullet
- pequeñas concentraciones en SEH, en H_{2}S/HS^{-},
- \bullet
- concentraciones elevadas en N/NO_{2}^{-}, N/NO_{3}^{-}, N/NTK,
- \bullet
- y una concentración del Ptotal elevada con relación a las necesidades de síntesis de la biomasa.
\vskip1.000000\baselineskip
Para los modos de realización, representados en
las figuras 1 a 5, cuando sean elevadas las concentraciones en SEH,
puede llevarse a cabo un tratamiento previo y, cuando sean elevadas
las concentraciones en SO_{2}, puede llevarse a cabo un
tratamiento previo por oxidación.
La tabla siguiente permite comparar los
resultados obtenidos durante ensayos piloto para un procedimiento
clásico de tratamiento (sin la etapa de control del crecimiento
bacteriano) y para un procedimiento realizado de conformidad con la
invención para instalaciones que funcionan con baja carga másica y
para diferentes tipos de efluentes brutos, que deben tratados. Cada
resultado da la masa de lodos biológicos (MeS: materia en
suspensión), que es producida por una instalación de tratamiento
durante un período determinado, en función de la masa de DBO_{5}
que es eliminada (demanda bioquímica de oxígeno), durante este mismo
período determinado. Estos resultados permiten evaluar la eficacia
de cada procedimiento en función de la masa de DBO_{5}, que es
eliminada.
Los resultados, obtenidos según un desarrollo
operatorio precedentemente descrito, muestran que el procedimiento
utilizado de conformidad con la invención es mucho más eficaz que un
procedimiento clásico puesto que, según los diferentes casos
considerados, el procedimiento de la invención permite reducir desde
un 30 hasta más de un 90% la producción de lodos con relación a un
procedimiento clásico. Una consecuencia inmediata consiste en poder
disminuir la capacidad del taller de deshidratación 24 al menos en
un 40% al mismo tiempo que se preservan las cantidades de efluentes
brutos 2, que deben ser tratadas. Como consecuencia de una
mineralización más pronunciada de los lodos, que pueden ser
producidos según un procedimiento de la invención, la deshidratación
de éstos queda claramente mejorada: aumento entre 2 y 5 puntos de
sequedad (véase la tabla anterior).
El modo de operación para la obtención de los
resultados precedentemente citados, a partir de cada una de las dos
instalaciones de tratamiento, funcionando una de ellas según un
procedimiento clásico y funcionando la otra según un procedimiento
de realización de conformidad con la invención, ha consistido en un
primer momento en la realización de los balances de producción de
lodos diarios durante varios días a partir de muestras medias
tomadas cada 24 horas. Estas muestras han sido tomadas:
- \bullet
- sobre los efluentes brutos 2 para contabilizar las materias en suspensión, que penetran en la instalación de tratamiento 1,
- \bullet
- sobre el agua tratada 12 para contabilizar las materias en suspensión, que salen de la instalación,
- \bullet
- sobre las extracciones de lodos realizadas regularmente a partir de los tanques de lodos, tales como, de manera principal, los tanques aireados 4', 9' y los tanques no aireados 8' de tratamiento biológico, con el fin de mantener una concentración de lodos constante e ideal en estos tanques,
- \bullet
- y sobre el licor mixto de los diferentes tanques aireados 4', 9' o no aireados 8' para verificar las concentraciones de lodos.
La masa de lodos biológicos, generada durante un
período determinado, por ejemplo durante seis meses aproximadamente,
para una instalación de tratamiento, está dada por la fórmula
siguiente:
(MeS extracción
* volumen extraído) + (MeS agua tratada) * (volumen tratado -
volumen extraído) - (MeS agua bruta * volumen tratado) = masa de
lodos
generada
En esta fórmula:
- \bullet
- MeS extracción: corresponde a la cantidad media de MeS (materias sólidas en suspensión) por unidad de volumen de mezcla lodosa extraída a partir de los tanques de tratamientos biológicos 4', 8', 9', que contienen los lodos, estando expresada esta concentración, por ejemplo, en g/l, las MeS de extracción comprenden partículas de lodo principalmente orgánicas (entre un 45 y un 90% de materia orgánica),
- \bullet
- volumen extraído: corresponde al volumen total, en litros, de mezclas lodosas extraídas de los tanques de tratamientos biológicos 4', 8', 9', que contienen los lodos, y que, cuando se presenten en exceso, son evacuadas fuera de la instalación de tratamiento durante el período determinado,
- \bullet
- MeS agua tratada: corresponde a la cantidad media de MeS por unidad de volumen de agua tratada 12 (depurada) que sale de la instalación 1, estando expresada esta concentración, por ejemplo, en g/l, las MeS agua tratada comprenden partículas de lodo no retenidas por los clarificadores 5' y se encuentran en suspensión en el agua tratada,
- \bullet
- volumen tratado: corresponde al volumen total, en litros, de efluentes brutos 2 que entran en la instalación de depuración durante el período determinado,
- \bullet
- volumen tratado - volumen extraído: corresponde al volumen total, en litros, de agua tratada que sale de la instalación de depuración durante el período determinado,
- \bullet
- MeS agua bruta: corresponde a la cantidad media de MeS no biodegradables por unidad de volumen de efluentes brutos que entra en la instalación de depuración, estando expresada esta concentración, por ejemplo, en g/l, las MeS agua bruta comprenden partículas orgánicas y/o minerales en suspensión en las aguas brutas.
El análisis de las materias en suspensión (MeS)
consiste en primer lugar en efectuar una filtración sobre papel de
filtro (previamente pesado) de un volumen de muestra determinado y a
continuación, en una segunda etapa, en el secado en la estufa a una
temperatura de aproximadamente 105ºC durante 24 horas del papel de
filtro. La diferencia de masa entre el filtro que contiene las
materias en suspensión y el filtro virgen permite calcular la
concentración en g/l teniéndose en cuenta el volumen determinado de
la muestra.
La producción de lodos se compara, a
continuación, con la masa, expresada en g, de la DBO_{5}
eliminada (demanda bioquímica en oxígeno) durante el mismo período
considerado durante la evaluación de la masa de lodos generada por
la instalación. La producción de lodos se expresa entonces en
función de la masa de la DBO_{5} eliminada en g de MeS/g de
DBO_{5} (o en kg de MeS/kg de DBO_{5}). Para obtener una
precisión máxima de los resultados, se ha efectuado la
determinación de la masa de lodos generada y de la DBO_{5}
eliminada, durante un período de varios meses, por ejemplo durante
seis meses aproximadamente.
Claims (32)
1. Procedimiento para el tratamiento biológico
de efluentes brutos contaminados (2), tales como aguas residuales
industriales y urbanas, que comprende:
- \bullet
- al menos una etapa de tratamiento biológico de los efluentes brutos contaminados (2), que conduce a la producción de mezclas lodosas, que comprenden lodos orgánicos y agua, y
- \bullet
- una etapa de control (7) del crecimiento bacteriano de, al menos, una parte de las mezclas lodosas y de, al menos, una parte de los efluentes brutos (2), que deben ser tratados,
controlándose el crecimiento bacteriano de las
mezclas lodosas por medio de la medición y de la regulación del
potencial de óxido-reducción de dichas mezclas
lodosas, que están contenidas en un tanque (7') de la etapa de
control (7), caracterizado porque el potencial de
óxido-reducción de las mezclas lodosas está regulado
por alternancias, rápidas y frecuentes, del potencial alrededor de
un valor predeterminado y comprendido entre - 150 mV y + 150 mV,
con relación al electrodo normal de hidrógeno, con el fin de limitar
o de impedir la producción de los lodos orgánicos.
2. Procedimiento para el tratamiento biológico
según la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de
control (7) se lleva a cabo en, al menos, un tanque de recepción
(7') de la parte de las mezclas lodosas y de la parte de los
efluentes brutos (2), que deben ser tratados.
3. Procedimiento para el tratamiento biológico
según la reivindicación 2, caracterizado porque el
procedimiento comprende:
- \bullet
- una etapa de tratamiento biológico aerobio (4) de los efluentes brutos (2) en, al menos, un tanque aireado (4'), que conduce a la producción de una mezcla lodosa,
- \bullet
- una etapa de clarificación (5) de la mezcla lodosa en, al menos, un clarificador (5'),
tomándose las mezclas lodosas, sometidas a la
etapa de control (7) del crecimiento bacteriano, a partir de, al
menos, una de las dos etapas precedentemente citadas (4, 5) de
tratamiento biológico y de clarificación.
4. Procedimiento para el tratamiento biológico
según la reivindicación 3, caracterizado porque el
procedimiento comprende, así mismo, una etapa de espesamiento (6)
de la mezcla lodosa en, al menos, un espesador (6'), tomándose las
mezclas lodosas, sometidas a la etapa de control (7) del crecimiento
bacteriano, a partir de, al menos, esta etapa de espesamiento (6) o
a partir de una de las dos etapas precedentemente citadas (4, 5) de
tratamiento biológico y de clarificación.
5. Procedimiento para el tratamiento biológico
según la reivindicación 4, caracterizado porque el
procedimiento comprende una etapa suplementaria de tratamiento
biológico (8) de los efluentes brutos (2) en, al menos, un tanque
no aireado (8'), tomándose las mezclas lodosas, sometidas a la etapa
de control (7) del crecimiento bacteriano, a partir de, al menos,
esta etapa suplementaria de tratamiento biológico (8) o a partir de
una de las tres etapas precedentemente citadas (4, 5, 6) de
tratamiento biológico, de clarificación y de espesamiento.
6. Procedimiento para el tratamiento biológico
según la reivindicación 5, caracterizado porque el
procedimiento comprende una segunda etapa de tratamiento biológico
aerobio (9) de los efluentes brutos (2) en, al menos, un tanque
aireado (9'), tomándose las mezclas lodosas, sometidas a la etapa de
control (7) del crecimiento bacteriano, a partir de, al menos, esta
segunda etapa de tratamiento biológico aerobio (9) o a partir de una
de las cuatro etapas precedentemente citadas (4, 5, 6, 8) de
tratamientos biológicos en tanques aireados y no aireados, de
clarificación y de espesamiento.
7. Procedimiento para el tratamiento biológico
según una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque
la etapa de clarificación (5) está reemplazada por una etapa de
filtración con membrana, pudiendo ser tomadas las mezclas lodosas,
sometidas a la etapa de control (7) del crecimiento bacteriano, a
partir de esta etapa de filtración.
8. Procedimiento para el tratamiento biológico
según una de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque
las mezclas lodosas, sometidas a la etapa de control (7) del
crecimiento bacteriano, son directamente introducidas en el tanque
(7') de la etapa de control (7) del crecimiento bacteriano.
9. Procedimiento para el tratamiento biológico
según una de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque
las mezclas lodosas, que deben ser sometidas a la etapa de control
(7) del crecimiento bacteriano, son recicladas hasta los efluentes
brutos (2), aguas arriba del tanque (7') de la etapa de control (7)
del crecimiento bacteriano.
10. Procedimiento para el tratamiento biológico
según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque el potencial de óxido-reducción de las
mezclas lodosas está regulado alrededor de un valor próximo a cero,
que corresponde al equilibrio biológico entre medio oxidante y medio
reductor.
\newpage
11. Procedimiento para el tratamiento biológico
según la reivindicación 10, caracterizado porque el potencial
de óxido-reducción de las mezclas lodosas está
regulado para que quede mantenido entre un valor negativo igual a
aproximadamente - 50 mV y un valor positivo igual a aproximadamente
+ 50 mV, con relación al electrodo normal de hidrógeno.
12. Procedimiento para el tratamiento biológico
según la reivindicación 10, caracterizado porque el potencial
de óxido-reducción de las mezclas lodosas está
regulado para que quede mantenido entre un valor negativo igual a
aproximadamente - 20 mV y un valor positivo igual a aproximadamente
+ 20 mV, con relación al electrodo normal de hidrógeno.
13. Procedimiento para el tratamiento biológico
según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque
el potencial de óxido-reducción de las mezclas
lodosas está regulado para que quede mantenido en un intervalo que
es aproximadamente más o menos 50 mV, con relación al valor de
potencial predeterminado.
14. Procedimiento para el tratamiento biológico
según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque
el potencial de óxido-reducción de las mezclas
lodosas está regulado para que quede mantenido en un intervalo que
es aproximadamente más o menos 20 mV, con relación al valor de
potencial predeterminado.
15. Procedimiento para el tratamiento biológico
según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque
el potencial de óxido-reducción de las mezclas
lodosas está regulado para que quede regulado tanto alrededor de un
valor de potencial de óxido-reducción predeterminado
negativo, comprendido entre aproximadamente - 150 mV y 0 mV, con
relación al electrodo normal de hidrógeno, así como también
alrededor de un valor de potencial de
óxido-reducción predeterminado positivo, comprendido
entre aproximadamente 0 mV y + 150 mV, con relación al electrodo
normal de hidrógeno.
16. Procedimiento para el tratamiento biológico
según la reivindicación 15, caracterizado porque el potencial
de óxido-reducción de las mezclas lodosas está
regulado, de manera sucesiva, alrededor de cada uno de los dos
valores de potencial predeterminados para que quede mantenido en un
intervalo igual a aproximadamente más o menos 50 mV con relación a
cada valor predeterminado.
17. Procedimiento para el tratamiento biológico
según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque se mide el potencial de óxido-reducción con
ayuda de dispositivos de medición, que comprenden, al menos, un
electrodo de medición de platino o de oro y un electrodo de
referencia Ag/AgCl o Hg/HgCl_{2}.
18. Procedimiento para el tratamiento biológico
según la reivindicación 17, caracterizado porque los
dispositivos de medición comprenden un captador de medición que
está asociado con un dispositivo automático, que regula el potencial
de óxido-reducción.
19. Procedimiento para el tratamiento biológico
según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque el potencial de óxido-reducción de la mezcla
lodosa se mide y se regula en continuo o se pone en marcha por
ciclos.
20. Procedimiento para el tratamiento biológico
según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque la regulación del potencial de
óxido-reducción se obtiene mediante un control de la
alimentación en efluentes brutos (10), que entran en el tanque (7')
de la etapa de control (7) del crecimiento bacteriano.
21. Procedimiento para el tratamiento biológico
según una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado
porque la regulación del potencial de
óxido-reducción se obtiene mediante una regulación
del caudal de alimentación en efluentes brutos (10), que entran en
el tanque (7') de la etapa de control (7) del crecimiento
bacteriano.
22. Procedimiento para el tratamiento biológico
según una de las reivindicaciones 5 a 21, caracterizado
porque la regulación del potencial de
óxido-reducción se obtiene mediante un control de la
evacuación (16) del licor del tanque de control (7') hacia, al
menos, un tanque aireado (4', 9') o hacia, al menos, un tanque no
aireado (8').
23. Procedimiento para el tratamiento biológico
según una de las reivindicaciones 5 a 21, caracterizado
porque la regulación del potencial de
óxido-reducción se obtiene mediante una regulación
del caudal de evacuación del licor del tanque de control (7')
hacia, al menos, un tanque aireado (4', 9') o hacia, al menos, un
tanque no aireado (8').
24. Procedimiento para el tratamiento biológico
según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque la regulación del potencial de
óxido-reducción se obtiene mediante una aireación
secuenciada con aire o con oxígeno puro del tanque de control
(7').
25. Procedimiento para el tratamiento biológico
según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque la regulación del potencial de
óxido-reducción se obtiene mediante un control de la
alimentación en mezclas lodosas, recicladas hasta el tanque (7') de
la etapa de control (7) desde, al menos, un tanque aireado (4', 9')
de tratamiento biológico (4, 9) desde, al menos, un tanque no
aireado (8') de tratamiento biológico (8) desde, al menos, un
clarificador (5') y/o desde, al menos, un espesador (6').
26. Procedimiento para el tratamiento biológico
según una de las reivindicaciones 1 a 24, caracterizado
porque la regulación del potencial de
óxido-reducción se obtiene mediante una regulación
del caudal de alimentación en mezclas lodosas recicladas hasta el
tanque (7') de la etapa de control (7) desde, al menos, un tanque
aireado (4', 9') de tratamiento biológico (4, 9), desde, al menos,
un tanque non aireado (8') de tratamiento biológico (8), desde, al
menos, un clarificador (5') y/o desde, al menos, un espesador
(6').
27. Procedimiento para el tratamiento biológico
según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque la etapa de control (7) comprende una adición de reactivos
tales como carbonato de sodio, un ácido o un oxidante.
28. Procedimiento para el tratamiento biológico
según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque la etapa de control (7) comprende una inyección de vapor.
29. Procedimiento para el tratamiento biológico
según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque la etapa de control (7) comprende un aumento de la
temperatura del medio.
30. Procedimiento para el tratamiento biológico
según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque la etapa de control (7) comprende un cizallamiento mecánico
de la mezcla lodosa, por ejemplo, por medio de una turbina a gran
velocidad o por medio de un hidroeyector.
31. Procedimiento para el tratamiento biológico
según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque la circulación de las mezclas lodosas entre, al menos, dos
etapas de tratamientos biológicos (4, 8, 9) y/o entre la etapa de
control (7) y, al menos, una etapa de tratamiento biológico (4, 8,
9) puede efectuarse en un sentido o en el sentido opuesto.
32. Procedimiento para el tratamiento biológico
según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque la etapa de control (7) se lleva a cabo en, al menos, un
tanque de reposo de una instalación de tratamiento.
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| EP20030291437 EP1486465B1 (fr) | 2003-06-13 | 2003-06-13 | Procédé de traitement biologique d'effluents |
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