ES2345368T3 - Reactor con sistema distribuidor de suministro para la depuracion anaerobia de agua. - Google Patents

Abstract

Reactor (10) para la purificación anaeróbica de aguas servidas que comprende un recipiente del reactor (12), al menos una cañería de alimentación (42, 42') dispuesta en el área inferior (14) del recipiente del reactor (12) para el suministro de aguas servidas a ser tratadas al reactor (10), al menos un distribuidor del suministro (20) para el mezclado de las aguas servidas suministradas al reactor (10) con el medio que se encuentra en el reactor (10), al menos un rebase (30, 30') dispuesto en el recipiente superior del reactor (12) para evacuar el agua limpia así como al menos un separador (24, 26), caracterizado porque el distribuidor del suministro (20) comprende al menos un elemento desviador (22, 22', 22''), donde el al menos un elemento desviador (22, 22', 22'') se conformó de manera tal que las aguas servidas que emergen de la al menos una cañería de alimentación (42, 42') son desviadas a un flujo, que es circular visto desde la sección transversal del reactor y de dirección ascendente, y donde 1 a 80% de la sección transversal del reactor están ocupados por el al menos un elemento desviador (22, 22', 22'').

Description

Reactor con sistema distribuidor de suministro para la depuración anaerobia de agua.

La presente invención se refiere a un reactor para la purificación anaeróbica de aguas servidas, en especial de aguas servidas provenientes de la industria del papel, que comprende un recipiente del reactor, al menos una cañería de alimentación para el suministro de aguas servidas a ser tratadas al reactor dispuesta en el área inferior del recipiente del reactor, al menos un distribuidor del suministro para el mezclado de las aguas servidas suministradas al reactor con el medio que se encuentra en el reactor, al menos un rebase dispuesto en el recipiente superior del reactor para evacuar el agua limpia así como al menos un separador.

Para la purificación de aguas servidas se conocen una multiplicidad de procedimientos mecánicos, químicos así como biológicos y los correspondientes reactores. En la purificación biológica de aguas servidas, se contactan las aguas servidas a limpiar con microorganismos aeróbicos o anaeróbicos, los que en el caso de microorganismos aeróbicos degradan las impurezas orgánicas contenidas en las aguas servidas mayormente en dióxido de carbono, biomasa y agua y en el caso de microorganismos anaeróbicos preponderantemente en dióxido de carbono y metano, obteniendo biomasa sólo en menor medida. Aunque los procedimientos de purificación biológica de aguas servidas en último tiempo se realizan con mayor frecuencia con microorganismos anaeróbicos, dado que para la purificación anaeróbica de aguas servidas no es necesario inyectar oxígeno -con un elevado dispendio de energía- en el biorreactor, en la purificación se produce biogás con alto contenido energético que luego puede ser utilizado para la generación de energía, y se producen cantidades visiblemente menores de lodo excedente. De acuerdo con el tipo y la forma de la biomasa utilizada, los reactores para la purificación anaeróbica de aguas servidas se clasifican en reactores de contacto con lodos, reactores UASB, reactores EGSB, reactores de lecho fijo y reactor de lecho fluido. Mientras que los microorganismos en reactores de lecho fijo se adhieren a los materiales soporte fijos y los microorganismos en un reactor de lecho fluido se adhieren a material soporte de tamaño pequeño y libre movilidad, los microorganismos en los reactores UASB y EGSB se utilizan en forma de lo que se denominan pellets. A diferencia de los reactores UASB (upflow anaerobio sludge blanket; reactor anaerobio con lecho de lodos de flujo ascendente), los reactores EGSB (expanded granular sludge bed; lecho de lodo granular expandido) son más altos y a idéntico volumen presentan una base de superficie notoriamente menor.

En los reactores UASB y EGSB, el reactor es alimentado de manera continua por medio de una entrada en el área inferior del reactor con aguas servidas a ser tratadas o con una mezcla de aguas servidas a ser tratadas y aguas servidas ya tratadas desde la salida del reactor anaerobio (denominado en adelante "suministro del reactor"), las que son guiadas por un lecho de lodo que se encuentra por encima de la entrada y contiene pellets de microorganismos. Durante la degradación de los compuestos orgánicos de las aguas servidas, los microorganismos forman en especial un gas que contiene metano y dióxido de carbono (que también se denomina biogás) que en parte se adicionan en forma de pequeñas burbujas en los pellets de microorganismos y en parte ascienden en el reactor en forma de burbujas de aire libres. Debido a las pequeñas burbujas de gas adicionadas, se reduce el peso específico de los pellets, por lo que los pellets ascienden en el reactor. A fin de separar del agua el biogás formado y los pellets ascendentes, en la parte media y/o la parte superior del reactor se dispusieron separadores que por lo general presentan una forma de cúpulas para gas, en cuya cima se acumula biogás que conforma un colchón de gas, debajo del cual se encuentra una capa flotante de pellets de microorganismos y de aguas servidas. El agua purificada libre de gas y de pellets de microorganismos asciende en el reactor y es extraída en el extremo superior del reactor mediante rebases. Se describen tales procedimientos y los correspondientes reactores, por ejemplo, en el documento EP 0 170 332 A1 y en el documento EP 1 071 636 B1.

De especial importancia en los procedimientos antes descritos es la distribución regular en la sección transversal del reactor de las aguas servidas suministradas al reactor por la entrada, para lograr un buen mezclado de los pellets de lodo que se encuentran en el reactor, del agua existente en el reactor y de las aguas servidas suministradas. A fin de cumplir con estas exigencias ya se han propuesto una cantidad de reactores equipados con correspondientes distribuidores de suministro.

Del documento EP 0 539 430 B1 se conoce un biorreactor con un recipiente del reactor que en el extremo inferior del recipiente del reactor presenta un sistema de alimentación-suministro que comprende al menos una cañería de alimentación que está separada de la cámara de reacción que contiene los pellets de microorganismos mediante una separación dispuesta esencialmente en forma cónica, extendiéndose la separación a través de toda la sección transversal del reactor. Allí las aberturas de expelido de las cañerías de alimentación están orientados de manera al menos parcialmente tangencial y en la separación se previó al menos una ranura radial, que está conformada por dos franjas radiales de bordes que se superponen a una determinada distancia vertical, donde al menos una de las ranuras radiales conforma una conexión entre la cámara de alimentación-suministro y la cámara de reacción. Debido a la orientación de la(s) abertura(s) de eyección de la(s) cañería(s) de alimentación y la al menos una ranura radial se desea lograr en el agua suministrada un flujo de forma circular respecto del eje longitudinal del reactor y debido a la disposición de las ranuras radiales se desea impedir el ingreso de sólidos en el sistema de alimentación- suministro, en especial, después de desconectar el reactor. Aunque este reactor y el procedimiento que se aplica en este, presentan una cantidad de desventajas.

Debido a la separación entre el sistema de alimentación-suministro y la cámara del reactor, que ocupa la totalidad de la sección transversal del reactor, los sólidos contenidos en las aguas servidas suministradas se acumulan en el sistema de alimentación-suministro y no llegan a la cámara de reacción. Pero los sólidos sedimentados dentro del sistema de alimentación-suministro, es decir, por debajo de la separación de forma cónica, son difíciles de eliminar del reactor. Además se debe desconectar el reactor para eliminar las sustancias sólidas del sistema de alimentación-suministro. Por otra parte, en la cámara del reactor se produce la cristalización del calcio en los pellets, en especial, en el caso de aguas servidas a ser tratadas con elevado contenido de calcio, de modo que una parte de los pellets de lodo con microorganismos, en los que cristalizó el calcio, presenta un elevado peso específico, de modo que se produce la sedimentación de estos pellets en el reactor, los que se acumulan en el extremo inferior de la separación cónica en el área de la pared del reactor. La eliminación de estos sedimentos del reactor también es muy dificultosa. Además, el sedimento en la pared del reactor reduce el diámetro efectivo de dicho reactor, de modo que se reduce el volumen reactivo efectivo. Por otra parte, a mayor tiempo de operación los sedimentos bloquean o bien taponen las ranuras radiales, lo que resulta en un gran aumento de presión en el sistema de distribución. Esto puede producir que aumente significativamente el nivel del agua en el separador de gas, por lo que puede producirse un atasco en el separador de gas y en consecuencia puede ser necesario interrumpir el suministro en la entrada. Dado que además se expele dióxido de carbono en el separador de gas, aumenta significativamente el valor pH en la cañería de retorno de aguas servidas, lo que produce una precipitación de calcio en el área de entrada, de modo que después de detener el reactor se debe eliminar el precipitado a un elevado costo. Por estas razones, el reactor que se describió antes para la purificación de aguas servidas con elevado contenido de calcio, como también para aguas servidas provenientes de la industria del papel, que además puede contener impurezas en forma de agentes de relleno del papel y similares que pueden sedimentarse, requiere de mejoras.

Del documento US 2006/0065593 A1 se conoce un reactor para la purificación anaeróbica de aguas servidas que comprende un recipiente del reactor, al menos una cañería de alimentación, al menos un rebase, así como un separador, donde en la abertura de salida de la cañería de alimentación se dispuso una pieza T y donde en el área inferior del reactor se previó una placa de distribución.

En el documento EP 0 153 299 A1 se describe un reactor para el tratamiento anaeróbico de sustratos orgánicos, que comprende una cañería de alimentación, una zona de amortiguación, un espacio de distribución y un espacio de reacción separado del espacio de distribución por medio de un piso intermedio, donde la zona de amortiguación se conformó como un cilindro hueco dispuesto concéntricamente alrededor del eje longitudinal del reactor, en cuyo extremo inferior se previeron aletas de distribución, y donde la cañería de alimentación desemboca en el área superior de la zona de amortiguación.

Es un objetivo de la presente invención, poner a disposición un reactor con un distribuidor de suministro, con el cual se evitan las desventajas que se indicaron previamente. En especial, el reactor debe ser apropiado para la purificación de aguas servidas con sustancias de contenido que tiendan a precipitar durante el tratamiento anaeróbico, como por ejemplo calcio, en especial de aguas servidas provenientes de la industria papelera, debe permitir una distribución uniforme del suministro a través de toda la sección transversal del reactor y una fluidificación óptima del lecho de lodo. Además se debe evitar de manera confiable una obturación en el área de entrada, en especial en el área del distribuidor del suministro e impedir de manera confiable una acumulación de sustancias sólidas en el área del distribuidor de suministro, especialmente la formación de espacios inutilizados debido a la sedimentación de sólidos.

Este objetivo se cumple de acuerdo con la invención mediante un reactor con las características de la reivindicación 1 de la patente y en especial por medio de un reactor para la purificación anaeróbica de aguas servidas, que comprende un recipiente del reactor, al menos una cañería de alimentación dispuesta en el área inferior del recipiente del reactor para el suministro de aguas servidas a ser tratadas al reactor, al menos un distribuidor del suministro para el mezclado de las aguas servidas suministradas al reactor o de material reciclado con el medio que se encuentra en el reactor, al menos un rebase dispuesto en el recipiente superior del reactor para evacuar el agua limpia, así como al menos un separador, donde el distribuidor del suministro comprende al menos un elemento desviador, donde el al menos un elemento desviador se conformó de manera tal que las aguas servidas que emergen de la al menos una cañería de alimentación es desviada a un flujo de forma circular visto desde la sección transversal del reactor, y donde 1 al 80% de la sección
transversal del reactor están ocupados por el al menos un elemento desviador o bien por el distribuidor de suministro.

Debido al distribuidor del suministro que comprende al menos un elemento desviador y la correspondiente conformación del al menos un elemento desviador, que las aguas servidas que emergen de la abertura de salida de la al menos una cañería de alimentación es desviada a un flujo de forma circular visto desde la sección transversal del reactor, se logra un excelente mezclado de las aguas servidas suministradas al reactor con el medio que se encuentra en el reactor. Además, la conducción del caudal del agua suministrada producida por el al menos un elemento desviador, permite una distribución uniforme del agua suministrada a través de toda la sección transversal del reactor. Al ocupar el al menos un elemento desviador o bien el distribuidor del suministro menos del 80% de la sección transversal del reactor, se evita una completa subdivisión del reactor en dos zonas separadas, a saber, en un sistema de alimentación-suministro y una cámara de reacción dispuesta por encima, de modo que por una parte no se acumulan las sustancias sólidas contenidas en la entrada en el área del distribuidor de suministro sino que fluyen hacia arriba a causa del flujo dirigido hacia arriba, y por la otra, los sedimentos que descienden del área superior del reactor no sedimentan en el área del distribuidor de suministro, sino que son guiados de manera dirigida a una zona, de la que pueden ser extraídos simultáneamente del reactor durante el proceso en curso. Especialmente se evita así la conformación de espacios inutilizados que reducen la sección transversal efectiva del reactor. En especial también se puede impedir así de manera confiable un aumento de presión en el sistema de distribución, de modo que se evita un aumento del nivel de agua en el separador de gas. Debido a ello, el reactor de la invención es especialmente adecuado para la purificación anaeróbica de aguas servidas cargadas de sólidos y en especial para la purificación anaeróbica de aguas servidas provenientes de la industria del papel, que presenta impurezas pasibles de sedimentación, así como un elevado contenido de calcio disuelto.

De preferencia, el al menos un elemento desviador o bien el distribuidor del suministro ocupa del 2 al 70%, de preferencia especial del 3 al 60% y de preferencia muy especial del 5 al 50% de la sección transversal del reactor. En el sentido de la presente invención ello significa que el integral de la proporción del/de los elemento(s) desviador(es) en cada superficie de sección transversal del reactor es del 2 al 70% o bien del 3 al 60% o bien del 5 al 50%. Dado que el al menos un elemento desviador ocupa al menos el 2% o bien el 3% o bien el 5% de la sección transversal del reactor se logra que la alimentación del reactor es desviada a un flujo estable, que considerada desde la sección transversal del reactor es de forma circular, de modo que se logra un excelente mezclado del suministro al reactor con el medio que se encuentra en el reactor. Debido a la ocupación de como máximo el 80% o bien el 70% o bien el 60% o bien el 50% de la sección transversal del reactor por el/los elemento(s) desviador(es) se logra además que asciendan las sustancias sólidas contenidas en las aguas servidas suministradas del reactor y por la otra, los sólidos con elevada densidad específica que descienden del área superior del reactor no se acumulen en el área del distribuidor de suministro, sino que descienden hasta el piso del reactor y desde allí pueden ser extraídos del reactor durante el proceso en curso.

En un desarrollo ulterior del concepto de la invención se propone que la al menos una cañería de alimentación finalice fuera del recipiente del reactor y se provea en la pared del área inferior del recipiente del reactor al menos una ranura, a través de la cual ingresan en el área inferior del recipiente del reactor las aguas servidas que emergen de la al menos una cañería de suministro. Esta forma de realización por una parte es de construcción sencilla porque se puede prescindir de instalaciones para el pasaje de la cañería de alimentación a través del recipiente del reactor y, por otra parte, permite disponer los elementos desviadores directamente en el área del recipiente del reactor. Al haberse previsto al menos una ranura en la pared del reactor, se puede prescindir de un tabique separador en el reactor, en especial, de un tabique separador que ocupe toda la sección transversal del reactor con las consiguientes desventajas antes mencionadas.

De acuerdo con una forma de realización preferida de la presente invención se previó en el interior del reactor en el área de la al menos una ranura, como mínimo un elemento desviador que se conformó de manera tal que las aguas servidas que ingresan al reactor desde la al menos una ranura son convertidas en un flujo de forma circular visto desde la sección transversal del reactor. Esta forma de realización permite simultáneamente con una conformación del distribuidor de suministro de sencilla construcción, una desviación efectiva de las aguas servidas suministradas al reactor en un flujo de forma circular desde el punto de vista de la sección transversal del reactor.

Para lograr una desviación especialmente efectiva de las aguas servidas suministradas al reactor a una corriente de forma circular, se propone en un desarrollo ulterior del concepto de la invención disponer el al menos un elemento desviador de modo tal que este cubra o bien se sobrelape una ranura al menos en forma parcial.

Para cumplir con la finalidad antes mencionada es de especial preferencia cuando el al menos un elemento desviador que cubre o bien se sobrelapa la al menos una ranura al menos en forma parcial, presenta esencialmente la misma forma básica que la al menos una ranura.

En principio tanto la al menos una ranura como también el al menos un elemento desviador, pueden presentar cualquier geometría deseada, de las que se mencionan solamente formas básicas, por ejemplo poligonales, circulares, elípticas, ovales, cuadradas y rectangulares. De preferencia, la al menos una ranura y el al menos un elemento desviador presenta la misma forma básica, mientras se obtienen resultados especialmente buenos, cuando la forma básica, tanto de la al menos una ranura como también del al menos un elemento desviador como mínimo es esencialmente rectangular.

Para poder prescindir de sistemas de fijación separados para el al menos un elemento desviador, de preferencia el al menos un elemento desviador con uno de sus lados está unido con un lado de la al menos una ranura. Esto puede concretarse de manera especialmente sencilla en la práctica, cuando la al menos una ranura como también el al menos un elemento desviador presentan una forma básica esencialmente rectangular y el al menos un elemento desviador está unido con su lado longitudinal o con su lado ancho con el lado longitudinal o con el lado ancho de la al menos una ranura.

Para lograr durante el funcionamiento del reactor una desviación efectiva del material suministrado al reactor a través de al menos una ranura a un flujo de forma circular y además al desconectar el reactor, poder cerrar de manera sencilla la al menos una ranura, se prefiere de acuerdo con otra forma de realización preferida de la presente invención que el al menos un elemento desviador esté unido de manera girable con la al menos una ranura, por ejemplo, mediante una bisagra.

Se alcanza una desviación especialmente efectiva de las aguas servidas suministradas al interior del reactor a través de la al menos una ranura, cuando el al menos un elemento desviador considerado desde el punto de unión del al menos un elemento desviador con la al menos una ranura se extiende respecto de la al menos una ranura en un ángulo que oscila entre 5º y 85º, de preferencia entre 10º y 70º, de preferencia especial entre 20º y 50º y de preferencia muy especial entre 80º y 40º.

A fin de evitar una sedimentación de las sustancias sólidas que se encuentran en el medio reactivo, en los ángulos rectos del recipiente del reactor es de preferencia, conformar la parte inferior del recipiente del reactor de manera que se estrecha cónica hacia abajo. De esa manera se logra que los sólidos que se sedimentan en la pared del recipiente del reactor se hundan hasta el punto más bajo del piso del reactor y se acumulan allí. En este caso resultó ventajoso, prever la al menos una ranura en la parte del recipiente del reactor que se estrecha cónicamente y el al menos un elemento desviador, en el área de la al menos una ranura.

Como alternativa es posible y también es preferible, conformar la parte inferior del recipiente del reactor en un doble cono, donde la parte superior del cono doble respecto del plano horizontal, de preferencia presenta un ángulo más pequeño que la parte inferior del cono doble y la al menos una ranura de preferencia se dispuso en el área superior del cono doble. En esta forma de realización el ángulo de la parte superior del cono doble, respecto del plano horizontal de preferencia se ubica entre 20º y 50º y de preferencia especial entre 25º y 55º y el ángulo de la parte inferior del cono doble, también respecto del plano horizontal de preferencia se ubica entre 30 y 70º y de preferencia especial entre 40º y 50º.

En la forma de realización antes mencionada, la al menos una ranura de preferencia se previó en el área superior del cono doble del recipiente del reactor y el al menos un elemento desviador en el área de la al menos una ranura. De esa manera se logra que los sólidos que se sedimentan en la pared del recipiente del reactor se hunden hasta el punto más bajo del piso del reactor en la parte inferior del cono doble y se acumulan allí, y por lo tanto se puede evitar en forma confiable una obturación de la al menos una ranura prevista en el área superior del cono doble.

A efectos de lograr un direccionamiento estable de la circulación del material suministrado al reactor, también resultó ventajoso proveer al menos dos ranuras en el área inferior del recipiente del reactor. Al haber previsto en el distribuidor del suministro varios elementos desviadores, es posible distribuir de manera uniforme los distintos elementos desviadores en toda la sección transversal del reactor, de modo que en el distribuidor del suministro existan respecto de la sección transversal del reactor varias áreas sin elementos desviadores y la superficie de sección transversal de los distintos elementos desviadores sea comparativamente reducida. La cantidad y la forma de los elementos desviadores en el reactor dependen además de la sección transversal del reactor y de la cantidad de material suministrado al reactor por unidad de tiempo. En las medidas usuales en los reactores para la purificación anaeróbica de aguas servidas, la cantidad de las ranuras previstas en el área inferior del recipiente del reactor, de preferencia se ubica entre 5 y 200, de preferencia especial entre 25 y 150 y de preferencia muy especial entre 50 y 75.

En un desarrollo ulterior del concepto de la invención se propone disponer las distintas ranuras -consideradas desde el eje longitudinal del reactor- a una cierta distancia entre sí y en sentido radial separadas por la pared del recipiente del reactor, en una fila, previéndose en el área inferior del recipiente del reactor 2 a 50, de preferencia 5 a 30 y de preferencia especial 5 a 15 de tales filas. Ello permite por una parte dirigir el suministro de aguas servidas hacia las distintas ranuras, una fila en forma de una cañería colectora, y por la otra, el direccionamiento independiente entre sí del suministro de las aguas servidas hacia las ranuras de distintas filas.

De preferencia, las distintas ranuras y/o el al menos un elemento desviador -considerado desde el eje longitudinal del reactor radialmente hacia fuera- están distribuidas proporcionalmente a la superficie. Ello puede lograrse, por ejemplo, cuando visto desde el eje longitudinal del reactor en sentido radial- en cada superficie circular imaginaria dispuesta concéntricamente alrededor del eje longitudinal del reactor se haya prevista la misma cantidad de ranuras o bien de elementos desviadores, pero las distintas ranuras o bien los elementos desviadores son de mayor tamaño al aumentar el sentido radial. Además, esto se puede lograr de manera especialmente preferida cuando las distintas ranuras o bien los distintos elementos desviadores en cada caso son del mismo tamaño, pero considerado en sentido radial desde el eje longitudinal del reactor, al aumentar la distancia desde el eje longitudinal del reactor, se previeron mayor cantidad de ranuras o bien mayor cantidad de elementos desviadores por cada superficie circular imaginaria dispuesta concéntricamente alrededor del eje longitudinal del reactor.

Por esta razón es de preferencia que para el suministro de aguas servidas a ser tratadas por medio de las ranuras al reactor, debajo de cada fila de ranuras en cada caso se haya previsto una cañería colectora, que está conectada con en cada caso una cañería de alimentación. En ese caso, las cañerías colectoras pueden presentar cualquier forma geométrica deseada, en especial presentar en su sección transversal un perfil en U, un perfil en V o un perfil rectangular. De manera alternativa, las cañerías colectoras también se pueden haber previsto en forma semitubular. De preferencia, las cañerías colectoras pueden haberse realizado con una sección transversal no constante. De preferencia especial, la modificación de la sección transversal se eligió de manera tal que la velocidad de salida desde la entrada de suministro al reactor, en una realización de la cañería colectora con al menos dos ranuras, debido a la ranura hacia el espacio reactivo presenta en cada caso la misma velocidad.

Para lograr una desviación efectiva del material suministrado por las ranuras al reactor, la cantidad de los distintos elementos desviadores y las medidas de los distintos elementos desviadores de preferencia se elige de manera tal que el 3 al 50%, de preferencia el 5 al 40% y de preferencia especial el 10 al 20% de la sección transversal del reactor esté ocupada por el/los elemento(s) desviador(es).

De acuerdo con otra forma de realización preferida de la presente invención se previó disponer adicionalmente a las ranuras y elemento(s) desviador(es) o alternativamente a las ranuras y elemento(s) desviador(es) antes descritos en el reactor al menos un elemento desviador conformado como espiral plana de varios brazos. Por medio de una conformación plana, en espiral de varios brazos del al menos un elemento desviador, puede lograrse de manera especialmente sencilla y confiable una desviación de las aguas servidas suministradas al reactor en un flujo de forma circular.

En el sentido de la presente invención se entiende por espiral plana de varios brazos, cualquier espiral plana que comprende al menos dos brazos espiralados, y ello sin perjuicio de la forma concreta de los brazos espiralados e independientemente de su longitud. Este concepto también incluye especialmente los espirales, cuyos brazos de espiral individuales rodean el centro de la espiral en un ángulo menor que 360º o menor que 180º.

Se logran resultados especialmente buenos cuando el al menos un elemento desviador espiralado presenta al menos cuatro y de preferencia especial entre cuatro y ocho brazos de espiral. De esa manera se logra una desviación efectiva de las aguas servidas suministradas al reactor en un flujo circular.

En principio, la presente invención no está limitada a la forma concreta de los distintos brazos de espiral del elemento desviador, donde se obtienen buenos resultados en especial con elementos desviadores en forma de espiral, cuyos brazos de espiral individuales presentan esencialmente una forma semielíptica. En la variante indicada en último término, la curvatura de algunos o de todos los brazos de espiral de preferencia se prolonga en la misma dirección.

Para lograr una desviación efectiva de las aguas servidas suministradas al reactor se propone en un desarrollo ulterior del concepto de la invención, conformar el al menos un elemento desviador espiralado de manera tal que este comprenda cuatro a ocho brazos de espiral conformados esencialmente de manera semielíptica o semicircular, de los cuales de preferencia dos a cuatro brazos de espiral presentan una longitud diferente del resto de los brazos de espiral. Así se logra que las aguas servidas sean suministradas al reactor de manera uniforme respecto de la sección transversal del reactor. Un ejemplo de una conformación especialmente adecuada de esta forma de realización de la invención antes mencionada, es un elemento desviador con ocho brazos de espiral conformados esencialmente de manera semielíptica o semicircular, de los cuales cuatro brazos de espiral presentan otra longitud que los demás cuatro brazos de espiral.

A fin de mantener reducido el dispendio constructivo y asegurar un pasaje uniforme del agua a través del elemento desviador espiralado, se propone en un desarrollo ulterior del concepto de la invención, prever en el centro del elemento desviador espiralado un dispositivo de distribución, mientras la cañería de alimentación desemboca en el centro de un elemento desviador en el dispositivo de distribución y se distribuye las aguas servidas transportadas por la cañería de alimentación por medio del dispositivo de distribución a los distintos brazos de espiral del elemento desviador.

De preferencia, los brazos de espiral del elemento desviador presentan una sección transversal tubular. En esta forma de realización de la presente invención, los distintos brazos de espiral del elemento desviador por lo tanto están totalmente revestidos -considerado en su sección transversal- de modo que puede evitarse de manera confiable un ingreso de sustancias sólidas en los brazos de espiral, dado que la única abertura de los brazos de espiral, es decir, la abertura de salida de los brazos de espiral, debido al líquido que emerge allí no está accesible para sustancias sólidas que provienen del interior del reactor.

De acuerdo con otra forma de realización alternativa preferida de la presente invención se propone, conformar los brazos de espiral del elemento desviador huecos en su interior y abiertos hacia abajo. En este caso debido a las superficies perimetrales de los brazos de espiral internamente huecos y abiertos hacia abajo, se logra una desviación efectiva del líquido guiado a través del elemento desviador. En esta forma de realización la/las abertura(s) de salida de la(s) cañería(s) de alimentación asignadas a los distintos brazos de espiral del elemento desviador preferentemente están orientadas hacia el espacio hueco interno de los brazos de espiral y de preferencia especial se orientaron tangencialmente respecto de un círculo imaginario dispuesto concéntricamente alrededor del eje longitudinal, de modo el agua que emerge de la/las abertura(s) de salida de la(s) cañería(s) de alimentación impacta sobre la superficie perimetral interna de los brazos de espiral y así es correspondientemente desviada. Allí se logra de manera especialmente confiable una desviación circular del agua suministrada al reactor, cuando el elemento desviador espiralado se dispuso perpendicular al eje longitudinal del reactor y concéntricamente alrededor del eje longitudinal del reactor.

En la forma de realización antes mencionada, los brazos de espiral del elemento desviador de preferencia se conformaron en su sección radial en forma de V invertida, U invertida, rectangular, trapezoidal o poligonal. Especialmente a causa de la conformación de los brazos de espiral con su sección radial en V invertida y en U invertida se logra que las sustancias sólidas que caen desde arriba sobre el elemento desviador, no puedan acumularse en el perímetro de los brazos de espiral, sino que se deslizan por la superficie perimetral de los brazos de espiral y continúan su descenso por el reactor hasta que alcanzan el punto más bajo del reactor.

Como alternativa, los brazos de espiral del al menos un elemento desviador en forma de espiral también pueden haberse conformado circulares en su sección radial, donde la parte inferior de la sección radial circular está abierta y en los dos extremos abiertos se dispuso en cada uno de las secciones radiales un bisel orientado en sentido opuesto a los brazos en espiral, por lo que los brazos en espiral del al menos un elemento desviador en espiral presenta una sección radial que esencialmente tiene forma de bocallave. De esa manera se logra por una parte que las sustancias sólidas que descienden desde arriba sobre el elemento desviador, caen de la superficie perimetral de los brazos de espiral y continúan descendiendo en el reactor y por otra parte se evita que ingresen sustancias sólidas mediante una corriente lateral desde abajo en el espacio hueco de los brazos de espiral y puedan sedimentarse allí.

Otra alternativa es que los brazos de espiral del al menos un elemento desviador espiralado se conformen de modo romboidal en la sección radial, donde están abiertas las partes inferiores de las secciones radiales romboidales y en uno de los extremos abiertos o en los dos extremos abiertos se dispuso en cada una de las secciones radiales de los brazos en espiral un bisel que preferentemente está orientado hacia el lado externo de los brazos en espiral. También así se evita de manera confiable que las sustancias sólidas que descienden desde arriba sobre el elemento desviador, se acumulen sobre el elemento desviador y que sustancias sólidas ingresen desde abajo en el espacio hueco de los brazos de espiral.

De modo alternativo, los brazos de espiral del al menos un elemento desviador en forma de espiral también puede presentar cualquier otra forma geométrica conocida en su sección radial, en tanto se asegure mediante la conformación de los brazos de espiral que no ingresen sustancias sólidas en el espacio hueco de los brazos de espiral o que puedan acumularse sustancias sólidas en las superficies perimetrales de los brazos de espiral.

A efectos de lograr por una parte, una desviación efectiva de las aguas servidas suministradas al reactor y por la otra impedir una sedimentación de sustancias sólidas que descienden por el reactor encima del elemento desviador, se propone en un desarrollo ulterior del concepto de la invención que el al menos un elemento desviador espiralado ocupe 5 al 70%, de preferencia 10 al 60% y de preferencia especial 20 al 50% de la sección transversal del reactor.

De preferencia, el al menos un elemento desviador espiralado se dispuso perpendicular respecto del eje longitudinal del reactor y concéntricamente alrededor del eje longitudinal del reactor. Con esta disposición simétrica se favorece la desviación a una corriente circular.

De acuerdo con otra forma de realización preferida de la presente invención resultó ventajoso prever la parte inferior del reactor en forma de un cono simple o de un cono doble que se estrecha hacia abajo. Así, se logra que las sustancias sólidas con elevado peso específico desciendan hasta la punta del cono y pueden ser descargadas desde allí. De esa manera se puede evitar de manera confiable una acumulación de sedimentos en el área del distribuidor de suministro, lo que produce la formación de espacios inutilizados y una reducción de la sección transversal efectiva del reactor. Este efecto es intensificado correspondientemente por el flujo en espiral generado por el distribuidor de suministro.

Por la razón antes mencionada, además es de preferencia disponer una cañería de evacuación en el extremo inferior del cono.

En un desarrollo ulterior del concepto de la invención se propone prever una cañería de alimentación en el área inferior del cono, a través de la cual se puede hacer ingresar aguas servidas, agua limpia o similar al área inferior cónica del reactor. Así, en caso de necesidad se puede efectuar un lavado del piso del reactor. Esto es adecuado, por ejemplo, cuando se descargó sedimentos del área inferior del reactor, para arremolinar eventuales restos de sedimentos adheridos a las paredes inferiores del reactor, de modo que estos desciendan hasta el punto más bajo del cono y puedan ser descargados del reactor por medio de la cañería de evacuación.

A fin de poder hacer circular los pellets de microorganismos y el agua contenida en el reactor, de preferencia el reactor presenta al menos una cañería de flotación, de preferencia especial una cañería de flotación dispuesta concéntricamente alrededor del eje longitudinal del reactor, o en tanto el reactor incluya dos separadores de gas, dos cañerías de flotación, donde el extremo superior de la al menos una cañería de flotación está conectada con el/los separador(es) de gas y por medio de la abertura inferior de salida de la(s) cañería(s) de flotación en el/los separador(es) se puede efectuar el retorno de pellets de microorganismos separados y de agua hacia el área inferior del reactor. En esta forma de realización, la abertura inferior de salida de la al menos una cañería de flotación se dispuso por encima o en el área del límite superior del al menos un elemento desviador.

En tanto en el reactor se hayan previsto una o varias cañerías de flotación, sus aberturas de salida de preferencia se dispusieron tangencialmente respecto de un círculo imaginario dispuesto concéntricamente alrededor del eje longitudinal. En el caso de dos o más cañerías de flotación, las aberturas de salida se pueden haber dispuesto todas en la misma dirección tangencialmente respecto de un círculo imaginario dispuesto concéntricamente alrededor del eje longitudinal o en forma alternativa haberse dispuesto en forma alternada de manera tangencialmente opuesta respecto de un círculo imaginario dispuesto concéntricamente alrededor del eje longitudinal.

Aunque la presente invención no se limita a reactores que presentan una o varias cañerías de flotación. Más aún, el reactor de la invención también puede ser operado sin cañería de flotación. Además la al menos una cañería de flotación, también se puede haber dispuesto en cualquier lugar elegido, respecto de la sección transversal del reactor. Finalmente también es posible, prever la al menos una cañería de flotación fuera del recipiente del reactor. Por ejemplo, la al menos una cañería de flotación puede haberse previsto fuera del recipiente del reactor. Por otra parte, al menos una cañería de alimentación puede desembocar en la cañería de flotación, por la cual se suministra a la cañería de flotación aguas servidas a ser tratadas, agua limpia o una mezcla de las mismas. La cañería de flotación desemboca de preferencia en el área del distribuidor de suministro en el reactor.

A causa de las propiedades y ventajas antes mencionadas del reactor conforme la invención, este es especialmente adecuado como reactor UASB o como reactor EGSB.

De acuerdo con una forma de realización alternativa, el al menos un elemento desviador de preferencia ocupa del 20 al 70% y de preferencia especial del 30 al 60% de la sección transversal del reactor.

En esta forma de realización el al menos un elemento desviador de preferencia se conformó de modo anular, dado que así se puede lograr de modo especialmente sencillo y confiable una desviación de las aguas servidas suministradas al reactor en un flujo circular.

Para lograr una conducción estable en sentido circular del agua suministrada al reactor, también resultó ventajoso en esta forma de realización prever en el distribuidor de suministro al menos dos elementos desviadores, de preferencia especial dos a cinco elementos desviadores y de preferencia muy especial dos o tres elementos desviadores. De esa manera es posible distribuir los distintos elementos desviadores de manera uniforme en la sección transversal del reactor, de modo que en el distribuidor del suministro, respecto de la sección transversal del reactor, existan varias áreas sin elementos desviadores y que la superficie de la sección transversal de los distintos elementos desviadores sea comparativamente reducida. La cantidad concreta de elementos desviadores depende especialmente de la medida de sección transversal del reactor.

En el sentido de la presente invención, anular no sólo significa un anillo redondo, sino en general un anillo formado por un cuerpo anular delgado en su sección radial respecto de la sección transversal completa del anillo, donde la superficie base del cuerpo anular puede tener cualquier forma geométrica, por ejemplo, una forma redonda circular, rectangular, ovalada, elíptica o poligonal.

En esta forma de realización el cuerpo anular del al menos un elemento desviador de forma anular puede ser hueco en su interior y abierto hacia abajo, donde la abertura de salida de la cañería de alimentación asignada al elemento desviador de preferencia está orientada en el espacio hueco interno del cuerpo anular y de preferencia especial de manera tangencial respecto de un círculo imaginario que se extiende concéntricamente alrededor del eje longitudinal del reactor, de modo que el agua que emerge de la abertura de salida de la cañería de alimentación impacta sobre la superficie interna del cuerpo anular y en consecuencia es desviada de manera correspondiente. Allí se logra de manera confiable una desviación circular del agua suministrada al reactor, especialmente cuando el elemento desviador de forma anular se dispuso perpendicular respecto del eje longitudinal del reactor y concéntrico alrededor del eje longitudinal del reactor.

En ese caso, el cuerpo anular del al menos un elemento desviador puede haberse conformado en forma anular en la sección radial en V invertida, en U invertida, en forma rectangular, trapezoidal o poligonal. Como alternativa del anterior, el cuerpo anular del al menos un elemento desviador de forma anular también se puede haber conformado circular en la sección radial, mientras la parte inferior de la sección radial circular está abierta y en los dos extremos abiertos se dispuso en cada uno de las secciones radiales un bisel orientado en sentido opuesto al cuerpo anular, por lo que el cuerpo anular del al menos un elemento desviador de forma anular presenta una sección radial que esencialmente tiene forma de bocallave. Otra alternativa es conformar el cuerpo anular del al menos un elemento desviador anular con una sección radial en forma romboidal, donde la parte inferior de la sección radial romboidal está abierta y en uno de los dos extremos abiertos o en ambos extremos abiertos se dispuso un bisel que preferentemente está orientado hacia la parte externo del cuerpo anular.

Se alcanzan resultados especialmente buenos cuando el al menos un elemento desviador de forma anular, presenta una superficie base redonda, ovalada, elíptica o poligonal.

Además, en esta forma de realización es posible disponer superpuestos dos elementos desviadores anulares idénticos o esencialmente similares. Por ejemplo, se puede disponer superpuestos dos elementos desviadores anulares con en cada caso una sección radial en V inversa y una superficie base circular, de modo que para esta estructura resulta una sección radial en forma de un "doble techo".

Como alternativa del al menos un elemento desviador de forma anular y/o de cúpula antes mencionado o adicionalmente a un elemento desviador de forma anular y/o de cúpula antes mencionado, el reactor de acuerdo con la invención puede incluir al menos un elemento desviador hueco en su interior y en forma de cúpula, donde la parte superior de la cúpula está abierta y la parte inferior de la cúpula está abierta. De preferencia también este elemento desviador se dispuso de manera perpendicular al eje longitudinal del reactor y concéntrica alrededor del eje longitudinal del reactor. También es posible que el al menos un elemento desviador en forma de cúpula presenta la forma de un cono hueco, un cono truncado hueco, una semiesfera hueca o una pirámide truncada hueca, abiertos en la superficie de base, pero cerrados en las demás superficies. Se logran buenos resultados en especial, cuando la superficie base del cono hueco o del cono truncado hueco es redonda, ovalada o elíptica o bien la superficie base de la pirámide truncada hueca es poligonal, rectangular o cuadrada.

Como alternativa de un elemento desviador de forma anular y/o de cúpula o adicionalmente a un elemento desviador de forma anular y/o de cúpula, el reactor de acuerdo con la invención puede incluir al menos un elemento desviador que presenta la forma de un cono truncado hueco o de pirámide truncada hueca abiertos en la superficie de base y en la superficie superior, pero cerrados en las superficies laterales. También en esta conformación del elemento desviador, este de preferencia se dispuso de manera perpendicular al eje longitudinal del reactor y concéntrica alrededor del eje longitudinal del reactor.

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La cantidad y la forma de los elementos desviadores en el reactor dependen además de la sección transversal del reactor y de la cantidad de aguas servidas suministradas al reactor por unidad de tiempo. Mientras en reactores más pequeños ya puede ser suficiente un elemento desviador, la cantidad de elementos desviadores en reactores medianos o más grandes, de preferencia oscila entre dos y cinco y de preferencia especial es de dos o tres.

De preferencia las limitaciones superiores de todos los elementos desviadores contenidos en el reactor se dispusieron en cada caso esencialmente a la misma altura del reactor.

Otro objeto de la presente invención es un procedimiento para la purificación anaeróbica de aguas servidas, donde un reactor que comprende un recipiente del reactor, al menos un rebase dispuesto en el recipiente superior del reactor para la descarga de agua limpia, al menos un separador, al menos una cañería de alimentación dispuesta en el área inferior del recipiente del reactor con en cada caso al menos una abertura de salida para el suministro de aguas servidas a ser tratadas al reactor así como al menos un distribuidor del suministro para el mezclado de las aguas servidas suministradas al reactor con el medio que se encuentra en el reactor, donde al distribuidor del suministro que comprende al menos un elemento desviador que ocupa 1 a 80% de la sección transversal del reactor, se le suministran aguas servidas a ser tratadas, donde la abertura de salida de la al menos una cañería de alimentación se dispuso de manera tal, el al menos un elemento desviador se conformó de manera tal y la velocidad de las aguas servidas suministradas se regula de modo tal, que las aguas servidas que emergen de la abertura de salida de la al menos una cañería de alimentación son desviadas en el distribuidor del suministro hacia un flujo de forma circular respecto de la sección transversal del reactor.

Se logran resultados especialmente buenos cuando el procedimiento de acuerdo con la invención se lleva a cabo en un reactor, tal como en un reactor que se describió antes.

A continuación se describe la presente invención sólo a modo de ejemplo mediante formas de realización ventajosas y con referencia a los dibujos que se adjuntan.

Estos muestran:

Figura 1 una vista esquemática en corte longitudinal de un reactor para la purificación anaeróbica de aguas servidas de acuerdo con un primer ejemplo de realización de la presente invención,

Figura 2 una vista esquemática de planta sobre el área superior de un cono doble de la parte inferior del recipiente de un reactor para la purificación anaeróbica de aguas servidas de acuerdo con un segundo ejemplo de realización de la presente invención,

Figura 3 un corte longitudinal de un elemento desviador de acuerdo con las formas de realización representadas en las figuras 1 y 2, y

Figura 4 una vista esquemática de planta sobre el área superior del cono doble de la parte inferior del recipiente de un reactor para la purificación anaeróbica de aguas servidas de acuerdo con un tercer ejemplo de realización de la presente invención,

Figura 5 una vista en perspectiva de un distribuidor de suministro que contiene el reactor según la invención, de acuerdo con otro ejemplo de realización de la presente invención,

Figura 6 un corta radial esquemático de un elemento desviador en forma de cúpula dispuesto en forma concéntrica alrededor de una cañería de flotación así como

Figura 7 una sección radial esquemática de un elemento desviador anular dispuesto en forma concéntrica alrededor de una cañería de flotación.

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El biorreactor 10 representado esquemática en corte longitudinal en la figura 1 comprende un recipiente del reactor 12, que en su área media y en su área superior presenta una conformación cilíndrica y en su parte inferior 14 se estrecha hacia abajo en cono doble, donde la parte superior 16 del cono doble presenta respecto del plano horizontal una menor inclinación o bien un ángulo más pequeño que la parte inferior 18 del cono doble. En el área superior 16 del cono doble se ubica un distribuidor del suministro 20 que se compone de una multiplicidad de elementos desviadores 22, 22' fijados en la pared interna del recipiente del reactor 12, que se extienden desde la pared del reactor en un determinado ángulo y cubren ranuras previstas (no representadas) que se encuentran debajo en la pared del recipiente del reactor 12. El distribuidor del suministro 20 en principio también puede haberse dispuesto en la parte inferior 18 del cono doble o, por ejemplo, estar fijado en la pared del recipiente del reactor 12 mediante soportes.

En el recipiente medio y superior del reactor 12 se encuentran dos separadores 24, 26 que presentan cada uno varias cúpulas para gas 28. En la práctica, cada uno de los separadores 24, 26 presenta varias capas de cúpulas para gas 28; pero en la presente figura 1 por razones de simplicidad se representó por cada separador 24, 26 en cada caso sólo una capa de cúpulas para gas 28. Como alternativa, el reactor en lugar de dos separadores diferentes 24, 26 también puede comprender sólo un separador 24, 26. Por encima del separador superior 26 existen rebases 30, 30', a través de los cuales el agua purificada se descarga del reactor 10.

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En el reactor 10 se colocó un dispositivo de separación de gas 32 que está conectado con los dos separadores 24, 26 a través de las cañerías 34, 34'. Además desde el piso del dispositivo de separación de gas 32 se extiende una cañería de flotación 36 a la parte inferior del reactor 10.

Además en la parte inferior del reactor 10, a saber, en la parte inferior 18 del cono doble, existe una cañería de evacuación 38 así como una cañería de suministro 40, donde a través de la cañería de evacuación 3 8 se pueden descargar sustancias sólidas o bien una suspensión de sólidos y líquidos del reactor 10 y por la cañería de suministro 40 se puede suministrar líquido para el lavado de la parte inferior del recipiente del reactor 14. Finalmente se previeron en el reactor 10 varias cañerías de alimentación 42, 42' que llevan a los distintos elementos desviadores 22, 22', de los cuales -a efectos de la mejor comprensión- sólo se representaron algunos en la figura 1. Por último, se previó en el reactor 10 una cañería de alimentación 44 que desemboca en el extremo inferior de la cañería de flotación 36.

Mientras funciona el reactor, por las cañerías de alimentación 42, 42' se hace ingresar aguas servidas a ser tratadas a través de las ranuras (no representadas) que se encuentran en la pared del recipiente del reactor 12 en el área superior 16 del cono doble, al recipiente del reactor 12 y se desvían de manera tal mediante los elementos desviadores 22, 22' que las aguas servidas ingresan a un flujo de forma circular respecto de la sección transversal del reactor. De esa manera se produce una mezcla íntima entre las aguas servidas suministradas y el medio que se encuentra en el reactor 10 que se compone de aguas servidas ya purificadas parcialmente, de pellets de microorganismos esbozados con puntos pequeños en la figura 1, y de pequeñas burbujas de gas. Las aguas servidas suministradas desde el distribuidor de suministro 20 fluyen lentamente hacia arriba en el recipiente del reactor 12 hasta que llegan a la zona de fermentación que contiene los pellets de lodo que contiene microorganismos. Los microorganismos contenidos en los pellets degradan las impurezas orgánicas contenidas en las aguas servidas, principalmente, en gas metano y dióxido de carbono. A causa de los gases producidos se forman pequeñas burbujas de gas, de los cuales los de mayor tamaño se desprenden de los pellets y circulan en forma de burbujas gaseosas por el medio, mientras que las pequeñas burbujas de gas permanecen adheridas a los pellets de lodo. Aquellos pellets, a los que están adheridos las pequeñas burbujas de gas y los que por lo tanto presentan un menor peso específico que los demás pellets y que el agua, ascienden en el recipiente del reactor 12 hasta que llegan al separador inferior 24.

Las pequeñas burbujas de gas libres quedan atrapadas en las cúpulas para gas 28 y conforman un colchón gaseoso en la cima de las cúpulas para gas 28. Directamente debajo del colchón gaseoso se conforma una capa de flotación compuesta de pellets de microorganismos con pequeñas burbujas de gas adheridas a los mismos. El gas acumulado en las cúpulas para gas 28 así como los pellets y el agua de la capa de flotación son extraídos de las cúpulas para gas 28, por ejemplo, desde una abertura (no representada) existente del lado frontal de las cúpulas para gas 28 eventualmente se mezclan entre sí por medio de una cámara de mezclado (no representada) y se guían mediante la cañería 34' al dispositivo de separación gaseosa 32.

El agua, los pellets de microorganismos y las burbujas de gas que ascienden y no fueron separadas ya en el separador 24 inferior, continúan subiendo en el recipiente del reactor 12 hasta llegar al separador superior 26. A causa de la reducción de la presión hidrostática entre el separador inferior 24 y el separador superior 26 las últimas pequeñas burbujas de gas se desprenden de los pellets de microorganismos que llegaron al separador superior 26, de modo que nuevamente aumenta el peso específico de los pellets y se produce el descenso de dichos pellets. Las burbujas de gas restantes son capturadas en las cúpulas para gas 2 8 del separador superior 26 y a su vez son trasladadas en los lados frontales de las distintas cúpulas para gas 28 hacia una cañería colectora de gas, desde la cual el gas es guiado a través de la cañería 34 hacia el separador de gas 32. El agua ya purificada continúa ascendiendo desde el separador superior 26 hasta que es descargada del reactor 10 mediante los rebases 30, 30' a través de una cañería de descarga de agua (no representada).

En el separador de gas 32 el gas es separado del agua restante y de los pellets de microorganismos, mientras se recircula la suspensión de pellets y de las aguas servidas a través de la cañería de flotación 36 hacia el recipiente del reactor 12. Para ello la abertura de salida de la cañería de flotación 36 desemboca a la altura de los elementos desviadores 22, 22', donde la suspensión de pellets y aguas servidas retornada es mezclada con las aguas servidas suministradas al reactor 10 por medio de las cañerías de alimentación 42, 42' y sometida a un flujo circular, tras lo cual comienza nuevamente el circuito.

Por la cañería de alimentación 44 según necesidad se puede suministrar en forma continua o discontinua aguas servidas a ser tratadas o agua limpia a la cañería de flotación 36, a fin de diluir la suspensión retornada al reactor 10 por medio de la cañería de flotación 36 y evitar así una obturación de la cañería de flotación 36.

Según el origen de las aguas servidas suministradas al reactor 10 por medio de las cañerías de alimentación 42, 42', dichas aguas servidas contienen sustancias sólidas en mayor o en menor medida. Las aguas servidas provenientes de la industria del papel por ejemplo contienen concentraciones significativas de agentes de relleno sólidos y de calcio. Después de que las aguas servidas con contenido de sólidos fueron trasladadas por las cañerías de alimentación 42, 42' hacia las ranuras y luego hacia los elementos desviadores 22, 22', estas son convertidas a través de los elementos desviadores 22, 22' en un flujo de forma circular respecto de la sección transversal del reactor 10 y ascienden después de superar los elementos desviadores 22, 22' hasta la parte cilíndrica del recipiente del reactor. La proporción de las sustancias sólidas contenidas en las aguas servidas que excede un valor mínimo de densidad específica, ya después de salir de los elementos desviadores 22, 22' se hunde descendiendo al cono doble que se estrecha hacia abajo y se acumula en la punta inferior de la parte inferior 18 del cono doble. Además una parte del calcio contenido en las aguas servidas también se sedimenta por cristalización en los pellets de lodo que en ese sentido también actúan como centros de cristalización, después de que las aguas servidas ascendieron hasta el sector del lecho de lodo. Por ello, en una parte de los pellets de lodo se excede un valor crítico de densidad específica, en consecuencia estos descienden desde el lecho de lodo y también se acumulan en la punta inferior de la parte inferior 18 del cono doble. A causa de la geometría y la disposición de los elementos desviadores 22, 22' se asegura que los pellets pesados que descienden desde la parte superior, no se sedimentan sobre los elementos desviadores 22, 22', sino que se deslizan de la superficie externa de los elementos desviadores 22, 22' y también se acumulan en la punta inferior de la parte inferior 18 del cono doble. El sedimento que se acumula en la punta inferior del reactor 10 puede ser descargado del reactor 10 por medio de la cañería de evacuación 38 según sea necesario de manera continua o en lotes.

Además, a través de la cañería de suministro 40 también se puede suministrar agua según necesidad en forma continua o en cargas a la parte inferior 18 del cono doble a fin de arremolinar eventuales sedimentos adheridos a las paredes del cono doble, tras lo cual estos sedimentos también pueden ser descargados del reactor 10 por las cañerías de evacuación 38. El agua suministrada al reactor 10 por la cañería de suministro 40 puede ser aguas servidas a ser tratadas, aguas servidas recirculadas del reactor, agua limpia o una mezcla de estas.

En la figura 2 la parte superior 16 del cono doble de la parte inferior del recipiente del reactor 14 de un reactor para la purificación anaeróbica de aguas servidas se representó de acuerdo con un segundo ejemplo de realización de la presente invención en vista esquemática de planta. El reactor representado en la figura 2 equivale al representado en la figura 1, salvo que el reactor que se muestra en la figura 2 comprende dos cañerías de flotación (36, 36').

El distribuidor del suministro 20 comprende en total 36 elementos desviadores rectangulares 22, de los cuales en cada caso se agruparon 4 en una fila dispuesta en sentido radial desplazadas entre sí, separados por los elementos desviadores 22 separados por la pared del recipiente del reactor, de modo que el distribuidor del suministro presenta 12 filas de cada una cuatro elementos desviadores 22. En el área de los elementos desviadores 22 desembocan las dos cañerías de flotación 36, 36' en el reactor 10, donde las aberturas de salida 46, 46' de las dos cañerías de flotación 36, 36' se dispusieron en cada caso opuestas tangencialmente alrededor de un círculo imaginario que se estrecha concéntricamente alrededor del eje longitudinal del reactor.

En la forma de realización representada en la figura 2, las distintas ranuras y elementos desviadores por lo tanto no están distribuidos de manera proporcional a la superficie radialmente respecto del eje longitudinal del reactor hacia el lado externo. Como alternativa de la forma de realización representada en la figura 2, las ranuras y elementos desviadores también pueden estar distribuidas de manera proporcional a la superficie en el sentido radial respecto del eje longitudinal del reactor. Esto de preferencia puede concretarse porque a mayor distancia radial respecto del eje longitudinal del reactor, se puede disponer una mayor cantidad de ranuras y elementos desviadores en la superficie circular imaginada alrededor del eje longitudinal del reactor.

Como surge de la figura 3, que representa un corte longitudinal de un elemento desviador 24 de acuerdo con las formas de realización representadas en las figuras 1 y 2, en la pared del reactor 50, 50' de la parte superior 16 del cono doble existe una ranura rectangular 48 que está rodeado en todos sus lados por la pared del recipiente del reactor 50, 50'. De un lado de la ranura 48 se fijó de manera girable un elemento desviador 22 que también se realizó de forma rectangular, por medio de una bisagra 52, y se ajustó de modo que se extiende en un determinado ángulo desde la pared del recipiente del reactor 50, 50' y cubre totalmente la ranura 48. Por debajo de la ranura 48 se encuentra una cañería colectora 54 que se extiende radialmente desde la cañería de alimentación no representada hacia el piso del reactor 50, 50' y se conformó con una sección transversal rectangular; por esta se suministra agua durante el funcionamiento del reactor, a través de la ranura 48 hacia el interior del reactor y esta agua al pasar por el elemento desviador 22 se convierte en un flujo de forma circular visto desde la sección transversal del reactor.

En la forma de realización representada en la figura 4, el elemento desviador 22'' previsto en el área superior 16 del cono doble del recipiente del reactor 12 se conformó como espiral plana de varios brazos que se dispusieron concéntricamente alrededor del eje longitudinal del reactor. El elemento desviador 22'' conformado como espiral plana de varios brazos comprende ocho brazos de espiral 56, 56', de los cuales cuatro brazos de espiral 56 presentan otra longitud que los restantes cuatro brazos de espiral 56'. Todos los brazos de espiral 56, 56' presentan una sección transversal circular y se conformaron con una curvatura esencialmente semielíptica, prolongándose las curvaturas de todos los brazos de espiral 56, 56' en la misma dirección. En el centro del elemento desviador espiralado se encuentra un dispositivo de distribución 58, que está conectado con una cañería de alimentación para aguas servidas no representada aquí, y por medio del dispositivo de distribución 58 se distribuyen las aguas servidas suministradas al elemento desviador 22'' por medio de esa cañería de alimentación a los distintos brazos de espiral 56, 56', por cuyas aberturas de salida ingresan las aguas servidas en el interior del reactor y son desviadas a un flujo de forma circular visto desde la sección transversal del reactor. También el reactor conforme esta realización comprende dos cañerías de flotación 36, 36'.

En la figura 5 se representó un distribuidor del suministro 20 de acuerdo con otro ejemplo de realización que puede colocarse en el reactor 10 conforme la invención. El distribuidor del suministro 20 incluye dos elementos desviadores 22, 22' anulares que se dispusieron concéntricamente alrededor del eje longitudinal del reactor. Los cuerpos anulares de ambos elementos desviadores 22, 22' presentan una sección radial en forma de V inversa, siendo los cuerpos anulares huecos por dentro y abiertos hacia abajo. Además, el distribuidor del suministro 20 comprende un elemento desviador 22'' en forma de cúpula, dispuesta en forma concéntrica alrededor del eje longitudinal del reactor que presenta en su parte inferior una sección de cono truncado hueco 60 y en su área superior una sección en forma de esfera hueca 62. También el elemento desviador 22'' en forma de cúpula es hueco en su interior y está abierto hacia abajo, es decir, en la superficie base del cono truncado hueco 60.

El distribuidor del suministro 20 se ubica en la transición entre el recipiente de reactor 12 de forma cilíndrica (no representado) y la parte del recipiente del reactor 14 en forma de embudo que se estrecha hacia abajo.

Por las cañerías de alimentación 42 se hace ingresar en cada caso aguas servidas a ser tratadas al espacio hueco de los distintos elementos de desviación 22, 22', 22''. Todas las cañerías de alimentación 42 se desprenden de una cañería colectora central de suministro 54, conformada como anillo circular y dispuesta concéntricamente alrededor del distribuidor del suministro 20.

Como además puede verse en la figura 5, la cañería de flotación 36 dispuesta concéntricamente alrededor del eje longitudinal del reactor, proveniente del dispositivo de separación de gas 32 lleva al elemento desviador 22'' en forma de cúpula, donde la abertura de salida de la cañería de flotación 36 desemboca apenas por debajo del límite superior del elemento desviador 22''. Como ya se explicó antes, durante el funcionamiento del reactor se efectúa el retorno por la cañería de flotación 36 de una suspensión de aguas servidas y pellets de microorganismos al área del distribuidor del suministro 20. A efectos de evitar una obturación de la cañería de flotación 36 por ejemplo a causa de una concentración elevada de pellets en la suspensión o debido a una reducción de la presión en la cañería de flotación 36, puede desembocar otra cañería de alimentación (no representada) por encima del límite superior del elemento desviador 22'' en forma de cúpula, en la cañería de flotación 36, a fin de generar un flujo arremolinado en el punto de desembocadura en la cañería de flotación 36, con el cual se eliminan posibles obturaciones o aglomeraciones de pellets causados por fuerzas de cizallamiento.

En la figura 6 se representó en sección radial esquemático la parte del distribuidor de suministro 20 que comprende la sección inferior de la cañería de flotación 36 y el elemento desviador 22'' en forma de cúpula, que es equivalente al distribuidor del suministro 20 representado en la figura 5, salvo que el elemento desviador 22'' en forma de cúpula presenta una sección en forma de cono hueco en lugar de una sección esférica hueca. Durante el funcionamiento del reactor 10, a través de las cañerías de alimentación 42, 42' se suministra aguas servidas a ser tratadas al espacio hueco del elemento desviador 22'' en forma de cúpula.

Además, a través de la cañería de flotación 36 llega una suspensión de aguas servidas recirculadas y pellets de microorganismos al espacio hueco del elemento desviador 22'' en forma de cúpula. En la figura 6 se indicaron con flechas las vías de circulación en las aberturas de expelido de las cañerías de alimentación 42, 42' y de la cañería de flotación 36. A causa de las condiciones de circulación se produce una zona mixta en el espacio hueco del elemento desviador 22'' en forma de cúpula, que está esbozada por el círculo punteado en la figura 6, en donde se mezclan íntimamente entre sí la suspensión de aguas servidas y de pellets de microorganismos que emerge de la cañería de flotación 36 con las aguas servidas a ser tratadas suministradas por las cañerías de alimentación 42, 42'.

En la figura 7 se representó una forma de realización alternativa respecto del ejemplo de realización de la figura 6. En el ejemplo de realización que se muestra en la figura 7, se dispuso un elemento desviador anular 22 con una sección radial inversa en V, en forma concéntrica alrededor de la cañería de flotación 36. La abertura de salida de la cañería de flotación 36 se encuentra aproximadamente a la altura del extremo inferior del cuerpo anular. También en este ejemplo de realización se indicó mediante flechas las condiciones circulación de las aguas servidas suministradas y de los pellets retornados a través de la cañería de flotación 36 así como de las aguas servidas a ser tratadas desviadas por el elemento desviador 22 de forma anular. También en este ejemplo de realización se forma una zona mixta esbozada con línea de puntos en la figura 7, en la que se mezclan íntimamente entre sí las aguas servidas suministradas por las cañerías de alimentación 42 (no representada) así como las aguas servidas recirculadas por la cañería de flotación 36, así como los pellets.

Lista de referencias

10

(bio)reactor

12

recipiente del reactor

14

parte inferior del recipiente del reactor, en forma de embudo

16

parte superior del cono doble

18

parte inferior del cono doble

20

distribuidor del suministro

22, 22', 22''

elemento desviador

24

separador inferior

26

separador superior

28

cúpula para gas

30, 30'

rebase

32

dispositivo de separación de gas

34, 34'

cañería

36, 36'

cañería de flotación

38

cañería de evacuación

40

cañería de suministro al lavado

42, 42'

cañería de alimentación hacia el elemento desviador

44

cañería de alimentación hacia la cañería de flotación

46, 46'

abertura de salida de la cañería de flotación

48

ranura

50, 50'

pared del recipiente del reactor

52

bisagra

54

cañería colectora

56, 56'

brazo espiral

58

dispositivo de distribución

60

sección del cono truncado hueco

62

sección en forma de esfera hueca

Claims (15)

1. Reactor (10) para la purificación anaeróbica de aguas servidas que comprende un recipiente del reactor (12), al menos una cañería de alimentación (42, 42') dispuesta en el área inferior (14) del recipiente del reactor (12) para el suministro de aguas servidas a ser tratadas al reactor (10), al menos un distribuidor del suministro (20) para el mezclado de las aguas servidas suministradas al reactor (10) con el medio que se encuentra en el reactor (10), al menos un rebase (30, 30') dispuesto en el recipiente superior del reactor (12) para evacuar el agua limpia así como al menos un separador (24, 26), caracterizado porque el distribuidor del suministro (20) comprende al menos un elemento desviador (22, 22', 22''), donde el al menos un elemento desviador (22, 22', 22'') se conformó de manera tal que las aguas servidas que emergen de la al menos una cañería de alimentación (42, 42') son desviadas a un flujo, que es circular visto desde la sección transversal del reactor y de dirección ascendente, y donde 1 a 80% de la sección transversal del reactor están ocupados por el al menos un elemento desviador (22, 22', 22'').

2. Reactor de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el al menos un elemento desviador (22, 22', 22'') ocupa 2 al 70%, de preferencia 3 al 60% y de preferencia especial 5 al 50% de la sección transversal del reactor.

3. Reactor de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la al menos una cañería de alimentación (42, 42') finaliza fuera del recipiente del reactor (12) y en la pared del área inferior (14) del recipiente del reactor (12) se previó al menos una ranura (48), a través de la cual las aguas servidas que emergen de la al menos una cañería de alimentación (42, 42') ingresan en el área inferior (14) del recipiente del reactor (12).

4. Reactor de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el al menos un elemento desviador (22, 22') previsto en el interior del reactor (10) en el área de la al menos una ranura (48), se conformó de manera tal que las aguas servidas que ingresan desde la al menos una ranura (48) al reactor (10) son desviadas a un flujo, que es circular visto desde la sección transversal del reactor y de dirección ascendente.

5. Reactor de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el al menos un elemento desviador (22, 22') se superpone con la al menos una ranura (48) al menos en forma parcial.

6. Reactor de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el al menos un elemento desviador (22'') se conformó como espiral plana de varios brazos.

7. Reactor de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el al menos un elemento desviador espiralado (22'') presenta al menos dos, de preferencia al menos cuatro y de preferencia especial cuatro a ocho brazos de espiral (56, 56').

8. Reactor de acuerdo con la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque los distintos brazos de espiral (56, 56') del al menos un elemento desviador espiralado (22'') esencialmente presentan la forma de una semielipse o de un semicírculo, en los que las curvaturas de todos los brazos de espiral (56, 56') se prolongan en la misma dirección.

9. Reactor de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque el al menos un elemento desviador espiralado (22'') comprende cuatro a ocho brazos de espiral (56, 56') conformados esencialmente como semielipse o semicírculo, de los cuales dos a cuatro brazos de espiral (56) presentan una longitud diferente que los demás brazos de espiral (56').

10. Reactor de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque el reactor presenta una cañería de alimentación (42, 42') y el distribuidor del suministro (20) presenta un elemento desviador espiralado (22'') así como un dispositivo de distribución (58), donde la cañería de alimentación (42, 42') en el centro de un elemento desviador (22'') desemboca en el dispositivo de distribución (58) y las aguas servidas guiadas a través de la cañería de alimentación son distribuidas por medio del distribuidor (58) en los distintos brazos de espiral (56, 56') del elemento desviador (22'').

11. Reactor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la parte inferior del reactor (10) presenta la forma de un cono simple que se estrecha hacia abajo o la forma de un cono doble.

12. Reactor de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque en el extremo inferior del cono se dispuso una cañería de evacuación (38).

13. Reactor de acuerdo con la reivindicación 11 ó 12, caracterizado porque en el área inferior del cono se dispuso una cañería de suministro (40) para el lavado del piso del reactor.

14. Procedimiento para la purificación anaeróbica de aguas servidas, donde a un reactor (10) que comprende un recipiente del reactor (12), al menos un rebase (30, 30') para evacuar el agua limpia dispuesto en el recipiente superior del reactor (12), al menos un separador (24, 26), al menos una cañería de alimentación (42, 42') dispuesta en el área inferior del recipiente de reactor (12), con en cada caso al menos una abertura de salida para suministrar aguas servidas a ser tratadas al reactor (10) así como al menos un distribuidor del suministro (20) para el mezclado de las aguas servidas suministradas al reactor (10) con el medio que se encuentra en el reactor (10), donde el distribuidor del suministro (20) comprende al menos un elemento desviador (22, 22', 22'') que ocupa 1 a 80% de la sección transversal del reactor, se le suministran aguas servidas a ser tratadas, donde la abertura de salida de la al menos una cañería de alimentación (42, 42) se dispuso de manera tal, el al menos un elemento desviador (22, 22', 22'') se conformó de manera tal, y la velocidad de las aguas servidas suministradas se reguló de manera tal, que las aguas servidas que emergen desde la abertura de salida de la al menos una cañería de alimentación (42, 42') en el distribuidor de suministro (20) son desviadas en un flujo que es circular visto desde la sección transversal del reactor y de dirección ascendente.

15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque esto se realiza en un reactor (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 13.