ES2346643T3 - Metodo para lavar un biofiltro. - Google Patents

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Abstract

Método para lavar un biofiltro contenido en un depósito, caracterizado porque el método incluye los pasos de a) formar una mezcla de gas-agua en un eyector a la presión de 3-6 bares b) conducir la mezcla de gas-agua debajo de la superficie inferior del biofiltro en la parte inferior del depósito conteniendo el biofiltro, y c) transportar la mezcla de gas-agua a través del biofiltro, donde la presión disminuye y el gas es liberado como microburbujas del agua de la mezcla de gas-agua que fluye hacia arriba.

Description

Método para lavar un biofiltro.
Antecedentes técnicos
El objeto de la invención es un método para lavar un biofiltro contenido en un depósito.
En el tratamiento de agua, como por ejemplo, el tratamiento de agua potable y aguas residuales, se utiliza un amplio rango de diferentes aparatos para la mejora de la calidad del agua. Por ejemplo, se han realizado esfuerzos para quitar compuestos nocivos del agua o para cambiar su valor de pH, con el fin de mejorar sus cualidades. También se usan aparatos para la mejora del aspecto de agua, por ejemplo para mejorar sus cualidades de sabor, olor y aspecto.
En el tratamiento de agua potable a menudo es importante reducir la cantidad de manganeso y hierro contenidos en el agua. Estos producen tanto problemas técnicos en el aparato de transferencia de agua como también sabor y olor desagradables y a veces incluso peligros sanitarios en el agua potable propiamente dicha. A veces también hay que quitar o convertir compuestos orgánicos contenidos en el agua potable, que pueden producir olor o sabor desagradables. En algunos casos también hay que quitar compuestos y microorganismos contenidos en el agua que son nocivos para la salud. Por ejemplo, se usan precipitación química y filtración mecánica para quitar estos compuestos del agua. También se usa oxidación del agua, química o mecánicamente, para permitir la precipitación, por ejemplo, de hierro y manganeso del agua. Sin embargo, a menudo estos métodos son técnicamente complicados y también caros y susceptibles de incidentes. Además, las instalaciones son caras de operar, debido al uso de sustancias químicas y la demanda de potencia de ventiladores y compresores necesarios para la aireación y el lavado de los filtros, así como el consumo de agua de lavar.
La solicitud de patente europea EP 0 730 895 describe un dispositivo de filtro incluyendo en el centro un tubo de pared doble. Se inyecta aire al espacio entre ambos tubos y se pasa por debajo del filtro. Según EP 0 730 895, columna 4, lineas 39-42, se suministra una cantidad de aire al espacio entre ambos tubos del tubo de pared doble, este aire fluirá hacia arriba al tubo interior en la parte inferior mediante hendiduras, llevando con él el material granulado del lecho del filtro.
La Patente de Estados Unidos 4.547.286 muestra un aparato para el tratamiento de agua incluyendo un filtro flotante y un tubo vertical de alimentación en el que están montados tubos de distribución perforados. En la columna 6, líneas 6 a 9, se afirma que la limpieza se realiza dispersando periódicamente burbujas de gas a través de líquido en el lecho del filtro.
La solicitud de patente europea EP 259 000 describe un aparato de filtración que tiene un medio filtrante hecho de fibras. Incluye además una extensión de vástago de pistón que tiene varios agujeros. El pistón está conectado a suministro de fluido en contracorriente y a un suministro de aire o gas. En la columna 5, líneas 20 a 36, se describe la limpieza del filtro que se logra cortando el flujo del fluido a la entrada y operando después la disposición de pistón neumático o hidráulico y cilindro para hacer que el pistón suba para ampliar por ello el espacio en el que se encuentra la masa de carbono. Esto hará que las fibras se separen una de otra y, mientras esto tiene lugar, se pasa fluido limpio en contracorriente a través del tubo de alimentación en contracorriente.
La Patente de Estados Unidos 4.460.467 describe un dispositivo de purificación de agua incluyendo un medio filtrante granular, un tubo de inyección de aire de lavado y un tubo de lavado en contracorriente. En la columna 3, lineas 26 a 52, se muestra cómo se lleva a cabo el lavado en contracorriente del medio filtrante granular. El lavado en la Patente de Estados Unidos 4.460.467 se lleva a cabo alternando entre lavado con agua y lavado con aire.
Tradicionalmente, por ejemplo en el tratamiento de agua potable, se usan boquillas de aireación para aireación, conduciendo el aire a presión excesiva a través de las boquillas en el agua, con el fin de dividir el aire en burbujas. A partir de las burbujas se difunde oxígeno en agua y así tiene lugar oxidación de compuestos contenidos en el agua. En lugar de aire, también se puede usar oxígeno para aireación, como oxígeno puro o parcialmente mezclado con aire. En estos aparatos la denominada capacidad de oxidación depende a menudo de la cantidad de aire/oxígeno disponible, haciendo así a menudo necesaria la alimentación de grandes cantidades de aire en el agua para lograr un resultado de oxidación satisfactorio. El uso de grandes cantidades de aire requiere aparatos grandes y caros.
La filtración se basa principalmente en reacciones físicas y químicas entre granos filtrantes y la sustancia filtrada. Se pueden usar, por ejemplo, arena, materiales de relleno de plástico y cuerpos cerámicos como material filtrante.
Por medio de filtros es posible tratar incluso grandes cantidades de agua, por ejemplo en la extracción de hierro y manganeso. El filtro puede ser, por ejemplo, un filtro lento, donde la tasa de filtración de agua es del rango de 0,1-0,5 m/h. Una parte significativa de la purificación en los filtros lentos se basa en la actividad biológica que tiene lugar en la superficie del filtro. En filtros rápidos la tasa de filtración es esencialmente más alta que en la filtración lenta. La tasa de filtración puede ser, por ejemplo, 2-50 m/h. La actividad biológica no tiene así una importancia tan grande en un filtro rápido como en un filtro lento.
Además, en vista del funcionamiento del aparato, es esencial lo eficientemente que se pueda limpiar el aparato. El precipitado acumulado en los filtros reduce la salida del filtro incrementando la velocidad relativa del agua. También disminuye el contacto del material filtrante y el agua, lo que también disminuye la salida del filtro. En consecuencia, intensificando el lavado y acelerándolo simultáneamente, se puede mejorar efectivamente la economía y la salida de la operación. La limpieza del filtro se puede hacer con agua o con aire o mediante su combinación. Durante el período de limpieza, el aparato está fuera de uso, y también se forman en él aguas residuales, que deben ser conducidas entre las aguas residuales.
Descripción de la invención
Las características peculiares del método se presentan en la reivindicación 1.
Se puede montar un eyector en el depósito, a cuyo eyector se pueden dirigir gas y agua, preferiblemente como aire y agua, y desde cuyo eyector la mezcla de gas-agua puede ser dirigida por un dispositivo de conexión esencialmente por debajo de la unidad de tratamiento de agua, para lavar la unidad de tratamiento de agua y/o el depósito.
En el método según la invención, la mezcla de gas-agua se puede someter a un movimiento especialmente fuerte en un dispositivo de conexión, como un tubo o manguera, antes de entrar en el espacio debajo de la unidad de tratamiento de agua. También se hace circular el agua debajo del biofiltro, a causa de la fuerza dirigida a ella, efectivamente hacia arriba al biofiltro. Cuando disminuye la presión, se libera más gas como microburbujas del agua de la mezcla de gas-agua que fluye hacia arriba, lo que acelera más el flujo de agua y, al mismo tiempo, intensifica el lavado del biofiltro.
El aumento correspondiente de la salida de lavado puede ser usado, dentro de la estructura de la invención, también en otros tipos de aplicaciones, sin restringir de ninguna forma el alcance de protección de la invención. La unidad de tratamiento de agua es un biofiltro.
El eyector puede estar instalado preferiblemente esencialmente en la parte superior del depósito y conectado a la parte inferior del depósito por un dispositivo de conexión, de modo que, desde el eyector, la mezcla de gas-agua pueda ser dirigida por medio del dispositivo de conexión a la parte inferior del depósito, con el fin de intensificar el lavado de la unidad de tratamiento de agua y/o el depósito. Las burbujas de agua y gas que fluyen hacia arriba mezclan efectivamente, por ejemplo, la masa de biofiltro y también transportan eficientemente la suciedad a la unidad de descarga, tal como una ranura de rebosamiento y conexión de descarga. Esta solución también proporciona la ventaja de que el dispositivo de conexión es tan largo como sea posible, por lo que la distancia de aceleración de la mezcla de gas-agua es preferiblemente larga.
Según un objeto preferible de la invención, se monta un biofiltro en el depósito del aparato para el tratamiento de agua, y se instala un eyector encima de la superficie superior (8u) del biofiltro (8), y la mezcla de gas-agua puede ser dirigida desde el eyector debajo de la superficie inferior del biofiltro, a través de un dispositivo de conexión instalado en el biofiltro, para lavar el biofiltro.
Se puede montar una conexión de vacío en el depósito para sacar gas. Se crea subpresión en la conexión de vacío por medio de un dispositivo de vacío. Esto tiene especial ventaja, porque de esta forma los gases malolientes y nocivos formados durante el lavado, pueden ser efectivamente recogidos y sacados del aparato de tratamiento de agua. Los gases formados en el lavado pueden oler muy mal e incluso pueden contener sustancias peligrosas para la salud. Por medio de subpresión, se puede disminuir la presión del depósito, por lo que se puede liberar más efectivamente gas de la mezcla de gas-agua. A su vez, esto también mejora la salida de lavado del aparato, porque se intensifica la circulación de la mezcla así como el evento de lavado propiamente dicho a causa del gas liberado a microburbujas homogéneas.
La mezcla de agua-aire puede ser dirigida desde el eyector debajo del biofiltro también a través de un dispositivo de conexión unido fuera del depósito. Preferiblemente, la mezcla de agua-aire puede ser dirigida desde el eyector debajo del biofiltro a través de un dispositivo de conexión instalado dentro del biofiltro.
La toma de agua de lavado por técnicas conocidas, por ejemplo, en filtros de arena rápidos, es por ejemplo 5-8% de la cantidad de agua tratada. En filtros de lavado continuo, la toma de agua de lavado puede ser incluso 15-20% de la cantidad del agua tratada. Por medio de la técnica de lavado ahora inventada, la toma de agua de lavado puede ser aproximadamente 1-2% de la cantidad del agua tratada. Esta implementación técnica tiene un impacto esencial en los costos totales del tratamiento y en la salida total del aparato.
En un aparato para el tratamiento de agua donde la tasa de filtración de agua es, por ejemplo, 8-15 m/h, es posible lograr un buen resultado de lavado con el aparato definido en la invención, típicamente en un tiempo de lavado de 10-15 minutos. En este caso la toma correspondiente de agua de lavado es 10-20 m^{3}.
El filtro montado puede ser preferiblemente un filtro rápido o también puede ser, por ejemplo, un filtro lento. El filtro puede ser de una capa o de capas múltiples.
En el filtro unido al depósito y/o en un depósito separado unido al depósito, se puede usar lavado en contracorriente para la limpieza. También se puede usar otros métodos de limpieza. La limpieza se puede mejorar dirigiendo al elemento de filtro, por ejemplo, aire mezclado con agua, denominada mezcla de agua y aire en dispersión.
Se puede instalar un eyector en el depósito del aparato para el tratamiento de agua, donde se dirigen el aire y agua, y la mezcla de aire-agua puede ser dirigida al depósito para oxidación del agua y/o lavado de la unidad de tratamiento montada en el depósito. En este tipo de eyector, la presión es 3-6 bares. En el eyector la mezcla de aire-agua se puede someter a un movimiento muy fuerte, que mejora la oxidación del agua e intensifica el lavado.
El aparato para el tratamiento de agua puede ser usado en un amplio rango de aplicaciones. Consiguientemente, es adecuado para purificación de agua potable o el post-tratamiento de aguas residuales. El tamaño del aparato puede variar libremente y su capacidad puede ser diseñada libremente, según cada aplicación. Por ejemplo, en el tratamiento de agua potable, el volumen del depósito puede ser de 0,5-100 m^{3}. El aparato es excelente para quitar, por ejemplo, hierro y manganeso del agua del grifo. Simultáneamente, también mejoran otras propiedades del agua, porque, por ejemplo, los ácidos volátiles potenciales salen del agua durante el tratamiento, por lo que el valor de pH del agua se eleva en su parte. También es sumamente fácil de mantener, porque el aparato no tiene piezas que se desgasten. Otros beneficios del aparato para el tratamiento de agua incluyen un pequeño consumo de energía. El aparato no tiene necesidad de compresores de aireación separados ni de compresores de aire de lavado. Dependiendo de su aplicación, también carece totalmente de sustancias químicas, de modo que sus costos operativos son esencialmente menores en comparación con los procesos tradicionales.
En la sección siguiente se describirá en detalle una aplicación de la invención, con referencia a los dibujos adjuntos.
La figura 1 presenta un aparato para el tratamiento de agua, que tiene un biofiltro como la unidad de tratamiento de agua.
En el aparato 20 hay un depósito 21, en el que se ha instalado un biofiltro 8. En el biofiltro 8 se ha instalado un eyector 24 en la parte superior 26 del depósito, y a él se ha conectado un tubo de conexión 23, que se ha instalado en el centro del biofiltro 8. La mezcla de gas-agua G-W que se forma en el eyector 24 a partir de gas G y agua W dirigida a él, puede ser dirigida por medio del tubo de conexión 23 esencialmente debajo de la superficie inferior 8d del biofiltro 8 en la parte inferior 25 del depósito, para lavar el biofiltro 8.
En la fase de lavado del biofiltro 8, la mezcla de gas-agua G-W es transportada en contracorriente a través del biofiltro 8, encima de la superficie superior 8u del biofiltro. El agua residual de lavado creada WW se saca del depósito 21 a través de una ranura de rebosamiento 22 y una conexión de descarga 28. El gas residual formado WG se saca del depósito 21 a través de una conexión de vacío 27.
En la fase operativa del biofiltro 8, el agua V1 es dirigida a través de la conexión de suministro 30 encima de la superficie superior 8u del biofiltro 8, desde donde pasa a través del biofiltro 8 debajo de su superficie inferior 8d a la parte inferior 25 del depósito. El agua tratada V2 se saca por la parte inferior 25 del depósito a través del tubo de conexión 23 y la conexión de descarga 31 del eyector 24 del depósito 21.

Claims (2)

1. Método para lavar un biofiltro contenido en un depósito, caracterizado porque el método incluye los pasos de
a)
formar una mezcla de gas-agua en un eyector a la presión de 3-6 bares
b)
conducir la mezcla de gas-agua debajo de la superficie inferior del biofiltro en la parte inferior del depósito conteniendo el biofiltro, y
c)
transportar la mezcla de gas-agua a través del biofiltro, donde la presión disminuye y el gas es liberado como microburbujas del agua de la mezcla de gas-agua que fluye hacia arriba.
2. Un método según la reivindicación 1, incluyendo además poner el eyector encima de la superficie superior del biofiltro.
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