ES2382274A1 - Sistema de tratamiento de lixiviados mediante electrocoagulación. - Google Patents
Sistema de tratamiento de lixiviados mediante electrocoagulación. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2382274A1 ES2382274A1 ES200800375A ES200800375A ES2382274A1 ES 2382274 A1 ES2382274 A1 ES 2382274A1 ES 200800375 A ES200800375 A ES 200800375A ES 200800375 A ES200800375 A ES 200800375A ES 2382274 A1 ES2382274 A1 ES 2382274A1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- tank
- leachate
- electrocoagulation
- cell
- electrodes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000011282 treatment Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 238000009297 electrocoagulation Methods 0.000 claims abstract description 96
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims abstract description 65
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 41
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 36
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 32
- 239000003643 water by type Substances 0.000 claims description 30
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims description 29
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 29
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 claims description 20
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 14
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 12
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 12
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 claims description 10
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 10
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 10
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 9
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims description 9
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 9
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 8
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 8
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 7
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 210000002540 macrophage Anatomy 0.000 claims description 6
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 5
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 4
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000010790 dilution Methods 0.000 claims description 3
- 239000012895 dilution Substances 0.000 claims description 3
- 230000003389 potentiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000032258 transport Effects 0.000 claims description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims 1
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 abstract description 3
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 15
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 11
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 9
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 7
- 239000002671 adjuvant Substances 0.000 description 6
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 6
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 6
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 6
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 4
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 4
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 3
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 3
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 244000007853 Sarothamnus scoparius Species 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000001687 destabilization Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006385 ozonation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 2
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- 230000026683 transduction Effects 0.000 description 2
- 238000010361 transduction Methods 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002421 anti-septic effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 230000005465 channeling Effects 0.000 description 1
- 239000000149 chemical water pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004571 lime Chemical class 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000000010 microbial pathogen Species 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000012070 reactive reagent Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000003307 slaughter Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000017105 transposition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/463—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrocoagulation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Sistema de tratamiento de lixiviados mediante electrocoagulación, que comprende una celda de electrocoagulación (100), la cual a su vez comprende una entrada de lixiviados situada en la parte superior (101); una tapa superior de cierre (102); un cuerpo de celda o cuba (103), que en su interior presenta una pluralidad de electrodos (104) insertados; y una salida de lixiviados (105) en la parte inferior del rebosadero (106), que se encuentra en el lateral superior de la cuba (103).
Description
Sistema de tratamiento de lixiviados mediante
electrocoagulación.
El objeto de la invención es presentar un nuevo
sistema de tratamiento de aguas residuales mediante
electro-coagulación, que ofrece un coste bajo de
operación y una gran compactación de lodos ofreciendo un máximo
rendimiento y eficiencia.
La experimentación se ha llevado a cabo con
lixiviado de vertedero que es el líquido producido cuando el agua
percola a través de cualquier material permeable y se encuentra
comúnmente asociado a vertederos de residuos sólidos urbanos
(R.S.U.), en donde, como resultado de las lluvias u otras
aportaciones hídricas, el agua se filtra a través de los desechos
sólidos y reacciona con la materia orgánica en descomposición, con
productos químicos desechados, y otros compuestos, produciendo un
líquido negro y de olor penetrante. Puede contener tanto material
suspendido como disuelto, y generalmente ambos. Si el vertedero no
tiene sistema de recogida de lixiviados, éstos pueden alcanzar las
aguas subterráneas y causar, como resultado, problemas
medioambientales y/o de salubridad. Usualmente, el lixiviado es
anóxico, ácido, rico en ácidos orgánicos, iones sulfato y con altas
concentraciones de iones metálicos comunes, especialmente hierro.
Además presenta un color oscuro y un olor fuerte característico.
El rango de los parámetros
físico-químicos de los lixiviados es amplio, y
generalmente lixiviados con distinta procedencia geográfica tienden
a poseer diferencias significativas en su análisis
físico-químico, pudiendo diferir el tipo de
tratamiento que necesitan para su depuración.
La composición media de estos líquidos varía
considerablemente según las áreas geográficas, edad del vertedero y
tipo de residuo depositado en el mismo, pero generalmente coinciden
en que están compuestos por una alta carga orgánica, la cual es a su
vez su principal factor contaminante. Por otro lado, debido a que
generalmente lixiviados con distinta procedencia geográfica tienden
a poseer diferencias significativas en su análisis
físico-químico, puede diferir el tipo de tratamiento
que necesitan para su depuración.
En la siguiente tabla se muestra el rango de
valores generales para los parámetros
físico-químicos de lixiviados de vertederos.
Debido al potencial peligro medioambiental de
los lixiviados es necesario un adecuado tratamiento de estos
líquidos tóxicos, ya que si no se controlan adecuadamente, los
lixiviados pueden contaminar los suelos, aguas superficiales y
subterráneas (acuíferos), dando lugar a un proceso contaminante
lento cuyos efectos no suelen percibirse hasta varios años después.
Por ello, los vertederos de basuras deben incorporar balsas
impermeables y sistemas de canalización y de control que eviten la
fuga al entorno y permitan el posterior tratamiento de los residuos
(Directiva Europea sobre Vertido de Residuos 99/31/CE).
El tratamiento de lixiviados es similar a la
depuración de aguas residuales industriales, aunque con algunas
diferencias debido a su alta carga orgánica. Los aspectos económicos
y técnicos marcan el tipo de tratamiento más adecuado para cada caso
concreto, combinándose en muchas ocasiones varios de ellos.
En la actualidad existen diversos métodos para
la depuración de lixiviados. En primer lugar, los tratamientos en un
lugar distinto del vertedero ("off-site"),
normalmente depuradoras de aguas residuales urbanas o industriales,
se emplean cuando no hay más opción y si estas instalaciones admiten
caudales puntuales con cargas orgánicas muy elevadas. Los sistemas
más extendidos son los que tratan el lixiviado en el mismo lugar
("in situ"), gracias a sus buenos resultados y al
encarecimiento de otras opciones. Dentro de los sistemas "in
situ" se pueden diferenciar varias alternativas, desde
evaporaciones naturales o forzadas, tratamientos biológicos o
diversos tratamientos
físico-químicos.
físico-químicos.
Los métodos más simples están basados en la
evaporación, natural o forzada, y posterior gestión del lodo
generado. Estos métodos suelen ser lentos, necesitan grandes
extensiones de terreno y en la mayoría de los casos son no
viables.
Los tratamientos biológicos presentan varias
modelos:
- i)
- aerobios, consistentes en la degradación de los compuestos orgánicos de los lixiviados por la acción de microorganismos en presencia de oxígeno y agitación;
- ii)
- anaerobios, mediante una población bacteriana en ausencia de oxígeno;
- iii)
- lagunaje profundo, por el que se depuran los lixiviados en balsas o lagunas mediante la flora bacteriana de las mismas.
\vskip1.000000\baselineskip
Normalmente la principal desventaja de estos
sistemas es que se requiere de grandes extensiones de terreno,
siendo su principal ventaja el bajo coste. La dificultad para el
tratamiento de lixiviados y causa de los pocos éxitos obtenidos con
estas metodologías está en la gran cantidad de constituyentes
presentes en el lixiviado así como su variabilidad en el tiempo.
Esto implica que se requieren varias etapas de tratamiento y
flexibilidad, aspectos que elevan los costos cuando se utilizan
tratamientos biológicos convencionales.
Los tratamientos físico-químicos
tienen un coste de proceso mayor que los anteriores, pero necesitan
instalaciones más pequeñas y sencillas y son menos sensibles a las
variaciones del medio. En concreto en el caso de lixiviados de
vertederos el tratamiento físico-químico más idóneo
es de la coagulación química.
Los principales contaminantes presentes en el
agua, como por ejemplo sustancias iónicas (metales pesados) y
coloides (sustancias orgánicas e inorgánicas) se encuentran
presentes en el agua de modo estable gracias a:
- i)
- la pequeña dimensión de las partículas; y
- ii)
- la existencia de cargas negativas repartidas en su superficie.
\vskip1.000000\baselineskip
La coagulación consiste en la neutralización de
la carga (generalmente electronegativa) de los coloides presentes en
el agua, quedando estos en condiciones de formar flóculos. Este
proceso se consigue introduciendo en el agua un producto químico
denominado coagulante. La materia coloidal desestabilizada puede ser
entonces agregada y formar macropartículas, que pueden ser
posteriormente eliminadas por sedimentación y/o filtración.
La coagulación química ha sido usada durante
décadas para desestabilizar suspensiones y para realizar la
precipitación de especies metálicas solubles, así como para la
eliminación de especies orgánicas de efluentes contaminados,
permitiendo su eliminación mediante sedimentación o filtración. Los
coagulantes químicos usados tradicionalmente han sido principalmente
sales de aluminio, hierro, cal y sustancias poliméricas.
\newpage
Sin embargo, el tratamiento de aguas residuales
empleando coagulantes químicos tiende a generar grandes volúmenes de
lodos con un alto contenido de humedad, que requieren una filtración
lenta y resultan problemáticos a la hora de proceder a su
deshidratación. Estos tratamientos además tienden a incrementar el
contenido de sólidos disueltos totales del efluente (incrementan la
conductividad de las aguas filtradas), haciendo que esos sean
inaceptables para su reutilización en procesos industriales.
Un modo alternativo de realizar el proceso de
coagulación química es adicionar el coagulante al agua a tratar
"electroquímicamente". Es decir, realizar la adición de
coagulante mediante la oxidación de un ánodo de sacrificio por el
cual se fuerza el paso de corriente eléctrica. Este modo de operar
se conoce como electrocoagulación y presenta importantes ventajas
frente a la tecnología convencional de coagulación química.
La electrocoagulación es un proceso complejo en
el que intervienen una gran variedad de fenómenos tanto químicos
como físicos, y en el que se usan electrodos de sacrificio para
proporcionar la sustancia coagulante (Al(III) y
Fe(II)/Fe(III)) a la corriente contaminada a tratar.
Fe(II)/Fe(III)) a la corriente contaminada a tratar.
En el proceso de electrocoagulación, la
sustancia coagulante es generada in situ y pueden
considerarse las siguientes etapas principales:
- i)
- formación del coagulante por la oxidación electroquímica de electrodos de sacrificio,
- ii)
- desestabilización de contaminantes, partículas en suspensión y ruptura de emulsiones, y
- iii)
- formación de macro-agregados de las sustancias desestabilizadas dando lugar a la formación de flóculos.
\vskip1.000000\baselineskip
De un modo general se puede decir que el proceso
de electrocoagulación se basa en la respuesta que tienen los
contaminantes presentes en un medio acuoso ante la influencia de
grandes campos eléctricos externos y a la inducción de reacciones de
oxidación y reducción. Este proceso es capaz de eliminar el 99% de
los cationes de metales pesados presentes en el medio acuoso, así
como es capaz de electrocutar los microorganismos patógenos
presentes en el agua. A su vez, permite precipitar la materia
coloidal presente en el medio acuosos y elimina cantidades
significativas de otros iones, coloides y emulsiones contaminantes
que puedan estar presentes.
Desde un punto de vista general, esta gran
cantidad de procesos involucrados hace que la tecnología de
electrocoagulación posea interesantes ventajas que no están
presentes en la tecnología tradicional de coagulación química.
En primer lugar, aunque el mecanismo de
electrocoagulación sea semejante al de coagulación química, ya que
las especies catiónicas generadas son responsables de la
neutralización y desestabilización de los contaminantes en
suspensión, las características de los flóculos generados mediante
electrocoagulación son dramáticamente diferentes a los generados
mediante coagulación química. Los flóculos generados mediante
electrocoagulación tienden a retener menos agua, son de una calidad
mayor y por lo tanto poseen una mayor resistencia y su filtración se
realiza más fácilmente.
Por otro lado, la electrocoagulación requiere
cantidades mínimas de reactivos químicos. De hecho, podría
considerarse que el reactivo químico principal en la tecnología de
electrocoagulación es el electrón (ya que la electricidad es el
movimiento de electrones dentro de un medio conductor), el cual es
un reactivo barato, seguro, medioambientalmente limpio y que no
precisa ser almacenado.
Existen otros beneficios en la tecnología
electroquímica como pueden ser la compatibilidad medio ambiental, ya
que los lodos generados mediante electrocoagulación suelen ser lodos
neutros (pH 6 a 7) donde los metales se encuentran estabilizados
como óxidos inocuos, mientras que en la coagulación química
usualmente se generan lodos cáusticos en un rango de pH por encima
de 10 forzando a los metales a precipitar como hidróxidos, los
cuales son potencialmente peligrosos, ya que tienden a solubilizarse
de nuevo a un pH natural de 7.
Además, la electrocoagulación es una tecnología
compacta, versátil, eficiente energéticamente, selectiva, segura,
robusta y fácilmente automatizable, que puede sustituir sofisticados
procesos de tratamiento que requieren grandes volúmenes o gran
cantidad de reactivos químicos como los que son habituales en las
plantas tradicionales de tratamiento de aguas residuales.
Consecuentemente, los costes del tratamiento de los efluentes
disminuyen sustancialmente.
En conclusión, la tecnología de
electrocoagulación es un método barato y efectivo para el
tratamiento de aguas residuales antes de su descarga o para su
reutilización. La tecnología de electrocoagulación permite reducir
el volumen de agua contaminada en un 98%, y permite disminuir el
coste de tratamiento hasta en un 90%, ya que una vez instalado el
sistema, los costes de operación (que engloban la energía eléctrica
empleada, la sustitución de los electrodos, mantenimiento del
sistema de bombeo y mano de obra) pueden llegar a ser menores de 0.1
\europor metro cúbico de agua tratada.
\newpage
En la tabla siguiente se detalla de un modo
global la capacidad general de tratamiento con la que cuentan los
sistemas de electrocoagulación.
Usualmente, como resultado del tratamiento de
los lixiviados se obtiene por una parte un lodo, cuyo contenido es
mayoritariamente la materia en suspensión contenida en el lixiviado
de partida, y por otra parte unas aguas provenientes de la etapa de
sedimentación/filtración.
En general, la composición del lodo obtenido es
en su mayor parte materia orgánica en proceso de descomposición,
arenas o arcillas, y sustancias empleadas en la coagulación
(aproximadamente el 50% en coagulación química, menos del 2% en los
procesos de electrocoagulación). Este lodo debe ser gestionado como
residuo y entre las alternativas existentes están la incineración,
la deposición en vertederos controlados o la valorización como
producto agrícola (RD 1310/1990, transposición de la directiva
86/278CEE de 12 de junio).
En cuanto a las aguas provenientes de la etapa
de sedimentación/filtración, siempre y cuando la salinidad de las
mismas lo permita podrán ser reutilizadas para uso agrícola,
industrial o uso recreativo, si bien en la mayoría de los casos
estas aguas necesitarán un tratamiento, terciario para proceder a su
reutilización.
En los casos en que la reutilización no sea
posible, las aguas deberán ser gestionadas como residuo y ser
vertidas a la red de saneamiento o a cauce público solicitando los
permisos correspondientes y pagando el correspondiente canon de
vertidos. Como en el caso anterior, dependiendo de los
requerimientos legales para el vertido de aguas residuales, deberán
ser acondicionadas previamente a su vertido.
En aras de resolver las carencias arriba
mencionadas, se presenta el sistema de tratamiento de lixiviados
mediante electro-coagulación, objeto de la presente
patente de invención. Dicho sistema comprende, al menos:
- i)
- una celda de electrocoagulación, consistente en un reactor químico, donde se producen la mayoría de reacciones químicas propias de la electrocoagulación, y que a su vez comprende:
- a.
- una entrada de lixiviados situada en la parte superior;
- b.
- una tapa superior de cierre;
- c.
- un cuerpo de celda o cuba, que en su interior presenta una pluralidad de electrodos insertados; y
- d.
- una salida de lixiviados en la parte inferior del rebosadero, que se encuentra en el lateral superior de la cuba;
- ii)
- un medios de control;
- iii)
- un tanque de acondicionamiento de lixiviados;
- iv)
- un filtro de arena;
- v)
- un filtro prensa; y
- vi)
- un tanque auxiliar.
\vskip1.000000\baselineskip
Donde la celda de electrocoagulación es la
unidad central de todo el sistema, y además ha sido específicamente
diseñada para optimizar el proceso de depuración de lixiviados,
dando lugar a un método de tratamiento versátil, eficiente y
respetuoso con el medio ambiente.
Los electrodos en el interior de la cuba son
aprisionados por, al menos, dos bastidores, dando lugar a un único
conjunto de electrodos. Los buses de corriente están insertados por
las ranuras de los electrodos junto con las barras de sustentación
superior, formando un único paquete. La sustitución de los
electrodos es la operación de mantenimiento más importante ya que,
periódicamente, son consumidos debido al continuo aporte de material
coagulante al efluente a tratar, y por lo tanto, deben ser
repuestos. El paquete de electrodos hace que el tiempo de
sustitución de los electrodos sea mínimo, y por tanto, minimiza el
tiempo de parada del sistema.
En la parte superior de la celda de
electrocoagulación se ha dispuesto un sistema de dilución de gases
consistente en un ventilador de extracción acoplado a un conducto
con salida a la atmósfera, que conecta el interior de la cuba con el
exterior. De este modo se asegura que los gases inflamables o
explosivos que se puedan formar durante el proceso (hidrógeno
principalmente) sean fácilmente evacuados, y de este modo el riesgo
es minimizado.
La entrada del efluente a tratar se realiza por
la parte superior de la cuba y rebosa por la parte superior, una vez
que el efluente ha sido "electrocoagulado". La parte inferior
en forma de una pluralidad de planos inclinados sirve para acumular
los posibles fangos que puedan formarse en el interior de la celda
de electrocoagulación, y facilitar su posterior retirada.
Para realizar el diseño de la celda de
electrocoagulación se ha tenido en cuenta los criterios de diseño
del proceso; intensidad /densidad de carga, caudal/tiempo de
retención, hidrodinámica del sistema, material de los electrodos,
forma y dimensiones de los electrodos y distancia entre los
electrodos.
Intensidad o densidad de carga (A o
mA/cm^{2}): Este parámetro determina la dosis de coagulante
aplicado sobre un volumen dado de efluente, siendo mayor,
normalmente, conforme mayor es la intensidad. Al mismo tiempo
determina, junto con la salinidad del efluente» el consumo eléctrico
de la celda y el nivel de producción de lodos. La densidad de carga
aplicada oscila en gran medida en función del diseño del equipo y de
las características del efluente a tratar; generalmente se trabaja
en el rango 3-50 mA/cm^{2}.
Caudal o tiempo de retención (m^{3}/h):
El caudal de alimentación establece el tiempo de contacto del
efluente con los electrodos y con todos los fenómenos que allí
tienen lugar: reacciones electroquímicas, dosis de coagulante,
flotación, etc. Junto con la intensidad y la tensión es la variable
que más determina la capacidad de tratamiento de esta
tecnología.
Hidrodinámica del sistema: En este
sentido los equipos disponibles en el mercado difieren enormemente
unos de otros. Algunos sistemas crean una comente en laberinto, lo
cual facilita la mezcla y minimiza los volúmenes muertos. Otros
inyectan el efluente desde arriba y extraen el clarificado por
abajo, los lodos gasificados que tienden a ascender se recogen por
arriba y los que consiguen sedimentar por abajo. La eficiencia de un
sistema de electrocoagulación depende en gran medida de la buena
hidrodinámica del sistema, que permita que las reacciones en el
interior de la celda de electrocoagulación se lleven a cabo en su
total extensión y por otro lado, que permita que los lodos puedan
pasar a la etapa de sedimentación de modo adecuado.
Material de los electrodos: Se puede
trabajar con electrodos de distintos materiales, aunque los más
ampliamente utilizados son los de aluminio y hierro, empleándose
también cobre, titanio, iridio, paladio, grafito e incluso plata
(este último para funciones antisépticas). La diferencia entre el
uso de diferentes materiales de electrodos vendrá dada por la
naturaleza del agua residual a tratar.
Forma y dimensiones de los electrodos:
Las formas varían entre las placas planas rectangulares, placas
cilíndricas o mallas. A mayor superficie repartida sobre el volumen
del reactor menor será la resistencia eléctrica que opone este
elemento al circuito eléctrico, disminuyendo el consumo eléctrico
del tratamiento. Esta superficie ha de ser distribuida en dos
dimensiones. El espesor de los electrodos (en el caso de electrodos
los electrodos de sacrificio (ánodos)) determina la duración de los
mismos antes de su recambio.
Distancia entre los electrodos:
Normalmente, cuando se trata de un sistema de electrodos de placas o
cilíndrico se establecen distancias en el rango
10-30 mm. Para un volumen dado de reactor este
factor se traduce en la posibilidad de trabajar con una mayor o
menor superficie eficaz. Además, este parámetro juega también un
papel importante en el consumo energético del proceso.
La celda de electrocoagulación del sistema
objeto de la presente invención ha sido diseñada con una geometría
paralelepípeda vertical, de tal modo que el efluente es forzado a
pasar por la celda con flujo ascendente y rebosa por la parte
superior lateral, donde se ha colocado un sumidero para efectuar la
evacuación de las aguas tratadas. Esta geometría consigue que:
- i)
- el flujo ascendente permite que el coágulo/flóculo abandone la cuba sin sedimentar en ella y por lo tanto permite su separación en una etapa posterior y evita su acumulación dentro de la celda de electrocoagulación;
- ii)
- permite la homogenización dentro de la celda de electrocoagulación, permitiendo además que el coagulante se mezcle apropiadamente con la las sustancias contaminantes dando lugar a al formación de macroflóculo.
\vskip1.000000\baselineskip
El sistema de sustitución mediante bastidores de
electrodos permite:
- i)
- minimizar el tiempo de parada, ya que se puede montar un bastidor de electrodos fuera del sistema y proceder a la sustitución una vez que es retirado el que se encuentra en su interior;
- ii)
- el sistema permite variar la distancia entre electrodos empleando distintos bastidores, ya que el bastidor se encuentra ranurado, y es la distancia entre ranuras la que fija la distancia inter-electródica.
\vskip1.000000\baselineskip
Además, el bastidor está diseñado de tal modo
que el campo eléctrico dentro de la cuba de electrocoagulación es
homogéneo, consiguiendo de este modo que el electrodo se consuma lo
más homogéneamente posible.
En cuanto al material de los electrodos, se ha
elegido una configuración mixta de aluminio (ánodo) y hierro
(cátodo). Estos electrodos cuentan con la conexión eléctrica del bus
de corriente en la parte superior, lo que les confiere protección
frente a la corrosión, ya que se evita que las conexiones se
encuentren en contacto con el efluente. Además, el electrodo cuenta
con una serie de solapas que son reutilizables, por lo que se
consigue minimizar el coste de mecanizado de los electrodos.
Por último, se ha dotado al conjunto de
electrodos de doble conexión de bus de corriente, con el objetivo de
que la distribución del potencial en todos los electrodos se
produzca de un modo adecuado, lo cual se traduce en un consumo
homogéneo de los ánodos de sacrificio.
Es importante indicar que la cuba cuenta con una
tapa superior, lo que evita que se pueda acceder a la celda de
electrocoagulación durante el proceso, con el objeto de salvaguardar
la seguridad del operario, ya que una eventual apertura de la tapa
superior realiza una parada de seguridad en el sistema. Por último,
la geometría permite fácilmente la limpieza global de la celda, una
vez que los electrodos son retirados para su sustitución, y permite
evacuar los posibles lodos formados en la celda mediante el orificio
que se encuentra en la parte inferior de la misma.
La entrada del lixiviado al sistema se realizará
mediante la conexión hembra situada a la entrada del filtro de
arena. Existen varias opciones:
- 1ª opción: el depósito/balsa donde se
encuentran los lixiviados está a una altura superior que la
situación del sistema. En este caso, siempre y cuando la altura sea
suficiente para que el lixiviado pueda llegar por gravedad al tanque
de acondicionamiento, la entrada del lixiviado se puede realizar
mediante tubería y válvula de regulación de caudal.
- 2ª opción: en el caso de que el
lixiviado no pueda llegar al tanque de acondicionamiento del
lixiviado por gravedad, será necesario una disponer de una bomba
sumergible o de recirculación, de caudal y capacidad suficiente para
cada caso concreto.
\vskip1.000000\baselineskip
Para la eliminación de partículas sólidas en
suspensión que puedan dañar a los distintos equipos que componen el
sistema se ha incorporado a la entrada del tanque de lixiviados un
filtro de lecho de arena. El filtro de cartucho se coloca a
continuación del filtro de arena y asegura una filtración de las
partículas mayores de 20 micras. De este modo se protege a los
equipos sensibles de la erosión mecánica de estas partículas como,
por ejemplo, las bombas de recirculación.
Debido a que las condiciones óptimas para el
proceso de electrocoagulación de unas aguas residuales dadas vienen
fuertemente influenciadas por parámetros
físico-químicos como el pH y la conductividad
inicial, es necesario acondicionar el lixiviado antes de su entrada
en la celda de electrocoagulación. De este modo, se consigue que el
lixiviado entre en unas condiciones óptimas para proceder a su
tratamiento electroquímico y su posterior sedimentación y
filtración.
Esta etapa se compone principalmente de un
deposito de recepción del lixiviado, agitador mecánico para la
homogenización dentro del tanque, bomba de dosificación de
ácido/base, y bomba de recirculación para la extracción y
circulación del lixiviado una vez acondicionado. Los principales
parámetros que se han tenido en cuenta a la hora de realizar el
diseño han sido la conductividad y el pH.
Un aumento de conductividad mediante la adición
de sal reduce notablemente el consumo energético del proceso. El
coste de este reactivo es bajo y además, con la adición de NaCl o
Na_{2}SO_{4} se pueden llegar a obtener especies oxidantes
electrogeneradas que pueden ayudar a mejorar la eficacia del
proceso. Sin embargo, un ajuste de la conductividad no es siempre
necesario, ya que normalmente los lixiviados cuentan con una
conductividad adecuada para proceder a su tratamiento.
En cuanto al pH, un adecuado acondicionamiento
del mismo determina que el proceso de electrocoagulación tenga lugar
en mayor o menor extensión. Es por ello, que debe determinarse en
una etapa previa en laboratorio el pH óptimo de entrada del
lixiviado a la ceda de electrocoagulación, con el objetivo de
optimizar el proceso. Es decir, que tenga lugar la
electrocoagulación en una extensión adecuada empleando la mínima
cantidad de reactivo para ello.
Por otro lado, en esta etapa es vital conseguir
dentro del depósito una homogenización adecuada, para evitar gasto
excesivo de reactivos químicos, o que el proceso de
electrocoagulación pierda eficiencia al no encontrarse el lixiviado
acondicionado adecuadamente.
El diseño del tanque de acondicionamiento de
lixiviado dentro del sistema ha sido resuelto mediante un depósito
paralelepípedo de polipropileno, estable ante la corrosión química,
provisto de un agitador mecánico de alta eficiencia para conseguir
una homogenización perfecta. La dosificación se realiza mediante el
empleo de dos bombas dosificadoras de impulsos controladas
electrónicamente. El depósito cuenta además con sistemas de
filtración de sólidos en suspensión tanto a la entrada como a la
salida, y se ha previsto que el depósito tenga una salida de
posibles lodos que puedan formarse en su interior.
La bomba de recirculación transporta el
lixiviado desde el tanque de acondicionamiento a la celda de
electrocoagulación. Es una bomba centrífuga por arrastre magnético
con cabezal de polipropileno, capaz de trabajar a un caudal de 1
m^{3}/h con una presión aproximada de 2 bar. La bomba debe ser
resistente a la corrosión química.
Una vez que el lixiviado ha sido tratado
electroquímicamente en la celda de electrocoagulación. rebosa por el
lateral de la celda y por gravedad es trasportado al tanque
auxiliar. Una vez que las aguas electro-coaguladas
llegan al tanque auxiliar, se adiciona el polímero coadyuvante a la
floculación, donde un sistema de agitación se encarga de dispersarlo
en el seno de la corriente de entrada, de tal modo que se obtiene un
lodo óptimo para proceder a su posterior filtración. De este modo,
quedará retenido en el filtro prensa el lodo formado y se obtendrán
unas aguas clarificadas.
Para evitar la formación indeseada de espumas en
el tanque auxiliar, se incorpora un sistema de aspersión. Este
sistema de aspersión tienen la finalidad de reducir la espumas en el
tanque de lixiviados mediante la inyección de aguas a presión. Para
la formación del "espray", el sistema de aspersión emplea las
aguas de salida del filtro prensa.
En algunos casos concretos, los lixiviados o
aguas residuales electrocoaguladas pueden presentar ciertas
características en cuanto al flóculo formado, de tal modo que es muy
recomendable emplear un sedimentador lamelar compacto. En concreto,
el uso de los sedimentadores lamelares será recomendable cuando i)
las aguas electrocoaguladas formen un fango de calidad suficiente
para ser filtrado y ii) no se observa presencia de espumas o
sobrenadantes, permitiendo la separación del fango y el agua
clarificada en el sedimentador lamelar.
Por lo tanto, la función del sedimentador
lamelar es la de conseguir que se depositen los macroflóculos
formados en la parte inferior del sedimentador (formando un lodo que
posteriormente será retirado para proceder a su
filtración/deshidratación), y que por la parte superior se obtienen
un clarificado o agua tratada, que es llevada a un depósito para su
posterior gestión o reutilización.
Normalmente, los sedimentadores/decantadores
están constituidos por un depósito rectangular o circular y en el
caso de ser pequeños van provistos de fondos que tienen una
inclinación de 45º a 60º con objeto de que los fangos puedan
evacuarse de forma continua o intermitente, por su. parte inferior.
La decantación puede mejorarse, introduciendo en el decantador una
serie de láminas inclinadas, este fenómeno se revela, teniendo en
cuenta que la velocidad ascensional es independiente de la altura
del decantador. Las láminas inclinadas parten al decantador en una
serie de módulos, cada uno de los cuales pasa a ser considerado como
un decantador de menor altura, aumentándose entonces la carga
superficial.
Los sedimentadores/decantadores estáticos
lamelares, pueden ser de placas paralelas o bien de tubos
inclinados, en todo caso con un diseño flexible y de fácil acceso
para facilitar su retiro o cambio; contando que su inclinación debe
ser de 60º, los espesores de 8 a 10 mm. y el espacio entre ellas de
5 a 10 cm. Los tiempos de retención de estos decantadores son de 10
a 15 minutos, profundidades entre 4 y 5.5 m y cargas superficiales
entre 5 y 8 m^{3}/h.
Una vez que las aguas han entrado en el tanque
auxiliar o sedimentador lamelar y el proceso de floculación ha
tenido lugar, los macroflóculos sedimentarán en el fondo del
depósito formando una capa de fangos más o menos compacta. Dichos
fangos formados en la parte inferior se extraen por medio de la
bomba neumática de la que dispone el filtro prensa. Esta bomba,
neumática, accionada mediante el aire comprimido del compresor,
proporciona la presión suficiente para que las aguas
electrocoaguladas puedan ser filtradas en el filtro prensa y el
fango retenido en las placas del mismo.
\newpage
Este sistema consiste en una serie de placas que
se soportan sobre una estructura de tipo bastidor. Las placas, cuyas
superficies están ranuradas, están recubiertas por una tela
filtrante. Cuando se juntan y presionan las placas se forma una
cavidad entre ellas que será progresivamente ocupada por el
lodo.
Se utilizan presiones elevadas de 40 a 150
N/cm^{2} durante períodos de hasta tres horas. La capacidad de
filtración oscila entre 5 a 15 kg/m^{2}h, logrando tortas de 2 a 3
cm de espesor, y con 40 a 60% de sólidos, y una separación
prácticamente completa del material en suspensión.
Finalmente las placas se separan y la torta cae
por gravedad, luego se lavan los filtros, se inspeccionan y se
vuelve a repetir el ciclo. El lodo puede requerir acondicionamiento
químico previo o se puede utilizar una capa de
pre-revestimiento como ayuda filtrante.
Una vez obtenidas las aguas tratadas
(clarificado obtenido a la salida del sedimentador lamelar o las
aguas provenientes de la etapa de filtrado), dependiendo de las
condiciones físico-químicas de las mismas, se puede
proceder al vertido a la red de saneamiento, a su reutilización como
aguas de proceso, o bien su reutilización para otros usos como por
ejemplo para servicios urbanos (riego de zonas verdes de acceso
baldeo de calles), riego de cultivos, riego forestal, y recarga de
acuíferos, entre otros.
En ambos casos (vertido y reutilización del
agua), puede ser recomendable realizar algún tratamiento de afino,
con el objeto de cumplir la normativa vigente o bien alcanzar los
requerimientos mínimos en el caso de la reutilización. Usualmente,
este tipo de post-tratamiento de afino suele ser la
eliminación de trazas de color en las aguas tratadas (mediante el
empleo de filtros de carbón activo), desinfección de las aguas
(ozonización, ultravioleta, cloración, etc.), disminución de la
conductividad de las aguas tratadas (ósmosis inversa,
electrodiálisis), etc.
En el sistema objeto de la invención, se ha
previsto la colocación de una columna de carbón activo, la cual
tiene por objetivo eliminar el color de las aguas tratadas después
la etapa de filtración.
Debido a que las condiciones óptimas para el
proceso de electrocoagulación de aguas residuales vienen fuertemente
influenciadas por parámetros físico-químicos como el
pH y la conductividad inicial, es necesario acondicionar el
lixiviado antes de su entrada en la celda de electrocoagulación.
En el caso de los lixiviados el principal
aditivo químico que se van a añadir es ácido sulfúrico concentrado
(96%), para el ajuste del pH del lixiviado antes de su entrada en la
celda de electrocoagulación.
Se ha previsto una línea idéntica de
dosificación para el caso en el que haya que adicionar otros
reactivos químicos, como por ejemplo, sulfato sódico para
acondicionar la conductividad del lixiviado.
La adición de estos aditivos químicos se
realizará en el mismo tanque de acondicionamiento, mediante bomba
dosificadora controlada electrónicamente. Esta bomba estará
conectada a los tanques de dosificación, donde se procederá a
rellenar periódicamente su contenido. En cuanto a los depósitos de
adición se emplearán depósitos cúbicos de 25 litros de polietileno,
en una realización de la presente invención.
Inmediatamente después realizar la
electrocoagulación del agua residual a tratar, las sustancias
coagulantes electrogeneradas se absorben rápidamente en la
superficie de las partículas hidrófobas causantes de la turbiedad,
que acaban "revestidas de coagulante".
En este momento se considera que la suspensión
está desestabilizada y en consecuencia, el proceso de floculación
está a punto de iniciarse. La mezcla, la agitación o la turbulencia
favorecen las colisiones entre las partículas desestabilizadas que
producen, de esta forma, uniones perdurables. Cuando este flóculo ha
alcanzado tamaño suficiente, puede aprisionar físicamente a más
partículas causantes de la turbidez, comportándose como una
"escoba" a medida que sedimenta.
En el proceso de floculación es importante
conseguir el flóculo de mayor peso y cohesión posible, ya que estas
características facilitan su eliminación. Por este motivo, en
algunos casos, es aconsejable adicionar al agua electrocoagulada de
salida de la celda de electrocoagulación sustancias que aceleren o
ayuden y/o potencien el proceso de floculación, dando lugar a unos
flóculos de mayor calidad para la etapa posterior de sedimentación y
filtrado.
Esta adición de polímero coadyuvante en la
floculación tiene lugar en el tanque auxiliar (o bien en el
sedimentador lamelar), en una pre-cámara de
floculación diseñada para tal fin. En esta
pre-cámara de floculación se consigue la dispersión
homogénea del polímero coadyuvante en el efluente electrocoagulado y
se permite la "maduración" de la mezcla efluente/polímero,
dando lugar entonces a la formación de macroflóculos de fácil
filtrado. Es necesario señalar que el tanque de floculante necesita
un agitador para su correcta homogeneización.
La sonda de pH es un dispositivo electroquímico
capaz de medir el pH de un medio acuoso y convertirla en un impulso
eléctrico. El transmisor de pH es el interface que permite realizar
la transducción de dicho impulso eléctrico a un valor de pH y
mostrarlo en pantalla. En resumen, el conjunto sonda de pH
transmisor de pH permite en todo momento monitorizar el valor del pH
en el tanque de acondicionamiento de lixiviado.
De modo análogo al pH, la sonda de conductividad
es capaz de medir la conductividad eléctrica de una disolución
acuosa y convertir dicha lectura en un impulso eléctrico, que es
inmediatamente interpretado por el transmisor de conductividad, y es
mostrado en la pantalla del mismo.
Con el objeto de automatizar el trabajo
realizado por la bombas sumergibles, de recirculación y neumática
(filtro prensa), es necesario dotar a los distintos depósitos del
sistema de medidores de nivel. Se han empleado varios tipos de
medidores de nivel:
\bullet Tipo 1: medidores de 2 estados. Son
medidores de nivel tipo flotador e integran en un mismo dispositivo
un medidor de nivel alto, y un medidor de nivel bajo. Se emplean
para controlar la bomba sumergible de alimentación de lixiviado, y
para controlar la bomba neumática del filtro prensa.
\bullet Tipo 2: medidores tipo concéntrico
magnético. Se activan magnéticamente y son idóneos para medir el
nivel en el tanque de acondicionamiento de lixiviado.
\vskip1.000000\baselineskip
La fuente de rectificación es el equipo
responsable de alimentar eléctricamente a la celda de
electrocoagulación. De un modo general puede decirse que la fuente
de rectificación se transforma la corriente alterna de red en
corriente continua, que es la necesaria para que la ceda de
electrocoagulación opere de un modo adecuado. La bomba neumática de
doble diafragma se encarga de extraer el lodo del tanque
auxiliar/sedimentador lamelar y conducirlo al filtro prensa, donde
es filtrado.
La bomba neumática es el tipo de bomba idónea
para este tipo de filtración de fangos/lodos de depuración de aguas
residuales, ya que al ser accionada mediante aire comprimido (esto
es, neumáticamente) se evita que ante un eventual colmatación del
filtro y por consiguiente, el aumento brusco de la presión de
filtración, la bomba no sufra daños. Además, al tratarse de una
bomba de desplazamiento positivo, se puede situar el punto de
admisión de la bomba a alturas negativas, sin ser necesario
"cebar" la bomba.
Como se ha indicado anteriormente, la bomba
neumática debe ir alimentada con aire comprimido. Si la ubicación
final del sistema no cuenta con línea de aire comprimido, será
necesario instalar un compresor de potencia adecuada acorde con los
requerimientos de la bomba neumática.
Bomba sumergible 1: Como se ha comentado
anteriormente, para los casos en que sea necesario incorporar una
bomba sumergible para alimentar el sistema, la bomba sumergible
quedará a estudio de cada caso concreto.
Bomba sumergible 2: Para a recirculación del
agua clarificada por a columna de carbón activo, se empleará una
bomba sumergible con cuerpo en acero inoxidable, con un caudal de
trabajo 2-3 m^{3}/h y una presión nominal de
trabajo de 2-5 bar.
Bomba sumergible 3: Por último, para la
recirculación y presurización de circuito de aspersión se empleará
una bomba sumergible con caudal máximo de 4.8 m^{3}/h y presión
nominal de 0.6 bar.
Con el objetivo de tener un registro visual en
campo del caudal que circula por distintos puntos del sistema
(entrada al tanque de acondicionamiento, entrada a la celda de
electrocoagulación) se emplearán caudalímetros roscados de flotador.
Es importante señalar que los caudalímetros deben ser resistentes a
la corrosión química. El rango de caudales a medir será
650-1200/h.
Se emplearán válvulas para regular el caudal.
Estas válvulas tienen como objetivo cerrar completamente el flujo de
líquido dentro de las conducciones. Deben ser resistentes a la
corrosión química. Permiten el paso de aire comprimido del compresor
a la bomba neumática cuando está abierta (es decir, alimentada
eléctricamente), y se cierra cuando deja de recibir tensión
eléctrica. De este modo se puede controlar la puesta en marcha y
parada de la bomba neumática desde el cuadro de control. La
electroválvula debe soportar una presión máxima de 10 bar y debe ser
alimentada con corriente alterna 220 V.
Con el objetivo de diluir los gases generados
dentro de la celda de electrocoagulación, se ha situado en la tapa
de la celda de electrocoagulación un ventilador ignífugo de caudal
axial. De este modo se consiguen evacuar los gases generados en el
interior de la celda durante el proceso de electrocoagulación,
evitando así la formación de posibles bolsas de vapores en el
interior.
Para evitar el acceso al interior de la celda de
electrocoagulación durante el funcionamiento del sistema, se ha
previsto colocar un interruptor de contacto en la tapa de la celda
de electrocoagulación.
Dicho interruptor funciona de tal modo que corta
el suministro eléctrico y efectúa una parada de emergencia, en el
caso de que estando en funcionamiento el sistema, la tapa de la
celda de electrocoagulación se abra. De este modo, se asegura que no
se permite acceder al interior de la cuba (y por lo tanto, a los
electrodos y buses de corriente) cuando está circulando electricidad
por los mismos, y así evitar un eventual accidente.
\newpage
Además, este interruptor de seguridad evita que
el sistema pueda ser puesto en marcha de nuevo si la tapa no ha sido
de nuevo situada en su posición original.
El sistema está totalmente controlado y
automatizado mediante un sistema electrónico que se encarga de:
- i)
- registrar valores de interés para el proceso,
- ii)
- operar el sistema de un modo totalmente autónomo,
- iii)
- proceder a una parada de emergencia en caso de alarma en el sistema.
\vskip1.000000\baselineskip
El manejo desde el sistema en campo se realiza a
través de un interface de fácil uso, donde el operario en campo
puede acceder a las operaciones básicas de arranque del sistema,
parada, parada de seguridad, lectura de registros y las relativas a
operaciones de mantenimiento.
A continuación se pasa a describir de manera muy
breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la
invención y que se relacionan expresamente con una realización de
dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de
ésta.
Figura 1: Vista isométrica frontal del sistema
objeto de la presente patente de invención, representando los
principales elementos que lo componen.
Figura 2: Vista isométrica posterior del sistema
objeto de la presente patente de invención, representando los
principales elementos que lo componen.
Figura 3: Vista esquematizada explosionada de la
celda de electrocoagulación, parte integrante del sistema objeto de
la presente patente de invención.
Figura 4: Vista esquematizada explosionada de la
celda de electrocoagulación mostrando los electrodos, parte
integrante del sistema objeto de la presente patente de
invención.
Figura 5: Vista esquemática del interior de la
celda de electrocoagulación, parte integrante del sistema objeto de
la presente patente de invención.
Figura 6: Vista esquematizada del tanque de
acondicionamiento del lixiviado en una realización preferida con un
volumen aproximado de 400 litros, todo ello parte integrante del
sistema objeto de la presente patente de invención.
Figura 7: Vista esquematizada del auxiliar,
parte integrante del sistema objeto de la presente patente de
invención.
Figura 8: Vista de un esquema general del
sistema de tratamiento de lixiviados mediante electrocoagulación,
objeto de la presente patente de invención.
Tal y como puede observarse en las figuras
adjuntas, el sistema de tratamiento de lixiviados mediante
electro-coagulación comprende, al menos:
- i)
- una celda de electrocoagulación (100), consistente en un reactor químico que a su vez comprende:
- a.
- una entrada de lixiviados situada en la parte superior (101);
- b.
- una tapa superior de cierre (102);
- c.
- un cuerpo de celda o cuba (103), que en su interior presenta una pluralidad de electrodos (104) insertados; y
- d.
- una salida de lixiviados (105) en la parte inferior del rebosadero (106), que se encuentra en el lateral superior de la cuba (103);
- ii)
- unos medios de control (200);
- iii)
- un tanque de acondicionamiento de lixiviados (300);
- iv)
- un filtro de arena (400);
- v)
- un filtro prensa (500); y
- vi)
- un tanque auxiliar (600).
\vskip1.000000\baselineskip
Los electrodos (104) en el interior de la cuba
(103) son aprisionados por, al menos, dos bastidores (107), dando
lugar a un único conjunto de electrodos. Los buses de corriente
(108) están insertados por las ranuras de los electrodos junto con
las barras de sustentación superior (109), formando un único
paquete.
En la parte superior de la celda de
electrocoagulación (100) se ha dispuesto un sistema de dilución de
gases (110) consistente, en esta realización práctica, en un
ventilador de extracción acoplado a un conducto con salida a la
atmósfera, y que conecta el interior de la cuba con el exterior.
La entrada del efluente a tratar se realiza por
la parte superior de la cuba y rebosa por la parte superior, una vez
que el efluente ha sido "electrocoagulado". La parte inferior
con una pluralidad de planos inclinados sirve para acumular los
posibles fangos que puedan formarse en el interior de la celda de
electrocoagulación (100), y facilitar su posterior retirada.
La celda de electrocoagulación (100) del sistema
objeto de la presente invención ha sido diseñada con una geometría
paralelepípeda vertical, de tal modo que el efluente es forzado a
pasar por la celda con flujo ascendente (112) y rebosa por la parte
superior lateral, donde se ha colocado un sumidero 111 para efectuar
la evacuación de las aguas tratadas.
El bastidor (107) está diseñado de tal modo que
el campo eléctrico dentro de la cuba de electrocoagulación (100) es
homogéneo, consiguiendo de este modo que el electrodo (103) se
consuma lo más homogéneamente posible.
En cuanto al material de los electrodos (103),
se ha elegido una configuración mixta de aluminio (ánodo) y hierro
(cátodo). Estos electrodos cuentan con la conexión eléctrica del bus
de corriente en la parte superior, lo que les confiere protección
frente a la corrosión, ya que se evita que las conexiones se
encuentren en contacto con el efluente. Ademáis, el electrodo cuenta
con una serie de solapas que son reutilizables, por lo que se
consigue minimizar el coste de mecanizado de los electrodos.
Por último, se ha dotado al conjunto de
electrodos (103) de doble conexión de bus de corriente (108), con el
objetivo de que la distribución del potencial en todos los
electrodos se produzca de un modo adecuado, lo cual se traduce en un
consumo homogéneo de los ánodos de sacrificio.
Es importante indicar que la cuba cuenta con una
tapa superior (102), lo que evita que se pueda acceder a la celda de
electrocoagulación (100) durante el proceso, con el objeto de
salvaguardar la seguridad del operario, ya que una eventual apertura
de la tapa superior (102) genera una parada de seguridad en el
sistema, gracias al interruptor (113).
La entrada del lixiviado (101) al sistema se
realiza a través del tanque de lixiviados (300), mediante una
conexión tipo hembra situada a la entrada del filtro de arena (400).
Existen dos realizaciones para esta operativa:
- 1ª opción: el depósito/balsa donde se
encuentran los lixiviados está a una altura superior que la
situación del sistema. En este caso, siempre y cuando la altura sea
suficiente para que el lixiviado pueda llegar por gravedad al tanque
de acondicionamiento, la entrada del lixiviado se puede realizar
mediante tubería y válvula de regulación de caudal.
- 2ª opción: en el caso de que el
lixiviado no pueda llegar al tanque de acondicionamiento del
lixiviado por gravedad, será necesario una disponer de una bomba
sumergible o de recirculación, de caudal y capacidad suficiente para
cada caso concreto.
\vskip1.000000\baselineskip
Para la eliminación de partículas sólidas en
suspensión que puedan dañar a los distintos equipos que componen el
sistema se ha incorporado a la entrada del tanque de lixiviados
(300) un filtro de lecho de arena (400). El filtro de cartucho se
coloca a continuación del filtro de arena (400) y asegura una
filtración de las partículas mayores de 20 micras.
Debido a que las condiciones óptimas para el
proceso de electrocoagulación de unas aguas residuales dadas vienen
fuertemente influenciadas por parámetros
físico-químicos como el pH y la conductividad
inicial, es necesario acondicionar el lixiviado antes de su entrada
en la celda de electrocoagulación (100).
Esta etapa se compone principalmente de un
depósito de recepción del lixiviado (300), incluyendo un agitador
mecánico (301) para la homogenización dentro del tanque (300), bomba
de dosificación de ácido/base (302), y bomba de recirculación (303)
para la extracción y circulación del lixiviado una vez
acondicionado.
El diseño del tanque de acondicionamiento de
lixiviado (300) dentro del sistema ha sido resuelto mediante un
depósito paralelepípedo de polipropileno, estable ante la corrosión
química, provisto de un agitador mecánico (301) de alta eficiencia
para conseguir una homogenización perfecta. La dosificación se
realiza mediante el empleo de dos bombas dosificadoras (302) de
impulsos controladas electrónicamente. El depósito (300) cuenta
además con sistemas de filtración de sólidos en suspensión tanto a
la entrada (304) como a la salida (305), y se ha previsto que el
depósito tenga una salida de posibles lodos (306) que puedan
formarse en su interior. El nivel en el depósito se controla
mediante una pluralidad de medidores de nivel (307).
La bomba de recirculación (303) transporta el
lixiviado desde el tanque de acondicionamiento (300) a la celda de
electrocoagulación (100). Es una bomba centrífuga por arrastre
magnético con cabezal de polipropileno, capaz de trabajar a un
caudal de 1 m^{3}/h con una presión aproximada de 2 bares. La
bomba debe ser resistente a la corrosión química.
Una vez que el lixiviado ha sido tratado
electroquímicamente en la celda de electrocoagulación (100), rebosa
por el lateral de la celda y por gravedad es trasportado al tanque
auxiliar (600). Una vez que las aguas electrocoaguladas llegan al
tanque auxiliar (600), se adiciona el polímero coadyuvante a la
floculación, donde un sistema de agitación (601) se encarga de
dispersarlo en el seno de la corriente de entrada, de tal modo que
se obtiene un lodo óptimo para proceder a su posterior filtración.
De este modo, quedará retenido en el filtro prensa (500) el lodo
formado y se obtendrán unas aguas clarificadas.
Para evitar la formación indeseada de espumas en
el tanque auxiliar (600), se incorpora un sistema de aspersión
(602). Este sistema de aspersión tienen la finalidad de reducir la
espumas en el tanque de lixiviados (300) mediante la inyección de
aguas a presión. Para la formación del "espray", el sistema de
aspersión emplea las aguas de salida del filtro prensa (500).
El uso de los sedimentadores lamelares será
recomendable cuando:
- i)
- las aguas electrocoaguladas formen un fango de calidad suficiente para ser filtrado y
- ii)
- no se observa presencia de espumas o sobrenadantes, permitiendo la separación del fango y el agua clarificada en el sedimentador lamelar.
\vskip1.000000\baselineskip
Por lo tanto, la función del sedimentador
lamelar (600) es la de conseguir que se depositen los macroflóculos
formados en la parte inferior del sedimentador (formando un lodo que
posteriormente será retirado para proceder a su
filtración/deshidratación), y que por la parte superior se obtienen
un clarificado o agua tratada, que es llevada a un depósito para su
posterior gestión o reutilización.
Normalmente, los sedimentadores/decantadores
están constituidos por un depósito rectangular o circular y en el
caso de ser pequeños van provistos de fondos que tienen una
inclinación de 45º a 60º con objeto de que los fangos puedan
evacuarse de forma continua o intermitente, por su parte inferior.
La decantación puede mejorarse, introduciendo en el decantador una
serie de láminas inclinadas, este fenómeno se revela, teniendo en
cuenta que la velocidad ascensional es independiente de la altura
del decantador. Las láminas inclinadas parten al decantador en una
serie de módulos, cada uno de los cuales pasa a ser considerado como
un decantador de menor altura, aumentándose entonces la carga
superficial.
Los sedimentadores/decantadores estáticos
lamelares, pueden ser de placas paralelas o bien de tubos
inclinados, en todo caso con un diseño flexible y de fácil acceso
para facilitar su retiro o cambio; contando que su inclinación debe
ser de 60º, los espesores de 8 a 10 mm. y el espacio entre ellas de
5 a 10 cm. Los tiempos de retención de estos decantadores son de 10
a 15 minutos, profundidades entre 4 y 5.5 m y cargas superficiales
entre 5 y 8 m^{3}/h.
Una vez que las aguas han entrado en el tanque
auxiliar (600) o sedimentador lamelar y el proceso de floculación ha
tenido lugar, los macroflóculos sedimentarán en el fondo del
depósito formando una capa de fangos más o menos compacta. Dichos
fangos formados en la parte inferior se extraen por medio de la
bomba neumática (501) de la que dispone el filtro prensa (500). Esta
bomba neumática (501), accionada mediante el aire comprimido del
compresor (502), proporciona la presión suficiente para que las
aguas electrocoaguladas puedan ser filtradas en el filtro prensa
(500) y el fango retenido en las placas del mismo.
Este sistema consiste en una serie de placas que
se soportan sobre una estructura de tipo bastidor. Las placas, cuyas
superficies están ranuradas, están recubiertas por una tela
filtrante. Cuando se juntan y presionan las placas se forma una
cavidad entre ellas que será progresivamente ocupada por el
lodo.
Se utilizan presiones elevadas de 40 a 150
N/cm^{2} durante períodos de hasta tres horas. La capacidad de
filtración oscila entre 5 a 15 kg/m^{2}h, logrando tortas de 2 a 3
cm de espesor, y con 40 a 60% de sólidos, y una separación
prácticamente completa del material en suspensión.
Finalmente las placas se separan y la torta cae
por gravedad, luego se lavan los filtros, se inspeccionan y se
vuelve a repetir el ciclo. El lodo puede requerir acondicionamiento
químico previo o se puede utilizar una capa de
pre-revestimiento como ayuda filtrante.
\newpage
Una vez obtenidas las aguas tratadas
(clarificado obtenido a la salida del sedimentador lamelar o las
aguas provenientes de la etapa de filtrado), dependiendo de las
condiciones físico-químicas de las mismas, se puede
proceder al vertido a la red de saneamiento, a su reutilización como
aguas de proceso, o bien su reutilización para otros usos como por
ejemplo para servicios urbanos (riego de zonas verdes de acceso,
baldeo de calles), riego de cultivos, riego forestal, y recarga de
acuíferos, entre otros.
En ambos casos (vertido y reutilización del
agua), puede ser recomendable realizar algún tratamiento de afino,
con el objeto de cumplir la normativa vigente o bien alcanzar los
requerimientos mínimos en el caso de la reutilización. Usualmente,
este tipo de post-tratamiento de afino suele ser la
eliminación de trazas de color en las aguas tratadas (mediante el
empleo de filtros de carbón activo) (700), desinfección de las aguas
(ozonización, ultravioleta, cloración, etc.), disminución de la
conductividad de las aguas tratadas (ósmosis inversa,
electrodiálisis), etc.
En el sistema objeto de la invención, se ha
previsto la colocación de una columna de carbón activo (700), la
cual tiene por objetivo eliminar el color de las aguas tratadas
después la etapa de filtración.
Debido a que las condiciones óptimas para el
proceso de electrocoagulación de aguas residuales vienen fuertemente
influenciadas por parámetros físico-químicos como el
pH y la conductividad inicial, es necesario acondicionar el
lixiviado antes de su entrada en la celda de electrocoagulación
(100).
En el caso de los lixiviados el principal
aditivo químico que se van a añadir es ácido sulfúrico concentrado
(96%), para el ajuste del pH del lixiviado (308) antes de su entrada
en la celda de electrocoagulación.
Se ha previsto una línea idéntica de
dosificación para el caso en el que haya que adicionar otros
reactivos químicos, como por ejemplo, sulfato sódico para
acondicionar la conductividad (309) del lixiviado.
La adición de estos aditivos químicos se
realizará en el mismo tanque de acondicionamiento (300), mediante
bomba dosificadora (302) controlada electrónicamente. Esta bomba
estará conectada a los tanques de dosificación, donde se procederá a
rellenar periódicamente su contenido. En cuanto a los depósitos de
adición (308 y 309) se emplearán depósitos cúbicos de 25 litros de
polietileno.
Inmediatamente después realizar la
electrocoagulación del agua residual a tratar, las sustancias
coagulantes electrogeneradas se absorben rápidamente en la
superficie de las partículas hidrófobas causantes de la turbiedad,
que acaban "revestidas de coagulante".
En este momento se considera que la suspensión
esta desestabilizada y en consecuencia, el proceso de floculación
está a punto de iniciarse. La mezcla, la agitación o la turbulencia
favorecen las colisiones entre las partículas desestabilizadas que
producen, de esta forma, uniones perdurables. Cuando este flóculo ha
alcanzado tamaño suficiente, puede aprisionar físicamente a más
partículas causantes de la turbidez, comportándose como una
"escoba" a medida que sedimenta.
En el proceso de floculación es importante
conseguir el flóculo de mayor peso y cohesión posible, ya que estas
características facilitan su eliminación. Por este motivo, en
algunos casos, es aconsejable adicionar al agua electrocoagulada de
salida de la celda de electrocoagulación (100) sustancias que
aceleren o ayuden y/o potencien el proceso de floculación, dando
lugar a unos flóculos de mayor calidad para la etapa posterior de
sedimentación y filtrado.
Ésta adición de polímero coadyuvante en la
floculación tiene lugar en el tanque auxiliar (o bien en el
sedimentador lamelar), en una pre-cámara de
floculación (800) diseñada para tal fin. En esta
pre-cámara de floculación se consigue la dispersión
homogénea del polímero coadyuvante en el efluente electrocoagulado y
se permite la "maduración" de la mezcla efluente/polímero,
dando lugar entonces a la formación de macroflóculos de fácil
filtrado. Es necesario señalar que el tanque de floculante (800)
necesita un agitador (801) para su correcta homogeneización.
La sonda de pH (310) es un dispositivo
electroquímico capaz de medir el pH de un medio acuoso y convertirla
en un impulso eléctrico. El transmisor de pH es el interface que
permite realizar la transducción de dicho impulso eléctrico a un
valor de pH y mostrarlo en pantalla. En resumen, el conjunto sonda
de pH transmisor de pH permite en todo momento monitorizar el valor
del pH en el tanque de acondicionamiento de lixiviado (300).
De modo análogo al pH, la sonda de conductividad
(311) es capaz de medir la conductividad eléctrica de una disolución
acuosa y convertir dicha lectura en un impulso eléctrico, que es
inmediatamente interpretado por el transmisor de conductividad, y es
mostrado en la pantalla del mismo.
Con el objeto de automatizar el trabajo
realizado por la bombas sumergibles, de recirculación y neumática
(filtro prensa), es necesario dotar a los distintos depósitos del
sistema de medidores de nivel. Se han empleado varios tipos de
medidores de nivel:
\bullet Tipo 1: medidores de 2 estados. Son
medidores de nivel tipo flotador e integran en un mismo dispositivo
un medidor de nivel alto, y un medidor de nivel bajo. Se emplean
para controlar la bomba sumergible de alimentación de lixiviado, y
para controlar la bomba neumática del filtro prensa.
\global\parskip0.900000\baselineskip
\bullet Tipo 2: medidores tipo concéntrico
magnético. Se activan magnéticamente y son idóneos para medir el
nivel en el tanque de acondicionamiento de lixiviado.
\vskip1.000000\baselineskip
La fuente de rectificación es el equipo
responsable de alimentar eléctricamente a la celda de
electrocoagulación. De un modo general puede decirse que la fuente
de rectificación se transforma la corriente alterna de red en
corriente continua, que es la necesaria para que la ceda de
electrocoagulación opere de un modo adecuado. La bomba neumática de
doble diafragma se encarga de extraer el lodo del tanque
auxiliar/sedimentador lamelar y conducirlo al filtro prensa, donde
es filtrado.
La bomba neumática es el tipo de bomba idónea
para este tipo de filtración de fangos/lodos de depuración de aguas
residuales, ya que al ser accionada mediante aire comprimido (esto
es, neumáticamente) se evita que ante un eventual colmatación del
filtro y por consiguiente, el aumento brusco de la presión de
filtración, la bomba no sufra daños. Además, al tratarse de una
bomba de desplazamiento positivo, se puede situar el punto de
admisión de la bomba a alturas negativas, sin ser necesario
"cebar" la bomba.
Como se ha indicado anteriormente, la bomba
neumática debe ir alimentada con aire comprimido. Si la ubicación
final del sistema no cuenta con línea de aire comprimido, será
necesario instalar un compresor de potencia adecuada acorde con los
requerimientos de la bomba neumática.
Bomba sumergible 1 (1001): Como se ha comentado
anteriormente, para los casos en que sea necesario incorporar una
bomba sumergible para alimentar el sistema, la bomba sumergible
quedará a estudio de cada caso concreto.
Bomba sumergible 2 (1002): Para a recirculación
del agua clarificada por a columna de carbón activo, se empleará una
bomba sumergible con cuerpo en acero inoxidable, con un caudal de
trabajo 2-3 m^{3}/h y una presión nominal de
trabajo de 2-5 bar.
Bomba sumergible 3 (1003): Por último, para la
recirculación y presurización de circuito de aspersión se empleará
una bomba sumergible con caudal máximo de 4.8 m^{3}/h y presión
nominal de 0.6 bar.
Con el objetivo de tener un registro visual en
campo del caudal que circula por distintos puntos del sistema
(entrada al tanque de acondicionamiento, entrada a la celda de
electrocoagulación) se emplearán caudalímetros roscados de flotador.
Es importante señalar que los caudalímetros deben ser resistentes a
la corrosión química. El rango de caudales a medir será
650-1200/h.
Se emplearán válvulas para regular el caudal.
Estas válvulas tienen como objetivo cerrar completamente el flujo de
líquido dentro de las conducciones. Deben ser resistentes a la
corrosión química. Permiten el paso de aire comprimido del compresor
a la bomba neumática cuando está abierta (es decir, alimentada
eléctricamente), y se cierra cuando deja de recibir tensión
eléctrica. De este modo se puede controlar la puesta en marcha y
parada de la bomba neumática desde el cuadro de control. La
electroválvula debe soportar una presión máxima de 10 bar y debe ser
alimentada con corriente alterna 220 V.
Con el objetivo de diluir los gases generados
dentro de la celda de electrocoagulación (100), se ha situado en la
tapa de la celda de electrocoagulación un ventilador ignífugo de
caudal axial (110). De este modo se consiguen evacuar los gases
generados en el interior de la celda durante el proceso de
electrocoagulación evitando así la formación de posibles bolsas de
vapores en el interior.
Para evitar el acceso al interior de la celda de
electrocoagulación durante el funcionamiento del sistema, se ha
previsto colocar un interruptor (113) de contacto en la tapa de la
celda de electrocoagulación.
Dicho interruptor funciona de tal modo que corta
el suministro eléctrico y efectúa una parada de emergencia, en el
caso de que estando en funcionamiento el sistema, la tapa de la
celda de electrocoagulación se abra. De este modo, se asegura que no
se permite acceder al interior de la cuba (y por lo tanto, a los
electrodos y buses de corriente) cuando está circulando electricidad
por los mismos, y así evitar un eventual accidente.
Además, este interruptor de seguridad evita que
el sistema pueda ser puesto en marcha de. nuevo si la tapa no ha
sido de nuevo situada en su posición original.
El sistema está totalmente controlado y
automatizado mediante un sistema electrónico que se encarga de:
- i)
- registrar valores de interés para el proceso,
- ii)
- operar el sistema de un modo totalmente autónomo,
- iii)
- proceder a una parada de emergencia en caso de alarma en el sistema.
\vskip1.000000\baselineskip
El manejo desde el sistema en campo se realiza a
través de un interface de fácil uso, donde el operario en campo
puede acceder a las operaciones básicas de arranque del sistema,
parada, parada de seguridad, lectura de registros y las relativas a
operaciones de mantenimiento.
Claims (34)
1. Sistema de tratamiento de lixiviados mediante
electrocoagulación caracterizado porque comprende una celda
de electrocoagulación (100) que a su vez comprende:
- una entrada de lixiviados situada en la parte superior (101);
- una tapa superior de cierre (102);
- un cuerpo de celda o cuba (103), que en su interior presenta una pluralidad de electrodos (104) insertados; y
- una salida de lixiviados (105) en la parte inferior del rebosadero (106), que se encuentra en el lateral superior de la cuba (103).
\vskip1.000000\baselineskip
2. Sistema según reivindicación 1,
caracterizado porque comprende, al menos, un tanque de
acondicionamiento de-lixiviados (300).
3. Sistema según reivindicación 1 y 2
caracterizado porque comprende medios de control (200).
4. Sistema según reivindicaciones anteriores
caracterizado porque comprende un filtro de arena (400).
5. Sistema según reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque comprende un filtro prensa (500).
6. Sistema según reivindicaciones anteriores
caracterizado porque comprende un tanque auxiliar (600).
7. Sistema según reivindicaciones anteriores
caracterizado porque los electrodos (104) en el interior de
la cuba (103) son aprisionados por, al menos, dos bastidores (107)
dando lugar a un único conjunto de electrodos;
y porque, además, comprende una pluralidad de
buses de corriente (108) insertados por las ranuras de los
electrodos (103) junto con las barras de sustentación superior
(109), formando un único paquete.
\vskip1.000000\baselineskip
8. Sistema según reivindicaciones anteriores
caracterizado porque en la parte superior de la celda de
electrocoagulación (100) se ha dispuesto un sistema de dilución de
gases (110).
9. Sistema según reivindicaciones anteriores
caracterizado porque la entrada del efluente a tratar se
realiza por la parte superior de la cuba (100) y rebosa por la parte
superior, una vez que el efluente ha sido tratado.
10. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque la parte inferior de la cuba
(100) comprende una pluralidad de planos inclinados de tal forma que
se acumulen los posibles fangos que puedan formarse en el interior
de la celda de electrocoagulación (100), y facilitar su posterior
retirada.
11. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque la celda de
electrocoagulación (100) es de geometría paralelepípeda vertical, de
tal modo que el efluente es forzado a pasar por la celda con flujo
ascendente (112) y rebosa por la parte superior lateral, donde se ha
colocado un sumidero (111) para efectuar la evacuación de las aguas
tratadas.
12. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque los bastidores (107) son
tales que el campo eléctrico dentro de la cuba de electrocoagulación
(100) es homogéneo.
13. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque el material de los electrodos
(103), se ha elegido una configuración mixta de aluminio (ánodo) y
hierro (cátodo).
14. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque los electrodos (103) cuentan
con la conexión eléctrica del bus de corriente en la parte superior,
y una pluralidad de solapas que son reutilizables.
15. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque el conjunto de electrodos
(103) tienen doble conexión de bus de corriente.
16. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque la cuba cuenta con una tapa
superior (102), lo que evita que se pueda acceder a la celda de
electrocoagulación (100) durante el proceso, con el objeto de
salvaguardar la seguridad del operario, ya que una eventual apertura
de la tapa superior (102) genera una parada de seguridad en el
sistema, gracias al interruptor (113).
\newpage
17. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque la entrada del lixiviado
(101) al sistema se realiza a través del tanque de lixiviados (300),
mediante una conexión tipo hembra situada a la entrada del filtro de
arena (400); donde dicho tanque de lixiviados está conectado en una
forma seleccionada entre:
- el depósito/balsa donde se encuentran los
lixiviados está a una altura superior que la situación del sistema;
donde, siempre y cuando la altura sea suficiente para que el
lixiviado pueda llegar por gravedad al tanque de acondicionamiento,
la entrada del lixiviado se puede realizar mediante tubería y
válvula de regulación de caudal;
- en el caso de que el lixiviado no pueda llegar
al tanque de acondicionamiento del lixiviado por gravedad, será
necesario una disponer de una bomba sumergible o de recirculación,
de caudal y capacidad suficiente para cada caso concreto.
\vskip1.000000\baselineskip
18. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque se ha incorporado a la
entrada del tanque de lixiviados (300) un filtro de lecho de arena
(400).
19. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque el filtro de cartucho se
coloca a continuación del filtro de arena (400) asegurando una
filtración de las partículas mayores de 20 micras.
20. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque el depósito de recepción del
lixiviado (300), incluye un agitador mecánico (301) para la
homogenización dentro del tanque (300), una bomba de dosificación de
ácido/base (302), y una bomba de recirculación (303) para la
extracción y circulación del lixiviado una vez acondicionado.
21. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque el tanque de
acondicionamiento de lixiviado (300) dentro del sistema ha sido
resuelto mediante un depósito paralelepípedo de polipropileno,
estable ante la corrosión química, provisto de un agitador mecánico
(301) de alta eficiencia; y donde la dosificación se realiza
mediante el empleo de dos bombas dosificadoras (302) de impulsos
controladas electrónicamente.
22. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque el depósito (300) cuenta
además con sistemas de filtración de sólidos en suspensión tanto a
la entrada (304) como a la salida (305), y se ha previsto que el
depósito tenga una salida de posibles lodos (306) que puedan
formarse en su interior; y donde el nivel en el depósito (300) se
controla mediante una pluralidad de medidores de nivel (307).
23. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque la bomba de recirculación
(303) transporta el lixiviado desde el tanque de acondicionamiento
(300) a la celda de electrocoagulación (100); donde dicha bomba
centrífuga (303) es del tipo de arrastre magnético con cabezal de
polipropileno, capaz de trabajar a un caudal de 1 m^{3}/h con una
presión aproximada de 2 bares, y resistente a la corrosión
química.
24. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque en el tanque auxiliar (600)
se adiciona el polímero coadyuvante a la floculación, donde un
sistema de agitación (601) se encarga de dispersarlo en el seno de
la corriente de entrada, de tal modo que se obtiene un lodo óptimo
para proceder a su posterior filtración; de tal forma que quede
retenido en el filtro prensa (500) el lodo formado y se obtengan
unas aguas clarificadas.
25. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque para evitar la formación
indeseada de espumas en el tanque auxiliar (600), se incorpora un
sistema de aspersión (602); donde dicho sistema de aspersión (602)
tienen la finalidad de reducir la espumas en el tanque de lixiviados
(300) mediante la inyección de aguas a presión; y donde para la
formación del "espray", el sistema de aspersión emplea las
aguas de salida del filtro prensa (500).
26. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque una vez que las aguas han
entrado en el tanque auxiliar (600) o sedimentador lamelar y el
proceso de floculación ha tenido lugar, los macroflóculos
sedimentarán en el fondo del depósito formando una capa de fangos;
donde dichos fangos formados en la parte inferior se extraen por
medio de la bomba neumática (501) de la que dispone el filtro prensa
(500); y donde esta bomba neumática (501), está accionada mediante
el aire comprimido del compresor (502), proporciona la presión
suficiente para que las aguas electrocoaguladas puedan ser filtradas
en el filtro prensa (500) y el fango retenido en las placas del
mismo.
27. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque comprende una columna de
carbón activo (700).
28. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque se emplea un aditivo químico,
cómo ácido sulfúrico concentrado (96%), para el ajuste del pH del
lixiviado (308) antes de su entrada en la celda de
electrocoagulación (100).
29. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque se emplea un reactivo
químico, como por ejemplo, sulfato sódico para acondicionar la
conductividad (309) del lixiviado.
\newpage
30. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque la adición de estos aditivos
químicos se realizará en el mismo tanque de acondicionamiento (300),
mediante bomba dosificadora (302) controlada electrónicamente;
llenando periódicamente su contenido.
31. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque se adiciona al agua
electrocoagulada de salida de la celda de electrocoagulación (100)
sustancias que aceleran o ayudan y/o potencien el proceso de
floculación, dando lugar a unos flóculos de mayor calidad para la
etapa posterior de sedimentación y filtrado; donde dicha adición
tiene lugar en el tanque auxiliar (600), en una
pre-cámara de floculación (800).
32. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque el tanque de floculante (800)
necesita un agitador (801) para su correcta homogeneización.
33. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque comprende medios de captación
de las variables del proceso.
34. Sistema según las reivindicaciones
anteriores caracterizado porque los medios de control (200)
son los encargados de:
- i)
- registrar valores de interés para el proceso,
- ii)
- operar el sistema de un modo totalmente autónomo,
- iii)
- proceder a una parada de emergencia en caso de alarma en el sistema,
donde el manejo desde el sistema en
campo se realiza a través de un interface de fácil uso, donde el
operario en campo puede acceder a las operaciones básicas de
arranque del sistema, parada, parada de seguridad, lectura de
registros y las relativas a operaciones de
mantenimiento.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES200800375A ES2382274B1 (es) | 2008-02-12 | 2008-02-12 | Sistema de tratamiento de lixiviados mediante electrocoagulación |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES200800375A ES2382274B1 (es) | 2008-02-12 | 2008-02-12 | Sistema de tratamiento de lixiviados mediante electrocoagulación |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2382274A1 true ES2382274A1 (es) | 2012-06-06 |
ES2382274B1 ES2382274B1 (es) | 2013-04-24 |
Family
ID=46086131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES200800375A Expired - Fee Related ES2382274B1 (es) | 2008-02-12 | 2008-02-12 | Sistema de tratamiento de lixiviados mediante electrocoagulación |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
ES (1) | ES2382274B1 (es) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES384979A1 (es) * | 1969-10-28 | 1973-07-16 | Diffusion De Procedes Soc Et | Procedimiento y dispositivo para tratar con iones metalicosdistintos liquidos, y especialmente agua. |
ES437636A1 (es) * | 1974-05-14 | 1977-01-01 | E P P A P S A | Procedimiento para el tratamiento de aguas residuales, por flotacion. |
DE10040416A1 (de) * | 1999-08-25 | 2001-03-15 | Sanyo Electric Co | Abwasserbehandlungsvorrichtung und Koagulationsvorrichtung |
WO2001055033A2 (en) * | 2000-01-28 | 2001-08-02 | Mckay Creek Technologies Ltd. | Water and wastewater treatment system and process for contaminant removal |
US20020088710A1 (en) * | 1998-02-27 | 2002-07-11 | Powell Scott Wade | Method and apparatus for electrocoagulation of liquids |
ES2211804T3 (es) * | 2000-05-12 | 2004-07-16 | Ecopsi | Procedimiento de tratamiento de un efluente que contiene particularmente nitrogeno y/o fosforo y/o materias organicas y/op metales pesados. |
WO2005061395A1 (en) * | 2002-11-11 | 2005-07-07 | Tom Gus Gavrel | High pressure process and apparatus for the electrocoagulative treatment of aqueous and viscous fluids |
-
2008
- 2008-02-12 ES ES200800375A patent/ES2382274B1/es not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES384979A1 (es) * | 1969-10-28 | 1973-07-16 | Diffusion De Procedes Soc Et | Procedimiento y dispositivo para tratar con iones metalicosdistintos liquidos, y especialmente agua. |
ES437636A1 (es) * | 1974-05-14 | 1977-01-01 | E P P A P S A | Procedimiento para el tratamiento de aguas residuales, por flotacion. |
US20020088710A1 (en) * | 1998-02-27 | 2002-07-11 | Powell Scott Wade | Method and apparatus for electrocoagulation of liquids |
DE10040416A1 (de) * | 1999-08-25 | 2001-03-15 | Sanyo Electric Co | Abwasserbehandlungsvorrichtung und Koagulationsvorrichtung |
WO2001055033A2 (en) * | 2000-01-28 | 2001-08-02 | Mckay Creek Technologies Ltd. | Water and wastewater treatment system and process for contaminant removal |
ES2211804T3 (es) * | 2000-05-12 | 2004-07-16 | Ecopsi | Procedimiento de tratamiento de un efluente que contiene particularmente nitrogeno y/o fosforo y/o materias organicas y/op metales pesados. |
WO2005061395A1 (en) * | 2002-11-11 | 2005-07-07 | Tom Gus Gavrel | High pressure process and apparatus for the electrocoagulative treatment of aqueous and viscous fluids |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES2382274B1 (es) | 2013-04-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10662087B2 (en) | Electrochemical system and method for the treatment of water and wastewater | |
EP2834197B1 (en) | Process and device for electrochemical treatment of industrial wastewater and drinking water | |
US20090321251A1 (en) | Electrochemical system and method for the treatment of water and wastewater | |
US8287702B2 (en) | Electrolytic activation of water | |
CN101208271A (zh) | 水处理设备 | |
ES2890104T3 (es) | Procedimiento de tratamiento electrolítico de aguas residuales procedentes de un molino de olivas | |
CN206502710U (zh) | 垃圾渗滤液浓缩液深度处理设备 | |
US20100224495A1 (en) | Real-time processing of water for hydraulic fracture treatments using a transportable frac tank | |
CN205099531U (zh) | 页岩气压裂返排液处理系统 | |
WO2013007847A1 (es) | Sistema de tratamiento de purines mediante electrocoagulación y electroxidación | |
KR102172075B1 (ko) | 튜브타입의 오·폐수 처리 전기 분해 장치 및 이를 포함하는 분뇨 마쇄 소독 장치 | |
CN108358394A (zh) | 一种新型除磷污水处理工艺 | |
CN103771628B (zh) | 一种全自动净水设备 | |
ES2382274B1 (es) | Sistema de tratamiento de lixiviados mediante electrocoagulación | |
ES2944594B2 (es) | Sistema de tratamiento de aguas residuales industriales e hidrocarburos | |
JPH07116667A (ja) | 廃液処理方法および廃液処理装置 | |
CN205011522U (zh) | 一种污水处理系统 | |
JP2006198619A (ja) | 液体の処理方法及びその装置 | |
CN201137178Y (zh) | 生活中水处理回用装置 | |
CN105540952B (zh) | 紫脲酸废水处理工艺 | |
CN216149213U (zh) | 一种高效反冲过滤器 | |
CN105217709B (zh) | 一种多相催化氧化气浮装置 | |
CN203845882U (zh) | 一种全自动净水设备 | |
CN215161645U (zh) | 一种钢材加工用废水处理智能控制系统 | |
CN215712197U (zh) | 一种地下水处理一体化设备 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2382274 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20130424 |
|
FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20210915 |