ES2393023B1 - Procedimiento de depuración y regeneración de aguas residuales urbanas y sistema. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de depuradora y regeneradora de aguas residuales urbanas y sistema.#La planta depuradora y regeneradora comprende unos medios de intercepción de agua residual del alcantarillado público en un punto cercano al de su reutilización, para su paso a un pretratamiento y depuración mediante una depuración biológica de oxidación total, y una clarificación secundaria. El agua depurada, posteriormente, se regenera antes de utilizarla para el riego de zonas verdes. Para dicha regeneración la planta comprende unos medios de filtración mediante un filtro de arena y unos medios de desinfección mediante reactor UV y mediante tecnología de ionización de cobre-plata. El agua regenerada se almacena en un depósito desde donde es bombeada hacia la red de riego.
Description
- PROCEDIMIENTO DE DEPURACIÓN Y REGENERACIÓN DE AGUAS
- RESIDUALES URBANAS Y SISTEMA
- 5
- Objeto de la invención
- La presente invención se refiere a un procedimiento de
- depuración y regeneración de aguas residuales urbanas y sistema, siendo
- dichas aguas residuales urbanas interceptadas en un punto de la red de
- 1o
- alcantarillado o sistema de saneamiento público, para su reutilización en el
- riego de zonas verdes. La intercepción de agua residual de la red de
- alcantarillado público y los procesos de depuración y regeneración se realizan
- en una localización cercana al punto de reutilización.
- 15
- Campo de aplicación de la invención.
- El procedimiento y sistema de esta invención es aplicable en el
- sector del tratamiento de aguas residuales urbanas y reutilización de aguas
- residuales depuradas y regeneradas.
- 20
- Antecedentes de la invención.
- Las zonas verdes en ámbitos urbanos deben ser regadas
- regularmente con cantidades de agua considerables, en el orden de 4 a 1 O
- litros por metros cuadrado y día.
- Normalmente el riego se realiza con agua potable debido a la
- 25
- facilidad de acceso y de suministro a través de las extensas redes urbanas de
- agua potable.
- De forma general, pero especialmente en ámbitos con déficit
- hídrico, la disponibilidad de agua de calidad potable esta limitada de forma
- constante o al menos periódicamente.
- 30
- En estas circunstancias se aplican diferentes medidas para
- mitigar la escasez de agua potable. Una de las alternativas consiste en la
reutilización de aguas residuales depuradas y regeneradas.
- Existe una serie de tecnologías y procesos que permiten tratar
- las aguas residuales de tal manera que su calidad corresponde a los
- requisitos técnicos y legales aplicables en el caso de su aplicación en el riego
- 5
- de zonas verdes urbanas.
- Dichas tecnologías y tratamientos se realizan normalmente en
- instalaciones de regeneración de grandes capacidades ubicadas cerca de las
- instalaciones depuradoras de aguas residuales urbanas.
- Sin embrago, la reutilización de aguas residuales urbanas
- 1o
- depuradas y regeneradas, frecuentemente, se ve dificultada por la gran
- distancia entre el punto de depuración y regeneración y el punto de
- reutilización. En dichas ocasiones, el aprovechamiento de aguas residuales
- depuradas y regeneradas requiere la construcción de largas tuberías que
- implican la realización de zanjas y obras en calles consolidadas. Ésta es la
- 15
- principal causa por la cual el uso de las aguas residuales urbanas depuradas
- se desestima para usos que requieren una calidad del agua menos estricta,
- como el riego de parques y jardines.
- El solicitante de la presente invención desconoce la existencia
- de antecedentes que resuelvan de forma satisfactoria la problemática
- 20
- expuesta.
- Descripción de la invención
- El procedimiento de depuración y regeneración de aguas
- residuales urbanas y sistema, objeto de esta invención, presenta unas
- 25
- particularidades técnicas destinadas a facilitar el aprovechamiento in situ de
- aguas residuales de la red del alcantarillado para regar zonas verdes
- próximas o adyacentes, reduciendo la necesidad de redes de distribución de
- las aguas depuradas y regeneradas a lo largo de una ciudad o zona
- metropolitana.
- 30
- De acuerdo con la invención, el procedimiento de depuración y
- regeneración de aguas residuales urbanas comprende una fase de
- intercepción de aguas residuales de la red de alcantarillado en un punto
- próximo al lugar de consumo, y una fase de pretratamiento de las aguas
- residuales interceptadas con separación de sólidos y sedimentos, pasando las
- aguas por una fase de depuración biológica, y posteriormente por una fase de
- 5
- clarificación, para finalmente ser regeneradas mediante una fase de filtrado y
- una fase de desinfección que posibilita su almacenamiento antes de su uso
- como agua de riego.
- Así, el procedimiento de depuración y regeneración de aguas
- residuales urbanas lleva a cabo los tratamientos de depuración y
- 1o
- regeneración en una instalación compacta ubicada en un punto cercano a la
- reutilización de dicha agua. Para tal invención son necesarios los siguientes
- componentes: intercepción de la red de alcantarillado público, un
- pretratamiento, un tratamiento secundario, un tratamiento terciario, un
- depósito de almacenamiento y un sistema de bombeo hacia la red de riego.
- 15
- El sistema se materializa en una planta o instalación que
- comprende unos medios de depuración biológica, unos medios de
- clarificación y unos medios de regeneración.
- De acuerdo con la invención, el sistema comprende:
- -unos medios de intercepción de aguas residuales de la red de alcantarillado
- 20
- próxima,
- -unos medios de pretratamiento del agua interceptada mediante separación
- de sólidos y sedimentos,
- -unos medios de depuración biológica del agua que comprenden un cultivo
- en un reactor biológico, unos soplantes y unos difusores de aire
- 25
- -unos medios de clarificación del agua consistentes en un depósito de
- decantación con fondo cónico,
- -unos medios de regeneración del agua mediante unos medios de filtrado y
- unos medios de desinfección, y
- -un depósito de almacenamiento del agua depurada y tratada a la salida de
- 30
- los medios de regeneración.
- De esta forma el dispositivo es completamente instalable en
- cualquier lugar en el que sea necesario disponer de agua de riego a partir de
- las aguas residuales urbanas transportadas en la red de alcantarillado
- público.
- Las aguas residuales de la red de alcantarillado público se
- 5
- conducen para depurarlas, regenerarlas y utilizarlas para el riego de zonas
- verdes mediante una intercepción de la red de alcantarillado. Dicha
- intercepción no debe influir en su funcionamiento, debe evitar al máximo la
- captación de sólidos y debe ser accesible y de bajo mantenimiento.
- El pretratamiento comprende una separación física de los
- 1o
- sólidos presentes en el agua residual urbana, en un pozo de limpieza. En este
- sistema, el agua residual se introduce por la parte inferior del pozo y,
- mediante un dispositivo de inversión mediante deflectores que desvía el agua
- de forma tangencial. La sedimentación de partículas sólidas se realiza en
- unos deflectores o separador hidrodinámico, provocada por flujos secundarios
- 15
- turbulentos en un régimen radial y laminar de corriente.
- Los sólidos separados se recogen en la parte inferior del pozo y
- se envían, mediante un bombeo, de vuelta a la red de alcantarillado público.
- En la parte media del pozo hay una reja que permite la retención
- de sólidos no precipitados. Desde la parte superior de esta reja, el agua se
- 20
- bombea hacia el tratamiento secundario.
- Los medios de depuración biológica y clarificación están
- alojados en un contenedor adaptado, donde también se alojan los medios de
- regeneración. Este sistema en contenedor permite el acceso a la depuradora
- de una forma muy sencilla y conveniente.
- 25
- En la fase de tratamiento biológico, Los medios de depuración
- biológica comprenden en el reactor biológico, unos soportes tubulares de los
- microorganismos, en un lecho fijo, que favorece al máximo el contacto con los
- nutrientes procedentes del agua de entrada. En dicho reactor biológico, el
- aporte de oxígeno se hace mediante aireación tubular periódica. El exceso de
- 30
- lodos producidos naturalmente por la proliferación de microorganismos se
- extrae automáticamente por la fuerza mecánica de las burbujas de aireación.
Durante la fase de clarificación, los sólidos procedentes de la
oxidación se separan del agua por decantación y se acumulan en el fondo de un depósito de clarificación. El agua depurada y libre de lodos, se envía por gravedad a los medios de regeneración. Los lodos acumulados en la clarificación se envían, mediante bombeo temporizado, a la red de alcantarillado público.
El funcionamiento de las fases de depuración biológica y de clarificación se puede controlar telemáticamente mediante transmisores multiparamétricos que controlan en todo momento distintos parámetros del agua, como la conductividad, el pH, el potencial redox y/o el oxígeno disuelto.
Durante la fase de regeneración, tiene lugar la regeneración del agua depurada en el tratamiento secundario. Los medios de regeneración comprenden un filtro de arena, en el cual quedan retenidos los sólidos que no han decantado en la fase anterior. En el filtro de arena debe hacerse contralavados periódicos para evitar la colmatación del mismo. El agua resultante de dicho contralavado se manda a la red de alcantarillado público.
Estos medios de regeneración también comprenden la aplicación de rayos ultravioleta para la eliminación de microorganismos presentes en el agua depurada. Estos medios de regeneración finalizan la fase de desinfección mediante unos medios de ionización de cobre-plata para asegurar una eliminación total de microorganismos en el agua.
Descripción de las figuras.
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1 muestra un esquema del sistema de depuración y regeneración de la invención completo, con los distintos elementos que lo conforman: medios de intercepción de agua residual de la red de alcantarillado público, medios de pretratamiento, medios de depuración biológica, medios de clarificación, medios de regeneración y depósito de acumulación.
La figura 2 muestra un esquema de la intercepción del agua residual urbana en una arqueta de colección. La intercepción se hace en perpendicular a la dirección del flujo y se instala una reja de desbaste para evitar la entrada de sólidos en el pretratamiento.
La figura 3 muestra los medios de pretratamiento, con los dos compartimentos y los distintos elementos que lo componen: deflectores, reja para finos, bomba para agua pretratada y bomba para sólidos.
La figura 4 muestra el esquema de la depuración biológica, el cual se alberga en un contenedor. En dicho contenedor se encuentran los siguientes elementos: lecho fijo para la depuración biológica, un depósito de clarificación con dos soplantes y dos difusores introducidos y bombas de recirculación de lodos.
La figura 5 muestra un detalle de la primera parte de los medios de regeneración, el cual consta de un filtro de arena y un reactor UV. Para el funcionamiento de estos medios también se requiere una bomba, una válvula de seis vías y un caudalímetro.
La figura 6 muestra un esquema de la segunda parte de los medios de regeneración, la cual está formada por una celda de flujo con electrodos de cobre y plata.
Realización preferente de la invención
Como se puede observar en las figuras referenciadas en una tubería de la red de alcantarillado (5) de recogida de aguas residuales urbanas se hace una intercepción de agua que se envía, por gravedad, a unos medios de pretratamiento. La intercepción se realiza en perpendicular a la dirección de la corriente para evitar al máximo que entren sólidos a los medios de pretratamiento, tal y como se muestra en la figura 2. Para mejorar esta medida, se instala una reja de desbaste (1), colocada perpendicularmente al corriente principal de agua.
- Las aguas residuales interceptadas se conducen por gravedad
- hasta una cámara prefabricada en plástico e instalado en un pozo (6) de
- hormigón estándar 1000 mm. La cámara de pretratamiento en el pozo (6)
- consta de dos compartimentos, tal y como muestra la figura 3: un
- 5
- compartimento inferior (B) y un compartimento superior (A). El agua entra por
- el compartimento inferior (B) donde hay unos deflectores (7) que provocan un
- movimiento tangencial del agua. Con este movimiento se consigue la
- sedimentación de sólidos y arenas. Los deflectores (7), a su vez, impiden que
- los sólidos puedan subir al compartimento superior. El agua entra al
- 1o
- compartimento superior (A) de forma ascendente a través de una reja (2) para
- finos que permite separar los sólidos no decantados. El hecho de que el agua
- siga una trayectoria ascendente permite una mejor precipitación de los
- sólidos.
- En la parte superior del pozo (A) se ubica una bomba sumergible
- 15
- (3) que suministra el agua pretratada al tratamiento secundario de depuración
- biológica de forma temporizada.
- En la parte inferior de la reja (2), hay una segunda bomba
- sumergible (4) que conduce los sólidos acumulados en el fondo del
- pretratamiento hacia la red de alcantarillado (5).
- 20
- La depuración biológica o tratamiento secundario se alberga
- totalmente en un contenedor (8) metálico sellado. La entrada de agua
- pretratada se produce por la parte superior del contenedor (8) tal y como se
- indica en la figura 4. Unos medios de depuración biológica están formados por
- un soporte plástico reticular donde crece la microbiología responsable de la
- 25
- oxidación de la materia orgánica en el seno de un reactor biológico (14).
- Gracias a que se forma una biocapa sobre el lecho fijo (10), la cantidad de
- lodos en el agua es muy inferior que en el caso de lodos activados. De esta
- manera, se reduce el espacio necesario para la decantación en un depósito
- (11) de un clarificador posterior, donde tiene lugar la clarificación de las
- 30
- aguas.
- Para la aireación del lecho fijo se utilizan dos soplantes (12) que
se instalan al lado del clarificador. El aire se introduce en el lecho fijo (1 O) a través de unos difusores (13) instalados en la parte inferior del reactor biológico (14). La aireación se realiza de forma discontinua, controlada de forma automática mediante un cuadro eléctrico de control (15) programado según las características de cada aplicación e instalado en el mismo contenedor (8). Con la fuerza mecánica de las burbujas de la aireación, se extrae el exceso de lodos producidos el cual se envía a la etapa de clarificación en el depósito (11) del clarificador, tal y como se ha explicado anteriormente. Para el mantenimiento del reactor biológico (14) hay una cubierta (16) en su parte superior que permite el acceso al mismo.
Durante la fase de clarificación se produce la separación física del agua depurada y el exceso de lodos generados durante la fase de depuración biológica. Esta fase de clarificación tiene lugar en el depósito (11 ), el cual presenta forma de trapecio rectangular invertido, situado al lado del reactor biológico (14). Los lodos se separan del agua mediante un proceso de decantación y se acumulan en el fondo del depósito (11) de clarificación. Mediante dos bombas sumergibles (17), situadas en la base del depósito (11) de clarificación, estos lodos se envían a la red de alcantarillado (5) público. El agua decantada sale por la parte superior del depósito (11) de clarificación y, por gravedad, se envía a los medios de regeneración para recibir un tratamiento terciario. El proceso biológico puede estar controlado mediante un transmisor (18) multiparamétrico, con distintos sensores que se localizan en el depósito (11) de clarificación, y que permite la determinación en continuo de distintos parámetros relacionados con los procesos de depuración, como la conductividad, el pH, el potencial redox y/o el oxígeno disuelto. En caso de fallo de alguno de estos parámetros el transmisor (18) puede mandar una señal telemáticamente a un centro de control o a un teléfono móvil.
La fase de regeneración del agua también se alberga totalmente en el contenedor (8). La primera fase de la regeneración consiste en un filtro de arena (19), una bomba, un reactor UV (20), un caudalímetro y un panel de control. La segunda parte de la regeneración consiste en una celda de flujo
(21) con electrodos (22) de plata y cobre, un caudalímetro y una unidad de
control.
El filtro de arena (19) elimina pequeñas partículas del agua y así mejora el funcionamiento del reactor UV (20). Con la ayuda de un caudalímetro y de una electroválvula premontados en el reactor UV (20), se puede asegurar que el flujo de agua se mantiene por debajo del valor de diseño.
El filtro de arena (19) tiene dos capas: una capa inferior de tamaño de grano entre 3,15 y 5,6 mm y una capa superior con un tamaño de grano entre 1 y 2 mm. En el filtro de arena (19), el agua fluye desde la capa superior hasta la inferior y los sólidos van quedando retenidos.
Para evitar la colmatación del filtro de arena (19), periódicamente deben realizarse contralavados del mismo. Durante los contralavados, el agua fluye desde la parte inferior hasta la superior. El agua que sale del contralavado se envía a la red de alcantarillado (5) público. Después del contralavado, se debe hacer un aclarado para condicionar el filtro de arena (19). Durante el aclarado, el agua fluye en sentido normal y se envía hacia la red de alcantarillado (5) público cuando sale del filtro de arena (19).
El sistema funciona con una electroválvula de 6 vías con las siguientes posiciones principales: filtración, contralavado y aclarado.
En el reactor UV (20) la aplicación de rayos ultravioleta se hace mediante una lámpara UV (23) colocada en un tubo de cuarzo que, a la vez, se coloca en un punto de la tubería de agua creando una lámina de agua corriente alrededor de la lámpara UV (23). Así, en el reactor UV (20) el agua fluye en una fina capa cerca de la lámpara UV (23). La radiación UV elimina los gérmenes presentes en el agua, regenerándola para usos posteriores. Con la longitud de la lámpara UV (23) y el reducido grosor de la capa de agua formada entre las paredes del tubo de cuarzo que contiene dicha lámpara UV
(23) y las paredes de la tubería, es suficiente para garantizar un efecto óptimo de los rayos UV sobre el agua depurada y conseguir una eliminación
- importante de microorganismos. El reactor UV (20) está equipado con un
- monitor UV que reconoce si la lámpara UV (23) presenta fallos, en este caso,
- envía una señal al cuadro eléctrico de control (15). Durante los procesos de
- contralavado y de aclarado, la lámpara UV (23) no está en funcionamiento.
- 5
- Los medios de desinfección mediante ionización comprenden un
- sistema electrónico que libera iones de cobre y plata al agua mediante la
- celda de flujo (21) que contiene electrodos (22) de estos dos metales. Se
- aplica corriente a través de estos electrodos (22) y así se estimula la
- liberación de iones cobre y plata de forma controlada. La desinfección es
- 1o
- debida a la carga positiva del cobre y de la plata que forman enlaces
- electrostáticos con las cargas negativas de las paredes celulares de los
- microorganismos. Estos enlaces electrostáticos provocan tensiones que
- modifican la permeabilidad de las paredes celulares. Este efecto, junto con la
- desnaturalización de proteínas, conduce a la lisis y muerte de los
- 15
- microorganismos.
- La liberación de iones se controla a través de una unidad de
- control que, a partir del caudal medido por el caudalímetro del sistema, libera
- la cantidad necesaria de iones. Dicha unidad de control se coloca en el
- cuadro eléctrico de control (15) dentro del contenedor (8).
- 20
- Este sistema en contenedor (8) permite el acceso a la
- depuradora de una forma muy sencilla y conveniente. El contenedor (8) puede
- ser pintado de distintos colores y también es posible cubrirlo con un sistema
- de tejado verde (con plantas).
- Finalmente, el agua que sale de los medios de desinfección se
- 25
- envía hacia un depósito (24) de acumulación prefabricado, enterrado o en
- superficie donde se acumula el agua que será reutilizada para el riego de
- zonas verdes. El agua acumulada se envía a la red de riego mediante una
- bomba sumergible (25) instalada en el depósito (24) de acumulación.
- Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la invención,
- 30
- así como un ejemplo de realización preferente, se hace constar a los efectos
- oportunos que los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos
descritos podrán ser modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las características esenciales de la invención que se reivindican a continuación.
Claims (11)
- REIVINDICACIONES1.-Procedimiento de depuración y regeneración de aguas residuales urbanas, caracterizado porque comprende una fase de intercepción de aguas residuales de la red de alcantarillado en un punto próximo al lugar de consumo, y una fase de pretratamiento de las aguas residuales interceptadas con separación de sólidos y sedimentos, pasando las aguas por una fase de depuración biológica, y posteriormente por una fase de clarificación, para finalmente ser regeneradas mediante una fase de filtrado y una fase de desinfección que posibilita su almacenamiento antes de su uso como agua de riego.
- 2.-Sistema de depuración y regeneración de aguas residuales urbanas mediante unos medios de depuración biológica, unos medios de clarificación y unos medios de regeneración, caracterizada porque comprende: -unos medios de intercepción de aguas residuales de la red de alcantarillado próxima, -unos medios de pretratamiento del agua interceptada mediante separación de sólidos y sedimentos, -los medios de depuración biológica del agua comprende un cultivo en un reactor biológico, unos soplantes y unos difusores de aire -los medios de clarificación del agua presentan un depósito de separación por decantación con fondo cónico, -unos medios de regeneración del agua mediante unos medios de filtrado y unos medios de desinfección, y -un depósito de almacenamiento del agua depurada y tratada a la salida de los medios de regeneración.
- 3.-Sistema, según la reivindicación 2, caracterizado porque los medios de pretratamiento comprende un pozo prefabricado en el que se encuentra un dispositivo de inversión del flujo del agua introducida por la parte inferior de dicho pozo, y unos deflectores como separador hidrodinámico,
- 4.-Sistema, según la reivindicación 3, caracterizado porque el pozo comprende unas bombas sumergibles de los sólidos separados a la red de alcantarillado público.
- 5.-Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 4, caracterizado porque en la parte media del pozo hay una reja.
- 6.-Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque comprende un contenedor donde están alojados los medios de depuración biológica, los medios de clarificación y los medios de regeneración.
- 7.-Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque los medios de depuración biológica comprenden en el reactor biológico unos soportes tubulares en un lecho fijo.
- 8.-Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque comprende unos trasmisores de señales de sensores en el reactor biológico y/o en los medios de clarificación.
- 9.-Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 8, caracterizado porque los medios de filtrado comprenden un filtro de arena con sus medios de contralavado.
- 10.-Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, caracterizado porque los medios de desinfección comprenden un reactor UV de desinfección mediante una lámpara de rayos ultravioleta.
-
11.-Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 1O,
caracterizado porque los medios de desinfección comprenden unos medios de ionización mediante electrodos de plata y cobre.
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