ES2425562T3 - Sistema para el tratamiento de aguas residuales - Google Patents

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Abstract

Sistema anaeróbico para el tratamiento de aguas residuales, que comprende la unión de un biodigestor con unestanque anaeróbico (5) en un único cuerpo, cuya construcción comprende: - un reactor (3), una cámara profunda (4) y un estanque anaeróbico (5), donde el reactor (3) puede comprenderya sea un elemento (10) fabricado en mampostería u otro material adecuado para tal fin, equipado con un tubocentral (11), en cuya parte superior está ubicado el tubo de entrada (7), en cuya parte inferior de dicho tubo (11)se prevén tubos de paso (12) dispuestos de modo radial, mientras que cerca del elemento (10) se prevén tubosde conducción (13) que llevan las aguas residuales fuera del reactor (3) hacia la parte inferior de la cámaraprofunda (4), o un reactor en pendiente (3') construido en la tierra (S), y en cuyo centro se prevé un tubo (14) encuya parte superior se encuentra el tubo de entrada (7), en la parte inferior de dicho tubo (14) se prevén tubos depaso (15) y en la parte superior de dicha pendiente (3') también se prevén tubos de conducción (16) que llevanlas aguas residuales hacia la parte inferior de la cámara profunda (4); - una manta inferior (1) y una manta de cubierta (2), ambas preferentemente fabricadas en PVC, donde la mantainferior (1) se utiliza para cubrir un orificio excavado en la tierra, las mantas inferior (1) y de cubierta (2) seproporcionan para aislar el sustrato de fermentación y el biogás; - cierres (6) construidos al lado de dicho orificio, que se utilizan para anclar las mantas inferior (1) y de cubierta(2), donde la manta inferior (1) se aplica a las paredes de dicho orificio; - se prevén al menos cuatro aberturas, una en la parte frontal superior para el tubo de entrada (7) del afluente(A), una segunda abertura en la parte posterior para el tubo de salida (8) del efluente tratado (E) y una terceraabertura (9) al lado del biodigestor, para llevar el sustrato de fermentación y una cuarta abertura para el paso delos tubos que se utilizan para retirar el exceso de sedimento generado en el reactor (3), donde, en la cubierta(2)que configura el depósito de biogás, se prevén al menos dos aberturas, la primera para la instalación de unaválvula de salida (18) para el biogás y la segunda es un pasillo para la válvula de seguridad de biogás (19).

Description

Sistema para el tratamiento de aguas residuales.
Campo de aplicación
El presente documento de patente se refiere a un sistema para el tratamiento de aguas residuales con materia orgánica, producida en los efluentes de las industrias, las industrias agrícolas, los negocios comerciales y las residencias, y permite la recogida de biogás. El sistema permite la estabilización de la materia orgánica que se encuentra en las aguas residuales, reduciendo así la carga orgánica, y proporcionando la producción y recogida de biogás, que es un gas combustible y tiene diversos usos. Al tratarse de un ambiente anaeróbico, es un sistema cerrado, que aísla las aguas residuales del contacto humano y animal, presenta una eficiencia a la hora de reducir la carga orgánica, disminuye los olores y la aparición de moscas, previene la emisión de metano a la atmósfera, reduce el número de residuos fecales y permite un valor económico añadido mediante el uso apropiado de biogás. En resumen, dicho sistema puede utilizarse para mejorar la calidad ambiental, con la posibilidad de añadir valor económico a parte del beneficio ambiental.
Estado de la técnica:
La generación de aguas residuales en procesos industriales y agro-industriales, así como en negocios comerciales y residencias es preocupante, si se analiza desde el punto de vista de los aspectos ambientales relacionados.
Las aguas residuales básicamente comprenden aguas de suministro público, tras ser utilizadas para diversos fines, y pueden definirse como una combinación de líquidos o agua que transportan residuos procedentes de residencias, negocios comerciales e industriales, diversas instituciones y, en el entorno rural, instalaciones para animales, industrias agrícolas, etc.
Si se acumulan aguas residuales, la descomposición de material orgánico puede provocar la producción de grandes cantidades de gases malolientes. Además, las aguas residuales sin tratar suelen contener diversos microorganismos patógenos que viven en el tracto intestinal de los humanos o animales, o que pueden estar presentes en determinados residuos industriales. Las aguas residuales comprenden además nutrientes que pueden estimular el crecimiento de plantas acuáticas, pero también pueden contener componentes tóxicos. Por tanto, la retirada inmediata de aguas residuales de sus fuentes de generación, seguida de su tratamiento y distribución, no solo es conveniente, sino también necesario en una sociedad que se preocupa por los problemas de salud.
El vertido de aguas residuales sin un tratamiento previo ha ido causando la contaminación del suelo, así como del agua superficial y subterránea, lo que supone un peligro para la salud pública y provoca diversos daños y molestias a seres humanos y animales, además de la emisión de gases que afectan al medio ambiente y a la calidad de vida.
Los biodigestores y los estanques anaeróbicos son instalaciones cuyo objetivo es proporcionar el almacenamiento físico de residuos orgánicos, donde pueden tener lugar las transformaciones bioquímicas relacionadas con el proceso de biodigestión anaeróbica de la fracción orgánica de las aguas residuales. Las bacterias y las arqueas metanogénicas son la principal causa de la degradación de la fracción orgánica y, en los procesos anaeróbicos, se produce biogás, cuyo componente principal es el metano. Los sistemas anaeróbicos abastecen diversos residuos con características orgánicas, que se encuentran en entornos tanto urbanos como rurales, lo que los convierte en una importante opción para el tratamiento y estabilización de materia orgánica y para generar biogás.
Dicho gas puede ser utilizado en combustión directa o como combustible para motores alternativos, para generar energía eléctrica o para diversos tipos de equipos utilizados en la calefacción y refrigeración por agua o por gas.
Se han creado diversos tipos de sistemas para el tratamiento de aguas residuales. Sin embargo, debido a los volúmenes generados, los elevados costes dificultan la aplicación de dichos sistemas a gran escala.
Por tanto, en el estado de la técnica se conoce un método de eliminación de residuos descrito en el documento US
n. 2002/0121477. Dicho método comprende el paso de formar un estanque de residuos primario. Se establece una zona estable de fermentación microbiológica del metano en dicho estanque de residuos primario. Dicho método convierte compuestos orgánicos, como por ejemplo sólidos sedimentables, en metano, y controla los olores de sulfuro procedentes de la fermentación del metano. También se proporciona un método para filtrar aguas residuales sin tratar a través de un lecho de sólidos orgánicos de fermentación, suspendidos por el gas desarrollado en una zona de fermentación. En términos de estructura, dicho nuevo método se realiza en dos estanques -uno dentro del otro.
Además, el documento US n. 4.100.023 describe un dispositivo para la digestión anaeróbica de materia orgánica y, más particularmente, un digestor para controlar el proceso de la descomposición de materia orgánica para producir un gas útil y un fertilizante líquido. El digestor ha sido construido para adaptarse al comportamiento natural de los diversos tipos de bacterias, mediante la presencia de tres cámaras de lodos en tándem, separadas entre sí mediante un tubo de paso, y una cuarta cámara, ubicada sobre las tres cámaras de lodos, que sirve para recoger el gas producido. La segunda de las tres cámaras de lodos está provista de calefacción.
Otro documento US n. 4.439.315 se refiere a un generador para la producción de metano a partir de materia orgánica, como un biogás. Está dirigido a un generador de biogás que comprende unos medios conductores para el crecimiento de las plantas flotantes, y de la familia que comprende los jacintos de agua, nenúfares y elodeas; un transportador para transferir las plantas flotantes desde la zona de crecimiento a la zona de descomposición, que comprende una campana adaptada para captar el biogás emitido por las plantas en descomposición contenidas debajo de dicho toldo, y los instrumentos para recoger el biogás generado allí y llevarlo a una zona remota para su posterior uso y/o compresión.
Alcance de la invención
Por tanto, los objetivos de la presente invención son presentar un sistema de digestión anaeróbica, mediante la unión de un biodigestor con un estanque anaeróbico en un único cuerpo, cuya construcción debe ser simplificada en relación con los biodigestores para aguas residuales y los estanques que se utilizan habitualmente, además de proporcionar un sistema de tratamiento que pueda ser más accesible, permitiendo su aplicación a cualquier escala y para cualquier volumen de aguas residuales, y con el posible uso del potencial energético contenido en dichas aguas.
Dentro de dicho alcance, la principal característica del presente sistema anaeróbico acoplado es el uso de un biodigestor añadido a un estanque, fabricado con piezas simples, de fácil ejecución, que comprende algunos elementos de mampostería, y con mantas flexibles de PVC como material de construcción principal, por lo que su construcción es más simple y rápida, y permite su montaje y desmontaje.
Cada sistema anaeróbico acoplado comprende tres segmentos diferentes en su interior. Las aguas residuales entran por la parte frontal, más profunda, hacia un compartimento central (reactor), que contiene el barro y permite un flujo ascendente. El volumen del compartimento central está dimensionado según el tiempo de retención hidráulica preferido, que debe ser compatible con la carga orgánica de las aguas que se van a tratar en el sistema. Al salir del compartimento central con un movimiento descendiente a través de unos tubos rígidos de PVC, las aguas alcanzan el fondo de la parte frontal del compartimento, con una profundidad suficiente para que el barro arrastrado desde la parte central pueda ser decantado. Al salir del compartimento frontal, a una profundidad superior, las aguas fluyen horizontalmente hacia el compartimento trasero, que se utiliza para la estabilización, y permite el flujo de salida del sistema en las condiciones apropiadas para la distribución final de las aguas por la tierra, o para complementar el tratamiento, según las normativas.
Los elementos principales del sistema propuesto son biodigestores de fácil construcción, algunos elementos de mampostería, caja de entrada y alcantarillado, tubos de plástico rígido y un depósito fabricado con PVC flexible para la recepción y el almacenamiento del biofertilizante. Por tanto, la conformación básica comprende mantas flexibles básicas de PVC, con tres cámaras de fermentación (reactor, estanque de mayor profundidad y estanque anaeróbico) y el contador de gas, estando dichas mantas adecuadamente ancladas en el alcantarillado para formar los biodigestores sin utilizar elementos estructurales caros.
Por tanto, el presente modelo posee la ventaja de una construcción simple, ya que puede construirse en cualquier lado, con un proceso de instalación simplificado que no requiere trabajadores especializados, puede ser desmontado, y además es de bajo coste en comparación con los modelos existentes, lo que contribuye a la conservación del medio ambiente y a la protección de la salud tanto de seres humanos como de animales.
Los biodigestores básicamente comprenden dos troncos piramidales excavados en el suelo, pero para cumplir con las necesidades requeridas, según la disponibilidad de materiales de construcción, se pueden adoptar dos variables para construir el reactor en la parte frontal. En la primera posibilidad, la construcción del reactor se puede realizar con materiales como acero, mampostería, ladrillos y bloques sólidos, tubos de hormigón preformado y PVC rígido. En la segunda variable, el reactor ubicado en la parte frontal se moldeará en la tierra durante la excavación, y en ambos casos, se realizará un acabado con mantas de PVC flexible.
Por tanto, para aclarar mejor la patente propuesta anteriormente, a continuación se presenta una descripción detallada de dicho modelo, con ilustraciones en las hojas de dibujo adjuntas, donde:
Dibujo 1 -Es un plano bajo que ilustra el sistema (uno de los biodigestores sin la cubierta), detallando la disposición de las tres cámaras de fermentación: reactor construido con diversos materiales, cámara profunda y estanque anaeróbico; Dibujo 2 -Es una vista lateral según la sección A-A del dibujo anterior, que detalla la disposición de las tres cámaras de fermentación. Dibujo 3 -Es otra vista lateral, que ilustra el biodigestor según la sección B-B, ilustrada en el dibujo 1; Dibujo 4 -Es un plano bajo del sistema (uno de los biodigestores sin su cubierta) detallando la disposición de las tres cámaras de fermentación con el reactor moldeado en la tierra.
Dibujo 5 -Es una vista lateral, según la sección C-C del dibujo anterior, que detalla la disposición de las tres cámaras de fermentación; Dibujo 6 -Es otra vista lateral, que ilustra el biodigestor, según la sección D-D ilustrada en el dibujo 4; Dibujo 7 -Es el detalle del sistema de anclaje de las mantas de PVC superior e inferior con el alcantarillado; Dibujo 8 -Es el detalle de la salida de la red de biogás, y el; Dibujo 9 -Es una vista igual que la anterior, que ilustra la válvula de seguridad en la red de biogás. La presente invención está definida por las reivindicaciones adjuntas.
Por tanto, el SISTEMA PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES está esencialmente formado por una manta inferior (1), preferentemente fabricada en PVC, y por una manta de cubierta (2), que también está preferentemente fabricada en PVC de cualquier color, y también puede ser de doble cara.
El presente modelo también comprende un reactor (3), una cámara profunda (4) y un estanque anaeróbico (5), y dichos elementos pueden excavarse en la tierra (S) o pueden construirse con mampostería u otro tipo de material adecuado para este fin.
La manta (1) mencionada anteriormente se utiliza para cubrir un orificio excavado en la tierra, de dimensiones variables, según el proyecto, y se construyen cierres junto a este orificio (6), que se utilizarán para anclar las mantas inferior (1) y superior (2), también utilizadas para proporcionar impermeabilidad al sustrato de fermentación y al biogás.
En la manta inferior (1), aplicada a las paredes de dicho orificio, se prevén al menos cuatro aberturas, una en la parte frontal superior para el tubo de entrada (7) del afluente (A), otra abertura en la parte posterior para el tubo de salida (8) del efluente (E) tratado, y una tercera abertura (9), junto al biodigestor, para llevar el sustrato de fermentación, y una cuarta abertura para el paso de los tubos que se utilizan para retirar el exceso de barro generado en el reactor (3).
El reactor (3) puede comprender un elemento realizado con mampostería (10), equipado con un tubo central (11), en cuya parte superior está ubicado el tubo de entrada (7). En la parte inferior de dicho tubo (11), se prevén unos tubos de paso (12) dispuestos de modo radial, mientras que, cerca de dicho elemento de mampostería (10) se prevén otros tubos de conducción (13) que llevan las aguas residuales fuera del reactor (3) hacia la parte inferior de la cámara profunda (4).
En una forma de realización distinta de dicho reactor (3), se prevé un reactor en pendiente (3'), realizado en la tierra (S), y en su interior se prevé un tubo (14) en cuya parte superior se encuentra el tubo de entrada (7). En la parte inferior de dicho tubo (14) se prevén tubos de paso (15) y en la parte superior de dicha pendiente (3') también se prevén tubos de conducción (16) que llevan las aguas residuales a la parte inferior de la cámara profunda (4). La manta inferior (1) y la cubierta (2) están debidamente unidas mediante barras y tornillos de acero o madera (17), que se sueldan a dicho alcantarillado (6), definiendo una capa de agua (D) que permite el aislamiento y el sellado, tanto del sustrato de fermentación como del biogás.
En dicha cubierta (2) se prevén al menos dos aberturas: la primera para la instalación de una válvula de salida (18) para el biogás, y la segunda es un pasillo para la válvula de seguridad del biogás (19). Dicha válvula de salida (18) comprende una caja (20) en la que se deposita un fondo de guijarros (C), mientras que la salida está formada por el tubo en sí. La válvula de seguridad (19) comprende una caja (21) en la que se prevé cierto volumen de agua, y el tubo se encuentra inmerso en el líquido.
La cubierta (2) configura el contador de gas, que se infla según la formación de biogás y se utiliza para almacenar dicho gas.
Por tanto, tal como se ha descrito, debe tenerse en cuenta que el SISTEMA PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES es práctico, eficiente y menos costoso que los sistemas existentes, al combinar y modificar elementos familiares, además de ser perfectamente factible para su aplicación en el tratamiento de aguas residuales generadas en diversos sectores de la industria, la industria agrícola, el comercio y las residencias.

Claims (5)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Sistema anaeróbico para el tratamiento de aguas residuales, que comprende la unión de un biodigestor con un estanque anaeróbico (5) en un único cuerpo, cuya construcción comprende:
    -un reactor (3), una cámara profunda (4) y un estanque anaeróbico (5), donde el reactor (3) puede comprender ya sea un elemento (10) fabricado en mampostería u otro material adecuado para tal fin, equipado con un tubo central (11), en cuya parte superior está ubicado el tubo de entrada (7), en cuya parte inferior de dicho tubo (11) se prevén tubos de paso (12) dispuestos de modo radial, mientras que cerca del elemento (10) se prevén tubos de conducción (13) que llevan las aguas residuales fuera del reactor (3) hacia la parte inferior de la cámara profunda (4), o un reactor en pendiente (3') construido en la tierra (S), y en cuyo centro se prevé un tubo (14) en cuya parte superior se encuentra el tubo de entrada (7), en la parte inferior de dicho tubo (14) se prevén tubos de paso (15) y en la parte superior de dicha pendiente (3') también se prevén tubos de conducción (16) que llevan las aguas residuales hacia la parte inferior de la cámara profunda (4); -una manta inferior (1) y una manta de cubierta (2), ambas preferentemente fabricadas en PVC, donde la manta inferior (1) se utiliza para cubrir un orificio excavado en la tierra, las mantas inferior (1) y de cubierta (2) se proporcionan para aislar el sustrato de fermentación y el biogás; -cierres (6) construidos al lado de dicho orificio, que se utilizan para anclar las mantas inferior (1) y de cubierta (2), donde la manta inferior (1) se aplica a las paredes de dicho orificio; -se prevén al menos cuatro aberturas, una en la parte frontal superior para el tubo de entrada (7) del afluente (A), una segunda abertura en la parte posterior para el tubo de salida (8) del efluente tratado (E) y una tercera abertura (9) al lado del biodigestor, para llevar el sustrato de fermentación y una cuarta abertura para el paso de los tubos que se utilizan para retirar el exceso de sedimento generado en el reactor (3), donde, en la cubierta (2)que configura el depósito de biogás, se prevén al menos dos aberturas, la primera para la instalación de una válvula de salida (18) para el biogás y la segunda es un pasillo para la válvula de seguridad de biogás (19).
  2. 2.
    Sistema anaeróbico para el tratamiento de aguas residuales, según la reivindicación 1, caracterizado porque el biodigestor comprende dos troncos piramidales excavados en la tierra S.
  3. 3.
    Sistema anaeróbico para el tratamiento de aguas residuales según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las mantas inferior (1) y de cubierta (2) se unen debidamente mediante barras y tornillos de acero o madera (17), que se sueldan a dichos cierres (6), que definen una capa de agua (D) que permite el aislamiento y el sellado del sustrato de fermentación y el biogás.
  4. 4.
    Sistema anaeróbico para el tratamiento de aguas residuales, según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha válvula de salida (18) comprende una caja (20), en la que se deposita un fondo de guijarros (C), mientras que la salida está formada por el tubo en sí.
  5. 5.
    Sistema anaeróbico para el tratamiento de aguas residuales, según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha válvula de seguridad (19) comprende una caja (21) en la que se prevé cierto volumen de agua y el tubo está inmerso en el agua.
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