ES2553478T3

ES2553478T3 - Proceso de limpieza para aguas residuales

Info

Publication number: ES2553478T3
Application number: ES07711567.3T
Authority: ES
Inventors: Gerhard Braun; Kay Gunther Gabriel
Original assignee: Itn Nanovation AG
Current assignee: Itn Nanovation AG
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2007-02-17
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2027-02-17
Also published as: US8070948B2; DE102006008453A1; CN101384343A; MX2008010267A; CN101460236B; IN263502B; CA2642396A1; DK1984100T3; CA2642327A1; US20090314710A1; EP1820565A1; US8057688B2; IL193410A0; MX2008010514A; US20090255867A1; EP1984101A1; WO2007093441A1; CA2642327C; JP2009526639A; BRPI0707962A2

Abstract

Depurador, en particular depurador pequeño, con al menos un tanque de lodos activos para aguas residuales y/o con al menos un tanque de purificación posterior para aguas residuales, donde el tanque de lodos activos y / o el tanque de purificación posterior se llenan con cuerpos formados a base de material plástico que flotan libremente en las aguas residuales con una diagonal espacial máxima entre 0,1 cm y 10 cm, caracterizado por el hecho de que el depurador presenta al menos un dispositivo de filtración para la depuración de aguas residuales que comprende al menos dos placas de membrana dispuestas esencialmente en paralelo la una de la otra hechas de una cerámica porosa con un espesor de entre 0,15 mm y 20 mm y poros con un diámetro de entre 100 nm y 10 μm, que se sumergen al menos parcialmente en al menos un tanque de lodos activos y/o en al menos un tanque de purificación posterior, de modo que la superficie de las membranas puede entrar inmediatamente en contacto con los cuerpos formados libremente flotantes, donde las placas de membrana presentan un revestimiento que comprende un estrato de separación con poros con un diámetro de entre 1 nm y 1400 nm y que consiste al menos parcialmente en partículas en nanoescala del grupo que consiste en óxido de aluminio, óxido de circonio y partículas de óxido de titanio con una dimensión media de las partículas < 100 nm.

Description

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Proceso de limpieza para aguas residuales

[0001] La presente invencion se refiere a un depurador para la depuracion de las aguas residuales con un dispositivo de filtracion y un proceso para la limpieza de las aguas residuales.

[0002] Junto a rastrillos de tamiz y tanques de sedimentacion que liberan en una primera fase aguas residuales de componentes gruesos, depuradoras convencionales contienen tambien un tanque de lodos activos y de purificacion sucesiva. En el tanque de lodos activos se usan microorganismos para descomponer heces u otros materiales organicos. Los microorganismos empleados se separan nuevamente del agua residual a continuacion del tanque de lodos activos en el tanque de purificacion a traves de sedimentacion y reconducidos en parte al tanque de lodos activos. Un desprendimiento completo de los microorganismos es imposible a traves de un proceso de sedimentacion, de modo que en parte microorganismos perjudiciales para la salud pueden acceder con las aguas residuales al medio ambiente. Directivas de la union europea para el mantenimiento de las aguas que han sido transformadas ya ampliamente en derecho nacional, preven sin embargo en toda Europa que exclusivamente aguas residuales biologicamente esclarecidas, que son sustancialmente libres de microorganismos, se pueden descargar en el medio ambiente. El desprendimiento de los microorganismos ocurre por lo general a traves de filtros finos que separan los microorganismos de manera fiable.

[0003] En Alemania sobre todo en areas rurales, en particular en el este de Alemania, prevalentemente por motivos tecnicos o economicos, actualmente aproximadamente 5,3 millones de personas no se conectan a la red de alcantarilla comun. Para los interesados se aplicaba debido a las directivas CE citadas que hasta el 31.12.2005 se deben alimentar o a traves de conexion a la red comun o a traves del accionamiento de un depurador pequeno. Esta situacion ha creado una necesidad alta de implantes de tratamiento de las aguas residuales descentrado que vale hasta hoy.

[0004] Estan relativamente difundidos depuradores pequenos que consisten de un contenedor de cemento rondo que se subdivide nuevamente en tres camas (prepurificacion / tanque de lodos activos / purificacion posterior). La prepurificacion es usada, para quitar inicialmente mecanicamente o a traves de sedimentacion sencilla componentes gruesos de las aguas residuales. Los componentes gruesos separados se deben bombear en intervalos regulares. El tanque de lodos activos contiene microorganismos que efectuan la limpieza biologica, el tanque de purificacion posterior sirve al desprendimiento de los microorganismos presentes y su recirculacion al tanque de lodos activos y/o en el tanque de prepurificacion. Este equipo se puede completar por ejemplo a traves de un compresor que envfa oxfgeno al tanque de lodos activos a traves de un ventilador de la membrana como tambien una bomba a motor de inmersion para el avance del fango en exceso.

[0005] En un tanque de lodos activos con el tiempo se forma fango de depuracion en exceso que se debe aspirar regularmente. Alternativamente son tambien conocidos como proceso de lecho fluidizado, donde por regla se reduce drasticamente la cantidad del fango en exceso. A diferencia del clasico tanque de lodos activos se trabaja por proceso de lecho fluidizado con cuerpos de material plastico libremente flotantes que pueden llenar casi completamente el tanque de lodos activos. Microorganismos se encuentran tanto sobre los cuerpos de material plastico como tambien libremente flotando en el agua.

[0006] En los ultimos anos se ha reforzado como desarrollo el conocido proceso de lecho fluidizado, tambien se puede establecer el llamado metodo-WSB® (procesos de biofilm a lecho de suspension a turbulencia). Tales metodos estan descritos por ejemplo en el DE 10127554 y tambien en el DE 196 23 592. Tambien aquf cuerpos de material plastico sirven como soporte de estos sobre el que pueden establecerse los microorganismos. Los microorganismos en el metodo-WSB® por lo general se localizan casi completamente sobre el material de soporte. Mientras que en el proceso de lecho fluidizado originariamente se ha trabajado exclusivamente de modo anaerobio (sin aireacion), en el metodo-WSB® a traves de la entrada de aire son distribuidos (resp. "arremolinados" ) los soportes de plastico poblados con microorganismos de modo optimo y uniformemente en la zona animada y se encuentran en el flotador, por lo que ha sido dado el nombre metodo de lecho con suspension a turbulencia (WSB®). Tambien en el caso de flujo fuertemente oscilante, por ejemplo en el tiempo de vacaciones, el sistema biologico en el tanque de animacion queda entendida siempre intacto.

[0007] Tambien en el caso de una depuracion de las aguas residuales segun un metodo WSB® existe sin embargo el problema que microorganismos se descargan en el medio ambiente, por lo tanto agua residual que contiene microbios se vierte en la zona de tierra vegetal o en un canal de recogida.

[0008] Para evitar que microorganismos perjudiciales se viertan en la zona de tierra vegetal o sea que para permitir que agua residual purificada se puede usar ulteriormente como agua industrial, el agua de descarga o residual se debe ademas filtrar.

[0009] Asf en el DE 19807890 se describe un depurador, cuya agua residual se filtra a traves de membranas de microfiltracion inmersas, para introducirla luego en un tanque de agua industrial y nuevamente reutilizarla. En el DE

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20315451 se describe un dispositivo de microfiltracion como conjunto de readaptacion para un depurador pequeno que es conectado despues del tanque de lodos activos, pero antes de la ejecucion real del depurador.

[0010] En todos los casos se usan filtros de membrana organicos que se disponen en la forma del modulo. Sin embargo los filtros de membrana organicos tienen la desventaja que se pueden regenerar solo insuficientemente, es decir, que se pueden limpiar qufmicamente, de modo que todas estas membranas por regla general se deben renovar en perfodos relativamente cortos (< 1 ano). Ademas las membranas organicas presentan solamente una estabilidad mecanica limitada, de manera que en el caso de presiones del lfquido altas se pueden danar facilmente. De modo particularmente grave resulta el uso de membranas organicas durante el proceso de lecho fluidizado ya mencionado, en particular en el metodo WSB®, ya que en este a traves de las partfculas de soportes de material plastico que se pueden mover libremente en el tanque de lodos activos, se puede causar defectos mecanicos a la membrana organica, a traves de lo cual se pueden destruir dentro de un corto tiempo los filtros de membrana organicos poco estables.

[0011] El uso de filtros de membrana ademas esta ligado tambien al problema fundamental que durante la filtracion se separa sobre la superficie externa de la membrana una capa superficial (el llamado Fouling) que opone una resistencia al producto a filtrar. Esto lleva a una reduccion drastica de la prestacion de filtracion hasta a la obstruccion total y asf hasta un dano total del filtro de membrana.

[0012] Para el desprendimiento de esta capa superficial sobre la membrana se necesita una limpieza regular. Allf la corriente de permeado es invertida, de modo que el agua primeramente filtrada ahora se presiona nuevamente de modo opuesto a traves del filtro de membrana (retrolavado). De esta forma la capa superficial se despega por lo menos parcialmente, por lo que la eficiencia de la prestacion de filtracion se aumenta nuevamente durante algun tiempo. Sin embargo este procedimiento requiere en general un equipo separado. Ademas la limpieza se obtiene con una perdida de agua ya filtrada, lo que reduce fuertemente la eficiencia del sistema general.

[0013] Metodos donde se usan cuerpos formados y/o materiales solidos flotantes en el agua para la limpieza de la superficie de la membrana se describen en EP 1 034 835 A1, en DE 19953459 A1, en JP 63214177 y en WO 91/11396. Las primeras dos publicaciones muestran a este respecto tambien el uso de membranas ceramicas.

[0014] Filtros a membrana ceramicos que son idoneos para la filtracion del agua, son descritos por F. Koppe et al.: "Vorteilspackung -Flachmembranen aus technischer Keramik fur die Querstromfiltration", Chemie Technik, 26. ano (1997), n° 9, Huthig, Heidelberg, DE (ISSN: 0340-9961), en US 2003/0132174 A1, en JP 2001-233681, en DE 20 2004 010 485 U1 asf como en WO 2004/071620 del solicitante.

[0015] La produccion de filtros de membrana ceramicos con estructura de muchas capas que presentan un estrato de separacion de partfculas a nanoescala se describe en EP 0 426 546 A2. Tambien la EP 0 850 680 A1 se refiere a filtros a membrana ceramicos con estructura de muchas capas.

[0016] La presente invencion tiene la tarea de poner a disposicion una solucion sencilla y economica para la limpieza de aguas residuales. La focalizacion debe ser en particular sobre la separacion de microorganismos contenidos en aguas residuales. Problemas conocidos por el estado de la tecnica como la dicha destruccion de filtros de membrana por efecto biologico o mecanico o la obstruccion de membranas y de ese modo las fases de limpieza relacionadas se deben evitar en gran medida. La solucion debe ser compacta y mecanicamente robusta.

[0017] Esta tarea se resuelve a traves del depurador con las caracterfsticas de la reivindicacion 1 y el metodo con las caracterfsticas de la reivindicacion 11. Formas de realizacion preferidas del depurador conforme a la invencion se representan en las reivindicaciones dependientes de 2 hasta 10.

[0018] El depurador conforme a la invencion se trata preferiblemente de un depurador pequeno, en particular con un rendimiento de limpieza para 1 hasta 5000 personas (hasta un valor de poblacion de 5000).

[0019] Segun la presente invencion un depurador presenta por lo menos un tanque de lodos activos para aguas residuales. En este ocurre una limpieza biologica de las aguas residuales a traves de los microorganismos. Alternativamente o en adicion esta previsto por lo menos un tanque de purificacion posterior para aguas residuales.

[0020] En el depurador conforme a la invencion es llenado o el tanque de lodos activos o el tanque de purificacion posterior con cuerpos formados flotantes libremente en las aguas residuales. En una forma de ejecucion alternativa se llenan tanto el tanque de lodos activos como el tanque de purificacion posterior con cuerpos formados flotantes libremente en las aguas residuales.

[0021] Por ultimo el depurador conforme a la invencion presenta por lo menos un dispositivo de filtracion para la depuracion de aguas residuales que comprende por lo menos dos placas de membrana basadas sobre ceramica para el desprendimiento de microorganismos.

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[0022] Un dispositivo de filtracion se puede conectar directamente a un tanque de lodos activos o a un tanque de purificacion posterior.

[0023] Respecto a los cuerpos formados se trata de cuerpos formados a base de material plastico, en particular a base de polietileno.

[0024] Para el tanque de lodos activos son en particular preferidos cuerpos formados que son idoneos como soporte para microorganismos (cuerpos formados adecuados se describen por ejemplo en EP 685432). En una configuracion tal preferida el depurador conforme a la invencion trabaja en particular segun el metodo WSB® ya mencionado.

[0025] En formas ulteriores de realizacion del depurador conforme a la invencion, puede ser tambien preferido usar cuerpos formados en el tanque de lodos activos que no son idoneos como soporte para microorganismos.

[0026] Cuerpos formados no idoneos como soporte para microorganismos se prefieren en particular para el tanque de purificacion posterior. En formas de ejecucion preferidas en particular pueden presentarse cuerpos formados en el tanque de purificacion posterior incluso propiedades biocidas. Este tiene la ventaja que para los microorganismos es mas diffcil de instalarse en el tanque de purificacion posterior.

[0027] Un dispositivo de filtracion conectado a un tanque de lodos activos es dispuesto en un depurador conforme a la invencion de modo que la superficie de por lo menos una membrana del dispositivo de filtracion puede entrar en contacto inmediato con los cuerpos formados flotantes en el tanque de lodos activos. Para este objetivo por lo menos una membrana de por lo menos un dispositivo de filtracion es inmerso por lo menos parcialmente, preferiblemente completamente, en el tanque de lodos activos.

[0028] En accion en esta disposicion los cuerpos formados que se encuentran en el tanque de lodos activos pueden golpear continuamente sobre la superficie de por lo menos una membrana. Esto comporta que una capa superficial de microorganismos que se forma sobre la superficie de la membrana se despega mecanicamente a traves de los golpes, es decir, que su formacion se retarda mucho. Una limpieza frecuente de la membrana a traves del retrolavado mencionado al principio se evita asf con exito de manera particularmente ventajosa. La eficiencia de un depurador conforme a la invencion es asf aumentada drasticamente.

[0029] Una disposicion tal esta prevista tambien para un dispositivo de filtracion conectado a un tanque de purificacion posterior. Por lo menos una membrana al menos un dispositivo de filtracion es inmerso tambien en este caso preferiblemente por lo menos parcialmente, preferiblemente completamente, en el tanque de purificacion posterior, de modo que los cuerpos formados que estan en el tanque de purificacion posterior pueden golpear sobre la superficie de al menos una membrana durante el accionamiento y asf la limpian, o sea que evitan su ensuciamiento o por lo menos lo retardan mucho.

[0030] En un depurador conforme a la invencion se usan cuerpos formados que presentan una diagonal espacial maxima entre 0,1 cm y 10 cm, preferiblemente entre 0,5 cm y 5 cm, en particular entre 0,5 cm y 2 cm.

[0031] En un depurador conforme a la invencion las placas de membrana son dispuestas paralelas unas a otras. La distancia entre 2 placas de membrana adyacentes corresponde al menos a la diagonal espacial maxima de los cuerpos formados. Preferiblemente la distancia supera la diagonal espacial maxima de los cuerpos formados en al menos 5%, preferiblemente en al menos 25%, en particular en al menos 100 %.

[0032] A traves de esta medida es posible que los cuerpos formados en el tanque de lodos activos y/o en el tanque de purificacion se puedan deslizar entre placas de membrana adyacentes y asf pueden entrar inmediatamente en contacto con las superficies opuestas de las placas de membrana adyacentes. Con ello sobre estas superficies tambien se retarda mucho la formacion de una capa superficial, lo que afecta en el mismo modo positivamente a la eficiencia del depurador y la frecuencia de limpiezas necesarias.

[0033] Durante la regulacion de la distancia entre las placas de membrana adyacentes en particular 2 factores tienen importancia. De una parte se intenta regular al mfnimo posible la distancia de las placas de membrana, para tener lo mas compacto posible el dispositivo de filtracion. Por otra parte los cuerpos formados no se deben encastrar en ningun caso entre las placas de membrana, ya que esto podrfa llevar de otro modo a la formacion local de una capa superficial de microorganismos. La distancia optima depende en particular de la forma y del tamano de los cuerpos formados. Asf para cuerpos formados "K1 Biofilm Carrier Elements" (companfa Kaldness, 3103 Tonsberg, Noruega), para los cuales ha sido establecida una diagonal espacial maxima de 13,5 mm, se determina una distancia optima de las placas de membrana de 30 mm ± 0,5 mm. La distancia supera en este caso a la diagonal espacial maxima de los cuerpos formados en mas del 100 %.

[0034] Preferiblemente en el caso de una membrana del dispositivo de filtracion se trata de una placa de membrana de una ceramica porosa. La eleccion de la forma de la placa de membrana es en principio libre. Asf se pueden preferir placas de membrana algo redondas o rectangulares, adecuadas a cada caso individual.

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[0035] Una membrana basada en ceramica se distingue por la resistencia frente a un efecto biologico o qufmico asf como por la elevada estabilidad mecanica. A diferencia de unos filtros de membrana organicos conocidos por el estado de la tecnica que hasta ahora han sido aplicados en depuradores pequenos, un dispositivo de filtracion con membrana basada en ceramica se puede por lo tanto usar sin problemas tambien en procesos de lechos fluidizados, en particular tambien en depuradores pequenos accionados por el metodo WSB®. Esta resiste sin problemas al efecto biologico causado a traves de los microorganismos y separa estos al mismo tiempo de manera fiable. Tambien materiales solidos y en suspension se pueden eventualmente separar de manera fiable. Al mismo tiempo es tambien mas resistente frente al efecto mecanico, por ejemplo a traves de las partfculas portadoras de material plastico flotantes en el tanque de lodos activos. Esto se hace perceptiblemente especialmente positivo con respecto a los intervalos de mantenimiento y la duracion de la membrana.

[0036] Las placas de membrana presentan siempre un revestimiento. Este comprende un estrato de separacion que consiste por lo menos parcialmente, en algunas formas de realizacion preferidas sustancialmente completamente, en partfculas en nanoescala. Preferiblemente el estrato de separacion presenta un porcentaje de partfculas en nanoescala de por lo menos 5 % en peso, particularmente preferido por lo menos 25 % en peso, particularmente de por lo menos 40 % en peso.

[0037] Por partfculas en nanoescala en el ambito de esta solicitud se debe entender partfculas con una dimension media de menos de 100 nm, particularmente preferida de menos de 50 nm. Estas indicaciones de las dimensiones se refieren a valores que han sido recavados mediante experimentos de la difusion de la luz.

[0038] En conformidad con la invencion el mencionado revestimiento sobre la placa de membrana puede consistir exclusivamente en estrato de separacion. En una forma de ejecucion en particular preferida el revestimiento comprende todavfa al menos un estrato ulterior poroso que es dispuesto entre la placa de membrana y el estrato de separacion. En el estrato de separacion en esta ocasion se trata preferiblemente del estrato externo, donde se realiza fundamentalmente la division de los microorganismos.

[0039] El revestimiento que se encuentra sobre la placa de membrana presenta preferiblemente un espesor entre 100 nm y 150 pm, preferiblemente entre 500 nm y 100 pm, en particular de aproximdamente 25 pm hasta 60 pm. Estos valores se aplican preferiblemente tambien a los casos, en los cuales el revestimiento consiste en al menos un estrato ulterior poroso y el estrato de separacion.

[0040] El espesor del estrato de separacion se encuentra preferiblemente en el ambito entre 100 nm y 75 pm, en particular en el ambito entre 5 pm y 50 pm, en particular en aprox. 25 pm.

[0041] El espesor de al menos un estrato ulterior poroso se encuentra preferiblemente en el ambito entre 100 nm y 75 pm, en particular en el ambito entre 5 pm y 50 pm, en particular en aprox. 25 pm.

[0042] La ceramica porosa de la placa de membrana (sustrato) presenta poros con un diametro entre 100 nm y 10 pm, preferiblemente en particular entre 500 nm y 6 pm, en particular entre 500 nm y 3 pm.

[0043] Al menos un estrato ulterior poroso presenta preferiblemente poros con un diametro entre 500 nm y 2 pm, preferiblemente en particular entre 500 nm y 1 pm, en particular entre 600 nm y 900 nm.

[0044] En el caso de una placa de membrana provista con un estrato de separacion es en particular muy importante la dimension de los poros de al menos un estrato de separacion para el desprendimiento de los microorganismos.

El estrato de separacion presenta poros con un diametro entre 1 nm y 1400 nm, preferiblemente entre 50 nm y 500 nm, en particular entre 50 nm y 300 nm, en particular preferiblemente entre 200 nm y 300 nm.

[0045] La dimension de los poros eventualmente de los estratos inferiores por regla general no afecta inmediatamente al desprendimiento de los microorganismos.

Sin embargo es preferible que estratos inferiores presenten respecto al estrato de separacion poros mas grandes. Especialmente preferible es la dimension de los poros con respecto a un gradiente para el estrato de separacion externa. Asf es preferible que las dimensiones de los poros disminuyan hacia el exterior.

[0046] En formas de realizacion preferidas con al menos un estrato ulterior poroso entre al menos un estrato de separacion y la placa de membrana la dimension de los poros de al menos un estrato ulterior poroso esta entre la dimension de los poros del estrato de separacion (dimensiones de los poros mas pequenos) y la dimension de los poros de la placa de membrana (tiene los poros mas grandes). Esto vale en particular para los valores medios de las dimensiones de los poros dentro de los estratos (ya que la dimension de los poros dentro de un estrato grueso a menudo no es uniforme, eventualmente se puede verificar superposiciones con respecto a las dimensiones absolutas de los poros, de modo que por ejemplo el tamano del poro mas grande de al menos un estrato de separacion puede superar el tamano del poro mas pequeno de al menos un estrato ulterior poroso).

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[0047] En el caso de la ceramica porosa de la placa de membrana se trata generalmente de una ceramica a base de un oxido de metal, en particular a base de oxido de aluminio. Junto a ceramicas de oxido como ceramicas de aluminio se pueden usar tambien en formas ulteriores de realizacion preferenciales ceramicas no oxidas.

[0048] En el caso de nanopartfculas del estrato de separacion se trata de partfculas de oxido de aluminio, nanopartfculas de dioxido de circonio o dioxido de titanio o mezclas de las nanopartfculas de oxido citadas.

[0049] En una forma de ejecucion particularmente preferida del dispositivo de filtracion la placa de membrana presenta en el interior al menos un canal para la derivacion de aguas residuales limpiadas. Se prefieren mas canales dispuestos preferiblemente paralelos unos a otros que se extiendan uniformemente sobre el compartimento interior de la placa de membrana.

[0050] Un dispositivo de filtracion presenta al menos 2 placas de membrana.

Dependiendo del caso individual el numero de las placas de membrana puede variar mucho. Asf para la limpieza de cantidades de aguas residuales relativamente mas pequenas se pueden preferir dispositivos de filtracion con 3 hasta 15, en particular 3 - 10 placas de membrana. Si hay grandes cantidades de aguas residuales, asf son concebibles sin embargo tambien dispositivos de filtracion con varios cientos de placas de membrana.

[0051] Un dispositivo de filtracion presenta preferiblemente una estructura modular que permite variar el numero de las placas de membrana segun los requisitos respectivos.

[0052] Como ha sido ya mencionado, la forma de una placa de membrana en un dispositivo de filtracion en principio se puede elegir libremente, dependiendo del caso individual. Lo mismo vale en principio tambien para las dimensiones de una placa de membrana, donde la longitud asf como la anchura de una placa de membrana no supera por regla general 150 cm. Asf en una forma de ejecucion preferida una placa de membrana rectangular presenta una longitud de aprox. 50 cm y una anchura de aprox. 11 cm.

[0053] El espesor de una placa de membrana en un dispositivo de filtracion conforme a la invencion esta en el ambito entre 0,15 mm y 20 mm, en particular entre 0,5 mm y 10 mm. En una forma de ejecucion en particular preferida una placa de membrana presenta un espesor de aprox. 6 mm.

[0054] Como ha sido ya mencionado la presente invencion comprende tambien un proceso para la limpieza de aguas residuales. Este se distingue por el hecho de que microorganismos que se encuentran en aguas residuales se separan mediante el depurador descrito.

[0055] El proceso conforme a la invencion comprende una limpieza biologica de las aguas residuales a traves de microorganismos en al menos un tanque de lodos activos.

[0056] Ulteriormente un metodo segun la presente invencion comprende una purificacion posterior de las aguas residuales en al menos un tanque de lodos activos.

[0057] Las ventajas citadas y ulteriores de la invencion resultan de la descripcion de los siguientes ejemplos y figuras en conexion con las subreivindicaciones. Mientras tanto las caracterfsticas de la invencion se pueden realizar individualmente o en combinacion unas con otras. Los ejemplos y las figuras sirven solo como explicacion y para mejor comprension de la invencion y no se entienden en absoluto restrictivas.

[0058] Las figuras muestran:

Fig. 1: preferiblemente cuerpos formados utilizados "K1 Biofilm Carrier Elements" de la companfa Kaldness, 3103 Tonsberg, Noruega

Fig. 2: cuerpos formados encastrados entre placas de membrana

Fig. 3: a izquierda: placas de membrana con canales para el desvfo de agua limpiada; a derecha: recorte microscopico de una seccion transversal a traves de una de las placas de membrana

Fig. 4: membranas de la operacion de filtracion convencional (sin cuerpos formados, solo limpiadas con aireacion)

Fig. 5: diagrama para la ilustracion del efecto abrasivo que se origina por un cuerpo formado que golpea una membrana de la operacion de filtracion convencional (segun Fig. 4).

Fig. 6: imagen de microscopio electronico a escaneo linear de un corte a traves de una placa de membrana idonea segun a la invencion. Se pueden ver tres estratos, a saber a izquierda el estrato de separacion, en medio un estrato ulterior poroso y a derecha una placa de membrana de una ceramica porosa. Los estratos y la placa de membrana mismos estan formados de oxido de aluminio respectivamente. El estrato de separacion y el estrato ulterior poroso presentan respectivamente un espesor de aprox. 25 pm. El espesor de la placa de membrana es sin embargo 1,8

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mm hasta 3,25 mm. La dimension de los poros desciende hacia el estrato de separacion de 4000 hasta 6000 nm (placa de membrana) sobre aprox. 800 nm (estrato ulterior poroso en medio) sobre aprox. 200 nm (estrato de separacion).

Ejemplo 1

[0059] Ha sido examinado como regularmente optimo la distancia entre placas de membrana adyacentes de un dispositivo de filtracion para cuerpos formados adecuados (K1 Biofilm Carrier Elements de la companfa Kaldness, 3103 Tonsberg, Noruega; vease Fig. 1). Como ha sido ya mencionado, 2 factores en particular tienen un papel principal: en principio se intenta regular la distancia mas pequena posible entre las placas de membrana, para tener el dispositivo de filtracion lo mas compacto posible. Ahf sin embargo en ningun caso se deben encastrar los cuerpos formados entre las placas de membrana, ya que de otro modo se inhibe el movimiento de los cuerpos formados en la superficie de la membrana y con ello la abrasion de la capa superficial mecanica.

[0060] En el caso de una distancia pequena el movimiento de los cuerpos formados entre dos placas de membrana llevaba a causa de su tamano y forma (la diagonal espacial maxima de los cuerpos formados K1 es entre 7,0 mm y 13, 5 mm) a que los cuerpos formados entre las paredes de placas se inclinaban entre ellos, lo que es bien reconocible en la Fig. 2.

[0061] Solamente a una distancia de 30 mm ± 0, 5 mm no han sido constatadas ninguna inclinacion mas tambien despues de una operacion de una semana. En este distancia han sido medidos en sus valores optimos para el flujo la prestacion de filtracion de las placas de membrana.

[0062] Las placas de membrana de oxido de aluminio utilizadas se muestran en la Fig. 3. En la imagen izquierda se reconocen cada vez las salidas de mas canales en las membranas. Los canales sirven para el transporte de las aguas residuales limpiadas. En la imagen derecha se muestra un recorte microscopico de una seccion transversal a traves de una de las placas de membrana. En la zona subyacente (oscura) se ve la estructura a grano grueso relativamente de la ceramica porosa de la placa de membrana. Arriba (clara) se ve la estructura esencialmente mas fina de un revestimiento fino sobre la ceramica porosa.

Ejemplo 2

[0063] Sobre una placa de membrana ha sido simulada a traves de la aplicacion de un fino film de hidroxido de hierro una capa superficial de microorganismos. La placa de membrana ha sido usada a continuacion por un periodo de 62 horas en un tanque de lodos activos llenado con cuerpos formados (K1 Biofilm Carrier Elements de la companfa Kaldness, 3103 Tonsberg, Noruega; vease Fig. 1) de un implante de prueba. Despues de este periodo el estrato de hidroxido de hierro era despegado sustancial y completamente de la placa de membrana a traves de abrasion. Un test de confrontacion sin cuerpos formados sin embargo no ha mostrado ningun desprendimiento de la capa superficial simulada.

Ejemplo 3

[0064] Membranas de la operacion de filtracion convencional (sin cuerpos formados, limpiadas solo con aireacion, vease Fig. 4) han sido usadas despues de cuatro meses de filtracion en lodos activos para tests para la separacion de los estratos de cubierta. Los tests han sido efectuados cada vez mas veces con membranas con dimensiones diversas de los poros (200 nm y 300 nm).

[0065] Para este objetivo las membranas revestidas con microorganismos con una capa superficial fina que era viscosa han sido introducidas en un implante de prueba accionado segun el metodo WSB® que era llenado con cuerpos formados (K1 Biofilm Carrier Elements de la companfa Kaldness, 3103 Tonsberg, Noruega; vease Fig. 1). En el accionamiento las superficies de las membranas fueron expuestas continuamente a golpes de los cuerpos formados. Despues de 66 horas las membranas han sido nuevamente retiradas y examinadas. La capa superficial que era viscosa habfa desaparecido completamente.

[0066] Durante el funcionamiento en el implante de prueba ha sido medida continuamente la permeabilidad de las membranas. Para membranas con 200 nm de dimension de los poros como tambien para aquellas con 300 nm de dimension de los poros ha sido medido a partir de un valor inicial un aumento continuo de la permeabilidad.

Despues de aprox. 48 la permeabilidad habfa alcanzado en ambos casos un valor maximo y permanece constante posteriormente. Para las membranas con 200 nm de dimension de los poros resulto del aumento de la permeabilidad un aumento de la produccion de aprox. 61%, para membranas con 200 nm de dimension de los poros ha sido constatado incluso un aumento de la produccion de casi 80 %.

[0067] Los resultados de las medidas se representan en la fig. 5. En el diagrama se aplican la permeabilidad [l/m2 *h*bar] y el aumento del rendimiento [%] contra el tiempo de prueba [h]. La lfnea continua superior (clara) describe la modificacion de la permeabilidad de la membrana con 300 nm de dimension de los poros. La lfnea continua inferior

(oscura) indica analogamente la modificacion de la permeabilidad de la membrana con 200 nm de dimension de los poros. Las lmeas trazadas indican cada vez la marcha del aumento del rendimiento para las diversas membranas.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

REIVINDICACIONES

1. Depurador, en particular depurador pequeno, con al menos un tanque de lodos activos para aguas residuales y/o con al menos un tanque de purificacion posterior para aguas residuales, donde el tanque de lodos activos y / o el tanque de purificacion posterior se llenan con cuerpos formados a base de material plastico que flotan libremente en las aguas residuales con una diagonal espacial maxima entre 0,1 cm y 10 cm, caracterizado por el hecho de que el depurador presenta al menos un dispositivo de filtracion para la depuracion de aguas residuales que comprende al menos dos placas de membrana dispuestas esencialmente en paralelo la una de la otra hechas de una ceramica porosa con un espesor de entre 0,15 mm y 20 mm y poros con un diametro de entre 100 nm y 10 pm, que se sumergen al menos parcialmente en al menos un tanque de lodos activos y/o en al menos un tanque de purificacion posterior, de modo que la superficie de las membranas puede entrar inmediatamente en contacto con los cuerpos formados libremente flotantes, donde las placas de membrana presentan un revestimiento que comprende un estrato de separacion con poros con un diametro de entre 1 nm y 1400 nm y que consiste al menos parcialmente en partfculas en nanoescala del grupo que consiste en oxido de aluminio, oxido de circonio y partfculas de oxido de titanio con una dimension media de las partfculas < 100 nm.
2. Depurador segun la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que en el caso de los cuerpos formados se trata de cuerpos formados a base de polietileno.
3. Depurador segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que los cuerpos formados en el tanque de purificacion posterior no son idoneos como soportes para microorganismos, presentan en particular propiedades biocidas.
4. Depurador segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que la diagonal espacial maxima de los cuerpos formados es de entre 0,5 cm y 5 cm, en particular entre 0,5 cm y 2 cm.
5. Depurador segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que la distancia entre placas de membrana adyacentes corresponde preferiblemente al menos a la diagonal espacial maxima de los cuerpos formados, preferiblemente supera a esta en al menos 5%, preferiblemente en al menos 25%, en particular en mas de 100%, de modo que los cuerpos formados pueden deslizarse entre placas de membrana adyacentes y pueden entrar en contacto inmediato con las superficies opuestas de las placas de membrana adyacentes.
6. Depurador segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el revestimiento comprende al menos un estrato ulterior poroso que esta dispuesto entre la placa de membrana y el estrato de separacion.
7. Depurador segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que la ceramica porosa de la placa de membrana presenta poros con un diametro entre 500 nm y 3 pm.
8. Depurador segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el estrato de separacion presenta poros con un diametro entre 50 nm y 300 nm, particularmente preferible entre 200 nm y 300 nm.
9. Depurador segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que la distancia entre al menos dos placas de membrana dispuestas esencialmente paralelas entre ellas es sustancialmente siempre la misma.
10. Depurador segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que las placas de membrana presentan un espesor entre 0,5 mm y 10 mm, en particular de aprox. 6 mm.
11. Proceso de limpieza para aguas residuales en un depurador, que comprende una limpieza biologica de las aguas residuales a traves de microorganismos en al menos un tanque de lodos activos y uno de purificacion posterior de las aguas residuales en al menos un implante de depuracion, donde los microorganismos se separan con un depurador segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes.