ES2610965T3 - Reactor y procedimiento mejorados de purificación biológica de aguas residuales - Google Patents

Abstract

Un reactor de purificación biológica que comprende un espacio para la expansión y eliminación de lodo (2) con un volumen V en la parte inferior de dicho reactor; un sistema de inyección de gas (4) situado en un área inferior cercana a la parte inferior de dicho espacio para la expansión y eliminación de lodo (2); un sistema de inyección de fluido (3) situado en la parte inferior de dicho espacio para la expansión y eliminación de lodo (2), o encima del mismo; y un filtro biológico, en el que dicho filtro biológico comprende un lecho empaquetado de partículas (5) retenidas en una parte inferior de dicho reactor mediante un techo de retención perforado (6) contra el desplazamiento ascendente, y un volumen de partículas móviles (10) situadas bajo el lecho empaquetado de partículas (5) y en el interior de dicho espacio para la expansión y eliminación de lodo (2) y encima de la parte inferior de dicho espacio para la expansión y eliminación de lodo; en el que las partículas de dicho lecho empaquetado (5) y el volumen de las partículas móviles (10) son portadores para la película microbiana, en el que las partículas móviles (10) tienen una densidad entre 900 y 1200 kg/m3, preferentemente entre 920 y 980 kg/m3, en el que las partículas del lecho empaquetado (5) tienen un tamaño granulométrico de 2 a 6 mm y una densidad que varía entre 15 y 100 kg/m3, en el que las partículas móviles (10) son portadores huecos que comprenden un área de superficie protegida que se protege contra la colisión con las superficies de otros elementos portadores, en el que el tamaño de las partículas del lecho empaquetado es mayor que los pasajes de flujo internos más grandes de las partículas móviles (10), en el que el volumen V del espacio para la expansión y eliminación de lodo (2) se encuentra entre el 30 % y el 80 %, preferentemente entre el 30 % y el 55 %, del volumen total debajo del techo de retención perforado (6) del reactor de purificación biológica, en el que del 20 % al 70 %, preferentemente del 30 % al 65 %, del volumen V del espacio para la expansión y eliminación de lodo (2) se rellena con partículas móviles (10) y en el que el sistema de inyección de fluido (3) situado en o por encima de dicho espacio para la expansión y eliminación de lodo (2) comprende orificios (15), en el que tamaño de los orificios (15) se selecciona para que sea menor que el tamaño seleccionado de las partículas móviles (10), de manera que las partículas puedan retenerse por los orificios.

Description

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DESCRIPCION

Reactor y procedimiento mejorados de purificacion biologica de aguas residuales Campo de la invencion

La presente invencion se refiere al area de purificacion biologica de aguas residuales, espedficamente a las aguas residuales municipales, aguas residuales industrials y agua y agua de distribucion que se van a transformar en agua potable. En particular, se refiere a un proceso de purificacion, en donde el agua que va a ser tratada y el gas oxigenado se envfan en corrientes paralelas ascendentes en el mismo reactor o filtro biologico que comprende un lecho empaquetado y un volumen de portadores moviles como un material de filtracion biologico.

Antecedentes de la invencion

Se conoce que el tratamiento biologico, por ejemplo de agua, consiste en degradar las impurezas organicas mediante la accion de una biomasa purificadora que se encuentra libre o fija y que contiene una diversidad de microorganismos tales como bacterias, levaduras, protozoos, metazoos, etc. En el procedimiento que utiliza biomasa libre, como lodos activados, es imposible alcanzar una alta concentracion de las diversas especies de microorganismos que tienen poca capacidad de sedimentacion, ya que la concentracion de la biomasa se obtiene mediante sedimentacion. Por lo tanto, el procedimiento esta limitado en lo que se refiere a la carga aplicable en terminos de demanda biologica de oxfgeno (BOD, por sus siglas en ingles) y demanda qrnmica de oxfgeno (COD, por sus siglas en ingles). En un sistema con una biomasa fija, la concentracion de la biomasa (con las bacterias) se obtiene al hacer que las bacterias se adhieran a un medio portador. De este modo, la capacidad de sedimentacion ya no es el criterio esencial y esta tecnica posee un potencial de purificacion mucho mayor que aquel de los procedimientos habituales.

Entre los procedimientos mas eficaces que se basan en el principio de purificacion con biomasa fija, se pueden mencionar particularmente aquellos patentados y desarrollados por el solicitante, en un solo reactor de flujo ascendente de un lecho granular constituido por dos zonas con diferente granulometna y distintas caractensticas biologicas (patentes francesas n.° 76 21246, publicada con el n.° 2 358 362; n.° 78 30282, publicada con el n.° 2 439 749; n.° 86 13675, publicada con el n.° 2 604 990).

En las denominadas tecnicas con biomasa libre, se hara referencia especialmente a procedimientos que utilizan lechos fluidizados, en donde el material que se utiliza como filtro biologico consiste en productos que tienen una densidad menor que 1, tales como, por ejemplo, polfmeros expandidos, de acuerdo con procesos que actualmente son de dominio publico (patente francesa n.° 1 363 510 con fecha de 1963; patente de Reino Unido n.° 1 034 076 con fecha de 1962), cuyas diversas modalidades han dado origen a un gran numero de patentes de invencion (patentes francesas n.os 330 652, 2406 664, 2 538 800; patente estadounidense n.° 4 256 573; patente japonesa n.° 58-153 590, etc.).

El uso de estos materiales flotantes y de lechos granulares fluidizados es prometedor en sf mismo, pero conlleva una serie de dificultades y a menudo presenta inconvenientes. Por ejemplo, si se fluidifican materiales mas pesados que el agua (tal como arena o materiales similares), entonces se requiere una considerable entrada de energfa para bombear el lfquido y es diffcil controlar la contencion de los materiales en el interior del reactor. Para resolver este inconveniente de consumo de energfa, se ha propuesto el uso de un lecho fluidizado con materiales ligeros que tenga una densidad menor que el agua, con una insuflacion de aire en la base del lecho pero con un suministro de agua descendente (patente estadounidense n.° 4 256 573 y patente japonesa n.° 58 153590 anteriormente mencionadas). Sin embargo, a partir de una determinada velocidad de flujo descendente del agua, las burbujas de aire se atrapan en el interior del material, o bien son arrastradas por el flujo lfquido y no es posible airear el reactor de manera adecuada. El documento JP06-023382 revela un aparato de filtracion biologica que usa un lecho granular fluidizado hecho de partfculas que tienen una gravedad de aproximadamente 0,9 a 1,4 y un tamano de 10 mm o superior que no es muy compacto. Esto permite la formacion de vfas a traves de dicho lecho que permiten las perdidas de aire.

Las dificultades de la tecnica anterior se han resuelto mediante el desarrollo de un sistema que se describe en la solicitud EP0504065 del solicitante, en donde en un solo reactor o filtro biologico con corrientes paralelas ascendentes de agua y gas, los medios filtrantes y el medio de soporte bacteriano utilizados es un lecho fijo de partfculas que tienen una densidad menor que el agua, con una densidad aparente de 35 a 65 kg/m3. En particular, se prefiere el uso de esferas de poliestireno expandido con un tamano granulometrico que vane de 2 mm a 6 mm y con una gravedad espedfica aparente de al menos 0,035. En la practica, el rango de gravedad espedfica aparente esta preferentemente entre 0,035 y 0,065.

El reactor del documento EP0504065 comprende, de la parte inferior a la superior: una zona para la expansion y eliminacion de lodo de los medios y la sedimentacion de lodo aflojado; al menos un dispositivo de inyeccion de aire; una zona de material de filtracion constituida por una capa de las partfculas ligeras anteriormente mencionadas, un techo de hormigon u otro material perforado, y, finalmente, en la parte superior del reactor, una zona de almacenamiento de agua de lavado, en cuya punta esta prevista la eliminacion del efluente tratado.

Otro reactor desarrollado por el solicitante se describe en el documento EP0347296, en donde el reactor esta equipado con un lecho fluidizado inferior y un lecho fijo superior para la filtracion. Las partfculas de los lechos se

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componen de partfculas expandidas que tienen una densidad menor que 1. Las partfculas del lecho fijo son mas pequenas y mas ligeras que las del lecho fluidizado.

En este sistema tambien se utiliza un solo reactor o filtro biologico con corrientes paralelas ascendentes de agua y gas oxigenado. Para la combinacion de los dos lechos superpuestos anteriormente mencionados, el proceso de acuerdo con el documento EP0347296 incorpora materiales que son mas ligeros que el agua pero cuyas propiedades de granulometna, densidad y altura de lecho vanan, de tal manera que se obtiene, por un lado, una fluidificacion del lecho inferior durante la inyeccion de gas oxigenado sin la alteracion considerable del lecho superior y, por otro lado, una reclasificacion “automatica” de las dos capas o lechos durante la fase en la que los materiales ligeros se expanden cuando se lavan con una contracorriente.

En reposo, estas dos capas de materiales mas ligeros que el agua se adhieren una a la otra debido a sus densidades diferentes. Esta clasificacion se mantiene mientras el filtro se lava con la contracorriente. Cuando se introduce aire en la base del filtro mediante un dispositivo de difusion, la mezcla de aire y agua que pasa a traves de los materiales tiene una densidad similar a las partfculas de la capa inferior anteriormente mencionada. En este caso, el lecho inferior se fluidifica por el movimiento ascendente de las burbujas de gas oxigenado, lo que ocasiona un intercambio intensivo entre los gases, el agua que va a ser tratada y la “biopelfcula” que se adhiere a las partfculas del lecho.

Para el lecho fluidizado inferior, la granulometna puede variar de 3 a 15 mm, la masa volumetrica por lo general se encuentra entre 300 y 800 g/l y la altura del lecho vana de 0,2 a 2 metros, dependiendo del tipo de reactor utilizado; en el lecho fijo superior, el diametro medio de las partfculas ligeras es de 1 a 10 mm, mientras que la masa volumetrica vana de 20 a 100 g/l y la altura puede variar de 0,5 a 3 metros. Finalmente, en el caso de la variacion anteriormente mencionada, la capa superior que se superpone al lecho superior comprende partfculas que tienen un tamano de 3 a 20 mm, que tienen una masa volumetrica de 10 a 50 g/l y una altura o grosor de 0,10 a 0,50 metros.

Las partfculas de materiales ligeros que pueden utilizarse como un medio filtrante/soporte bacteriano son materiales de plastico expandido, materiales de celulas cerradas hechos de poliolefinas, poliestireno, polfmeros y copolfmeros de caucho sintetico, etc.; materiales minerales ligeros tales como arcilla o esquisto expandido, o productos celulosicos tales como partfculas de madera, por ejemplo. Los granulados de estos materiales pueden adoptar diversas formas tales como, de manera favorable: esferas, vainas cilmdricas, etc. En la practica, para la ejecucion efectiva del proceso, es importante que las densidades de las partfculas ligeras utilizadas en el contexto de la invencion sean cada vez menores a medida que se desplazan de la capa inferior (lecho fluidizado) a la capa superior y, posteriormente, a la capa de soporte anteriormente mencionada. Por ejemplo, los intervalos de densidad pueden ser, respectivamente: 0,5 a 0,8 (lecho fluidizado); 0,3 a 0,1 (lecho fijo) y 0,005 a 0,08 (lecho de soporte superior).

En otra aplicacion del documento FR2741872, el solicitante describe otro reactor de tratamiento de agua en el que se combinan un lecho fijo y un lecho fluidizado. El reactor tiene una primera zona de filtracion de material de PVC ngido con una estructura tridimensional fija y una segunda zona de filtracion llena de material de relleno tal como, por ejemplo, esferas de poliestireno, que tiene una densidad menor que la del agua y esta fijo. Debido a que un problema frecuente de tales reactores es la perdida de partfculas durante el retrolavado en contracorriente, este reactor proporciona un espacio entre las dos zonas que permite la expansion del lecho fijo de la segunda zona de filtracion durante el lavado. En este espacio se colocan medios de inyeccion de oxfgeno. Por lo tanto, se inyecta oxfgeno solo por encima de la primera zona, la cual permanece anoxica. El aire solo entra en la segunda zona. En este reactor se combinan dos zonas diferentes, una para desnitrificacion y la otra para nitrificacion.

Las partfculas que se utilizan en estos biorreactores no proporcionan ningun area de superficie protegida para el crecimiento de la biopelfcula en las partfculas, ya que las partfculas utilizadas son partfculas esfericas pequenas. Por lo tanto, la biopelfcula puede crecer solo sobre la superficie de las partfculas esfericas, la cual no esta protegida contra algun dano que pueda ocasionarse por la colision de las partfculas esfericas.

A diferencia de lo anterior, los portadores que se describen en el documento EP0750591 son grandes y proporcionan una superficie amplia para la biopelfcula, protegida contra el desgaste, sin que la eficacia del proceso se reduzca demasiado por una limitacion de oxfgeno aun mayor de la biopelfcula que en los portadores pequenos disponibles.

Los elementos portadores grandes del documento EP0750591 tienen una estructura similar a una rueda de turbina con paredes internas radiales que se interconectan mediante anillos externos y que forman diversos pasajes axiales. De este modo, la amplia area de las superficies internas del portador se encuentra protegida del desgaste contra las superficies de otros portadores. Ademas, los pasajes de flujo permiten una adecuada circulacion directa del agua. Otros portadores adecuados se describen en los documentos EP 1340720 y EP05785314.

Los elementos portadores del documento EP0750591 tienen una densidad cercana a la densidad del agua, de tal manera que los portadores con la biopelfcula se mantienen suspendidos y en movimiento en el agua en el reactor. Esto evita que el agua permanezca estacionaria en los portadores y garantiza el paso del aire a traves de los pasajes internos del portador.

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Los solicitantes de la presente invencion han combinado las ventajas de la configuracion de sus reactores anteriores con las ventajas del tipo de portadores que se describen, por ejemplo, en los documentos EP0750591, EP1340720 y EP05785314 para proporcionar un procedimiento mejorado para la purificacion de agua que presenta un rendimiento mucho mayor. Al mismo tiempo, el objeto de la presente invencion es ofrecer un reactor que no presente un aumento de volumen al ofrecer un mayor rendimiento.

La solucion proporcionada es un reactor mejorado y un procedimiento para la purificacion biologica de aguas residuales de acuerdo con la presente invencion, tal como se describe mas adelante.

Sumario de la invencion

La presente invencion se refiere a un reactor de purificacion biologica que comprende un espacio para la expansion y eliminacion de lodo con un volumen V, un sistema de inyeccion de gas situado en un area inferior cercana a la parte inferior de tal espacio para la expansion y eliminacion de lodo, un sistema de inyeccion de fluido situado en la parte inferior de tal espacio para la expansion y eliminacion de lodo, o encima del mismo, y un filtro biologico. El filtro biologico comprende un lecho empaquetado de partfculas retenidas en una parte inferior de tal reactor mediante un techo de retencion perforado contra el movimiento ascendente, y un volumen de partfculas moviles situadas en el interior de tal espacio para la expansion y eliminacion de lodo y encima de la parte inferior del espacio para la expansion y eliminacion de lodo.

Las partfculas de tal lecho empaquetado y de tal volumen de partfculas moviles son portadores para la pelfcula microbiana.

Las partfculas moviles tienen una densidad entre 900 y 1200 kg/m3, preferentemente entre 900 y 980 kg/m3 Las partfculas del lecho empaquetado (5) tienen un tamano granulometrico de 2-6 mm y una densidad que oscila entre 15 y 100 kg/m3. Las partfculas moviles son portadores huecos que comprenden un area de superficie protegida que se protege contra la colision contra las superficies de otros elementos portadores. El tamano de las partfculas del lecho empaquetado es mayor que los pases de flujo interiores mas grandes de las partfculas moviles. El volumen V del espacio para la expansion y eliminacion de lodo se encuentra entre el 30 y el 80 %, preferentemente entre el 30 y el 55 %, del volumen total bajo el techo de retencion perforado del reactor de purificacion biologica. Del 20 al 70 %, preferentemente del 30 al 65 %, del volumen V del espacio para la expansion y eliminacion de lodo (2) se rellena con las partfculas moviles (10).

En otra modalidad de la presente invencion, las partfculas moviles tienen un area de superficie espedfica total de entre 500 y 1800 m2/m3 y un intervalo preferente de entre 600 y 1400 m2/m3 de volumen de elemento de partfcula y pasajes de flujo disenados para permitir la circulacion adecuada de agua y gas a traves de los portadores. La unidad “area de superficie por volumen de elemento de partfcula”, tal como se utiliza en este documento, significa que la superficie de la partfcula movil se divide con el volumen de la partfcula en sf. En esta aplicacion, no se refiere a la unidad “area de superficie por volumen aparente de las partfculas” que comunmente se utiliza en descripciones comerciales de las caractensticas de tales portadores.

Ademas, las partfculas moviles tienen preferentemente un area de superficie muy protegida de entre 300 y 1600 m2/m3 y un intervalo preferente de entre 500 y 1200 m2/m3 de volumen de elemento de partfcula. Su longitud y anchura pueden variar entre 10 y 70 mm, siendo preferente un intervalo entre 20 y 45 mm. Su grosor vana entre 1 y 30 mm, siendo preferente un intervalo entre 3 y 20 mm.

En una modalidad preferente de la presente invencion, el volumen V del espacio para la expansion y eliminacion de lodo representa entre el 30 % y el 80 %, preferentemente entre el 30 y el 55 %, del volumen total debajo del techo de retencion perforado del reactor de purificacion biologica. En una modalidad, del 20 % al 70 %, preferentemente del 30 al 65 %, de este volumen V se rellena con las partfculas moviles.

En otra modalidad preferente, las partfculas del lecho empaquetado son partfculas expandidas que tienen una densidad de 35 a 90 kg/m3, mas preferentemente de 60 a 90 kg/m3. Se prefiere un tamano granulometrico mayor a 3 mm para evitar la obstruccion de las partfculas moviles por las partfculas del lecho empaquetado.

En otra modalidad preferente, el sistema de inyeccion de fluido comprende orificios. El tamano de los orificios se selecciona para que sea menor que el tamano seleccionado de las partfculas moviles de manera que las partfculas no pueden pasar a traves de los orificios y se retienen por el sistema de purificacion biologica.

En una modalidad preferente, el reactor de purificacion biologica comprende un segundo sistema de inyeccion de gas, que esta situado en el interior del lecho empaquetado de partfculas.

Ademas, la presente invencion se refiere a un procedimiento para la purificacion biologica de aguas residuales que comprende la primera etapa de suministrar un reactor de purificacion biologica tal como se describe anteriormente.

La segunda etapa del procedimiento de la presente invencion consiste en hacer pasar agua que va a ser purificada de manera biologica en sentido ascendente a traves de tal reactor y a traves del volumen de portadores moviles y del lecho empaquetado que constituye tal filtro biologico y, de manera simultanea, inyectar gas en el espacio para la expansion y eliminacion de lodo y hacer pasar tal gas en sentido ascendente en una direccion del flujo de corriente

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paralela con tal agua que va a ser purificada de manera biologica a traves de tal filtro biologico.

La tercera etapa del procedimiento de la presente invencion consiste en realizar de manera periodica el retrolavado de tal lecho empaquetado y del volumen de portadores moviles mediante el uso de una descarga rapida, en una direccion del flujo en contracorriente, del agua tratada y almacenada en una parte superior de tal reactor.

En una modalidad del procedimiento de la presente invencion, cuando el reactor de purificacion biologica comprende un segundo sistema de inyeccion de gas situado en el interior del lecho empaquetado de partfculas, se inyecta gas dentro de lecho empaquetado a traves del segundo sistema de inyeccion de gas.

En una modalidad preferente del procedimiento, la etapa de retrolavado se lleva a cabo a un caudal de descarga de agua de 30 a 100 m/h. Es posible que durante el retrolavado se inyecte gas para mejorar el aflojamiento del exceso de lodo biologico. La inyeccion de gas se lleva a cabo de manera secuencial a una velocidad de flujo de aire de 10 a 100 m/h, preferentemente de 10 a 40 m/h, en la que estas secuencias de gas pueden inyectarse o bien alternando con la abertura de la valvula de agua de retrolavado o bien simultaneamente mientras la valvula de agua de retrolavado esta abierta.

En una modalidad, el procedimiento ademas comprende la etapa de llevar a cabo, de manera periodica, operaciones breves de minilavado por descarga de agua para aflojar los solidos suspendidos en el interior del lecho empaquetado y el volumen de partfculas moviles y permitir una operacion mas larga entre dos ciclos de retrolavado.

La presente invencion ademas se refiere a una planta de tratamiento de agua que comprende una o mas batenas de biorreactores, tal como se describe anteriormente. Cada batena de biorreactores comprende de 1a 20 que operan en paralelo. Para un buen funcionamiento, se prefiere la aplicacion de 4 a 14 biorreactores en una batena que operen en paralelo.

La planta de tratamiento de agua de acuerdo con la presente invencion puede comprender entre 1 a 10 batenas de biorreactores.

En otra modalidad, la operacion de retrolavado en la planta de tratamiento de agua se lleva a cabo para un biorreactor por batena a la vez. El uso de varias batenas permite realizar la operacion de retrolavado de mas de un biorreactor a la vez aunque solo se puede realizar el retrolavado de un biorreactor por batena a la vez.

Breve descripcion de los dibujos

La Figura 1 muestra una vista en seccion de un biorreactor de acuerdo con la tecnica anterior del documento EP0504065.

La Figura 2 muestra una vista en seccion de un biorreactor de acuerdo con una modalidad de la presente invencion.

La Figura 3 muestra una vista en seccion de una modalidad preferente de los portadores huecos que se utilizan para conformar el volumen de partfculas moviles en la presente invencion.

Las Figuras 4A y B muestran una vista en perspectiva de la parte inferior del biorreactor y sus sistemas alternativos de inyeccion de fluido.

La Figura 5 muestra una vista en seccion de un biorreactor de acuerdo con una modalidad de la presente invencion.

Descripcion detallada de la invencion

De acuerdo con las figuras proporcionadas, el biorreactor 1 de la tecnica anterior que se muestra en la Figura 1 y los biorreactores 1' y 1'' de acuerdo con dos modalidades preferentes de la presente invencion que se muestran en las Figura 2 y 5 comprenden en su parte inferior el espacio 2 para la expansion y eliminacion del lodo, el sistema de inyeccion de fluido 3, el sistema de inyeccion de gas 4 y el lecho empaquetado 5 retenido mediante la placa perforada 6 que funciona como un techo; y, finalmente, la zona libre superior 7 que funciona como una reserva de lavado, en donde el agua tratada se elimina a traves de la salida 8.

El sistema de inyeccion de fluido 3 funciona al mismo tiempo que el sistema para la salida de lodo durante la operacion de retrolavado del biorreactor, tal como se indica por las flechas en ambas direcciones en las Figuras 1, 2, 4A, 4B y 5.

El lfquido que va a ser tratado llega a traves de la entrada 9 y se introduce a traves de la valvula 12 en la zona 2 mediante el sistema de inyeccion de fluido 3 situado debajo del dispositivo de inyeccion de gas 4. Cuando el dispositivo de inyeccion de gas 4 introduce el gas, se obtiene un intercambio intensivo entre el gas, el agua que va a ser tratada y la biopelfcula que se adhiere a las partfculas. Durante esta operacion, el lecho empaquetado 5 permanece en un estado no turbulento y, por lo tanto, es un “lecho fijo”.

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Ahora, con referencia a las Figuras 2 y 5, en el biorreactor de la presente invencion, el espacio 2 para la expansion y eliminacion del lodo se rellena parcialmente con portadores huecos 10. Estos forman lo que en la presente invencion se refiere como un “volumen de partfculas moviles”. Sin embargo, ademas de lo que se describe anteriormente para el lecho empaquetado 5, este volumen de partfculas moviles no forma un lecho fijo, sino que los portadores huecos 10 pueden desplazarse libremente. Esto significa que cuando se introduce gas en la base mediante el sistema de inyeccion de gas 4, el volumen de partfculas moviles estara en un estado turbulento y la corriente hara que los portadores huecos 10 cambien de lugar en el espacio 2. Ademas, debido al hecho de que estos portadores huecos 10 tienen pasajes de circulacion directa, no solo el agua y el gas cambian de lugar los portadores en el espacio 2, sino que tambien fluyen a traves de los portadores huecos 10, de tal manera que todas las areas de superficie internas de estos portadores huecos 10 estaran en contacto con el agua y el gas. Esto potencia al maximo el contacto del agua que va a ser tratada con la superficie de la biopelfcula que esta presente en todas las superficies, ya sean superficies internas o externas, de los portadores huecos 10. Las superficies internas de los portadores huecos se refieren como el “area de superficie protegida” para enfatizar el hecho de que estas superficies no se vean danadas por el libre desplazamiento de los portadores en el agua y sus colisiones resultantes. A diferencia de lo anterior, existe el “area de superficie total”, la cual se refiere al area de superficie total que se encuentra disponible para la formacion de biopelfcula sobre los portadores huecos 10 y, de este modo, incluye todas las superficies internas y externas.

Ahora, con referencia de nuevo a ambas Figuras 1, 2 y 5, debido a la acumulacion de solidos suspendidos y al crecimiento biologico en el interior del lecho empaquetado 5 y de los portadores huecos 10, el material se obstruye gradualmente. Al aumento de la perdida de carga puede seguir la medicion manometrica o el aumento del nivel de lfquido en la carga o en la columna de medicion de perdida de carga en la entrada 9.

Cuando se alcanza un valor de perdida de carga predefinido, se inicia el lavado del lecho. El lavado se refiere a la eliminacion del exceso de lodo de las partfculas del filtro biologico, el cual sale del biorreactor a traves del sistema de tubena/canalizacion situado en la parte inferior del reactor. Este sistema de tubena se conecta a una valvula de descarga 11. Para iniciar el lavado, la valvula 12 se cierra y la valvula 11 se abre hasta una posicion predefinida hasta que se obtiene la velocidad deseada de lavado. La descarga rapida, en una direccion de flujo en contracorriente, del lfquido tratado y almacenado en la parte superior 7 del reactor permite la expansion del material del lecho empaquetado 5. Para el tamano granulometrico y la densidad del material del lecho empaquetado 5, tal como se define anteriormente, se elige una velocidad de lavado de 30 a 100 m/h. Esta velocidad de lavado es igualmente adecuada para los portadores huecos 10 situados en el espacio para la expansion y eliminacion de lodo 2.

El volumen de la zona de expansion normal necesaria para el lecho empaquetado 5 durante el retrolavado es menor que el volumen del espacio para la expansion y eliminacion de lodo 2.

Esto significa que durante el retrolavado, los portadores huecos 10 que se desplazan libremente cambiaran de lugar, desplazandose principalmente hacia la parte inferior del reactor, dejando asf suficiente espacio para que las partfculas del lecho empaquetado se fluidifiquen sin limitar su desplazamiento. El desplazamiento de los portadores huecos 10 hacia la parte inferior puede, ademas, “comportarse” como una red de proteccion adicional en aquellos casos muy inusuales en los que las partfculas del lecho empaquetado 5 situados encima se desplacen mas abajo hacia el sistema de salida de lodo 3.

Tal como se describe anteriormente, se entendera que el sistema de inyeccion de fluido 3 funciona al mismo tiempo que el sistema para la salida de lodo durante la operacion de retrolavado del biorreactor, tal como se indica por las flechas en ambas direcciones en las Figuras 1, 2, 4A, 4B y 5.

El espacio 2 por lo general cuenta con un volumen relativamente elevado en comparacion con el volumen total debajo del techo de retencion perforado del reactor de purificacion biologica de alrededor del 30 % al 50 % en las soluciones de la tecnica anterior para evitar la perdida de partfculas durante el proceso de retrolavado. Sin embargo, en la presente invencion, este espacio se utiliza con mayor eficacia al llenar del 20 % al 70 %, preferentemente del 30 al 65 %, de este volumen con los portadores huecos 10, proporcionando asf una mayor superficie biologicamente activa al mismo tiempo que se mantiene el mismo volumen total del biorreactor. Tomando en cuenta las soluciones de la tecnica anterior, se esperana que al reducir al mmimo el volumen del espacio libre 2 se tendna una perdida mayor de partfculas del lecho empaquetado durante el retrolavado, ya que por lo general se considera que este espacio es necesario para la expansion de las partfculas del lecho empaquetado durante el retrolavado, tal como se describe anteriormente. Sin embargo, de acuerdo con la presente invencion, los portadores huecos 10 se retienen en el reactor mediante el sistema de inyeccion de fluido 3 debido al hecho de que el tamano seleccionado de los orificios 15 (mostrados en las Figuras 4A y 4B) del sistema de inyeccion de fluido 3 es menor que el diametro mas pequeno de los portadores huecos utilizados. De este modo, el sistema de inyeccion de fluido 3 funciona de manera simultanea como una red de proteccion que evita que los portadores huecos 10 se salgan del reactor durante el lavado. El tamano preferente para los orificios 15 del sistema de inyeccion de fluido 3 vana de 6 a 60 mm de diametro.

Al mismo tiempo, los portadores huecos 10 que se desplazan hacia abajo durante el retrolavado actuan como una red de proteccion adicional para las partfculas del lecho empaquetado 5, evitando que estas lleguen al sistema de

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salida de lodo 3. Para el buen funcionamiento del reactor de la presente invencion, es muy importante que los portadores huecos proporcionen esta barrera adicional que evita que las partfculas del lecho empaquetado 5 salgan del reactor. En este sentido, es sumamente importante seleccionar con atencion la combinacion correcta de los portadores huecos y de las partfculas para el lecho empaquetado. Las partfculas del lecho empaquetado tienen que seleccionarse de tal manera que estas no puedan entrar a los pasajes de flujo internos de los portadores huecos, lo cual ocasionana la obstruccion de los portadores huecos y una disminucion de la eficacia del reactor. Esto significa que el tamano de las partfculas del lecho empaquetado tiene que ser mayor que el pasaje de flujo interno mas grande presente en los portadores huecos, o viceversa, que los portadores huecos tienen que seleccionarse de tal manera que sus pasajes de flujo internos sean mas pequenos que la partfcula mas pequena del lecho empaquetado.

Otro parametro importante que debe considerarse al seleccionar portadores huecos y partfculas adecuados para el lecho empaquetado es la densidad de las partfculas. Como la densidad depende de la temperatura y la presion, los intervalos de densidad de esta aplicacion se determinan 4 °C y a presion atmosferica normal. Tal como se describe anteriormente, la densidad de las partfculas huecas vana de 900 a 1200 kg/m3, preferentemente entre 920 v 980 kg/m3. Ademas, la densidad de las partfculas del lecho empaquetado se encuentra por debajo de 900 kg/m3, mas preferentemente por debajo de 500 kg/m3. Esto reducira al mmimo la combinacion de los dos tipos de partfculas durante la operacion normal y el retrolavado.

En una modalidad preferente, la densidad de las partfculas del lecho empaquetado vana de 15 a 100 kg/m3, preferentemente de 35 a 90 kg/m3, mas preferentemente de 60 a 90 kg/m3. Esta baja densidad garantiza que las partfculas del lecho empaquetado flotan en direccion ascendente hacia la superficie del agua si no se retienen. Asf, las partfculas vuelven muy rapidamente, en cuestion de segundos, a su ubicacion por debajo del techo de retencion tras el retrolavado, mientras que las partfculas huecas mas densas se mantienen suspendidas y en movimiento en el agua por debajo el lecho empaquetado. Ademas, debido a la baja densidad de las partfculas del lecho empaquetado, la fuerza ascendente de estas partfculas es muy alta. Por lo tanto, el lecho empaquetado es muy compacto y un lecho casi completamente fijo. Asf, la capacidad de filtracion de este lecho empaquetado es muy alta. Ademas, la diferencia de densidad entre los dos tipos diferentes de partfculas garantiza que la mezcla de los tipos de partfculas durante la operacion normal del reactor es extremadamente limitada.

En la presente invencion, para conseguir la organizacion de los dos tipos de partfculas y la formacion de un lecho empaquetado muy compacto, no es necesario un flujo adicional de aire o agua. Por lo tanto, no es necesario controlar y ajustar el flujo para mantener el propio biorreactor en un estado funcional. Asf, el flujo puede estar ajustado simplemente para conseguir una eficiencia optima del tratamiento del agua. En contraste con esto, los reactores convencionales de la tecnica anterior que contienen un lecho fijo y fluidizado de partfculas que tienen una densidad mas proxima a la densidad del agua, requieren normalmente un flujo adicional de aire o agua para mantener fluidizado el lecho inferior y empaquetado el lecho superior. Ademas, la reorganizacion de los dos lechos tras el retrolavado no se consigue tan rapidamente como en el caso del lecho empaquetado y los portadores moviles en la presente invencion.

Otra desventaja de usar partfculas que tienen una densidad mas proxima a la densidad del agua y, por consiguiente, que tienen un lecho fijo menos compacto, es que, al inyectar aire para la purificacion de aguas residuales, el aire inyectado puede formar “vfas” en el lecho fijado. Estas “vfas” disminuiran la eficacia del tratamiento del lecho fijo. Esto no ocurre en la presente invencion. Ademas, debido al hecho de que el lecho empaquetado es tan compacto, las burbujas de aire tardan mas en moverse a traves del lecho empaquetado. Esto aumenta el tiempo de la transferencia de oxfgeno desde al aire hasta el agua, aumentando asf la actividad de la biopelfcula.

Ahora, con referencia nuevamente a la operacion del biorreactor que se muestra en las Figuras 2 y 5, el rapido cambio a un flujo en contracorriente permite arrastrar los solidos almacenados en los espacios intersticiales y quitar el exceso de biomasa que se ha acumulado sobre la superficie de los materiales; sin embargo, el intervalo de velocidad antes mencionado permite preservar la biopelfcula activa sobre los materiales. Despues de drenar la reserva 7 y cerrar la valvula ll, es posible reanudar la alimentacion al abrir la valvula 12 con una carga similar a la utilizada antes del lavado.

Otra ventaja de usar un retrolavado a contracorriente es que las partfculas en la parte superior de lecho empaquetado no entran en contacto con las sustancias contaminantes, puesto que durante la operacion solo llega agua purificada a estas partes del lecho empaquetado, mientras que la mayor parte de las sustancias contaminantes permanece en la parte inferior durante la operacion. Entonces, durante el retrolavado, las sustancias contaminantes se vuelven a mover hacia abajo, de manera que la parte superior del lecho empaquetado tampoco se pone en contacto con las sustancias contaminantes durante el retrolavado. En contraste con esto, un retrolavado de corriente paralela pone en contacto todas las partfculas del lecho empaquetado con todas las sustancias contaminantes, disminuyendo asf la eficacia del lecho empaquetado. Ademas, las sustancias contaminantes llegan a y pueden obstruir el techo de retencion si se usa el retrolavado de corriente paralela. Durante el retrolavado de contracorriente, se preserva el techo de retencion.

De ser necesario, un reciclado del efluente purificado mediante una bomba puede permitir que la distribucion mejore o puede permitir el suministro de nitratos en la zona de prefiltracion.

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Para prolongar los periodos de tiempo entre los lavados, se pueden realizar operaciones muy breves de lavado por descarga de agua, de manera periodica, al abrir la valvula 11, para aflojar el material y permitir una penetracion mas profunda de las impurezas en el lecho de filtracion. Estas operaciones de minilavado tambien desobstruiran la parte inferior del filtro, el cual esta mas cargado de solidos suspendidos. Las operaciones rapidas de lavado por descarga de agua pueden llevarse a cabo de tal modo que se permita una perdida de carga equilibrada en toda la altura de los lechos de filtracion.

La inyeccion de gas secuencial puede mantenerse durante el lavado para ayudar a desobstruir el lecho empaquetado, asf como los portadores huecos. Las secuencias cortas de aire durante el retrolavado sacudiran los portadores huecos y evitaran su obstruccion. Las secuencias de aire pueden introducirse durante una pausa en la entrada de agua de lavado como se describe, por ejemplo, en la modalidad preferente mas adelante, o puede introducirse en secuencias mientras el agua de lavado corre continuamente.

En una modalidad preferente de la presente invencion, el procedimiento de retrolavado incluye las siguientes etapas:

a) Prelavado solo con agua

Esta operacion, durante la cual se desconecta el filtro, consiste en un prelavado (solo con agua) al abrir las valvulas de drenaje de agua de lavado durante un penodo predeterminado de tiempo, T0, para aflojar el lodo antes de inyectar el aire para la mezcla.

b) Aflojamiento del lodo solo con aire

Esta etapa, durante la cual se cierran las valvulas de drenaje de agua de lavado, consiste en inyectar aire en el sistema de aire para mezclar el exceso de lodo y aflojarlo. Esta etapa dura T2.

c) Pausa

Hacer una pausa para dejar que el material aflojado se asiente durante el tiempo T14.

d) Limpieza alternando fases de agua y aire Esta etapa consiste en la inyeccion sucesiva de:

- solo agua durante T1

- solo aire durante T2

- pausa durante T14

- solo agua durante T1

- solo aire durante T2

- pausa durante T14

Estas fases estan disenadas para aflojar todos los excesos de lodo y evacuarlo parcialmente hacia el medio de filtrado. Pueden anadirse fases de limpieza por arrastre de agua adicionales (tiempo preestablecido T1) y una fase de limpieza por arrastre de aire (tiempo preestablecido T2) y una pausa (tiempo preestablecido T14) para obtener un lavado mas a fondo.

e) Enjuague solo con agua

Esta fase consiste en evacuar el exceso de lodo residual con un flujo descendente de agua durante un tiempo T3.

La secuencia de retrolavado termina cuando ha transcurrido T3. Dependiendo de la velocidad de filtracion actual, el filtro o bien se vuelve a poner en modo de filtracion o bien se pone en modo de espera.

Una de las muchas ventajas del uso de portadores huecos que se desplazan libremente en lugar de un segundo lecho fluidizado o fijo en el reactor es que solo una perdida menor adicional de altura barometrica se introduce durante la operacion normal del biorreactor a traves de estos portadores moviles. Esto tiene como resultado un menor consumo de energfa para la aireacion del biorreactor.

Por ultimo pero no menos importante, los portadores huecos permiten una distribucion mejorada y un desplazamiento mas lento del gas en direccion ascendente hacia el lecho empaquetado, ya que las burbujas de gas se dividiran en burbujas mas pequenas al entrar en contacto con los portadores huecos que se desplazan libremente en la parte inferior del reactor. Esto garantiza el suministro mejorado de la biopelfcula con gas, lo que se traduce en una mayor eficacia del reactor.

Ademas, los portadores huecos reducen la obstruccion del lecho empaquetado con solidos totales en suspension (STS), puesto que la biomasa producida y acumulada en los portadores huecos se elimina durante el retrolavado. Ademas, puesto que llega menos COD al lecho empaquetado, el crecimiento de biomasa es mas lento en las partfculas del lecho empaquetado que en el biorreactor convencional como se muestra en la Figura 1, donde solo se usa un lecho empaquetado. Esto minimiza la frecuencia de retrolavado y, con ello, tambien la carga de agua de

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lavado que tiene que desecharse.

En la Figura 3 se muestra una vista lateral de un portador hueco ejemplar adecuado para su uso en la presente invencion. La estructura muestra las paredes internas y externas del portador que son adecuadas para el crecimiento de la biopelfcula. Como puede entenderse facilmente a partir de este dibujo, la biopelfcula que crece en las superficies internas del portador estara protegida contra danos ocasionados por la colision con otros portadores durante la operacion del biorreactor.

En las Figuras 4A y B se muestran dos sistemas alternativos de inyeccion de fluido. En la Figura 4A se muestra un sistema de inyeccion de fluido hecho de hormigon, el cual es de acuerdo con el sistema de inyeccion de fluido que se muestra en el biorreactor, en la Figura 2. El sistema de inyeccion de fluido puede estar hecho, por ejemplo, de hormigon o de otros materiales conocidos en la tecnica. En la parte inferior del biorreactor 13 se forman canales de entrada 14 con orificios 15. En la Figura 4B, la cual es una solucion alternativa, se introducen tubos 16 con orificios 15 en o por encima de la parte inferior del biorreactor. Estos tubos pueden estar hechos, por ejemplo, de acero o plastico, o de otros materiales adecuados conocidos en la tecnica. En ambas modalidades, los canales de entrada de agua tambien funcionan como canales de salida de lodo durante el retrolavado, tal como se indica por las flechas que senalan en ambas direcciones. El tamano seleccionado de los orificios 15 es mas pequeno que el tamano seleccionado de las partfculas moviles 10, de manera que las partfculas no pueden pasar a traves de los orificios 15 y se retienen por el sistema de inyeccion de fluido 3. Durante el retrolavado, cuando las partfculas moviles 10 se presionan hacia abajo en direccion de la parte inferior del reactor, se retienen por el sistema de inyeccion de fluido 3 evitando la perdida de las valiosas partfculas moviles 10.

La Figura 5 muestra una modalidad alternativa del reactor de la presente invencion, que funciona de la misma manera que el biorreactor que se muestra en la Figura 2, con la diferencia en que comprende un segundo sistema de inyeccion de aire 17 situado en el interior del lecho empaquetado 5. Cuando se opera el biorreactor y se introduce aire a traves del sistema de inyeccion de aire 4 y el segundo sistema de inyeccion de aire 17, el lecho empaquetado 5 comprende una zona aireada 19 y una zona no aireada 18 en el interior del lecho empaquetado como se muestra en la Figura 5. Dentro de la zona aireada 19 puede tener lugar una nitrificacion usando O2 del aire inyectado. Cuando no tiene lugar ninguna aireacion desde el sistema de inyeccion de aire 4, puede asegurarse una zona anoxica, es decir, una zona con oxfgeno procedente unicamente de NO3-N, lo que permite la eliminacion de nitratos (desnitrificacion) cuando se usa el oxfgeno del NO3-N en lugar del oxfgeno suministrado por la aireacion para la eliminacion del carbon. Hay que entender que el segundo sistema de inyeccion de aire 17 no sirve para la inyeccion del aire durante el retrolavado, sino solo durante la operacion normal del biorreactor. Como se ha descrito anteriormente para la modalidad con solo el sistema de inyeccion de aire 4, tambien en esta modalidad, donde se introduce aire adicional o exclusivamente a traves del sistema de inyeccion de aire 17, se obtiene un intercambio intensivo entre el gas, el agua que va a tratarse y la biopelfcula que se adhiere a las partfculas. Durante esta operacion, el lecho empaquetado 5 permanece en un estado no turbulento y, por lo tanto, es un “lecho fijo”.

De acuerdo con una modalidad favorable del procedimiento de la presente invencion, una o mas batenas de biorreactores como las que se describen anteriormente se colocan en paralelo en una planta grande de tratamiento de agua. Cada batena de los biorreactores paralelos en una planta grande de tratamiento de agua puede contener de 1 a 20 biorreactores. Sin embargo, se prefiere una cantidad de 4 a 14 biorreactores por batena. Pueden ejecutarse en paralelo de una a 10 batenas de biorreactores en una planta de tratamiento de agua.

Cada batena de biorreactores cuenta con un deposito de agua comun que alimenta las columnas de carga asociadas de manera separada con cada biorreactor. De esta manera, se puede evitar el exceso de presion en los biorreactores cuando una de las columnas se obstruye, ya que las otras columnas de carga pueden compensar la presion.

Las reservas de agua para el agua purificada de cada biorreactor tambien se interconectan y forman un compartimiento grande para el agua purificada en la parte superior de cada batena. De este modo, el agua purificada de todos los biorreactores que se encuentren en operacion en una batena suministra el flujo de agua para el retrolavado del biorreactor obstruido cuyo retrolavado se este realizado en ese momento.

Para el buen funcionamiento de la planta de tratamiento de agua de la presente invencion, se prefiere que se realice el retrolavado tan solo de un biorreactor a la vez mientras los otros biorreactores se encuentran en operacion normal de tratamiento de agua. El uso de varias batenas en paralelo permite realizar el retrolavado de mas de un biorreactor por planta a la vez, aunque solo se puede realizar el retrolavado de un biorreactor por batena a la vez, lo cual aumenta la eficacia de la planta de tratamiento.

Ejemplo

Se realizo una prueba de funcionamiento para medir la eficacia de la eliminacion de los solidos totales en suspension (STS) y de la COD soluble del reactor de purificacion biologica de la presente invencion como se muestra en la Figura 2.

El reactor usado para esta prueba de funcionamiento fue una columna de 0,9 m de diametro y 6,5 m de altura. El reactor tema 3,5 m de lecho empaquetado usando un medio esferico con un diametro de 4,5 mm y una densidad de

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55 kg/m3. El volumen por debajo del lecho empaquetado con una altura de 1,9 m se relleno del 35 % de portadores huecos con una densidad de 960 kg/m3 y un area de superficie protegida de 800 m2/m3 El reactor se alimento con aguas residuales municipales procedentes del asentamiento principal de la planta de tratamiento de aguas residuales de Saint Thibault des Vignes (Francia) y se midio el contenido de solidos totales en suspension (STS) y demanda qmmica de ox^geno soluble (COD filtrada) de las aguas residuales antes y despues del reactor.

El reactor se alimento durante 3 semanas a 1 m/h de flujo de afluente y, cuando se habfa documentado la actividad suficiente, se aumento la carga al reactor en varias etapas. Se tomaron muestras promedio de 24 horas durante la carga mas alta de la planta.

El resultado de las pruebas de funcionamiento se muestra en las Tablas 1 y 2 a continuacion. Los resultados se muestran en comparacion con los valores de diseno y resultados estandares que se esperan del reactor de purificacion biologica como se revela en la tecnica anterior como se muestra en la Figura 1.

Tabla 1: Comparacion de la eficacia de la eliminacion de los solidos totales en suspension (STS) por los reactores de purificacion biologica como se revela en la tecnica anterior (Figura 1) y en la presente aplicacion (Figura 2).

Carga de STS Afluente de STS Efluente de STS Tasa de Duracion del

(kg/m3/d) (mg/l) (mg/l) eliminacion (%) ciclo (h)

Reactor de la tecnica anterior (Fig. 1)

2,7 100 25 75 24

Reactor de la presente invencion (Fig. 2)

6 200 70 65 24

Tabla 2: Comparacion de la eficacia de la eliminacion de COD por los reactores de purificacion biologica como se revela en la tecnica anterior (Figura 1) y en la presente aplicacion (Figura 2).

Carga de CODsol (kg/m3/d) Afluente de CODsol (mg/l) Efluente de CODsol (mg/l) Tasa de eliminacion (%) Duracion del ciclo (h)

Reactor de la tecnica anterior (Fig. 1)

2,9 200 50 75 24

Reactor de la presente invencion (Fig. 2)

6 170 60 65 24

Debena tenerse en cuenta que la planta de tratamiento de aguas residuales de Saint Thibault des Vignes tiene un alto grado de afluente industrial que llega a la planta de tratamiento de aguas residuales, lo que da como resultado una fraccion no degradable relativamente grande de COD soluble en las aguas residuales entrantes. Por consiguiente, la cantidad de COD soluble en el efluente es ligeramente mayor que la cantidad que se esperana de unas aguas residuales municipales mas “clasicas”, lo que da como resultado una menor tasa de eliminacion conseguida para este parametro. Tales aguas residuales municipales “clasicas” se usaron para obtener los datos de eficiencia para el reactor de purificacion biologica como se revela en la tecnica anterior y se muestra en la Figura 1.

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   REIVINDICACIONES

   1. Un reactor de purificacion biologica que comprende

   un espacio para la expansion y eliminacion de lodo (2) con un volumen V en la parte inferior de dicho reactor; un sistema de inyeccion de gas (4) situado en un area inferior cercana a la parte inferior de dicho espacio para la expansion y eliminacion de lodo (2);

   un sistema de inyeccion de fluido (3) situado en la parte inferior de dicho espacio para la expansion y eliminacion de lodo (2), o encima del mismo; y un filtro biologico,

   en el que dicho filtro biologico comprende un lecho empaquetado de partfculas (5) retenidas en una parte inferior de dicho reactor mediante un techo de retencion perforado (6) contra el desplazamiento ascendente, y un volumen de partfculas moviles (10) situadas bajo el lecho empaquetado de partfculas (5) y en el interior de dicho espacio para la expansion y eliminacion de lodo (2) y encima de la parte inferior de dicho espacio para la expansion y eliminacion de lodo;

   en el que las partfculas de dicho lecho empaquetado (5) y el volumen de las partfculas moviles (10) son portadores para la pelfcula microbiana,

   en el que las partfculas moviles (10) tienen una densidad entre 900 y 1200 kg/m3, preferentemente entre 920 y 980 kg/m3,

   en el que las partfculas del lecho empaquetado (5) tienen un tamano granulometrico de 2 a 6 mm y una densidad que vana entre 15 y 100 kg/m3,

   en el que las partfculas moviles (10) son portadores huecos que comprenden un area de superficie protegida que se protege contra la colision con las superficies de otros elementos portadores,

   en el que el tamano de las partfculas del lecho empaquetado es mayor que los pasajes de flujo internos mas grandes de las partfculas moviles (10),

   en el que el volumen V del espacio para la expansion y eliminacion de lodo (2) se encuentra entre el 30 % y el 80 %, preferentemente entre el 30 % y el 55 %, del volumen total debajo del techo de retencion perforado (6) del reactor de purificacion biologica,

   en el que del 20 % al 70 %, preferentemente del 30 % al 65 %, del volumen V del espacio para la expansion y eliminacion de lodo (2) se rellena con partfculas moviles (10) y

   en el que el sistema de inyeccion de fluido (3) situado en o por encima de dicho espacio para la expansion y eliminacion de lodo (2) comprende orificios (15), en el que tamano de los orificios (15) se selecciona para que sea menor que el tamano seleccionado de las partfculas moviles (10), de manera que las partfculas puedan retenerse por los orificios.
2. 2. El reactor de purificacion biologica de la reivindicacion 1, en el que las partfculas moviles (10) tienen un area de superficie espedfica total de entre 500 y 1800 m2/m3 y un intervalo preferente de entre 600 y 1400 m2/m3 de volumen de elemento de partfcula y pasajes de flujo disenados para permitir el flujo adecuado de agua y gas a traves de los portadores.
3. 3. El reactor de purificacion biologica de las reivindicaciones 1 o 2, en el que las partfculas moviles (10) tienen un area de superficie muy protegida de entre 300 y 1600 m2/m3 y un intervalo preferente de entre 500 y 1200 m2/m3 de volumen de elemento de partfcula.
4. 4. El reactor de purificacion biologica de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la longitud y la anchura de las partfculas moviles (10) vana entre 10 y 70 mm, preferentemente entre 20 y 45 mm, y su grosor vana entre 1 y 30 mm, preferentemente entre 3 y 20 mm.
5. 5. El reactor de purificacion biologica de las reivindicaciones 1 a 4, en el que un segundo sistema de inyeccion de gas (17) esta situado dentro del lecho empaquetado de partfculas (5).
6. 6. Un procedimiento de purificacion biologica de aguas residuales, que comprende

   (i) proporcionar un reactor de purificacion biologica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5;

   (ii) hacer pasar agua a purificar de manera biologica en sentido ascendente a traves de dicho reactor y a traves del volumen de partfculas moviles (10) y el lecho empaquetado (5) que constituye dicho filtro biologico, asf como inyectar gas, de manera simultanea, en el espacio para la expansion y eliminacion de lodo (2) y hacer pasar dicho gas en sentido ascendente en una direccion de flujo en corriente paralela con tal agua que va a ser purificada de manera biologica a traves de dicho filtro biologico;

   (iii) realizar el retrolavado de manera periodica de dicho volumen de partfculas moviles (10) y del lecho empaquetado (5) mediante la aplicacion de descargas rapidas en una direccion de flujo en contracorriente del agua tratada y almacenada en una parte superior (7) de dicho reactor.
7. 7. El procedimiento de la reivindicacion 6, en el que, al usar el procedimiento de purificacion biologica de la reivindicacion 6, en la etapa (ii) se inyecta simultaneamente gas en el lecho empaquetado (5) a traves del segundo sistema de inyeccion de gas (17).
8. 8. El procedimiento de la reivindicacion 6 o 7, en el que la etapa de retrolavado se lleva a cabo a un caudal de descarga de agua de 30 a 100 m/h.
9. 9. El procedimiento de las reivindicaciones 7 a 8, en el que las etapas de inyeccion de gas se llevan a cabo en forma secuencial a una velocidad de flujo de aire de 10 a 100 m/h, preferentemente de 10 a 40 m/h, en la que estas

   5 secuencias de gas pueden inyectarse o bien alternando con la abertura de la valvula de agua de retrolavado o bien simultaneamente mientras la valvula de agua de retrolavado esta abierta.
10. 10. El procedimiento de las reivindicaciones 7 a 9, que ademas comprende la etapa de llevar a cabo, de manera periodica, operaciones breves de minilavado por descarga de agua para aflojar los solidos suspendidos en el interior de dicho volumen de partfculas moviles (10) y del lecho empaquetado (5) y permitir una operacion mas larga entre

    10 dos ciclos de retrolavado.
11. 11. Una planta de tratamiento de agua que comprende de una a diez batenas de biorreactores de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 5, en la que cada batena de biorreactores comprende de 1 a 20, y mas preferentemente de 4 a 14 biorreactores que se encuentran en operacion paralela.
12. 12. La planta de tratamiento de agua de acuerdo con la reivindicacion 11, en la que la operacion de retrolavado se 15 lleva a cabo para un biorreactor por batena a la vez.