ES2625634T3 - Procedimiento de clarificación de las aguas que contienen unas estructuras coloidales y torta obtenida - Google Patents

Abstract

Procedimiento de clarificación de un líquido y/o un lodo mediante el tratamiento de estructuras coloidales contenidas en dicho líquido y/o dicho lodo alimentado en flujo continuo con un caudal QEB >= VEB/hora, siendo VEB un volumen, caracterizado por que se proyecta por bombeo el flujo dentro de un recinto (2, E) a sobrepresión con respecto a la presión atmosférica, siendo dicho recinto un recinto de paso del flujo a presión y en continuo, presentando dicho recinto un volumen v < VEB/20, dejando en el recinto una zona de introducción de aire combinada con una zona de choques hidráulicos de introducción de los flujos líquidos, una zona de mezclado muy turbulenta (Re >> 3000) hecha posible con respecto al aire con un caudal d y una presión determinados, de manera que se transmita una fuerte energía cinética (>10000 J) a partir de la energía cinética de bombeo en el interior del volumen del recinto, y una zona funcional de descompresión.

Description

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Procedimiento de clarificacion de las aguas que contienen unas estructuras coloidales y torta obtenida.

La presente invencion se refiere a un procedimiento de clarificacion de aguas por medio de un tratamiento de las estructuras coloidales contenidas en un lfquido y/o un lodo alimentado en flujo continuo con un caudal determinado.

Encuentra una aplicacion particularmente importante, aunque no exclusiva, en el campo de la clarificacion de aguas turbias, por ejemplo, que comprenden materia seca (MS), y en el campo de la deshidratacion de lodos.

La mayor parte de las aguas usadas, contaminadas, limosas o lodosas comprenden coloides, que estan presentes ya sea en las partes solidas en suspension, particularmente en su fraccion organica, o bien en las mismas aguas.

Estos coloides otorgan al conjunto del efluente una coloracion y unas caracterfsticas de opacidad, fuente de inconvenientes.

La invencion, atacando a estas estructuras coloidales, va a permitir la obtencion de un efluente particularmente transparente despues del tratamiento.

Ya son conocidos unos procedimientos que permiten eliminar, como mfnimo en parte, la presencia de coloides.

Esencialmente, consisten en anadir en la cadena del procedimiento de depuracion uno o varios agentes coagulantes y, a continuacion, unos agentes floculantes, en cantidades suficientes para aglomerar y fijar los coloides, que se eliminan despues, por ejemplo, por decantacion o centrifugacion.

Los procedimientos de la tecnica anterior no permiten sin embargo eliminar suficientemente los coloides del efluente lfquido, que a menudo queda con una turbidez elevada y/o cuya fraccion solida queda muy hidratada.

Unos tratamientos de este tipo conllevan entonces unos costes importantes de transporte y, en general, de combustion suplementaria.

Con la invencion sera posible reducir la cantidad de lodo a la vez que se obtendra un agua de una gran pureza sin la adicion de reactivos en cantidades importantes.

Se sabe que las partfculas coloidales presentan dos caracterfsticas esenciales.

Tienen un diametro muy pequeno (de 1 nm a 1 pm) y estan cargadas electronegativamente, que generan unas fuerzas de repulsion intercoloidales.

Estas dos caracterfsticas confieren a los coloides una velocidad de sedimentacion extremadamente baja, que puede incluso considerarse nula en el marco del tratamiento del agua.

Con los tratamientos conocidos de coagulacion/floculacion se resuelve este problema de la siguiente manera.

En un primer tiempo, la coagulacion por adicion de sales metalicas (generalmente de hierro o de aluminio) permite suprimir las repulsiones intercoloidales. Los cationes metalicos (Al3+ y Fe3+) se unen a los coloides y los neutralizan. Las partfculas coloidales pueden encontrarse a partir de ahora.

En un segundo tiempo, la floculacion permite afrontar el problema del diametro pequeno de los coloides. Su masa pequena no permite, en efecto, una sedimentacion natural y explotable en el marco de un tratamiento.

Gracias a la adicion de un floculante se genera una aglomeracion de las partfculas, disponiendo el aglomerado de coloides denominado floculo de una masa suficiente para poder ser decantado.

El floculante anadido es generalmente un polfmero, ya sea organico o natural.

Asimismo, se conoce (FR 2 175 897) un procedimiento de tratamiento de lodos que utiliza una circulacion continua en un circuito estanco con saturacion de gas, y el documento EP-A-0040887 que describe un procedimiento y un dispositivo para tratar e higienizar unos lodos de aguas residuales y otros lodos organicos.

La invencion parte de una idea radicalmente diferente de las ideas de la tecnica anterior para eliminar los

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coloides.

Para ello, la presente invencion preve introducir una gran energfa (> 10000 J) en el efluente cargado de coloides a la vez lfquido y lodoso, estando el conjunto en un medio confinado y oxidante (aire), lo que, de forma sorprendente, va a provocar la perdida de las caracterfsticas negativas de los coloides que impiden su eliminacion.

Aplicado a la deshidratacion de lodos, el procedimiento facilita la separacion liquido/solido y permite obtener un resultado excelente, ya este realizado de forma individual o en combinacion con otras tecnicas de separacion como la centrifugacion o la filtracion.

En particular, este procedimiento permite obtener unos resultados excelentes solo para los lodos muy mineralizados (es decir, que presentan un % de materia organica sobre 100% en masa de materia seca inferior a 5 - 15%).

Con lodos menos mineralizados, es posible obtener un rendimiento optimizado cuando se combina con una herramienta de separacion complementaria dispuesta aguas abajo del dispositivo (filtro de banda o centrifugacion), mejorando en mas de 10% la desecacion, por ejemplo, en un 25%.

Las instalaciones existentes pueden de este modo ser facilmente mejoradas anadiendo uno o varios reactores que pongan en practica la invencion, lo que, a continuacion y por ejemplo, va a suponer un ahorro en los costes de transporte y de incineracion final de los lodos.

Presenta por otra parte un consumo electrico muy bajo y utiliza poca materia consumible (aire comprimido, aditivo).

Ademas, el procedimiento utiliza un dispositivo simple de volumen muy pequeno, facilmente transportable, que por lo tanto va a poder ser instalado en sitios poco accesibles.

Con la invencion es posible un funcionamiento en continuo con unas limitaciones de explotacion poco exigentes.

El tratamiento de acuerdo con la invencion no genera ademas ninguna contaminacion, al mismo tiempo que pone en practica una tecnica en si misma mas economica que las que se conocen en el campo de la separacion liquido/solido (centrifugadora, filtro prensa, filtro de banda, recirculacion oxigenada continua, etc.).

Por ultimo, con la invencion se obtiene, de forma sorprendente, una torta porosa y deshidratada de tipo nuevo que constituye un residuo utilizable.

Con este objetivo, la invencion propone esencialmente un procedimiento de clarificacion mediante tratamiento de las estructuras coloidales contenidas en un lfquido y/o un lodo alimentado en flujo continuo con un caudal Qeb = VEB/hora, caracterizado por que se proyecta el flujo dentro de un recinto a sobrepresion con respecto a la presion atmosferica, siendo dicho recinto un recinto de paso del flujo en continuo o semicontinuo que presenta un volumen v < Veb/20, inyectando simultaneamente aire en el recinto con un caudal d por debajo de la alimentacion del flujo, en dicho recinto.

En la definicion anterior, el valor de Veb es por supuesto un valor de volumen, por ejemplo, expresado en m3.

Por recinto se entiende una cuba o un reactor de volumen cerrado determinado, que comprende una entrada del flujo y una salida del flujo, despues del tratamiento, de seccion mas limitada que el reactor.

El recinto es por lo tanto un recinto de paso del flujo a presion.

Por un valor v < V/20 o v < 5% V se entiende un valor inferior o aproximadamente inferior, con una tolerancia del orden de ±10% a 20%.

Ventajosamente v < V/25 o < V/50.

En una forma de realizacion ventajosa de la invencion se alcanzan particularmente los resultados excelentes gracias al cumulo de varias funciones dentro del mismo recinto de pequeno tamano utilizando cuatro zonas funcionales.

Una zona de introduccion de aire ligeramente comprimido, zona en la que tambien se desarrolla una puesta en suspension o una prevencion de la decantacion de las particulas mas pesadas, capaces, sin embargo, de subir en el reactor y de salir en la parte alta con las particulas mas finas.

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Una zona de choques hidraulicos en la que se efectua la introduccion de los flujos liquidos.

Una zona de aumento del lecho constituida por una cantidad en masa de aproximadamente 1 de gas, 0,1 de agua y 0,01 de solido. En esta zona se hace posible una fuerte mezcla mediante el aporte de aire de la calidad preconizada (caudal y presion).

Una zona de descompresion, por ejemplo, regulada por una valvula situada en la parte alta del reactor. En el ejemplo de esta valvula, esta debe permitir mantener el reactor a una presion relativa de aproximadamente 0,5 a 2 bar.

Por lo tanto, con la invencion es posible transmitir una fuerte energfa cinetica a partir de la energfa cinetica de bombeo, transformada en energfa de choque en el interior de un volumen pequeno.

La introduccion simultanea de una cantidad de aire aumenta el nivel energetico del recinto de pequenas dimensiones, incrementando aun mas las turbulencias.

El regimen hidraulico en el recinto se establece de este modo para ser fuertemente turbulento (Re >> a 3000 m2/s), lo que conlleva, en combinacion con la oxidacion ligada a la inyeccion de aire, la eliminacion o rotura de las estructuras coloidales.

En efecto, las colisiones entre el aire, el agua y el lodo llevan el aire al interior del solido, remplazando asf ffsicamente una parte del agua intersticial entre coloides por aire, a la vez que proporcionan la oxidacion del efluente.

Por ejemplo, en un lodo industrial procedente de la industria del petroleo, fuertemente cargado en MS (> 20 g/l) que contiene 90% de materia organica, se ha observado, en el caso de la desecacion por filtro o centrifugado, un agua residual colorada, turbia, signo de que aun contiene coloides, mientras que, utilizando el procedimiento de acuerdo con la invencion (previamente o no a otro medio de desecacion) se obtiene un agua residual transparente, cuyo DCO es inferior a 300 mg/l, es decir, careciente de coloides para el experto en la materia.

Por ultimo, de forma inesperada, se pudo observar que el procedimiento de acuerdo con la invencion permitfa la retirada de las moleculas disueltas en el agua causando una descontaminacion importante y ayudando de este modo a la clarificacion buscada.

Ventajosamente, el flujo esta formado por lo menos por dos flujos parciales que se proyectan el uno sobre el otro.

En unas formas de realizacion ventajosas, se recurre ademas a una y/o a otra de las disposiciones siguientes:

- se inyecta el flujo en el recinto por dos orificios identicos opuestos cara a cara situados en la mitad inferior de dicho recinto, siendo el aire inyectado por debajo de dichos orificios, escapandose el aire, el agua y el lodo por la parte alta del recinto;

- el aire se inyecta con un caudal d > 1,5 Qeb, por ejemplo, superior a 5 Qeb, a 10 Qeb o comprendido entre 1,5 veces y 15 veces Qeb;

- el aire se inyecta a presion mediana. Por presion mediana se entiende una presion comprendida entre 1,4 bar y 2,5 bar, ventajosamente entre 1,6 bar y 1,9 bar. Una presion de este tipo genera ademas grandes burbujas que van a estar en condiciones de penetrar mejor en el medio repartiendose de forma aleatoria en el recinto.

- V < Veb/50;

- v < Veb/100;

- se anade por lo menos un reactivo lfquido en continuo con un caudal q en el interior del recinto;

- el caudal Qeb es superior o igual a 15 m3/h, el caudal d es superior o igual a 25 m3/h y la presion relativa en el recinto es superior o igual a 0,8 bar;

- el caudal Qeb es superior o igual a 20 m3/h, el caudal d es superior o igual a 50 m3/h y la presion relativa en el recinto es superior a 1,2 bar;

- el reactivo lfquido es un floculante organico de tipo cationico.

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- se desgasifican los efluentes a la salida del recinto y se utilizan los gases obtenidos para alimentar la inyeccion de aire en la parte baja.

Esta descripcion describe asimismo un dispositivo de tratamiento de las estructuras coloidales contenidas en un lfquido y/o un lodo alimentado en flujo continuo con un caudal Qeb = VEB/hora, comprendiendo dicho dispositivo

un recinto cerrado de volumen v < Veb/20 que comprende por lo menos dos orificios identicos opuestos cara a cara situados en la mitad inferior de dicho recinto,

unos medios de captacion del lodo y de alimentacion dentro de dicho recinto del flujo de lodo captado de este modo en por lo menos dos flujos parciales, cada uno inyectado respectivamente a traves de uno de dichos orificios,

unos medios de alimentacion del recinto en aire con un caudal d por debajo de dichos orificios, y

unos medios de evacuacion del flujo dispuestos para mantener el recinto en sobrepresion.

Ventajosamente el flujo se evacua en la parte alta por medio de una valvula de sobrepresion que se activa por encima de un valor umbral determinado.

De la misma forma, ventajosamente, el volumen v < V Veb/50.

De la misma forma, ventajosamente, el volumen v < Veb/100.

En otra forma de realizacion ventajosa el dispositivo comprende unos medios de alimentacion de un reactivo lfquido, con un caudal determinado, directamente dentro el recinto.

La invencion se comprendera mejor con la lectura de la descripcion siguiente de los modos de realizacion proporcionados a tftulo de ejemplos no limitativos. La descripcion se refiere a los dibujos que la acompanan en los que:

- La figura 1 es un esquema que ilustra el principio del procedimiento de tratamiento segun un modo de realizacion de la invencion.

- La figura 2 es un esquema de funcionamiento de un modo de realizacion de un dispositivo descrito en la presente descripcion.

- La figura 3 es una vista esquematica que ilustra la trasformacion de un lodo utilizando un dispositivo descrito en la presente descripcion.

La figura 1 muestra los principios del procedimiento de tratamiento o rotura de las estructuras coloidales contenidas en un efluente, segun el modo de realizacion de la invencion descrito mas particularmente en la presente memoria.

En el reactor 1, formado por un recinto 2, oblongo, que se extiende alrededor de un eje 3, de pequeno volumen v, por ejemplo, del orden de 50 litros, se inyectan los efluentes (flechas 4) a traves de dos derivaciones opuestas 5, 6, simetricas con respecto al eje 3 del recinto.

Las derivaciones estan situadas en la parte baja del recinto, por ejemplo, a una distancia h del fondo 7 del recinto comprendida entre la quinta parte y el tercio de la altura H del recinto.

Estas dos derivaciones, situadas cara a cara la una de la otra, permiten una alimentacion a presion del flujo de agua muy cargado en materia seca (MS), (por ejemplo, t de MS 10%/masa total) lo que provoca un choque importante a nivel del encuentro de los dos flujos en la zona 8.

En otros terminos, el bombeo de las aguas del exterior (no representado), introducidas en el recinto del reactor 1 de pequeno tamano por las dos derivaciones cara a cara, permite un choque entre los flujos en la zona 8 como consecuencia de la presion de salida de la o de las bombas de alimentacion (no representadas), que depende de la altura de agua de dichas bombas de alimentacion aguas arriba de las derivaciones y de las perdidas de cargas del circuito.

Clasicamente, utilizando unas bombas industriales disponibles comercialmente y un circuito sin muchos accidentes, se puede alcanzar facilmente una presion de 2 bar a la salida 9 de las derivaciones dentro del recinto.

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La energfa cinetica de bombeo se trasforma entonces en energfa de choque, maximizada aumentando la velocidad de la introduccion dentro del recinto para la salida de las derivaciones de los ajustes 9 de dimensiones reducidas, pero compatibles con la granulometrfa maxima del lodo.

Por otra parte, y segun el modo de realizacion de la invencion descrito mas particularmente en la presente memoria, se introduce una cantidad de aire sobrepresurizado (flecha 10) por debajo de la zona 8.

Por sobrepresurizado se entiende una ligera sobrepresion que puede estar comprendida entre 0,1 bar relativo y 1 bar relativo con respecto a la presion atmosferica, por ejemplo, 0,8 bar relativo.

Esta introduccion de aire se realiza a traves de una rampa 11 de reparto de aire, por ejemplo, una rampa formada por un tubo circular, en serpentfn o longilfneo, que permite llevar las burbujas de aire de forma repartida sobre la superficie del recinto, a traves de los orificios 12, repartidos a lo largo de dicho tubo 13.

El aire puede ser trafdo asimismo a traves de una derivacion en la parte baja.

La rampa esta situada por debajo del encuentro de los efluentes en la zona 8, por ejemplo, entre una decima parte y una quinta parte de la altura H del recinto, y genera unas burbujas grandes B, por ejemplo, unas burbujas de diametro comprendido entre 1 mm y 1 cm.

Esta introduccion de aire aumenta el nivel energetico del recinto, en sobrepresion con respecto a su salida 14 de evacuacion de los efluentes despues de tratamiento.

Tambien se obtiene, en la parte superior 15 del recinto, una zona 16 funcional en la que se lleva a cabo una mezcla extremadamente turbulenta animada de movimientos brownianos (raya 17 interrumpida).

En la parte baja 18 del reactor, de manera en si misma conocida, esta prevista una purga 19 de los elementos demasiado densos que no se escapan por la parte de arriba del reactor y que se vacfa de forma secuencial.

A la salida 14 del reactor se escapan el aire, el agua y los lodos para, despues de decantacion, proporcionar un agua transparente ffsicamente separada de la materia solida, con una tasa de materia solida muy baja, particularmente inferior a 30 mg/l, incluso a 10 mg/l, cuando inicialmente se podia aproximar a mas de 500 mg/l.

La materia solida descoloidada obtenida a este nivel es mas porosa y, por consiguiente, facilmente compactable. Esta puede, incluso, en funcion de su tasa de materia organica inicial, ser directamente peletizable al salir del reactor.

El aire se introduce a una presion mediana, por ejemplo, comprendida entre 1,6 bar y 1,9 bar absoluto con respecto a la presion dentro del recinto mismo, con el fin de que pueda haber burbujas grandes en el medio, que van a poder penetrarlo y repartirse de forma aleatoria en el reactor para realizar la mezcla esperada.

Por otra parte, el aire se introduce con un caudal fuerte d, es decir, de 1,5 veces a 15 veces (en Nm3/h) el Qeb del agua entrante (en m3/h).

El gas extrafdo del reactor sale con el agua y el lodo con el caudal del sobrepresurizador y puede ser recuperado, tratado y, si fuese necesario, reciclado para ser reutilizado en la parte baja del reactor.

Se debe observar que la presencia de material grueso de tipo arena, gravilla, etc., aumenta el numero de choques y mejora por consiguiente el proceso.

En cuanto a la presion del recinto, esta se establece y/o se regula para optimizar la energfa interna generando un flujo ascendente saliendo por lo alto.

Una presion de este tipo se determina por lo tanto en funcion de las caracterfsticas funcionales del circuito (altura del agua de las bombas) pero tambien del tipo de efluentes y de los caudales de tratamiento investigado.

Asimismo, la dimension del reactor escogida por ultimo sera determinada por el experto en la materia en funcion de los conocimientos basicos del ingeniero del campo de la ingenierfa qufmica y del diagrama de los flujos.

La presion y la salida se garantizan, por ejemplo, por medio de una valvula de sobrepresion que libera el flujo cuando se sobrepasa la presion dada.

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Como el procedimiento de acuerdo con la invencion utiliza una agitacion en tres fases, solida, liquida y gaseosa, es necesario poner a la salida una separacion teniendo en cuenta la desgasificacion, la fase solida mas densa que el agua y la evacuacion del agua.

En una forma de realizacion ventajosa se anade, ademas, un coagulante (por ejemplo, cal, cloruro ferrico...). Esta adicion complementaria se realiza, por ejemplo, en la zona funcional 16.

De este modo, con un reactor de 55 litros y unas boquillas de inyeccion en este reactor de 40 mm de diametro, se pueden tratar hasta 20 m3/h de lodo.

De forma sorprendente, se observa, por otra parte, con el procedimiento de la invencion, que cuando la presion en el reactor es superior, en presion relativa, a 0,8 bar, el caudal de alimentacion Qeb de las aguas lodosas formadas, por ejemplo, por lodos de esparcido cargados en MS (materias secas) al 5%, proviniendo dichas MS de la degradacion biologica de hierba del pantano, de arcilla, de arena y de residuos petroleros diversos en estado de trazas (< 1%), es superior a 15 m3/h y cuando el caudal de aire d es superior a 25 m3/h, se obtiene una separacion excepcional, con una velocidad de decantacion maxima de un lodo que presenta, despues de secado, una aspecto poroso granulado nuevo.

Con un reactor de 55 litros y unas boquillas de inyeccion del efluente de 40 mm en el interior, se obtienen unas velocidades de percusion extremadamente rapidas y unos tiempos de estancia en el reactor que son particularmente cortos (vease la Tabla I a continuacion).

Tabla I

Caudal de efluente

1 2 3 4 5 6 7 10 15 20

Velocidad percusion partfculas solidas

0,111 0,221 0,332 0,442 0,553 0,774 1,105 1,658 2,210

Tiempo estancia reactor

198,00 99,00 66,00 49,50 39,60 28,29 19,80 14,85 9,9

Por lo tanto, gracias a la invencion, es posible obtener una deshidratacion intensiva muy superior a la que se obtiene gracias a las tecnicas existentes y en pocos segundos.

Ademas de esta ganancia de tiempo considerable en el tratamiento, se necesita un consumo electrico, de aire comprimido y de floculante muy bajo.

Por otra parte, el pequeno volumen del recinto lo hace facilmente transportable y permite su instalacion en los sitios de diffcil acceso, permitiendo todo ello un funcionamiento en continuo de una gran simplicidad.

El tratamiento de acuerdo con la invencion no genera ninguna contaminacion y requiere una instalacion mucho mas economica comparado con los otros sistemas de tratamiento que se puedan contemplar para el unico trabajo de separacion lfquido/solido como son las centrifugadoras, los filtro prensa, los filtros de banda, etc.

A tftulo de ejemplo se hace figurar en la Tabla II a continuacion la mejora A en sequedad obtenida mediante el procedimiento de acuerdo con la invencion para un lodo de estacion de depuracion industrial de Fos sur Mer, poco mineralizado (90% de materia organica), en el campo de la petroqufmica.

La comparacion se realiza entre un simple tratamiento sobre filtro de banda (tela filtrante sobre la que el agua y el lodo se vierten por bombeo y se vehiculan entre unos rodillos de escurrido) y el mismo filtro de banda despues de un pretratamiento con el procedimiento segun la invencion.

Para un volumen de recinto v = 55 l, se han hecho variar los parametros de caudal de lodo Qeb (m3/h), de caudal de gas d (Nm3/h), la presion relativa P en el interior del recinto (bar), para una carga en MS determinada a la entrada del recinto (en g/l).

Por otra parte, los resultados se muestran en funcion del estado inicial de los lodos, es decir, frescos (sin almacenamiento intermedio), poco frescos (despues de almacenamiento de tres dfas) o fermentados (varios dfas de almacenamiento en ausencia de oxfgeno).

Se observa que un fuerte caudal de gas (ocho veces el caudal de lodo) y una fuerte presion en el recinto (1,3 bar) mejoran en un 48,8% la sequedad (ensayo n° 10) para una carga inicial bastante baja (MS de 8,2 g/l), lo que demuestra la eficacia de una buena descoloidacion.

En promedio (veanse los ensayos n° 13 a 16) un lodo fresco cargado a 32,4 g/l para un caudal de gas veinte veces superior al de los lodos y una presion de 1 bar relativo dentro del recinto, el procedimiento de acuerdo

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con la invencion mejora la sequedad (Tasa de Materia Seca (MS) en peso con respecto al peso total del lodo, es decir, MS + lfquido) de 24 a 36,4%, es decir, en promedio 30%:

Tabla II

Ensayos n°

Tipo Lodos industriales Fos sur Mer Caudal Presion Recinto Entrada A Sequedad Salida

Qeb Lodo

d Gas P MS

m/h

Nm3/h Bar g/l % %

1

poco fresco 2,8 40 0,5 24 14,7

2

poco fresco 2 50 0,8 24 20

3

poco fresco 3 60 1,4 28 35,5

4

poco fresco 2 60 1 26 22,1

5

poco fresco 2 60 1 26 21,1

6

poco fresco 2 60 1 26 20,4

7

fresco 1,5 60 1,1 26 26,6

8

fresco 1,3 60 1 26 22,2

9

fresco 1,2 60 0,8 26 24,4

10

fermentado 8 60 1,3 8,2 48,8

11

fermentado 6,2 60 1,1 11 32

12

fermentado 3 70 0,8 24 26,2

13

fresco 3 60 1 32,4 24

14

fresco 3 60 1 32,4 26

15

fresco 3 60 1 32,4 36,4

16

fresco 3 60 1 32,4 30,1

17

fresco 4,4 40 1,6 32,4 27,2

18

fresco 5,6 50 0,9 32,4 33

19

poco fresco 6,5 60 0,5 24 28,2

A continuacion se ha representado en la Tabla III un ejemplo de resultados obtenidos con un dispositivo solo (sin tratamiento complementario) sobre sedimentos (lodo muy mineralizado) y con un tratamiento complementario (filtro de banda).

El tratamiento con la invencion sola se debe comparar con el filtro de banda solo que no sobrepasa una mejora de la sequedad de 15 a 18%.

En este caso se obtienen unos resultados excelentes incluso sin un tratamiento complementario con un filtro o una centrifugadora.

Tabla III

Ensayos n°

Tipo Lodos industriales Fos sur Mer Caudal Presion Recinto Entrada A Sequedad Salida

Qeb Lodo

d Gas P MS

m/h

Nm3/h Bar g/1 % %

20

sedimentos 1,3 60 1,1 130 61,6

21

sedimentos 1,2 60 1,1 84 56.7 69,5

22

sedimentos 1,3 70 1 84 43.2 67,1

Solo Solo+Filtro

Se ha representado en la figura 2 un esquema del funcionamiento de un dispositivo 20 segun la forma de realizacion de la invencion descrita mas particularmente en la presente memoria.

El dispositivo 20 permite la separacion entre la parte lfquida y la materia seca del lodo alimentado en 21 en flujo continuo con un caudal de Qeb = V/h, separandose a continuacion la alimentacion en 21 en dos para alimentar las derivaciones 22.

De forma mas precisa, el dispositivo 20 comprende un recinto E de acero inoxidable, cerrado, de volumen v inferior a 20 veces V, por ejemplo, de 55 litros para un caudal Q = V/h de 1,5 m3/h, que comprende por lo menos dos orificios identicos o derivaciones 22, opuestos, cara a cara, situados en la mitad inferior 23 del recinto, por ejemplo, a una distancia igual al tercio de la altura del recinto.

El recinto esta constituido, por ejemplo, por una parte cilmdrica 24 terminada en la parte alta y la parte baja por dos zonas conicas identicas 25, por ejemplo, de angulo en el vertice del orden de 120°.

Cada extremo esta en sf mismo terminado por un tubo superior 26 y uno inferior 27. El tubo inferior 27 esta

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unido a una canalizacion 28 de evacuacion intermitente de la materia seca 30 que habrfa sido decantada en el fondo 27 del recinto, provista de una valvula 29.

El dispositivo 20 comprende ademas unos medios 31 de alimentacion del recinto con aire 32 con un caudal d por debajo de los orificios 22.

Esta alimentacion se realiza, por ejemplo, mediante una tuberfa rectilfnea o tubo 33 de diametro pequeno, por ejemplo, de 5 cm de diametro, de longitud sustancialmente igual al diametro del recinto cilfndrico, que comprende unas boquillas 34, regularmente repartidas, de salida del aire comprimido de forma repartida dentro del recinto, creadora de burbujas importantes que van a provocar unas mezclas importantes (cfrculos 35).

Estan previstos unos medios 36, conocidos en si mismos, de alimentacion de un reactivo lfquido 37, por ejemplo, un coagulante. Estan formados, por ejemplo, por una cubeta de almacenamiento 38 que alimenta mediante una bomba dosificadora 39 y por una valvula dosificadora 40, el interior del recinto por encima de las derivaciones 22 en la zona de turbulencia.

El dispositivo 20 comprende ademas unos medios 41 de evacuacion en continuo del lfquido que haya penetrado en el recinto por medio de una valvula o valvula de sobrepresion 42 que se abre mas alla de una presion determinada en el recinto, por ejemplo, 1,3 bar.

Asimismo es posible no prever ninguna valvula, constituyendo el circuito aguas abajo a su vez, la perdida de carga necesaria para el mantenimiento de la sobrepresion relativa del recinto.

El efluente 43 se evacua entonces por la parte alta para acabar en una cubeta 44 de decantacion, conocida en si misma.

Por ejemplo, esta cubeta 44 de decantacion esta constituida por una cuba cilfndrica 45 en la que acaba la tuberfa de evacuacion 46 por debajo del nivel 47 de funcionamiento para limitar las turbulencias.

Con respecto a la cubeta 44, esta se vacfa por exceso de llenado en 48 a traves de una porcion 49 de cuba lateral no turbulenta separada del resto de la cuba por una pared calada por partes.

La materia solida decantada 50 se evacua por la parte baja 51 para poder ser tratada ulteriormente.

Se ha representado en la figura 3, en vista desde arriba, el dispositivo 20 de la figura 2 que permite obtener, a partir del lodo 52, la torta 53, segun la invencion.

En la continuacion de la descripcion se utilizaran las mismas referencias para designar los mismos elementos.

A partir del lodo o efluente 52 cargado en materia seca, que se bombea en un medio 54 mediante una bomba 55 que tiene una altura de agua H0 con un caudal Qeb, se alimenta el recinto E por medio de las dos derivaciones 22 situadas cara a cara, una en frente de la otra. Se tiene entonces en cada derivacion un caudal dividido por dos Qeb/2.

La alimentacion con aire 32 se realiza por debajo de las tuberfas, como se ha descrito anteriormente, por una derivacion 56.

Un reactivo (coagulante tal como cloruro ferrico o cal), conocido en sf mismo y que debe ser adaptado por el experto en la materia en funcion de los efluentes tratados, se alimenta en continuo en el recinto E a partir de la cubeta 38 a traves de la bomba dosificadora 39.

Los efluentes, una vez tratados en el recinto como se ha descrito anteriormente, se evacuan por la parte alta en 41 para obtener el efluente desfragmentado descoloidado 57 como se representa esquematicamente en la figura 3.

Este efluente descoloidado y desfragmentado se alimenta, a continuacion, en la cubeta de decantacion 45. Despues de una decantacion, que ocurre en continuo en unos segundos, se observa entonces en 58 un agua extremadamente clara, por ejemplo, dejando pasar 99% de la luz que la atraviesa, incluso el 99,5%.

En 59, despues de un eventual tratamiento complementario de compactacion en 60, se obtiene una torta de lodo particularmente interesante, a la vez aireada, solidificada y que presenta una porosidad excelente comprendida entre 5% y 15%.

Un producto de este tipo, obtenido con el procedimiento segun la invencion, es nuevo y va a formar materia

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

para usos ulteriores a tftulo de fermento, a tftulo de materia prima en la construccion, etc.

Ahora se va a describir, en referencia a la figura 3, el funcionamiento de una depuracion segun la forma de realizacion de la invencion que se ha descrito mas particularmente en la presente memoria.

A partir de un medio, por ejemplo, un rfo 54 cargado de lodo 52, se extrae por bombeo (55) este lodo.

En un ejemplo de realizacion, la tasa de lodo, por ejemplo, el porcentaje en materia masica de materia seca, esta comprendido, por ejemplo, entre 3 y 10%.

Este lodo alimenta el recinto E, por ejemplo, de volumen V = 100 l, con un caudal comprendido, por ejemplo, entre 5 y 50 m3/h, por ejemplo, 15 m3/h.

Como se ha descrito anteriormente en la presente memoria, este efluente se inyecta en el reactor a traves de las dos derivaciones 22 cara a cara. De forma simultanea se alimenta con aire a traves de la rampa inferior 33 del reactor con un caudal superior, por ejemplo, a 25 Nm3/h.

La presion en el interior de este ultimo esta comprendida entre 0,3 y 1,5 bar relativos, por ejemplo, superior a 0,8 bar relativos, en funcion de la altura de agua de la bomba y/o de las bombas de alimentacion de los efluentes asf como de las perdidas de carga creadas por el recinto en si mismo y por la valvula de evacuacion 42 situada en la parte alta de dicho recinto.

La presion en el interior del reactor puede estar particularmente regulada mediante esta valvula superior o flotador.

El efluente, mezclado de este modo y alimentado con aire, permanece en el reactor durante un perfodo correspondiente a la relacion relativa entre los caudales, el volumen y la presion.

Por lo tanto, se conserva, por ejemplo, durante un tiempo de estancia de unos cuantos segundos, por ejemplo, inferior a 1 minuto, antes de ser evacuado.

Este tiempo puede ser incluso muy inferior ya que con un caudal de efluente superior a 20 m3/h puede, por ejemplo, permanecer en el recinto un tiempo inferior a 10 segundos.

El caudal de alimentacion en lodo tiene en si mismo una accion directa sobre la velocidad de percusion segun la tabla mostrada anteriormente, sabiendo que el tiempo de contacto y de estancia en el reactor bajo presion influye asimismo sobre la velocidad de formacion de los floculos y de su decantacion.

El caudal de aire y la influencia de la presion en el reactor son, por otra parte, unos elementos que, en vista del resultado buscado, van a ser adaptados de la forma que considere el experto en la materia.

Una vez los lodos han sido tratados, estos salen del reactor, a una presion que corresponde a la presion de flujo del caudal del fluido en el tubo 43, hacia el contendor de decantacion 45 en el que la decantacion se efectuara de una forma en si misma conocida.

El agua obtenida como sobrenadante es de una gran pureza y se evacua en continuo por 58.

El lodo obtenido en la parte baja de la cubeta de decantacion se evacua ya sea en continuo, o bien en forma discontinua, segun perfodos determinados, por ejemplo, una vez al dfa.

El hecho de reevacuar este lodo muy deprisa aumenta su calidad particularmente en relacion con su porosidad.

El tratamiento realizado gracias al procedimiento y al reactor segun la invencion permite, de este modo, obtener una torta porosa deshidratada, siendo el lodo recuperado vacfo, seco y manipulable. Unas cuantas horas son suficientes, en comparacion con tres meses en el marco de una utilizacion denominada de secado clasica, para obtener un resultado comprable, siendo incluso las caracterfsticas del lodo obtenido mucho mejores con la invencion ya que son mas facilmente reciclables.

Como resulta evidente y se desprende asimismo de lo descrito anteriormente, la presente invencion no esta limitada a los modos de realizacion descritos mas particularmente. Abarca por el contrario todas sus variantes y particularmente aquellas en las que las tuberfas de alimentacion no son dos, sino que son tres, cuatro o mas, repartidas regularmente y angularmente alrededor del recinto.

La invencion esta definida por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   REIVINDICACIONES

   1. Procedimiento de clarificacion de un liquido y/o un lodo mediante el tratamiento de estructuras coloidales contenidas en dicho liquido y/o dicho lodo alimentado en flujo continuo con un caudal Qeb = VEB/hora, siendo Veb un volumen, caracterizado por que se proyecta por bombeo el flujo dentro de un recinto (2, E) a sobrepresion con respecto a la presion atmosferica, siendo dicho recinto un recinto de paso del flujo a presion y en continuo, presentando dicho recinto un volumen v < Veb/20, dejando en el recinto una zona de introduccion de aire combinada con una zona de choques hidraulicos de introduccion de los flujos liquidos, una zona de mezclado muy turbulenta (Re >> 3000) hecha posible con respecto al aire con un caudal d y una presion determinados, de manera que se transmita una fuerte energia cinetica (>10000 J) a partir de la energia cinetica de bombeo en el interior del volumen del recinto, y una zona funcional de descompresion.
2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el aire se anade con un caudal d > 1,5 Qeb.
3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 2, caracterizado por que el aire se anade con un caudal > 5 Qeb.
4. 4. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el aire se inyecta a una presion relativa comprendida entre 0,1 bar y 1 bar.
5. 5. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que v < Veb/50.
6. 6. Procedimiento segun la reivindicacion 5, caracterizado por que v < Veb/100.
7. 7. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se anade un reactivo liquido que es un floculante organico de tipo cationico.
8. 8. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el caudal Qeb es superior o igual a 15 m3/h, el caudal d es superior o igual a 25 m3/h, y por que la presion relativa en el recinto es superior o igual a 0,8 bar.
9. 9. Procedimiento segun la reivindicacion 8, caracterizado por que el caudal Qeb es superior o igual a 20 m3/h, el caudal d es superior o igual a 50 m3/h y la presion relativa dentro del recinto es superior a 1,2 bar.
10. 10. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende ademas un tratamiento de separacion complementaria dispuesto aguas abajo.
11. 11. Procedimiento segun la reivindicacion 10, caracterizado por que el tratamiento complementario es un tratamiento por filtro de banda o una centrifugacion.
12. 12. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se evacua la parte solida por decantacion.
13. 13. Procedimiento segun la reivindicacion 12, caracterizado por que la decantacion se efectua en una cubeta de decantacion.
14. 14. Procedimiento segun la reivindicacion 13, caracterizado por que la materia solida se evacua en la parte baja.
15. 15. Torta de materia solida coloidal obtenida mediante el procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizada por que presenta una porosidad comprendida entre 5 y 15%.