ES2630219T3

ES2630219T3 - Procedimiento y aparato para la eliminación de arenillas en las aguas residuales

Info

Publication number: ES2630219T3
Application number: ES09829920.9T
Authority: ES
Inventors: Marc Beliveau; Michel Bruneau; Martin Couture; Karim Essemiani
Original assignee: Veolia Water Solutions and Technologies Support SAS
Current assignee: Veolia Water Solutions and Technologies Support SAS
Priority date: 2008-12-01
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2017-08-18
Anticipated expiration: 2029-11-27
Also published as: US8715511B2; AU2009322028A1; NZ593140A; WO2010063107A1; US20110240568A1; CA2743003A1; EP2373585A4; EP2373585B1; BRPI0922140A2; DK2373585T3; CN102224108A; MX2011005818A; CN102224108B; CA2743003C; CO6400234A2; EP2373585A1

Abstract

Aparato (100) para separar la arenilla de las aguas residuales líquidas reteniendo al tiempo los sólidos orgánicos en suspensión que incluye un medio de entrada para admitir las aguas residuales líquidas dentro del aparato (100), un medio de salida para retirar el líquido, del cual ha sido separada la arenilla, del aparato (100), y un medio para evacuar la arenilla separada del aparato (100), comprendiendo además el aparato (100): - una cámara (102) cilíndrica principal de decantación de arenilla que define una porción (110) terminal de fondo, un extremo (108) superior y una pared (106) periférica; - una cámara (104) secundaria de almacenamiento de arenilla situada por debajo de la porción (110) terminal de fondo de la cámara principal de manera que la arenilla que decanta del líquido se depositará en el interior de dicha cámara (104) secundaria, incluyendo dicha cámara (104) secundaria una abertura de embocadura superior central de acceso de la arenilla en decantación a través de dicha porción (110) terminal de fondo de la cámara principal; - un árbol (140) vertical situado en posición central dentro de dicha cámara (102) principal y dentro de dicha cámara (104) secundaria, presentando dicho árbol (140) un eje geométrico longitudinal; - un medio (142) motorizado para provocar la rotación de dicho árbol (140) vertical alrededor de dicho eje geométrico longitudinal; - un tabique (114) que se extiende transversalmente a través de dicha cámara (102) principal intermedia entre dicho extremo (108) superior y dicho extremo (110) de fondo separado de éste, en el que una subcámara (102A) superior está formada dentro de dicha cámara (102) principal por encima de dicho tabique (114) y una subcámara (102B) inferior está formada dentro de dicha cámara (102) principal por debajo de dicho tabique (114), estando dicho medio de entrada de aguas residuales líquidas en comunicación de fluido directa con dicha subcámara (102B) inferior, estando dicho medio de salida de líquido en comunicación de fluido directa con dicha subcámara (102A) superior, presentando dicho tabique (114) un borde periférico montado de modo integral de manera sustancialmente estanca a los fluidos sobre dicha pared (106) periférica de dicha cámara (102) principal; incluyendo dicho tabique (114) una abertura (120) central de fondo que aloja dicho árbol (140), estando dicha abertura (120) central de fondo del tabique separada de dicho árbol (140) para definir una abertura anular entre dicho árbol (140) y dicho tabique (114) para permitir un flujo ascendente de líquido desde dicha subcámara (102B) inferior hasta dicha subcámara (102A) superior; - y un medio (150) mecánico situado dentro de dicha cámara (102) principal y que permite una rotación sostenida de un primer flujo de fluido de las aguas residuales líquidas dentro de dicha subcámara (102B) inferior posibilitando la inducción de un segundo flujo de fluido del líquido ascendente desde dicha subcámara (102B) inferior pasando por dicha abertura anular del tabique y desembocando en dicha subcámara (102A) superior, y posibilitando la rotación sostenida de un tercer flujo de fluido del líquido dentro de dicha subcámara (102A) superior para la evacuación a través de dicho medio de salida, en el que el aparato (100) está dispuesto para proporcionar un gradiente de velocidad del flujo de fluido entre dicho tercer flujo de fluido y dicho primer flujo de fluido; y en el que el aparato (100) está dispuesto para proporcionar dicho tercer flujo de fluido a una velocidad sustancialmente menor que dicho primer flujo de fluido, en el que dicho medio (150) mecánico para provocar dicho segundo flujo de fluido y dicho tercer flujo de fluido incluye una pluralidad de aletas (152) fijadas a dicho árbol (140) y que pueden rotar con este, estando dichas aletas (152) situadas dentro de dicha subcámara (102B) inferior; en el que el aparato (100) está dispuesto para proporcionar dicho gradiente de velocidad del flujo de fluido que posibilita un flujo de escape radial y tangencial omnidireccional del líquido a partir del cual la arenilla ha sido separada de dicha subcámara (102A) superior a través de dicho medio de salida, y además el aparato (100) está dispuesto para proporcionar dicho gradiente de velocidad del flujo de fluido que se adapta a las cargas diferenciales del flujo de fluido entre dicho medio de entrada y dicho medio de salida; en el que el dicho tabique (114) es un cono convexo hacia abajo, que define una embocadura (118) superior de tamaño diametralmente mayor y una embocadura (120) de fondo de tamaño diametralmente menor; y en el que dicho medio de entrada incluye un orificio (128) de acceso practicado en dicha pared (106) periférica de la subcámara inferior y una abertura al interior de dicha subcámara (120B) inferior, y un canal (130) de suministro de aguas residuales líquidas que se proyecta tangencialmente desde dicha subcámara (102B) inferior, presentando dicho canal (130) de suministro una pendiente angular que varía entre 10º y 30º con respecto a un plano en ángulo recto con respecto a dicha pared (106) periférica de dicha subcámara inferior.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento y aparato para la eliminacion de arenillas en las aguas residuales Datos de referencia cruzada

La presente solicitud reivindica la prioridad convencional de la solicitud de Patente Provisional estadounidense N° 61/200,560 depositada el 1 de diciembre de 2008.

Antecedentes de la invencion

En las plantas de tratamiento de aguas residuales, una materia mineral pesada denominada "grit" (arenilla, grano), forma parte de los fluidos que necesitan ser tratados y segregados de otro material fluido. La arenilla principalmente esta compuesta por arena y tierra pero tambien contiene cenizas, granos de cafe, semillas, mafz y otros sedimentos gruesos. Como la arenilla no puede ser tratada, reducida de tamano o eliminada por procedimientos de tratamiento, necesita ser ffsicamente eliminada. La arenilla presenta un problema en el tratamiento de aguas de residuales en cuanto es dura y abrasiva; desgasta bombas y otros dispositivos mecanicos; es pesada y se acumula en decantadores, balsas de tratamiento, digestores, et al., donde debe ser a menudo eliminada a mano.

La Patente estadounidense N° 4,767,532 concedida el 30 de agosto de 1988 a Smith & Loveless, inc., divulga un selector de arenilla que presenta una camara de decantacion superior y una camara de almacenamiento de arenilla inferior. La camara de decantacion comunica con la camara de almacenamiento de arenilla a traves de una abertura de una superficie de transicion entre ellas. Un tubo entrante dirige el lfquido entrante directamente al interior de una porcion inferior de una porcion de la camara de decantacion. Un tubo saliente extrae el lfquido saliente de una porcion superior de la camara de decantacion. El tubo entrante y el tubo saliente presentan una lmea central comun estando el tubo saliente situado en una elevacion por encima del tubo entrante. Un miembro de tabique deflector se extiende por dentro de la camara de decantacion para dirigir la corriente del lfquido de arrastre entrante hacia fuera en direccion a una porcion inferior de la periferia de la camara de decantacion. El fluido entrante fluye de manera obligada hacia el interior de la camara de decantacion de forma tangencial, lo que induce la circulacion rotacional dentro de la camara de decantacion. Una pala rotatoria sostiene la circulacion rotacional provocada inicialmente por el flujo de fluido tangencial entrante. La evacuacion de arena y otro material de las arenillas lleva a cabo principalmente por la accion de la gravedad hacia el interior de un pozo de fondo de la arenilla, mientras la evacuacion de agua se lleva a cabo de nuevo por el empuje tangencial del flujo.

A partir del documento US 2,491,810 es conocido tambien un dispositivo para la separacion centnfuga de materia extrana de un lfquido y la deposicion de la materia extrana separada o lodos, en un sumidero, desde el cual puede ser periodicamente drenado para mantener el dispositivo en perfecto estado de trabajo. Tambien son conocidos a partir del documento US 2,352,772, unos procedimientos y aparatos para el tratamiento de lfquidos turbios, por ejemplo agua y desechos residuales, mediante la separacion de los mismos de los solidos decantados por floculacion y sedimentacion.

Un problema de algunos aparatos de eliminacion de arenilla de la tecnica anterior se refiere a las limitaciones de diseno en la orientacion y tamano del canal del flujo de lfquido del tubo efluente que sale de la camara de decantacion del aparato, en comparacion con el canal entrante del flujo de aguas residuales lfquidas del tubo entrante. En particular, las limitaciones de diseno de la carga de flujo soportado requieren que:

1. el diametro interno del canal del flujo del tubo saliente sea sustancialmente el mismo que el diametro interno del canal del flujo del tubo entrante; y

2. la orientacion general y la direccion del flujo del canal del flujo del tubo saliente pueden ser la misma que la del canal del flujo del tubo entrante, esto es, no es posible ninguna desviacion angular (por ejemplo, una desviacion en angulo recto) respecto de la direccion del flujo del canal del flujo del tubo entrante con respecto a la direccion del flujo del canal del flujo del tubo saliente, para que el aparato de eliminacion de arenilla de la tecnica anterior permanezca operativo.

Sumario de la invencion

La invencion se refiere a un aparato, de acuerdo con las reivindicaciones del aparato, para separar la arenilla de las aguas residuales lfquidas reteniendo al tiempo los solidos organicos en suspension. Dicho aparato incluye un medio de entrada para admitir aguas residuales lfquidas dentro del aparato, un medio de salida para retirar lfquido del cual la arenilla ha sido separada del aparato, y un medio para eliminar la arenilla separada del aparato, comprendiendo ademas el aparato: - una camara principal cilmdrica de sedimentacion de la arenilla que define una porcion terminal de fondo, un extremo superior y una pared periferica; - una camara secundaria de almacenamiento de arenilla situada por debajo de la porcion terminal de fondo de la camara inferior de manera que la arenilla en decantacion del lfquido se deposite dentro de dicha camara secundaria, incluyendo dicha camara secundaria una abertura central de embocadura superior de acceso de decantacion de la arenilla a traves de dicha porcion terminal de fondo de la camara principal; - un arbol vertical situado en posicion central dentro de dicha camara principal y en dicha camara secundaria, presentando dicho arbol un eje geometrico longitudinal; - un medio para provocar la rotacion de dicho

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arbol vertical alrededor de dicho eje geometrico vertical; - un tabique que se extiende transversalmente a traves de dicha camara principal en posicion intermedia respecto de dicho extremo superior y dicho extremo de fondo de aquel separado del mismo, de forma que una camara superior se forme en dicha camara principal por encima de dicho tabique y una subcamara inferior se forme en dicha camara principal por debajo de dicho tabique, estando dicho medio de entrada de aguas residuales lfquidas en comunicacion de fluido directa con dicha subcamara inferior, estando dicho medio de salida del lfquido en comunicacion directa con dicha subcamara superior, presentando dicho tabique un orden periferico montado de manera integral de forma sustancialmente estanca a los fluidos sobre dicha pared periferica de dicha camara principal; incluyendo dicho tabique una abertura central de fondo que aloja dicho arbol, estando dicha abertura central de fondo del tabique separada de dicho arbol para definir una abertura anular entre dicho arbol y dicho tabique para proporcionar un flujo ascendente de lfquido desde dicha subcamara inferior hasta dicha subcamara superior; y un medio mecanico situado dentro de dicha camara principal y que permite una rotacion sostenida de un primer flujo de fluido de aguas residuales lfquidas dentro de dicha subcamara inferior, permitiendo la induccion de un segundo flujo de fluido de lfquido ascendente desde dicha subcamara inferior a traves de dicha abertura anular del tabique y dentro de dicha subcamara superior, y permitiendo una rotacion sostenida de un tercer flujo de fluido del lfquido dentro de dicha subcamara superior para la evacuacion a traves de dicho medio de salida, en el que el aparato esta dispuesto para proporcionar un gradiente de velocidad del flujo de fluido entre dicho tercer flujo de fluido y dicho primer flujo de fluido.

El aparato esta dispuesto para proporcionar dicho gradiente del flujo de fluido de manera que dicho tercer flujo de fluido tenga una velocidad sustancialmente menor que dicho primer flujo de fluido, siendo dicha tercera velocidad del flujo de fluido de modo preferente alrededor de cuatro veces menor que la del primer flujo de fluido.

Dicho medio mecanico esta dispuesto para provocar dicho segundo flujo de fluido y dicho tercer flujo de fluido incluye una pluralidad de aletas fijadas a dicho arbol y que pueden rotar con el, estando dichas aletas situadas dentro de dicha subcamara inferior; en el que el aparato esta dispuesto para proporcionar dicho gradiente de velocidad del flujo de fluido que posibilite el flujo de evacuacion tangencial o radial omnidireccional del lfquido del cual la arenilla ha sido separada de dicha subcamara superior a traves de dicho medio de salida, y asf mismo el aparato esta dispuesto para proporcionar dicho gradiente de velocidad del flujo de fluido que adapte las cargas del flujo de fluido diferenciales entre dicho medio de entrada y dicho medio de salida.

De acuerdo con una forma de realizacion no de acuerdo con la invencion, dichas aletas estan situadas dentro de dicha subcamara superior.

Dicho tabique es un cono convexo hacia abajo con una embocadura de fondo de tamano diametralmente menor y una embocadura superior de tamano diametralmente mayor. De modo preferente, el diametro de fondo de la embocadura de dicho tabique conico representa entre un 40 y un 60% del diametro de dicha embocadura superior del tabique conico y, de modo preferente, alrededor de un 50% del mismo. La pendiente angular de dicho tabique conico podna variar entre 15° y 30° con un valor optimo de 20°.

La porcion terminal de fondo de la camara principal, de modo preferente, tiene forma de embudo con una pendiente angular que sustancialmente coincide con la del tabique conico, presentando, de modo preferente, una pendiente angular de aproximadamente 20°.

Dicho medio de entrada incluye un orificio de acceso practicado en dicha pared periferica de la subcamara inferior y una abertura dentro de dicha subcamara inferior, y un canal de suministro de aguas residuales lfquidas que tangencialmente se proyectan desde dicha subcamara inferior, presentando dicho canal de suministro una pendiente angular que vana entre 10° y 30° (siendo el valor optimo de 15°) con respecto al plano en angulo recto con respecto a dicha pared periferica de la subcamara inferior.

Como alternativa, no de acuerdo con la invencion, dicho tabique es un panel plano.

Como alternativa, dichas aletas estan circunscritas dentro de dicha porcion terminal de fondo de la camara principal con forma de embudo y estan montadas sobre una porcion correspondiente de dicho arbol.

La invencion se refiere tambien a un procedimiento para eliminar las arenillas de las aguas residuales lfquidas manteniendo al tiempo los solidos organicos en suspension de acuerdo con las reivindicaciones del procedimiento. Dicho procedimiento incluye un medio de entrada para admitir las aguas residuales lfquidas dentro del aparato, un medio de salida para retirar el lfquido del que ha sido separada la arenilla del aparato, y un medio para evacuar la arenilla separada del aparato, comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas: - la provision de una camara principal cilindrica de decantacion de arenilla que define un extremo de fondo, un extremo superior y una pared periferica, una camara secundaria de almacenamiento de arenilla situada por debajo de la camara principal de manera que la arenilla en decantacion del lfquido se instalara en dicha camara secundaria, incluyendo la camara secundaria una pared periferica que presenta una desembocadura superior, un arbol vertical situado en posicion central dentro de dicha camara principal y dentro de dicha camara secundaria, presentando dicho arbol un eje geometrico longitudinal; - la realizacion de una rotacion de dicho arbol vertical alrededor de dicho eje geometrico longitudinal; - la provision de un tabique se extiende transversalmente a traves de dicha camara principal en posicion intermedia entre dicho extremo superior y dicho extremo inferior de la misma separada de dicha camara secundaria

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de manera que se forme una subcamara superior en dicha camara principal por encima de dicho tabique y se forme una subcamara inferior en dicha camara principal por debajo de dicho tabique, de manera que dicho medio de entrada de aguas residuales lfquidas este en comunicacion de fluido con dicha subcamara inferior, y dicho medio de salida del Kquido este en comunicacion de fluido con dicha subcamara superior, presentando dicho tabique un borde periferico montado de manera integral sobre dicha pared periferica de dicha camara principal; incluyendo dicho tabique una abertura central de fondo que aloja dicho arbol, estando dicha abertura de fondo separada de dicho arbol para definir una abertura anular entre dicho arbol y dicho tabique para proporcionar un flujo ascendente de lfquido desde dicha subcamara inferior hasta dicha subcamara superior; - la provision de un medio para la generacion sostenida rotacional de un primer flujo fluido de aguas residuales lfquidas; - la provision de un medio de induccion de un segundo flujo fluido vertical ascendente del lfquido desde dicha subcamara inferior pasando por dicha abertura anular del tabique y desembocando en dicha subcamara superior; la provision de un medio para un tercer flujo de fluido del lfquido de sustentacion rotacional dentro de dicha subcamara superior para escapar a traves de dicho medio de salida; y - la provision de un medio para generar un gradiente de velocidad del flujo de fluido entre dicho tercer flujo de fluido y dicho primer flujo de fluido.

En este procedimiento, el gradiente de velocidad del flujo de fluido del tercer flujo de fluido es sustancialmente menor que el de dicho primer flujo de fluido permitiendo asf la retirada de la arenilla de las aguas residuales Kquidas.

De modo preferente, la etapa de generacion de un gradiente de velocidad del flujo de fluido entre dicho tercer flujo de fluido y dicho primer flujo de fluido es de un nivel tal que aproximadamente una reduccion de un 75% de la velocidad del tercer flujo de fluido se consigue con respecto al del dicho primer flujo de fluido.

De modo preferente, se incluye ademas la etapa de escape radial del lfquido a partir de dicha subcamara superior a traves de dicho medio de salida.

Breve descripcion de los dibujos

La figura 1 es una vista en planta de una forma de realizacion de un aparato de eliminacion de arenilla de acuerdo con la presente invencion;

las figuras 2 - 4 son vistas en alzado desde tres perspectivas diferentes del aparato de la figura 1;

las figuras 5 - 6 son vistas de tamano ampliado de las figuras 1 y 3, respectivamente, que muestran un detalle adicional;

las figuras 7A, 7B y 7C son vistas similares a la de la figura 2 pero a una escala de tamano ampliado y que muestran tres montajes de helice de fluido alternados diferentes sobre el arbol vertical con respecto al tabique conico;

las figuras 8 y 9 son una vista en planta similar a la de la figura 1 y una vista en alzado similar a la de la figura 3, pero que muestran una forma de realizacion alternativa (no de acuerdo con la invencion) en la que el tabique es un panel plano;

las figuras 10 a 13 son vistas similares a las de la figura 1, pero a escala aumentada y que muestran cuatro orientaciones alternativas diferentes de canales de medios de salida del lfquido habilitados por el presente diseno del aparato de eliminacion de arenilla; vana entre un 40% y un 60% desde la faldilla 118 superior, siendo el valor optimo de aproximadamente un 50%.

La faldilla 118 superior esta conectada de manera fija en una forma sustancialmente estanca a los fluidos sobre la pared 106 vertical, de manera que la embocadura 120 de fondo forma un plano genericamente ortogonal con la pared 106 vertical de la camara principal. Sin embargo, a efectos practicos, una tolerancia funcional de unos pocos milfmetros entre la faldilla 118 superior del tabique y la pared 106 vertical de la camara principal puede considerarse como operativamente aceptable con fines de montaje.

De modo preferente, la pendiente del cuerpo 116 conico se corresponde con el de la base 112 con forma de embudo, siendo el valor optimo de aproximadamente 20°. Una conicidad angular mayor del tabique 114 conico, por ejemplo de entre 30° a 45°, podna teoricamente ser eficaz, sin embargo ello creana un incremento sustancial en el tamano del dispositivo de eliminacion de arenilla y de esta manera en los costes fijos, que reducina o eliminana los ahorros de coste asociados con la capacidad de eliminacion mejorada de la arenilla.

Por consiguiente, una subcamara 102A superior esta formada entre el cuerpo 116 conico del tabique 114 y la pared 108 superior de la camara 102 principal, y una subcamara 102B inferior esta formada entre el cuerpo 116 conico del tabique 114 y la base 112 con forma de embudo de la camara 102, de forma que las subcamaras 102A y 102B se situen en comunicacion de fluido solo a traves de la embocadura 120 de fondo radialmente hacia dentro del tabique 120 conico. Unas monturas 122 de fijacion estan dispuestas de manera fija al sesgo sobre la faldilla 118 y estan ancladas a la pared 102 mediante unas sujeciones 124 de anclaje de una forma sustancialmente estanca a los fluidos con unas tiras 126 elastomericas alojadas en una cavidad 122A periferica de las monturas 122.

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Se entiende por tanto que el tabique 114 conico esta dimensionado y conformado con respecto a la camara 102 de decantacion de arenilla de una manera tal que restrinja todo el flujo ascendente inducido por el vortice del agua parcialmente llenado de arenillas hacia una embocadura 120 central de fondo del tabique solo de flujo de agua. No se permite que el agua parcialmente purgada de arenillas fluya hacia arriba entre la porcion de borde periferico estanca del tabique 114 conico y la pared 106 interna periferica de la camara 102 de decantacion, para que el flujo de agua entre en las subcamaras 102A y 102B se produzca solo a traves de la desembocadura 120 de fondo central.

Un orificio 128 de admision de fluido desemboca transversalmente a traves de la pared 106 vertical y hasta la subcamara 102B inferior. Un canal 130 de admision de aguas residuales lfquidas se abre en un extremo desembocando en un orificio 128 de admision, para el ingreso dentro de la subcamara 102B de aguas residuales Kquidas. El canal 130 tangencialmente cruza la porcion inferior de la pared 106 vertical de la camara de decantacion para provocar que el lfquido de aguas residuales entrante fluya tangencialmente hasta el interior de la subcamara 102B inferior. Una fuerza centnfuga se genera para el fluido de aguas residuales que encaja con la subcamara 102B inferior cilmdrica interior, lo que provoca la salida hacia fuera del fluido de aguas residuales de manera forzada contra la pared interior de la camara 102B.

El canal 130 presenta en su extremo corriente arriba un segmento 130A de alimentacion principalmente genericamente horizontal, que conecta con el canal 130 a traves de una seccion 130B intermedia acodada inclinada hacia abajo, de forma que el canal 130 forma un valor angular no ortogonal con la pared 106. De modo preferente, el valor angular de la seccion 130 de canal con respecto a un plano ortogonal con la pared 106 vana entre 10° y 30°, y, como maxima preferencia, presenta un valor optimo de 15°. Por consiguiente, las aguas residuales lfquidas estan disenadas para fluir a traves del orificio 128 de entrada hasta penetrar en la subcamara 102B a una velocidad de flujo sustancial. El tamano diametro del orificio 128 de entrada de fluido es, de modo preferente, sustancialmente igual a la distancia entre la faldilla 118 superior del tabique 114 conico en la embocadura 112B superior de la base 112 con forma de embudo.

Un orificio 132 de salida de fluido se abre transversalmente a traves de la pared 106 vertical y desemboca en la subcamara 102A superior. Un canal 134 para el lfquido se abre transversalmente en un extremo comunicando con el orificio 132 de salida de fluido, para la evacuacion del flujo de salida del lfquido separado de la arenilla desde la subcamara 102A superior y desembocando en el canal 134. Como se apunta en la figura 6, el diametro interno del canal 134 de flujo de salida del lfquido puede se sustancialmente mayor que el canal 130 de admision de fluido y puede permanecer en la misma direccion general que este ultimo en este diseno operativo.

Como alternativa, como da a entender la forma de realizacion de la figura 10, el anal 134' de flujo de salida del lfquido del aparato 100' de eliminacion de arenillas, puede resultar operativamente reorientado en un angulo de 180° con respecto a la direccion del canal 130 de admision. Ademas, como tambien se ilustra en la figura 10, el canal 134' del flujo de salida del lfquido no necesita escapar tangencialmente desde la pared 106', como en la forma de realizacion anterior, sino que puede escapar radialmente desde ella y, por ejemplo, de una forma de contraflujo en paralelo hacia el canal 130 mientras el aparato 100' de eliminacion de arenilla permanece completamente operativo.

Como una alternativa mas, como se da a entender en la forma de realizacion de la figura 11, los canales 130'', 134'' del aparato 100'' de eliminacion de arenilla pueden ser coaxiales. La forma de realizacion operativa alternativa de la figura 12 es similar a la de la figura 10 excepto porque los canales 130''', 134''' del aparato 100''' de eliminacion de arenilla tienen sustancialmente el mismo diametro interno. La forma de realizacion alternativa del aparato 100'''' de eliminacion de arenilla de la figura 13 muestra un diseno operativo en el que el canal 134'''' de salida de lfquido escapa tangencialmente de la pared 106'''' de la camara principal en angulo recto con respecto a la direccion del canal 130'''' de admision de aguas residuales.

Un arbol 140 hueco esta montado en situacion vertical dentro de la camara 102 principal, definiendo una porcion 140A terminal superior articulada dentro de la pared 108 superior a traves de una abertura 108A y dimensionada para que su embocadura 108B terminal de fondo desemboque libremente en la camara 104 de almacenamiento de arenilla de tal manera que sea posible alcanzar la mayona de la sedimentacion de material de arenilla en su interior. El arbol 140 se extiende libremente a traves de las embocaduras 118 y 120 del tabique 114 conico. Un motor 142 soportado sobre la pared 108 esta operativamente conectado al arbol 140 y lo impulsa en rotacion. La caja de engranajes del eje motor 42 estara de modo preferente fabricado con una placa de soporte de cojinete pesada y unos miembros estructurales. Estara disenada para que los engranajes y los cojinetes sean facilmente lubricados de grasa. La porcion inferior de la caja podna estar cerrada con una placa antisalpicaduras. La caja de cambios podna incluir una porcion montada directamente sobre el eje de salida del motor de los engranajes y funcionar sobre, por ejemplo un anillo de rotacion con un diametro de paso de 495 mm presente un engranaje externo. De modo preferente, el motor 142 es del tipo de velocidad constante, pero, como alternativa, podna ser del tipo de velocidad variable.

Una bomba 144 de fluido es tambien soportada por la pared 108 superior adyacente al motor 142 y esta operativamente conectada al arbol 140 hueco y genera una presion negativa en su interior para traccionar hacia arriba el material de arenilla desde la camara 104 de almacenamiento de arenilla a traves de la oquedad del eje 140

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y hacia fuera en la embocadura superior del eje 140 hasta un canal 146 que conduce a un colector externo de desechos. La operacion de la bomba 144 de fluido puede ser dclica, por ejemplo de 15 minutos cada hora.

Una helice 150 multipala que incorpora una pluralidad de palas 152 montadas perifericamente esta transversalmente montada de manera fija transversalmente sobre el arbol 140 para su rotacion alrededor de un eje geometrico vertical centrado en la camara 102 de decantacion. En la forma de realizacion preferente de la figura 6, la helice 150 esta adaptada dentro de la subcamara 102B inferior, por encima de la embocadura 112B superior de la base con forma de embudo y por debajo de la embocadura 120 inferior del tabique 114 conico, en correspondencia transversal con el orificio 128 de entrada de fluido, de manera que el flujo de aguas residuales lfquidas procedente del canal 130 sea dirigido tangencialmente hacia las palas 152 de la helice. De modo preferente, la helice 150 esta dimensionada para que se corresponda diametralmente con el diametro de la embocadura 120 de fondo del tabique conico. El tamano de las embocaduras 118 y 120 del tabique debe ser tal que permita el acceso manual a la helice 150 mediante la retirada de la pared 108 superior de la camara 102 principal. Las palas 152 estan montadas de forma ligeramente inclinada, por ejemplo en un angulo aproximado de 30° con respecto al plano horizontal.

La forma de realizacion preferente del aparato 100 de eliminacion de arenilla mostrado en la figura 6 posibilita operativamente diversos montajes tangenciales o radiales angulares del canal 134 de salida de lfquido, en vista en particular del emplazamiento de la helice 150 en la subcamara 102B inferior. La helice 150 induce asf un efecto de turbina en la subcamara 102B inferior, generando un vortice ascendente (a lo largo de las flechas R1 de la Fig. 15). En un vortice ascendente la parte de lfquido del fluido se eleva a lo largo de las flechas R2 de la Fig. 15 pero los solidos gruesos se deslizan hacia el fondo a lo largo de la pendiente inclinada hacia dentro y hacia abajo de la base 112 con forma de embudo hacia la camara 104 de almacenamiento de la arenilla. La velocidad tangencial de las palas 152 de la helice 150 rotatoria debe, de modo preferente, ser la misma que la del flujo de las aguas residuales ifquidas procedentes del canal 130 de entrada, por ejemplo de una velocidad de flujo de aproximadamente un metro por segundo y un volumen del flujo de 1,2 metros cubicos por segundo. Como alternativa, la helice 150 puede rotar a una mayor velocidad que la del flujo de aguas residuales desde el canal 130 de entrada, por ejemplo hasta varias veces la velocidad de flujo de las aguas residuales desde el canal 130 de entrada, mientras sigue permaneciendo al mismo parcialmente eficaz para potenciar el movimiento de vortice ascendente de no solo la parte lfquida sino tambien de los solidos organicos que presentan una densidad mas baja que la arena (por ejemplo, partfculas de mafz). Las partfculas bastas pueden rotar por ejemplo de 5 a 6 veces o mas en la subcamara 102B inferior, antes de escapar hacia arriba a traves de las embocaduras 118 y 120 del tabique conico hacia y hasta el interior de la subcamara 102A superior, (flechas R3 de la fig. 15) y una importante funcion de la helice 150 es proporcionar una optimizacion de este movimiento de fluido de vortice ascendente. La direccion de rotacion de la helice 150 debe ser la misma que la direccion de flujo del lfquido de las aguas residuales.

Las figuras 7A, 7B y 7C muestran montajes alternativos de la helice 150.

En la forma de realizacion de la figura 7A, la helice 150' esta montada dentro de la subcamara 102A superior, por encima del tabique 114 conico y por debajo de la pared 108 superior. La helice 150' incluye unos montajes 151 oscilantes para cada una de las palas 152', permitiendo dichos montajes 151 oscilantes la inclinacion radialmente hacia fuera parcial de las palas 152' desde el estado extendido hacia abajo fijo (como se ilustra) hasta el estado operativo extendido parcialmente radialmente hacia fuera, por ejemplo hasta un angulo de 60° respecto del plano horizontal. La finalidad de dichos montajes 151 oscilantes de las palas es iniciar la inercia de arrastre al comienzo del ciclo operativo y, por consiguiente, dichos montajes 151 de las palas pueden operar solo en un entorno correspondiente a la subcamara 102A superior. En esta forma de realizacion de la figura 7A, el gradiente de velocidad entre la subcamara 102A superior y la subcamara 102B inferior es sustancialmente menor que en la forma de realizacion de la figura 6 donde la helice esta montada dentro de la subcamara 102B inferior. La forma de realizacion de los aparatos de eliminacion de arenilla de las figuras 10 - 13 no estan, por tanto, indicados para su uso en el montaje de helice de la figura 7A.

En la segunda forma de realizacion de la figura 7B, la helice 150'' esta de nuevo montada dentro de la subcamara 102A superior, con similares limitaciones que en la figura 7A, pero ahora es sustancialmente coplanar con la faldilla 118 superior del tabique 114 conico.

En la tercera forma de realizacion de la figura 7C, la helice 150''' esta montada dentro de la subcamara 102B inferior, pero ahora sustancialmente con la embocadura 120 de fondo del tabique 114 conico. Las limitaciones en cuanto a los gradientes de velocidad son similares a los de la figura 7A.

Como se indica mediante el grafico informatico de simulacion dinamico del flujo generado ilustrado en la figura 17 de los dibujos, se ha encontrado que la eficiencia mejorada - del orden de un 10 a un 15% - en la capacidad de eliminacion de la arenilla con respecto a los aparatos de eliminacion de arenilla de la tecnica anterior, se puede obtener con dicho aparato de eliminacion de arenilla de la presente invencion, en particular con la forma de realizacion que incorpora un tabique 114 conico hacia abajo y una helice 150 montada en posicion intermedia dentro de una subcamara 102B inferior. El nivel de eficiencia se refiere a la diferencia en el contenido de arenilla dentro del canal de entrada, en comparacion con el del canal de salida.

Como alternativa, como se ilustra en las figuras 8 - 9 de los dibujos, el tabique 114' podna ser planar en vez de conico, pero a expensas de una dificultad de construccion estructural anadida pero con una mejora de eficiencia que sigue siendo inesperada en comparacion con la tecnica anterior, a saber, de aproximadamente una eficiencia mejora de un 10 a un 15% con respecto a los dispositivos de eliminacion de arenilla de la tecnica anterior. Cuando el 5 tabique es conico, 114, se consigue una mejora de la eficiencia sustancial inesperada de un 10 a un 15% en comparacion con los aparatos de eliminacion de arenilla de la tecnica anterior. Una importante consideracion aqu es contar con un nuevo tabique montado dentro de una camara de decantacion de un dispositivo de eliminacion de arenilla que separe la camara 102 de decantacion principal en dos subcamaras 102A y 102B: una subcamara 102B inferior dentro de la cual el agua y los desechos de arenilla entrantes quedan captados; y una subcamara 102A 10 superior, de la cual escapa el agua parcialmente eliminada de arenilla, de manera que sustancialmente en todo el flujo de agua desde la camara inferior hasta la subcamara superior queda habilitada a traves de las embocaduras 118, 120 centrales, solo del tabique 114.

Se ha encontrado que, de forma inesperada, el gradiente de velocidad del flujo de fluido se establece entre el flujo lfquido dentro de la subcamara 102A superior y el flujo lfquido dentro de la subcamara 102B inferior. En particular, 15 cuando la helice 150 es situada dentro de la subcamara 102B inferior, se consiguen resultados optimos, de manera que el gradiente de velocidad del flujo de fluido permite el flujo de evacuacion radial o tangencial omnidireccional del lfquido desde la subcamara 102A superior pasando por el orificio 132 de salida, y ademas adapta las cargas del flujo de fluido diferenciales entre el canal 130 de entrada y el canal 134 de salida. En valores optimos, el gradiente de velocidad del flujo de fluido es tal que la velocidad del flujo de fluido dentro de la subcamara 102A superior (flechas 20 R3 de la fig. 15) es aproximadamente cuatro veces menor que la velocidad del flujo de fluido dentro de la subcamara 102B inferior (flecha R1 de la fig. 15). Debe ademas destacarse que este gradiente de velocidad facilita la sedimentacion final basada en la gravedad de las partfculas de arena que pueden haber escapado accidentalmente hasta el interior de la subcamara 102A superior, a traves del vortice ascendente y a traves de las embocaduras 118, 120 centrales del tabique, potenciando asf aun mas el efecto de separacion de la arenilla buscado mediante el 25 presente aparato 100.

Debe tambien destacarse que el presente aparato 100 facilmente se acomoda a un incremento de hasta un 25% de la velocidad del flujo de fluido de las aguas residuales con respecto a la velocidad constante de la helice 150, sin reduccion considerable de la eficiencia operativa de la eliminacion de arenilla o sin un retroflujo considerable. El actual aparato presenta una gran adaptabilidad a las fluctuaciones accidentales de los parametros del flujo de fluido 30 o a las configuraciones del flujo de salida del lfquido.

Otra mejora respecto de los aparatos de eliminacion de la arenilla de la tecnica anterior se refiere a unos controles de nivel del fluido dentro de la camara 102 principal de decantacion de la arenilla. En el aparato de la tecnica anterior, dicho control era fundamental para evitar una reduccion sustancial de la efectividad. Sin embargo, en el aparato de la presente el control del nivel de fluido en la camara 102 principal de decantacion de arenilla es mucho 35 menos importante.

El presente aparato de eliminacion de arenilla debe ser tambien capaz de proporcionar las siguientes prestaciones:

a) la eliminacion de al menos un 95% de arenilla particulada igual a o mayor que 300 micrometros de tamano;

b) la eliminacion de al menos un 85% de arenilla particulada igual a o mayor que 210 micrometros de tamano; y lo mas importante,

40 c) la eliminacion de al menos un 65% de arenilla particulada igual a o mayor que 150 micrometros de tamano.

El presente aparato de eliminacion de arenilla esta particularmente indicado para plantas de tratamiento de aguas de residuales pero no esta limitado a ellas.

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Claims

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REIVINDICACIONES

1. - Aparato (100) para separar la arenilla de las aguas residuales Kquidas reteniendo al tiempo los solidos organicos en suspension que incluye un medio de entrada para admitir las aguas residuales lfquidas dentro del aparato (100), un medio de salida para retirar el Kquido, del cual ha sido separada la arenilla, del aparato (100), y un medio para evacuar la arenilla separada del aparato (100), comprendiendo ademas el aparato (100):

- una camara (102) cilindrica principal de decantacion de arenilla que define una porcion (110) terminal de fondo, un extremo (108) superior y una pared (106) periferica;

- una camara (104) secundaria de almacenamiento de arenilla situada por debajo de la porcion (110) terminal de fondo de la camara principal de manera que la arenilla que decanta del lfquido se depositara en el interior de dicha camara (104) secundaria, incluyendo dicha camara (104) secundaria una abertura de embocadura superior central de acceso de la arenilla en decantacion a traves de dicha porcion (110) terminal de fondo de la camara principal;

- un arbol (140) vertical situado en posicion central dentro de dicha camara (102) principal y dentro de dicha camara (104) secundaria, presentando dicho arbol (140) un eje geometrico longitudinal;

- un medio (142) motorizado para provocar la rotacion de dicho arbol (140) vertical alrededor de dicho eje geometrico longitudinal;

- un tabique (114) que se extiende transversalmente a traves de dicha camara (102) principal intermedia entre dicho extremo (108) superior y dicho extremo (110) de fondo separado de este, en el que una subcamara (102A) superior esta formada dentro de dicha camara (102) principal por encima de dicho tabique (114) y una subcamara (102B) inferior esta formada dentro de dicha camara (102) principal por debajo de dicho tabique (114), estando dicho medio de entrada de aguas residuales lfquidas en comunicacion de fluido directa con dicha subcamara (102B) inferior, estando dicho medio de salida de lfquido en comunicacion de fluido directa con dicha subcamara (102A) superior, presentando dicho tabique (114) un borde periferico montado de modo integral de manera sustancialmente estanca a los fluidos sobre dicha pared (106) periferica de dicha camara (102) principal; incluyendo dicho tabique (114) una abertura (120) central de fondo que aloja dicho arbol (140), estando dicha abertura (120) central de fondo del tabique separada de dicho arbol (140) para definir una abertura anular entre dicho arbol (140) y dicho tabique (114) para permitir un flujo ascendente de lfquido desde dicha subcamara (102B) inferior hasta dicha subcamara (102A) superior;

- y un medio (150) mecanico situado dentro de dicha camara (102) principal y que permite una rotacion sostenida de un primer flujo de fluido de las aguas residuales lfquidas dentro de dicha subcamara (102B) inferior posibilitando la induccion de un segundo flujo de fluido del lfquido ascendente desde dicha subcamara (102B) inferior pasando por dicha abertura anular del tabique y desembocando en dicha subcamara (102A) superior, y posibilitando la rotacion sostenida de un tercer flujo de fluido del lfquido dentro de dicha subcamara (102A) superior para la evacuacion a traves de dicho medio de salida,

en el que el aparato (100) esta dispuesto para proporcionar un gradiente de velocidad del flujo de fluido entre dicho tercer flujo de fluido y dicho primer flujo de fluido; y en el que el aparato (100) esta dispuesto para proporcionar dicho tercer flujo de fluido a una velocidad sustancialmente menor que dicho primer flujo de fluido,

en el que dicho medio (150) mecanico para provocar dicho segundo flujo de fluido y dicho tercer flujo de fluido incluye una pluralidad de aletas (152) fijadas a dicho arbol (140) y que pueden rotar con este, estando dichas aletas (152) situadas dentro de dicha subcamara (102B) inferior;

en el que el aparato (100) esta dispuesto para proporcionar dicho gradiente de velocidad del flujo de fluido que posibilita un flujo de escape radial y tangencial omnidireccional del lfquido a partir del cual la arenilla ha sido separada de dicha subcamara (102A) superior a traves de dicho medio de salida, y ademas el aparato (100) esta dispuesto para proporcionar dicho gradiente de velocidad del flujo de fluido que se adapta a las cargas diferenciales del flujo de fluido entre dicho medio de entrada y dicho medio de salida;

en el que el dicho tabique (114) es un cono convexo hacia abajo, que define una embocadura (118) superior de tamano diametralmente mayor y una embocadura (120) de fondo de tamano diametralmente menor; y en el que dicho medio de entrada incluye un orificio (128) de acceso practicado en dicha pared (106) periferica de la subcamara inferior y una abertura al interior de dicha subcamara (120B) inferior, y un canal (130) de suministro de aguas residuales lfquidas que se proyecta tangencialmente desde dicha subcamara (102B) inferior, presentando dicho canal (130) de suministro una pendiente angular que vana entre 10° y 30° con respecto a un plano en angulo recto con respecto a dicha pared (106) periferica de dicha subcamara inferior.
2. - Un aparato (100) para eliminar la arenilla de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el diametro de dicha embocadura (120) de fondo del tabique conico representa entre un 40 y un 60% del diametro de dicha embocadura (118) superior del tabique conico.

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3. - Un aparato (100) para eliminar la arenilla de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en el que la pendiente angular de dicho tabique (114) conico vana entre 15° y 30°.
4. - Un aparato (100) para eliminar la arenilla de acuerdo con la reivindicacion 3, en el que dicha porcion (110) terminal de fondo de la camara principal tiene forma de embudo con una pendiente angular que sustancialmente se corresponde con la de dicho tabique (114) conico, definiendo dicha porcion (110) terminal de fondo con forma de embudo una abertura terminal superior dentro de dicha subcamara (102B) inferior y un extremo de fondo que encaja con dicha embocadura superior de la camara secundaria.
5. - Un aparato (100) para eliminar la arenilla de acuerdo con la reivindicacion 1 o 3, en el que dicho gradiente de velocidad del flujo de fluido es tal que dicha tercera velocidad del flujo de fluido es aproximadamente cuatro veces menor que la de dicho primer flujo de fluido.
6. - Un aparato (100) para eliminar la arenilla de acuerdo con la reivindicacion 4, en el que dichas aletas estan circunscritas dentro de un area seleccionada entre el grupo que comprende:

- dentro de dicha porcion (110) terminal de fondo de la camara principal con forma de embudo;

- dentro de dicha embocadura (120) de fondo del tabique conico;

- dentro de dicha embocadura (118) superior del tabique conico; y

en el que dichas aletas (152) estan montadas en una porcion correspondiente de dicho arbol (140).
7. - Un procedimiento para eliminar la arenilla de las aguas residuales lfquidas al tiempo que retiene los solidos organicos en suspension que incluye un medio de entrada para admitir las aguas residuales lfquidas dentro del aparato (100), un medio de salida para retirar el lfquido del que la arenilla se ha separado del aparato (100), y un medio para evacuar la arenilla separada del aparato (100), comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas: la provision de una camara (102) principal cilmdrica de decantacion de la arenilla que define una porcion (110) terminal de fondo, un extremo (108) superior y una pared (106) periferica, una camara (104) secundaria de almacenamiento de arenilla situada por debajo de la porcion (110) terminal de fondo de la camara principal de manera que la arenilla en decantacion del lfquido se depositara dentro de dicha camara (104) secundaria, incluyendo dicha camara (104) secundaria una pared periferica que presenta una embocadura superior; un arbol (140) vertical situado en posicion central dentro de dicha camara (102) principal, y dentro de dicha camara (104) secundaria, presentando dicho arbol (140) un eje geometrico longitudinal que provoca la rotacion de dicho arbol (140) vertical alrededor de dicho eje geometrico longitudinal utilizando un medio (142) motorizado; la provision de un tabique (114) que se extiende transversalmente a traves de dicha camara (102) principal intermedio entre dicho extremo (108) superior y dicho extremo (110) de fondo de este de manera separada de dicha camara (104) secundaria, en el que una subcamara (102A) superior esta formada en dicha camara (102) principal por encima de dicho tabique (114) y una subcamara (102B) inferior esta formada en dicha camara (102) principal por debajo de dicho tabique (114), en el que dicho medio de entrada de aguas residuales lfquidas esta en comunicacion de fluido con dicha subcamara (102B) inferior, y dicho medio de salida de lfquido esta en comunicacion de fluido con dicha subcamara (102A) superior, presentando dicho tabique (114) un borde periferico montado de manera integral en dicha pared (106) periferica de dicha camara (102) principal; incluyendo dicho tabique (114) una abertura (120) central de fondo que aloja dicho arbol (140), estando dicha abertura (120) de fondo separada de dicho arbol (140) para definir una abertura anular entre dicho arbol (140) y dicho tabique (114) para proporcionar un flujo ascendente de lfquido desde dicha subcamara (102B) inferior hasta dicha subcamara (102A) superior; la provision de un medio (150) para la generacion sostenida rotacional de un primer flujo de fluido de aguas residuales liquidas dentro de dicha subcamara (102B) inferior; la provision de un medio (150) para la induccion de un segundo flujo de fluido del lfquido ascendente desde dicha subcamara (102B) inferior pasando por dicha abertura anular del tabique y desembocando en dicha subcamara (102A) superior; la provision de un medio (150) para un tercer flujo de fluido del lfquido sostenido en rotacion dentro de dicha subcamara (102A) superior para escapar a traves de dicho medio de salida; y la provision de un medio (150) para generar un gradiente de velocidad del flujo de fluido entre dicho tercer flujo de fluido y dicho primer flujo de fluido;

en el que dicha velocidad del flujo de fluido de dicho tercer flujo de fluido es sustancialmente menor que la de dicho primer flujo de fluido y eliminando de esta manera la arenilla de las aguas residuales lfquidas.
8. - Un procedimiento de eliminacion de arenilla de acuerdo con la reivindicacion 7, que incluye ademas la etapa de la generacion de un gradiente de velocidad del flujo de fluido entre dicho tercer flujo de fluido y dicho primer flujo de fluido, de tal grado que se consigue aproximadamente una reduccion de un 75% de la velocidad del tercer flujo de fluido con respecto a la de dicho primer flujo de fluido.
9. - Un procedimiento de eliminacion de arenilla de acuerdo con la reivindicacion 8, que incluye ademas las etapas de la evacuacion radial de lfquido desde dicha subcamara (102A) superior a traves de dicho medio de salida.
10. - Un procedimiento de eliminacion de arenilla de acuerdo con la reivindicacion 9, que incluye ademas la etapa de bombeo dclico de la arenilla de dicha camara (104) secundaria de almacenamiento de arenilla, llevandose a cabo dicho bombeo de la arenilla a traves de un hueco longitudinal practicado en dicho arbol (140).
11. - Un aparato para eliminar la arenilla de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que dicho medio (142) motorizado 5 incluye un motor de velocidad constante operativamente conectado a dicho arbol (140).
12. - Un aparato para eliminar la arenilla de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que dicho medio (142) motorizado incluye un motor de velocidad variable operativamente conectado a dicho arbol (140).