ES2714498T3 - Planta de tratamiento de agua residual - Google Patents

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Abstract

Planta de tratamiento de agua residual (10); comprendiendo la planta (10) equipos de separación (100) para separar las partículas sólidas de la parte líquida; en la que dichos equipos de separación (100) comprenden, a su vez, medios de entrada (101D*) y medios de salida (101E*), que están dispuestos sustancialmente en línea a lo largo de una directriz común (X); en la que en la masa de fluido (MF) está presente, entre dichos medios de entrada (101D*) y dichos medios de salida (101E*), al menos un perfil fluido-dinámico (70, 75), que es adecuado para ayudar al desprendimiento de las partículas sólidas de la parte líquida; consistiendo dicho primer perfil fluido-dinámico (70) en una superficie tridimensional con un perfil sustancialmente curvilíneo; y en la que dichos equipos de separación (100) comprenden, además, un segundo perfil fluido-dinámico (75), definiendo dichos dos perfiles fluido-dinámicos (70, 75) entre ellos un primer canal de flujo preferible (77) de la masa de líquido; estando dicha planta caracterizada porque está dotada de un segundo canal de flujo preferible (78) definido, en un lado, por dicho segundo perfil fluido-dinámico (75) y, en el otro, por una cara lateral (101G) de un depósito central (101); consistiendo dicho segundo perfil fluido-dinámico (75) en una superficie tridimensional sustancialmente curvada; y porque dicho segundo perfil fluido-dinámico (75) está dotado de una convexidad opuesta a la de dicho primer perfil fluido-dinámico (70) con el fin de dotar a dicho primer canal preferible (77) de una porción de entrada ancha, que se estrecha en un determinado punto antes de ensancharse una vez más hacia la superficie libre del líquido.

Description

d e s c r ip c io n
Planta de tratamiento de agua residual
Campo tecnico
La presente invencion se refiere a una planta de tratamiento de agua residual. En esta planta los materiales organicos que suben hasta la superficie de la masa de Ifquido se separan de los materiales inorganicos solidos que se decantan en el fondo.
En particular, la presente invencion puede aplicarse de manera ventajosa, pero no exclusiva, en plantas en las que debe purificarse una masa de Ifquido de la arena contenida en la misma.
Tecnica anterior
Las plantas actualmente presentes en el mercado no son muy eficaces con respecto al rendimiento de separacion del material inorganico, por ejemplo arena, a partir de la parte fluida. El documento US 5 470 489 describe un deposito de sedimentacion para separar solidos de agua residual usando el efecto Coanda: agua residual se presuriza a traves de un hueco entre superficies curvas.
Divulgacion de la invencion
Por tanto, el objetivo de la presente invencion es producir una planta para separar al menos un material inorganico de un fluido que contiene, ademas, una determinada cantidad de material organico suspendido que es facil de producir, al tiempo que se garantice una prestacion optima en cuanto a rendimientos generales.
Dicho de otro modo, por medio de la planta que forma el objeto de la invencion, se ha obtenido una separacion solido/lfquido adecuada, reduciendo tanto el tamano como la complejidad estructural de la planta, alcanzando por tanto un alto grado de eficiencia.
Por tanto, segun la presente invencion se produce una planta de tratamiento de agua residual segun la reivindicacion 1, o una cualquiera de las reivindicaciones que dependen directa o indirectamente de la reivindicacion 1.
La presente planta comprende equipos de separacion para separar las partfculas solidas de la parte fluida;
en la que los equipos de separacion comprenden, a su vez, medios de entrada y medios de salida, que estan dispuestos sustancialmente en Imea a lo largo de una directriz comun;
y en la que en la masa de fluido esta presente, entre los medios de entrada y los medios de salida, al menos un perfil fluido-dinamico, que es adecuado para ayudar al desprendimiento de las partfculas solidas de la parte Ifquida; estando la planta caracterizada porque los equipos de separacion comprenden, ademas, un segundo perfil fluidodinamico; definiendo estos dos perfiles fluido-dinamicos entre ellos un primer canal de flujo preferible de la masa de Ifquido.
Breve descripcion del dibujo
Para una mejor comprension de la presente invencion, ahora se describe una realizacion preferida, meramente a modo de ejemplo no limitativo y con referenda al unico dibujo adjunto.
En la unica figura, una planta de tratamiento de agua residual segun la presente invencion se indica en su conjunto con 10.
Mejor modo de llevar a cabo la invencion
Tal como se observara en mas detalle a continuacion, la planta 10 comprende equipos de separacion 100 para separar las partfculas solidas de la parte fluida.
La planta completa 10 esta soportada por una estructura de soporte 50 que comprende una serie de postes 51 sujetos entre sf mediante una pluralidad de elementos transversales 52. Resulta evidente que, en lugar de la estructura de soporte 50 mostrada en la figura, es posible adoptar cualquier estructura de apoyo de carga adecuada para ese fin.
Los equipos de separacion 100 se suministran mediante una tubena 55 con agua residual que fluye segun una direccion y un sentido indicados por una flecha (FI) sustancialmente alineada con un eje horizontal (X). Normalmente, el agua residual tratada en este tipo de planta es una mezcla que comprende una masa de agua en la que estan dispersadas partfculas de residuos organicos, tales como hidrocarburos, y sustancias inorganicas, tales como arena.
Analizando Ios equipos de separacion 100 en mas detalle, puede observarse que comprenden un deposito central 101 con el que esta conectada hidraulicamente la tubena 55.
En mas detalle, puede decirse que las caras del deposito central 101 comprenden dos caras laterales 101a , identicas y enfrentadas entre s ^ dos caras de base horizontales 10B, 10c , una cara frontal vertical (o de entrada) 101D, una cara trasera vertical (o de salida) 101E y dos caras inclinadas 101F, 101G, que, respectivamente, unen la cara 101D con la cara 101c , y la cara 101E una vez mas con la cara 101c .
Todas las caras 101b , 101c , 101D, 101E, 101F, 101G son rectangulares, aunque cada cara lateral 101A del deposito central 101 tiene la forma de un hexagono irregular. Las caras laterales identicas 101A estan dispuestas a una distancia (Sp) una de otra.
En ultima instancia, las caras 101b , 101c , 101D, 101E, 101F, 101G y las dos caras laterales identicas 101A definen el deposito central 101 en forma de un poliedro aplanado con caras planas.
Una abertura 101D* para unirse con la tubena 55 se produce en la cara 101D. Desde esta abertura 101D* es desde donde el agua residual fluye desde la tubena 55 hasta el deposito central 101. A su vez, la cara 101E tiene una abertura 101E* para el flujo de salida y descarga de al menos una porcion del agua residual hacia un recipiente de recogida 80 de la misma, o hacia otros medios de evacuacion similares (no ilustrados).
Ademas, las dos aberturas 101D* y 101E* estan sustancialmente alineadas a Io largo del eje (X).
Tal como tambien se muestra en la unica figura, un primer perfil fluido-dinamico 70, que consiste en una superficie tridimensional sustancialmente curvilmea, sobresale desde la cara 101b .
Esta superficie, en el caso en cuestion, es un sector cilmdrico con radio (R1) y centro (Cl).
El agua residual procedente de la tubena 55 que entra en el deposito central 101 se encuentra con el primer perfil fluido-dinamico 70 en su trayectoria dentro de la masa de fluido (MF) preexistente. El fluido que fluye hacia dentro tendera a seguir el contorno del primer perfil fluido-dinamico 70 con el que entra en contacto si la curvatura de la superficie de este primer perfil fluido-dinamico 70, o si el angulo de incidencia del flujo con esta superficie, no son demasiado acentuados. Este fenomeno tambien tiene lugar debido al “efecto Coanda”.
El primer perfil fluido-dinamico 70 es adecuado para interceptar un tubo de corriente de entrada producido en la abertura de entrada 101D*.
El segundo perfil fluido-dinamico 75 es adecuado para interceptar un tubo de corriente de entrada producido en la abertura de salida 101E*.
Debe observarse que, en el presente contexto, se pretende que “tubo de corriente” signifique un determinado volumen de Imeas de corriente de fluido prevalentemente en flujo laminar que entra en el deposito central. Tal como se conoce, en “flujo laminar” sustancialmente todas las partfculas de fluido tienen una direccion precisa y concordante.
Ademas, se ha encontrado experimentalmente que, para obtener resultados significativos con respecto al desprendimiento de las partfculas solidas a partir del Kquido, es importante que el punto inferior (P) del primer perfil fluido-dinamico 70 este ubicado por debajo de, o, como mucho, “a nivel” con, la superficie inferior de la tubena 55. Esto significa que el fluido mixto que fluye al interior de la abertura 101D* se encuentra inmediatamente con el primer perfil fluido-dinamico 70 anteriormente mencionado.
Tal como se conoce, el “efecto Coanda” se explica por el hecho de que el fluido que se mueve a Io largo de la superficie provoca friccion que tiende a ralentizarlo. Sin embargo, la resistencia al movimiento del fluido solo se aplica a las partfculas de fluido inmediatamente en contacto con la superficie. Por tanto, las partfculas de fluido externas, debido a interacciones moleculares que tienden a mantenerlas unidas a las partfculas internas, “rotaran” sobre las mismas, debido a la diferencia de velocidad, provocando por tanto que el fluido se adhiera a esta superficie.
Por tanto, las partfculas organicas suspendidas y una parte del fluido tenderan a seguir una trayectoria preferible 72 que va desde la abertura 101D* hasta la abertura 101E*, que, tal como se menciona, estan sustancialmente alineadas a Io largo del eje (X). En particular, en la trayectoria preferible 72, las partfculas organicas suspendidas tenderan a seguir una direccion y un sentido indicados por una flecha (F2), mientras que una parte del fluido de arrastre fluira hacia abajo en una direccion y un sentido indicados por una flecha (F3).
Sin embargo, resulta evidente para Ios expertos en la tecnica que, por encima de todo debido a la existencia previa de la masa de fluido (MF), no todo el fluido de arrastre y no todas las partfculas organicas lograran moverse desde la abertura de entrada 101D* hasta la abertura de salida 101E*, sino que una porcion limitada de Ios mismos se arrastrara hacia abajo junto con las partfculas solidas mas pesadas que se mueven en direcciones y sentidos indicados por las flechas (F4). Sin embargo, la cantidad de partfculas organicas ligeras que tienden a moverse hacia abajo es realmente pequena, en comparacion con la de las partfculas organicas que se arrastran desde la abertura de entrada 101D* hasta la abertura de salida 101E*.
El desprendimiento progresivo de las partfculas solidas comenzara al comienzo de la trayectoria preferible 72, y estas partfculas caeran hacia el fondo (cara 101C) del deposito central 101, es decir hacia una tolva de recogida 200.
En la invencion, mostrada de nuevo en la figura, ademas del primer perfil fluido-dinamico 70, se ha anadido un segundo perfil fluido-dinamico 75.
Una porcion 75A del segundo perfil fluido-dinamico 75 esta enfrentada al primer perfil fluido-dinamico 70 y define con el mismo un primer canal de flujo preferible 77 (flechas (F5)) en la masa de fluido (MF) de una parte del fluido enriquecido con las partfculas de material organico. En este caso, el “efecto Coanda” tiene lugar tanto en la superficie del primer perfil fluido-dinamico 70, tal como se menciono anteriormente, como en la superficie de la porcion 75A del segundo perfil fluido-dinamico 75.
El segundo perfil fluido-dinamico 75 consiste en una superficie tridimensional sustancialmente curvada.
En este caso particular, el segundo perfil fluido-dinamico 75 se indica mediante un cilindro recto con base circular con radio (R2) con centro en (C2).
Debe observarse que, en este caso particular, el radio (R1) del primer perfil fluido-dinamico 70 es mayor que o igual al radio (R2) del segundo perfil fluido-dinamico 75.
Tal como puede observarse, el segundo perfil fluido-dinamico 75 esta dotado de una convexidad opuesta a la del primer perfil fluido-dinamico 70.
La consecuencia de este diseno es que el canal preferible 77 tiene una porcion de entrada ancha, que se estrecha en un determinado punto antes de ensancharse una vez mas hacia la superficie libre del Ifquido.
El agua residual que contiene el material solido que esta mas inclinado a flotar fluira alrededor del segundo perfil fluido-dinamico 75 y a lo largo del primer canal preferible 77 (flechas (F5)).
En vez de eso, el agua residual que contiene el material solido que es en promedio mas pesado fluira mas lentamente alrededor del segundo perfil fluido-dinamico 75 a lo largo de un segundo canal preferible 78 (flechas (F6)).
Debe observarse que el segundo canal preferible 78 esta definido, en un lado, por el segundo perfil fluido-dinamico 75 y, en el otro, por la cara lateral 101G del deposito central 101.
Por tanto, una caractenstica particular de los equipos de separacion 100 que forman el objeto principal de la presente invencion consiste en el hecho de que estan dotados de dos canales preferibles 77, 72, configuradas de una manera diferente una de otra, lo cual permite una separacion optima tanto de las partfculas mas finas (preferiblemente en el primer canal preferible 77) como de las partfculas mas grandes (preferiblemente en el segundo canal preferible 78).
Por tanto, debe observarse que durante este paso del fluido en el segundo canal preferible 78 las partfculas mas pesadas se desprenderan y decantaran hacia el fondo, mientras que el flujo de Ifquido se reunira sustancialmente con el otro Ifquido que fluye a traves del primer canal preferible 77.
Resulta evidente para los expertos en la tecnica que, ademas de los perfiles fluido-dinamicos espedficos 70, 75, es posible usar perfiles fluido-dinamicos de cualquier forma y tamano en cuyas superficies pueden reproducirse las condiciones ffsicas requeridas para desencadenar el “efecto Coanda” deseado. De hecho, la presente invencion se origino del estudio de flujos alrededor de perfiles en forma de ala, haciendo uso de campos fluido-dinamicos para hacer que las partfculas contaminantes sigan trayectorias predeterminadas.
Por tanto, al menos un perfil fluido-dinamico 70, 75 puede configurarse en forma de un ala de aeronave.
Tal como se menciono anteriormente, las partfculas solidas caen desde el dispositivo de separacion 100 al interior de una tolva de recogida 200. Durante esta cafda, las partfculas solidas se retienen mediante la malla de un tamiz horizontal (no mostrado), dispuesto, por ejemplo, en la cara 101C.
Un dispositivo para la evacuacion de las partfculas solidas, conocido y no representado, esta dispuesto bajo la tolva de recogida.
Ademas:
a) preferiblemente, pero no necesariamente, el primer perfil fluido-dinamico 70 esta dispuesto cerca de la abertura de entrada 101D*;
b) el primer perfil fluido-dinamico 70 consiste en una superficie concava con una concavidad que esta orientada hacia arriba;
c) preferiblemente, pero no necesariamente, el segundo perfil fluido-dinamico 75 esta dispuesto cerca de la abertura de salida 101E*;
d) al menos uno de los perfiles fluido-dinamicos 70, 75 esta recubierto con un recubrimiento fabricado de un material de plastico para proteger los perfiles fluido-dinamicos 70, 75 frente a los impactos de las partfculas solidas; y e) los equipos de separacion 100 comprenden un deposito central 101 con la forma de un poliedro aplanado con caras sustancialmente planas.
Las ventajas principales de la planta descrita anteriormente son las siguientes:
- debido a la forma particular del deposito central en forma de un poliedro aplanado con caras sustancialmente planas y mediante el uso de al menos un perfil fluido-dinamico, esto establece un campo fluido-dinamico tal como para obtener la separacion entre las sustancias, reduciendo tanto los volumenes como la superficie ocupada de la planta; y
- es posible reducir las dimensiones y la complejidad estructural de la planta, obteniendo as ^ altos grados de eficiencia.

Claims (7)

  1. r e iv in d ic a c io n e s
    i . Planta de tratamiento de agua residual (10); comprendiendo la planta (10) equipos de separacion (100) para separar las partfculas solidas de la parte Ifquida;
    en la que dichos equipos de separacion (100) comprenden, a su vez, medios de entrada (101D*) y medios de salida (101E*), que estan dispuestos sustancialmente en Imea a lo largo de una directriz comun (X); en la que en la masa de fluido (MF) esta presente, entre dichos medios de entrada (101D*) y dichos medios de salida (101E*), al menos un perfil fluido-dinamico (70, 75), que es adecuado para ayudar al desprendimiento de las partfculas solidas de la parte Ifquida; consistiendo dicho primer perfil fluido-dinamico (70) en una superficie tridimensional con un perfil sustancialmente curvilmeo;
    y en la que dichos equipos de separacion (100) comprenden, ademas, un segundo perfil fluido-dinamico (75), definiendo dichos dos perfiles fluido-dinamicos (7o, 75) entre ellos un primer canal de flujo preferible (77) de la masa de Ifquido;
    estando dicha planta caracterizada porque esta dotada de un segundo canal de flujo preferible (78) definido, en un lado, por dicho segundo perfil fluido-dinamico (75) y, en el otro, por una cara lateral (101G) de un deposito central (101); consistiendo dicho segundo perfil fluido-dinamico (75) en una superficie tridimensional sustancialmente curvada; y porque dicho segundo perfil fluido-dinamico (75) esta dotado de una convexidad opuesta a la de dicho primer perfil fluido-dinamico (70) con el fin de dotar a dicho primer canal preferible (77) de una porcion de entrada ancha, que se estrecha en un determinado punto antes de ensancharse una vez mas hacia la superficie libre del Ifquido.
  2. 2. Planta (10) segun la reivindicacion 1, caracterizada porque dicho segundo perfil fluido-dinamico (75) viene dado por un cilindro recto con base circular.
  3. 3. Planta (10) segun la reivindicacion 2, caracterizada porque el radio (R1) de dicho perfil fluido-dinamico (70) es mayor que o igual al radio (R2) de dicho segundo perfil fluido-dinamico (75).
  4. 4. Planta (10) segun la reivindicacion 1, caracterizada porque al menos uno de dichos dos perfiles fluidodinamico (70, 75) esta conformado como un ala de aeronave.
  5. 5. Planta (10) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho primer perfil fluido-dinamico (70) esta dispuesto cerca de dichos medios de entrada (101D*).
  6. 6. Planta (10) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho segundo perfil fluido-dinamico (75) esta dispuesto cerca de dichos medios de salida (101E*).
  7. 7. Planta (10) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque al menos uno de dichos perfiles fluido-dinamicos (70, 75) esta recubierto con un recubrimiento fabricado de un material de plastico.
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