ES2906254T3 - Procedimiento de tratamiento de aguas residuales por ozonización - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de tratamiento de aguas residuales que comprende al menos una fase de tratamiento biológico aeróbico de las aguas residuales en un reactor biológico (3), y una fase de ozonización que comprende una inyección de ozono en un circuito de entrada (1) de aguas residuales configurado para conducir las aguas residuales al reactor biológico (3), actuando, por tanto, la oxidación química con ozono en sinergia con la oxidación biológica dentro del reactor biológico (3), estando el procedimiento caracterizado por que: - la inyección de ozono en el circuito de entrada (1) de aguas residuales se realiza por medio de un primer dispositivo de inyección (2) del tipo inyector o mezclador estático y sin contactor específico, entre el punto de inyección del ozono y el reactor biológico (3), es decir, sin un dispositivo que comprenda un recinto en el que las aguas residuales que van a ser tratadas son retenidas de acuerdo con una duración determinada para ser puestas en contacto con el ozono, - la cantidad de ozono inyectado en el circuito de entrada (1) de aguas residuales durante la fase de ozonización es inferior o igual a dos gramos por gramo de carbono orgánico total de las aguas residuales. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que comprende además una fase de separación durante la cual los lodos se separan de las aguas residuales del reactor biológico (3), siendo, de hecho, esta fase de separación posterior a la al menos una fase de tratamiento biológico aeróbico, por que los lodos de esta fase de separación son conducidos al reactor biológico (3) por un circuito de recirculación (6), y por que la fase de ozonización comprende una inyección de ozono en este circuito de recirculación (6) por medio de un segundo dispositivo de inyección (5) del tipo inyector o mezclador estático y sin contacto específico, entre el punto de inyección de ozono y el reactor biológico (3), es decir sin dispositivo que comprenda un recinto en el que las aguas residuales que van a ser tratadas son retenidas de acuerdo con una duración determinada para ser puestas en contacto con el ozono. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que la cantidad de ozono inyectado en el circuito de recirculación (6) durante la fase de ozonización es inferior o igual a dos gramos por gramo de carbono orgánico total de las aguas residuales. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que comprende además una fase de tratamiento posterior por ozonización durante la cual las aguas residuales que salen del reactor biológico (3) son puestas en contacto con ozono en el interior de un contactor (8). Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que la cantidad de ozono que se pone en contacto con las aguas residuales en el contactor (8) durante la fase de tratamiento posterior de ozonización es inferior o igual a dos gramos por gramo de carbono orgánico total de las aguas residuales. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4 o 5 considerada dependiente de la reivindicación 2, caracterizado por que comprende además una fase de reciclado de gas durante la cual al menos una parte del ozono puesto en contacto con las aguas residuales en el contactor (8) es recirculada al primero y/o al segundo dispositivo de inyección, y/o es inyectada en una zona de aireación del reactor biológico (3). Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el ozono inyectado es gaseoso o está disuelto. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que el ozono se inyecta en forma de gas que comprende ozono y oxígeno.
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento de tratamiento de aguas residuales por ozonización.
Campo técnico
La presente invención se refiere al campo del tratamiento de aguas residuales urbanas y/o industriales, también denominadas aguas residuales en el presente documento.
Más específicamente, la presente invención se refiere a un procedimiento que permite tratar dichas aguas para eliminar compuestos orgánicos y/o inorgánicos, en particular microcontaminantes persistentes tales como productos químicos domésticos e industriales y sus subproductos, pesticidas, productos farmacéuticos o productos de cuidado personal.
Estado de la técnica anterior
Los requisitos para la preservación de los recursos hídricos han llevado al despliegue de sistemas de tratamiento de aguas residuales orientados a parámetros globales. Hoy, la Unión Europea tiene como objetivo recuperar la buena calidad de los medios acuáticos. La Directiva 2000/60/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 23 de octubre de 2000, por la que se establece un marco comunitario de actuación en el ámbito de la política de aguas, denominada Directiva Marco del Agua (DMA), tiene como objetivo reducir progresivamente a largo plazo los vertidos de contaminantes de aguas residuales en los ambientes acuáticos receptores. Los lodos de depuradora también se producen durante el tratamiento de las aguas residuales. En relación con ellos, la Directiva 91/271/CEE del Consejo, de 21 de mayo de 1991, relativa al tratamiento de las aguas residuales urbanas, tiene como objetivo fomentar el aprovechamiento de los lodos lo antes posible. El objetivo de un buen estado químico y ecológico de todas las masas de agua europeas implica la adopción de medidas para controlar los vertidos, las emisiones y las pérdidas de los productos químicos identificados a nivel europeo como sustancias prioritarias y sustancias peligrosas prioritarias y fijados a nivel local/de cuenca fluvial/nacional para las sustancias pertinentes determinados sobre la base de los inventarios.
Las plantas depuradoras de aguas residuales son el principal punto de recogida y posterior vertido de microcontaminantes al medio ambiente. Estos microcontaminantes pertenecen a diferentes categorías que reflejan todos los usos del agua y su distribución en el medio ambiente: productos químicos domésticos e industriales y sus subproductos, pesticidas, productos farmacéuticos y productos de cuidado personal. Los resultados publicados en los distintos inventarios nacionales indican que el diseño y el funcionamiento habituales de las plantas depuradoras biológicas permiten una reducción limitada de la carga global de microcontaminantes. En particular, la carga de sustancias prioritarias de la DMA puede reducirse en un 80 %, mientras que casi el 80 % de la carga total de productos farmacéuticos que entran en las depuradoras urbanas como consecuencia de emisiones domésticas u hospitalarias puede ser vertida a las aguas superficiales. Los contaminantes persistentes se caracterizan por una alta hidrofilia y baja biodegradabilidad (Techniques Sciences Méthodes, número 3, 2015, Dossier “L'élimination de micropolluants en station d'épuration domestique”).
El comportamiento de los microcontaminantes durante la depuración biológica convencional de aguas residuales depende de sus propiedades fisicoquímicas que obran como vías de eliminación: volatilización durante la mezcla y aireación, adsorción sobre sólidos en suspensión y lodos, biodegradación, fotodegradación en la superficie del agua. En la situación actual, parece que la adsorción sobre los lodos constituye la principal vía de eliminación de los microcontaminantes objeto de seguimiento, lo que plantea el problema del posterior tratamiento de los lodos.
Se sabe que diversas tecnologías ofrecen cierta efectividad para eliminar los compuestos orgánicos persistentes de las aguas residuales. Se trata de procedimientos biológicos secundarios específicos para lodos de edad significativa, como los biorreactores de membrana o los tratamientos terciarios, como separación por membrana, adsorción y oxidación química mediante ozono o procedimientos de oxidación avanzada. En este último campo, el documento US 2011/0259832 A1 describe un procedimiento de oxidación avanzada que combina ozonización e irradiación ultravioleta, aplicado en el tratamiento final de las aguas residuales para llevar a cabo la eliminación de microcontaminantes y la desinfección.
Los tratamientos del tipo de separación física tienen el gran inconveniente de realizar la transferencia de contaminantes en flujo concentrado para tecnologías de membrana, sobre material para las tecnologías de adsorción, lo que requiere tratamientos posteriores para la destrucción de los residuos con un gran consumo de energía. En cuanto a los tratamientos con reacción biológica o química, es fundamental controlar la formación de subproductos que pueden ser más tóxicos que los compuestos originales.
Son conocidas diversas aplicaciones del ozono para el tratamiento de aguas residuales corriente arriba o corriente abajo de un tratamiento biológico (Degrémont Water Treatment Handbook, 2005). Después del tratamiento primario o secundario, la ozonización es utilizada para la desinfección y/o para la eliminación de una contaminación orgánica específica, como la relacionada con detergentes, con colorantes, compuestos tóxicos, con grasas y con aceites, o para reducir los indicadores de contaminación global, como el color, la demanda química de oxígeno antes de la reutilización de aguas residuales o su vertido. Ejemplos de dichas aplicaciones se describen en los
documentos US 4 178 239 A, WO 2012/122562 A2, US 2012/0012525 A1, US 2011/0100911 A1, US 2011/0259832 A1, WO 2007/053110 A1, CA 1141044 A. Los documentos US 6780319 B1, WO 2004/026773 A1 describen aplicaciones en las que la oxidación del ozono se integra en procedimientos biológicos para reducir la producción de lodos en sistemas aeróbicos.
En particular, el estado de la técnica propone técnicas de uso del ozono para la oxidación de contaminantes orgánicos o inorgánicos de las aguas, todo ello basado en el uso de reactores (contactores) específicos. Los reactores encontrados mayoritariamente son del tipo de columna de contacto a través de la cual circulan las aguas que van a ser tratadas, estando dichas columnas provistas de difusores para producir burbujas en su base a partir de un suministro de aire u oxígeno ozonizado. Para garantizar una oxidación eficaz y la mejor tasa de transferencia de ozono, es necesario controlar el contacto entre el agua y el ozono durante un tiempo suficientemente largo, lo que implica reactores de cierto tamaño. En particular, la transferencia de ozono aumenta con la altura de la columna, de modo que las columnas industriales tienen una altura típicamente comprendida entre cuatro y siete metros (Degrémont Water Treatment Handbook, 2005).
El objeto de la invención es en particular subsanar total o parcialmente los inconvenientes de las técnicas de tratamiento de aguas del estado de la técnica anterior.
Explicación de la invención
A tal efecto, la presente invención propone un procedimiento de tratamiento de aguas residuales que comprende al menos una fase de tratamiento biológico aeróbico de las aguas residuales en un reactor biológico, comprendiendo además dicho procedimiento una fase durante la cual se inyecta ozono, directamente y sin contactor específico, en uno o varios circuitos dispuestos para conducir un fluido respectivo al reactor biológico.
El hecho de inyectar ozono directamente y sin contactor específico en uno o más circuitos dispuestos para conducir un fluido al reactor biológico significa que no hay un contactor entre el punto de inyección del ozono y el reactor. Se entiende por contactor de ozono todo dispositivo que comprende un recinto en el que se retiene el fluido que va a ser tratado durante un tiempo determinado para su puesta en contacto con el ozono. Los contactores de ozono son, en general, columnas de burbujas, reactores de turbina, columnas de relleno.
Por tanto, la presente invención propone un procedimiento para el tratamiento de aguas residuales que integra sinérgicamente una oxidación química con ozono y una oxidación biológica dentro del reactor biológico, permitiendo oxidar biológica y químicamente compuestos orgánicos y/o inorgánicos presentes en dichas aguas residuales.
La al menos una fase de tratamiento biológico puede consistir en un tratamiento aeróbico, por ejemplo mediante lodos activados.
La presente invención proporciona numerosas ventajas con respecto a las técnicas convencionales de tratamiento de aguas residuales, en particular al permitir:
- en comparación con un procedimiento que implementa un tratamiento biológico convencional:
◦ obtener mejores rendimientos en la reducción de compuestos orgánicos y/o inorgánicos, en particular en la reducción de microcontaminantes persistentes, presentes en las aguas residuales,
◦ reducir el contenido de compuestos orgánicos y/o inorgánicos, en particular microcontaminantes persistentes, de los lodos producidos por el tratamiento biológico;
- en comparación con una aplicación de ozono en tratamiento terciario o tratamiento posterior como se describe en el estado de la técnica anterior, es decir una aplicación en la que se introduce ozono después del tratamiento biológico:
◦ reducir la cantidad de ozono,
◦ reducir el tamaño del dispositivo,
◦ facilitar el control de la toxicidad inducida, por un lado gracias a la reducción de la dosis de ozono aplicada a la salida del reactor biológico y, por otro lado, al producir ya una degradación corriente arriba;
- reducir los tiempos de contacto logrados sin un contactor específico;
- no producir un concentrado y no agotar un material adsorbente, en comparación con un tratamiento que implementa técnicas de separación por membrana o adsorción.
De acuerdo con la invención, la fase de ozonización comprende una inyección de ozono en un circuito de entrada de aguas residuales por medio de un primer dispositivo de inyección, de tipo inyector o mezclador estático.
Por tanto, las aguas residuales constituyen el fluido conducido por dicho circuito de entrada al reactor biológico.
Una inyección de ozono de este tipo en el circuito de entrada de aguas residuales permite actuar de manera reforzada sobre las materias hidrófobas presentes en las aguas residuales, para volverlas hidrófilas. Esto permite facilitar el tratamiento de dichos materiales en el resto del procedimiento, en particular durante la fase de tratamiento biológico aeróbico.
El hecho de inyectar ozono directamente y sin contactor específico en uno o más circuitos dispuestos para conducir las aguas residuales al reactor biológico, permite iniciar directamente, en el circuito y a partir del punto de inyección, un inicio de oxidación de las aguas residuales. Habida cuenta de la velocidad del flujo en estos circuitos y la ausencia de un contactor, la oxidación de los compuestos es solo parcial. Por tanto, las aguas residuales llegan sin demora adicional al reactor en una forma acondicionada que facilita su digestión. En otras palabras, la oxidación química parcial que se inicia en el flujo durante la inyección de ozono prepara las aguas residuales, de modo que se facilita la oxidación biológica en el reactor. Es en este sentido que la oxidación química con ozono actúa en sinergia con la oxidación biológica dentro del reactor biológico.
De acuerdo con la invención, la cantidad de ozono inyectado en el circuito de entrada de aguas residuales durante la fase de ozonización es inferior o igual a dos gramos por gramo de carbono orgánico total de las aguas residuales.
En un modo de realización, el procedimiento puede comprender además una fase de separación durante la cual los lodos se separan de las aguas residuales, siendo dicha fase de separación posterior a al menos una fase de tratamiento biológico aeróbico, siendo transportados los lodos de esta fase de separación al reactor biológico por un circuito de recirculación, y pudiendo comprender la fase de ozonización una inyección de ozono en dicho circuito de recirculación por medio de un segundo dispositivo de inyección, por ejemplo de tipo inyector o mezclador estático.
Dicha fase de separación puede ser realizada con un decantador o un flotador o membranas, por ejemplo.
Por tanto, en este modo de realización, los lodos biológicos entran en la composición del fluido conducido por dicho circuito de recirculación en el reactor biológico.
Dicha inyección de ozono en dicho circuito de recirculación permite disminuir la concentración de compuestos adsorbidos en los lodos por la acción del ozono.
Preferentemente, la cantidad de ozono inyectado en el circuito de recirculación durante la fase de ozonización puede ser inferior o igual a dos gramos por gramo de carbono orgánico total de las aguas residuales.
En un modo de realización, el procedimiento puede comprender además una fase de tratamiento posterior por ozonización durante la cual las aguas residuales que salen del reactor biológico entran en contacto con ozono dentro de un contactor. Este contactor puede ser típicamente un contactor de ozonización dedicado a un tratamiento final.
Preferentemente, la cantidad de ozono que se pone en contacto con las aguas residuales en el contactor durante la fase de tratamiento posterior de ozonización es inferior o igual a dos gramos por gramo de carbono orgánico total de las aguas residuales.
Preferentemente, en este modo de realización, el procedimiento puede comprender además una fase de reciclado de gas durante la cual al menos una parte del ozono que se pone en contacto con las aguas residuales en el contactor es recirculada al primer y/o el segundo dispositivo de inyección, y/o es inyectada en una zona de aireación del reactor biológico.
También se describe un dispositivo de tratamiento de aguas residuales para implementar un procedimiento de acuerdo con la invención, que comprende:
- un reactor biológico dispuesto para llevar a cabo al menos una fase de tratamiento biológico aeróbico de las aguas residuales,
- uno o varios circuitos dispuestos para conducir un fluido respectivo al reactor biológico,
comprendiendo además dicho dispositivo al menos un dispositivo de inyección, por ejemplo de tipo inyector o mezclador estático, dispuesto para inyectar directamente y sin contactor específico, preferentemente en línea, ozono en uno o varios de dichos uno o varios circuitos.
El dispositivo puede comprender:
- un circuito de entrada de aguas residuales configurado para conducir las aguas residuales al reactor biológico, y
- un primer dispositivo de inyección configurado para inyectar ozono en el circuito de entrada.
Por tanto, las aguas residuales constituyen el fluido conducido por dicho circuito de entrada al reactor biológico. El dispositivo puede comprender además:
- un separador corriente abajo del reactor biológico configurado para separar los lodos de las aguas residuales, - un circuito de recirculación configurado para conducir los lodos al reactor biológico,
- un segundo dispositivo de inyección configurado para inyectar ozono en el circuito de recirculación.
Por tanto, el fluido conducido por dicho circuito de recirculación en el reactor biológico contiene lodos biológicos. El separador puede ser, por ejemplo, de tipo decantador, o flotador, o membranas.
El dispositivo puede comprender además un contactor configurado para poner en contacto las aguas residuales que salen del reactor biológico con el ozono. Este contactor puede comprender una columna de contacto y consiste típicamente en un contactor de ozonización dedicado a un tratamiento final.
El reactor biológico puede comprender una zona de aireación, y el dispositivo puede comprender además un circuito de reciclado configurado para conducir una parte al menos del ozono puesto en contacto con las aguas residuales en el contactor hacia:
- el al menos un dispositivo de inyección, y/o
- dicha zona de aireación.
El reactor biológico puede ser un reactor de lodos activados convencional o un reactor de lecho móvil o un reactor de lecho fijo.
El ozono puede ser gaseoso o estar disuelto. Preferentemente, se usa en forma gaseosa.
Preferentemente, el ozono, en particular cuando es gaseoso, puede comprender oxígeno. La concentración de ozono en el gas puede variar entre de un 0,001 % a un 20 % en masa.
Además, la dosis de ozono inyectada puede ser controlada con la ayuda de una medida del potencial redox de las aguas residuales.
En diferentes combinaciones de los modos de realización descritos anteriormente, el procedimiento de acuerdo con la invención, al realizar una aplicación múltiple de ozono, permite la destoxificación de las aguas residuales que van a ser tratadas, también denominadas efluente bruto o primario, en particular para:
- una estabilización y/o una mejora de la biodegradación de los compuestos orgánicos y/o inorgánicos tales como microcontaminantes,
- una desorción de los compuestos orgánicos y/o inorgánicos tales como microcontaminantes originales o metabolitos adsorbidos sobre materias en suspensión en el circuito de recirculación para su posterior biodegradación, y
- una oxidación final de dichos compuestos orgánicos y/o inorgánicos así como de los productos de oxidación. Más en general, el procedimiento de acuerdo con la invención potencia las ventajas de la ozonización al servicio de la eficacia del tratamiento biológico bajo el efecto de:
- la fácil conversión de productos tóxicos y compuestos hidrófobos no biodegradables a la entrada del tratamiento biológico,
- el rápido ataque de microcontaminantes adsorbidos en los lodos del circuito de recirculación,
- la mejora de la velocidad de biodegradación gracias al fomento del crecimiento de determinados microorganismos y gracias al suministro de oxígeno mediante el reciclado del gas ozonizado puesto en contacto con las aguas residuales en el contactor de ozonización dedicado al tratamiento final.
Descripción de las figuras y modos de realización
Otras ventajas y particularidades de la invención aparecerán al leer la descripción detallada de las implementaciones y de los modos de realización que no son limitativos, y de la FIGURA 1 adjunta:
Dado que los modos de realización descritos a continuación no es en modo alguno limitantes, será posible considerar variantes de la invención que no comprendan más que una selección de características descritas, aisladas de otras características descritas (aun cuando esta selección esté aislada dentro de una frase que
comprenda estas otras características), si esta selección de características es suficiente para conferir una ventaja técnica o para diferenciar la invención del estado de la técnica anterior. Esta selección comprende al menos una característica, preferentemente funcional sin detalles estructurales, o con solo una parte de los detalles estructurales si esta parte sola es suficiente para conferir una ventaja técnica o para diferenciar la invención del estado de la técnica anterior.
La FIGURA 1 representa esquemáticamente un dispositivo de tratamiento de agua para implementar un procedimiento de acuerdo con la invención.
El dispositivo comprende un reactor biológico 3 que comprende, de forma alternativa, un reactor convencional de lodos activados, o un reactor de lecho móvil, o un reactor de lecho fijo.
Por “reactor convencional de lodos activados” se entiende un tanque de aireación seguido, en general, de un decantador, realizándose de este modo la depuración de las aguas residuales en una sucesión de tanques dispuestos uno tras otro.
Por "reactor de lecho móvil" o "reactor de lecho móvil fluidizado" se entiende un tanque de aireación (o con aireación secuenciada) en el que se sumergen materiales de soporte mantenidos en fluidización por el suministro de aire del procedimiento y que permiten potenciar la cantidad de biomasa depuradora, la cual se desarrolla en las superficies de los materiales sumergidos. De esta forma, se obtiene la ventaja de potenciar la capacidad de tratamiento frente a un reactor biológico convencional de lodos activados al conferir, para una misma carga que vaya a ser tratada, un reactor de menor volumen.
Por “reactor de lecho fijo” se entiende filtros llenos de materiales minerales a través de los cuales pasa el agua que va a ser depurada. De esta forma se obtiene la ventaja de filtrar simultáneamente el agua depurada en una única fase de tratamiento.
El dispositivo comprende además un circuito de entrada 1 de aguas residuales configurado para alimentar el reactor biológico 3 con aguas residuales.
Las aguas residuales conducidas al reactor biológico 3 por el circuito de entrada 1 llegan más precisamente a una zona, o tanque, de aireación de este reactor.
En este ejemplo, el reactor biológico 3 está configurado para realizar al menos una fase de tratamiento biológico aeróbico, por ejemplo, mediante fangos activados. En particular, las aguas residuales ubicadas en el reactor biológico 3 se ponen en contacto con bacterias capaces de oxidar biológicamente los compuestos orgánicos y/o inorgánicos presentes en las aguas residuales. En otras palabras, la al menos una fase de tratamiento biológico por lodos activados permite degradar dichos compuestos por estas bacterias.
Después de haber sido sometidas a al menos una fase de tratamiento biológico aeróbico, las aguas residuales salen del reactor biológico 3.
En el ejemplo de la FIGURA 1, las aguas residuales que salen del reactor biológico 3 son conducidas hacia un separador 4, por ejemplo, de tipo clarificador o tanque de decantación secundario o decantador, montado corriente abajo del reactor biológico 3. El separador 4 está configurado para llevar a cabo una fase de decantación durante la cual los flóculos biológicos se separan típicamente de las aguas residuales, formándose estos flóculos biológicos durante la fase de tratamiento biológico aeróbico, dentro del reactor biológico 3.
En este ejemplo, los lodos de esta fase de decantación son conducidos al reactor biológico 3 por un circuito de recirculación 6.
En un ejemplo, el reactor biológico 3 puede comprender una entrada común para el circuito de entrada 1 y el circuito de recirculación 6. De forma alternativa, se puede proporcionar una entrada separada para cada uno de dichos dos circuitos 1 y 6 (no se muestra).
El dispositivo de la FIGURA 1 comprende además un primer 2 y un segundo 5 dispositivo de inyección. En este ejemplo, el primer dispositivo de inyección 2 está configurado para inyectar ozono directamente y sin un contactor específico de ozono, preferentemente en forma gaseosa, en el circuito de llegada 1 de aguas residuales; el segundo dispositivo de inyección 5 está configurado para inyectar ozono directamente y sin un contactor específico, preferentemente en forma gaseosa, en el circuito de recirculación 6. De forma alternativa, el dispositivo podría comprender uno solo de dichos dos dispositivos de inyección (no mostrados). El primer 2 y/o el segundo 5 dispositivo de inyección es, por ejemplo, un inyector o mezclador estático instalado en el circuito de entrada 1 o en el circuito de recirculación 6 sin contactor específico.
A través de este primer 2 y/o segundo 5 dispositivo de inyección, se puede introducir ozono, durante la al menos una fase de tratamiento biológico aeróbico, para oxidar biológica y químicamente compuestos orgánicos y/o inorgánicos presentes en dichas aguas residuales. La oxidación química parcial que se inicia en el flujo durante la inyección de ozono prepara las aguas residuales, de modo que se facilita el tratamiento biológico aeróbico en el
reactor. De esta forma, la oxidación química con ozono actúa sinérgicamente con la oxidación biológica dentro del reactor biológico 3.
El dispositivo puede comprender además un contactor 8 configurado para poner en contacto con ozono las aguas residuales que salen del reactor biológico 3, y que salen en el ejemplo de la FIGURA 1 del separador 4. Se realiza, por tanto, un tratamiento posterior por ozonización.
En este ejemplo, el contactor 8 comprende una columna de contacto en la que se depositan las aguas residuales, y su contacto con el ozono se realiza con la ayuda de un difusor 7.
Las aguas residuales que han sufrido dicho tratamiento posterior por ozonización son evacuadas por un circuito de evacuación 9.
El dispositivo de la FIGURA1 comprende además un circuito de reciclado 11 configurado para conducir al menos una parte del ozono puesto en contacto con las aguas residuales en el contactor 8 hacia la zona de aireación del reactor biológico 3, constituyendo una fase de reciclado de gases. De forma alternativa o adicionalmente, el ozono recuperado de este modo en el contactor 8 puede ser conducido al primer 2 y/o al segundo 5 dispositivo de inyección (no mostrado).
De acuerdo con la invención, el ozono introducido durante la al menos una fase de tratamiento biológico aeróbico constituye una cantidad inferior o igual a dos gramos por gramo de carbono orgánico total de las aguas residuales. Los autores de la invención han sometido a prueba la eficacia del procedimiento de acuerdo con la invención con la ayuda de dos situaciones que implementan un reactor biológico 3 y un contactor 8 que comprende una columna de ozonización a contracorriente del gas y del agua.
En cada una de las dos situaciones, el mismo efluente primario urbano alimentaba el dispositivo a un caudal de 1 m3/h, el tiempo de retención de las aguas residuales en el reactor biológico 3 era de 10 h, la concentración de lodos era de 3,5 g/l y la edad de los lodos era de 10 días.
La primera situación, consistente en un tratamiento convencional, se caracteriza por los siguientes elementos: - ausencia de dispositivo de inyección en el circuito de entrada 1 y en el circuito de recirculación 6;
- tiempo de contacto de 15 min en el contactor 8 y dosis de ozono inyectado en el contactor 8 de 17 mg/l. La segunda situación, consistente en un tratamiento de acuerdo con la invención, se caracteriza por los siguientes elementos:
- presencia de dos dispositivos de inyección 2 y 5 que consisten en hidroeyectores de gas;
- presencia de un circuito de reciclado 11 que conduce, después de la compresión, el gas tomado del orificio de ventilación de la columna de ozonización 8 hacia la zona de aireación del reactor biológico 3;
- dosis de ozono inyectadas por los dispositivos de inyección 2 y 5, respectivamente, de 7 mg/l;
- tiempo de contacto de 5 min en el contactor 8 y dosis de ozono inyectada en el contactor 8 de 5 mg/l.
Se llevó a cabo un programa de muestreo, después de un periodo de observación de régimen estable durante varios meses, sobre la base de los rendimientos en términos de indicadores de contaminación agregados. La metodología de muestreo aplicada para el análisis de microcontaminantes se basó en la toma de muestras diarias promedio proporcionales al caudal, conservadas en frío, combinada con el uso de material de vidrio y de teflón, y una conducción de las muestras a los laboratorios en un plazo inferior a 24 horas. Las muestras se tomaron en tiempo seco, durante 2 a 3 días consecutivos.
En la siguiente tabla se resumen los resultados obtenidos en cuanto a microcontaminantes detectados al inicio del proceso y persistentes al final del tratamiento biológico mediante lodos activados. Se obtiene un rendimiento de un 100 % cuando la sustancia ya no se detecta en el efluente tratado.
Dichos resultados indican que el procedimiento y el dispositivo de acuerdo con la invención (situación 2), en comparación con un procedimiento y dispositivo que no implican una oxidación por medios biológicos y por medios químicos de forma sinérgica (situación 1), permiten una mejor reducción de las sustancias todavía detectadas en el efluente del proceso de referencia en este contexto. Además, dichos mejores rendimientos se obtuvieron aplicando una dosis total de ozono reducida en un 30 %.
Por supuesto, la presente invención no se limita a los ejemplos que se acaban de describir y se pueden hacer numerosos ajustes a estos ejemplos sin apartarse del alcance de la invención. Además, las diversas características, formas, variantes y modos de realización de la invención pueden asociarse entre sí de acuerdo con diversas combinaciones en la medida en que no sean incompatibles o exclusivas entre sí. El alcance de la invención está definido por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (8)
- REIVINDICACIONESi . Procedimiento de tratamiento de aguas residuales que comprende al menos una fase de tratamiento biológico aeróbico de las aguas residuales en un reactor biológico (3), y una fase de ozonización que comprende una inyección de ozono en un circuito de entrada (1) de aguas residuales configurado para conducir las aguas residuales al reactor biológico (3), actuando, por tanto, la oxidación química con ozono en sinergia con la oxidación biológica dentro del reactor biológico (3), estando el procedimiento caracterizado por que:- la inyección de ozono en el circuito de entrada (1) de aguas residuales se realiza por medio de un primer dispositivo de inyección (2) del tipo inyector o mezclador estático y sin contactor específico, entre el punto de inyección del ozono y el reactor biológico (3), es decir, sin un dispositivo que comprenda un recinto en el que las aguas residuales que van a ser tratadas son retenidas de acuerdo con una duración determinada para ser puestas en contacto con el ozono,- la cantidad de ozono inyectado en el circuito de entrada (1) de aguas residuales durante la fase de ozonización es inferior o igual a dos gramos por gramo de carbono orgánico total de las aguas residuales.
- 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que comprende además una fase de separación durante la cual los lodos se separan de las aguas residuales del reactor biológico (3), siendo, de hecho, esta fase de separación posterior a la al menos una fase de tratamiento biológico aeróbico, por que los lodos de esta fase de separación son conducidos al reactor biológico (3) por un circuito de recirculación (6), y por que la fase de ozonización comprende una inyección de ozono en este circuito de recirculación (6) por medio de un segundo dispositivo de inyección (5) del tipo inyector o mezclador estático y sin contacto específico, entre el punto de inyección de ozono y el reactor biológico (3), es decir sin dispositivo que comprenda un recinto en el que las aguas residuales que van a ser tratadas son retenidas de acuerdo con una duración determinada para ser puestas en contacto con el ozono.
- 3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que la cantidad de ozono inyectado en el circuito de recirculación (6) durante la fase de ozonización es inferior o igual a dos gramos por gramo de carbono orgánico total de las aguas residuales.
- 4. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que comprende además una fase de tratamiento posterior por ozonización durante la cual las aguas residuales que salen del reactor biológico (3) son puestas en contacto con ozono en el interior de un contactor (8).
- 5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que la cantidad de ozono que se pone en contacto con las aguas residuales en el contactor (8) durante la fase de tratamiento posterior de ozonización es inferior o igual a dos gramos por gramo de carbono orgánico total de las aguas residuales.
- 6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4 o 5 considerada dependiente de la reivindicación 2, caracterizado por que comprende además una fase de reciclado de gas durante la cual al menos una parte del ozono puesto en contacto con las aguas residuales en el contactor (8) es recirculada al primero y/o al segundo dispositivo de inyección, y/o es inyectada en una zona de aireación del reactor biológico (3).
- 7. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el ozono inyectado es gaseoso o está disuelto.
- 8. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que el ozono se inyecta en forma de gas que comprende ozono y oxígeno.
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