ES2949384T3 - Tanque de sedimentación y procedimiento para la conducción de flujos parciales en la zona de entrada de los tanques de sedimentación - Google Patents

Abstract

En tanques de sedimentación (1) están dispuestas estructuras de entrada (2), a través de cuyas aberturas de entrada (3) de altura regulable fluye la suspensión a separar hacia los tanques. El flujo volumétrico que fluye fuera de la estructura de entrada se puede dirigir dependiendo de la carga actual además de la variabilidad de la altura de la abertura de entrada formando una abertura de entrada que fluye horizontalmente (3a) o una abertura de entrada que fluye verticalmente (3b) y opcionalmente puede ser dividido en flujos parciales horizontales y verticales QI y QII. Debido a la entrada horizontal, con cargas elevadas aumenta la capacidad del tanque de decantación, a través de la entrada vertical, con cargas bajas, aumenta la cantidad de caudal que pasa a través del espacio de decantación, así como la energía turbulenta en el decantador. Disminución del espacio, de modo que se aumenta la retención de la suspensión fina en el tanque de sedimentación y, por tanto, se mejora la calidad del drenaje. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Tanque de sedimentación y procedimiento para la conducción de flujos parciales en la zona de entrada de los tanques de sedimentación

La invención se refiere a un tanque de sedimentación que sirve, al menos temporalmente, para la separación de una suspensión al menos bifásica, en particular para la separación de lodos de clarificación como mezcla del sólido de la biomasa de clarificación y de agua clarificada como fluido, entrando en el tanque de sedimentación un caudal volumétrico total Q_IN a través de al menos una abertura de entrada correspondiente a su forma y disposición, estando el caudal volumétrico total Q_IN compuesto por la suma de al menos dos caudales parciales Q_C y Q^p y saliendo del tanque de sedimentación, con el flujo parcial Q_C, la fase ligera liberada de la fase pesada fluye fuera y retirándose con el flujo parcial Q_P la suspensión espesada concentrada por la fase pesada separada, y guiándose el de entrada en el tanque de sedimentación a través de al menos esta abertura de entrada que puede ajustarse a un óptimo energético cambiando la posición relativa de sus bordes entre sí y su posición absoluta en el tanque de sedimentación. La invención se refiere además a un procedimiento para la conducción de flujos parciales en la zona de entrada de estos tanques de sedimentación controlando la forma, el tamaño y/o la disposición de la abertura de entrada.

Estos tanques de sedimentación se emplean en todo el mundo en las fases de depuración biológica de las plantas de tratamiento de aguas residuales, por ejemplo, como balsas de clarificación preliminar, intermedia y final. Aquí, los sólidos se separan de un flujo parcial Q_C de una suspensión que fluye con el caudal total Q_IN y se descargan de nuevo desde el tanque de sedimentación en forma concentrada en el flujo parcial Q_R. Especialmente en el estanque de clarificación final, la eficacia de esta separación de los sólidos del flujo parcial Q_C desempeña un papel decisivo para el éxito global del tratamiento de las aguas residuales. Si una suspensión del estanque de clarificación final, en el que normalmente entra con el flujo de entrada Q_IN una suspensión con biomasa en una concentración de aproximadamente 2.500 mg/l a 4.000 mg/l, y del que sólo salen unos pocos miligramos por litro de biomasa no separada con las aguas residuales tratadas en el flujo de salida de agua clarificada Q_C, el éxito global de la planta de tratamiento de aguas residuales disminuye, especialmente en lo que respecta a la retención de compuestos de fósforo y carbono. En el rango de concentraciones medias del efluente en el flujo de salida Q_C entre unos 5 mg/l y 10 mg/l de sustancias filtrables en estructuras de entrada bastante bien diseñadas y entre unos 15 mg/l y 20 mg/l en balsas sólo mediana o moderadamente bien diseñadas, una reducción de las sustancias filtrables en Q_C, incluso en unos pocos miligramos por litro, supone una mejora considerable.

La memoria impresa EP 1864707 A1 describe un sistema de entrada para tanques de sedimentación. El sistema de entrada comprende un dispositivo de entrada con una aleta móvil que se monta en la parte frontal delante de una abertura de entrada en dirección del tanque de sedimentación de manera que pueda pivotar alrededor de un eje de giro horizontal. La posición de altura de la aleta no cambia. El dispositivo de entrada adapta la superficie de sección transversal atravesada por el caudal de afluencia entre la abertura de entrada y la aleta a un caudal de entrada creciente sin energía externa. Si el eje de giro de la aleta se encuentra por encima de la abertura de entrada, el caudal volumétrico que sale del dispositivo de entrada fluye a baja carga predominantemente en la dirección comprendida entre las tres y las seis horas en las coordenadas de la esfera. A medida que aumenta la carga, el caudal volumétrico fluye cada vez más en la dirección de las tres en punto.

La memoria impresa JP S56 163705A se refiere a la floculación de partículas sólidas finamente suspendidas o coloidales en aguas residuales mediante la adición de un coagulante a las aguas residuales. El coagulante y las aguas residuales se mezclan en un tanque de coagulación. La mezcla pasa a un tanque de floculación, en cuya parte inferior se depositan los flóculos coagulados. Una aleta móvil situada entre el tanque de coagulación y el tanque de floculación permite ajustar la sección transversal del paso entre el tanque de coagulación y el tanque de floculación a diferentes caudales de entrada de aguas residuales. La memoria impresa US 4722800 A se refiere a un tanque de separación para la separación de agua y aceite. En el tanque de separación se dispone una placa deflectora orientada hacia arriba y hacia una entrada a través de la cual se aporta una mezcla de agua y aceite. La placa deflectora desacopla una sección separadora del tanque de separación de la turbulencia de entrada, mejorando así la separación de sólidos y cualquier líquido inmiscible que se separe en el campo gravitatorio.

Cada vez más, los estanques de clarificación final se dotan de estructuras de entrada según las memorias impresas EP 1607 127 B1 y EP 1354 614 A1, en los que el flujo entrante procedente de la estructura de entrada se dirige esencialmente en horizontal a través de una abertura de entrada que puede ajustarse a un óptimo energético cambiando la posición relativa y absoluta de sus bordes. Tanto Q_C como Q_R son valores variables. Por ejemplo, la descarga de agua clarificada Q_C de la depuradora aumenta de la noche al día y especialmente de tiempo seco a tiempo lluvioso. El caudal de retorno Q_R suele regularse en función de la descarga de la depuradora Q_C y, por lo tanto, fluctúa de manera correspondiente. El valor objetivo de la relación Q_R/Q_C en un sistema de control de este tipo oscila normalmente entre 0,5 y 0,75. Sin embargo, Q_R suele estar limitado por la tecnología de las máquinas tanto en lo que se refiere al mínimo como al máximo. Esto significa que el caudal de retorno Q_R puede ser mucho mayor que el caudal de agua clarificada Q_C durante los periodos de baja carga, por lo que se considera Q_R/Q_C >> 1,0. La consecuencia negativa de esto es que, en función de la dirección de salida desde la abertura de entrada, el caudal volumétrico parcial Qint >> Q_C que se conduce a través del tanque sea mucho mayor que la parte Q_C que debe conducirse a través del mismo en términos de tecnología de proceso.

El caudal volumétrico Q_IN = Q_C + Q_R sale de la estructura de entrada a través de la abertura de entrada y entra en el tanque de sedimentación. El diseño de la abertura de entrada puede diferenciarse según la dirección en la que Q_IN fluye hacia el tanque de sedimentación en las dos variantes esenciales de una dirección de salida predominantemente vertical o predominantemente horizontal. Cada superficie de paso está definida por sus bordes impermeables, que la limitan. Así, una superficie de paso horizontal presenta al menos un borde situado a mayor altura y otro situado a menor altura, y una superficie de paso vertical presenta al menos dos bordes situados a la misma altura o al menos a una altura similar.

Una dirección de flujo de entrada guiada esencialmente de forma vertical se suele utilizar especialmente en la zona angloamericana, y se describe, por ejemplo, en el documento US 4222879 A. Una dirección de flujo de salida guiada esencialmente de forma horizontal es frecuente en Europa y se describe, por ejemplo, en el documento EP 1607 127 B1. Lo que ambas variantes tienen en común es que determinadas partes de los dispositivos, como el "Stilling-well" y "deflector baffle" de la publicación estadounidense o, por ejemplo, el "tubo de entrada", el "anillo de tubo" y la "placa anular" de la memoria europea, forman conjuntamente un espacio a través del que se produce el flujo antes de que la suspensión entre en el espacio en el que tiene lugar el proceso de sedimentación a través de la abertura de entrada. Este espacio, o el dispositivo resultante, forma la llamada estructura de entrada del tanque de sedimentación.

En aras de la exhaustividad, cabe mencionar que existen al menos dos variantes básicas esenciales y diversas variantes detalladas de la descarga del flujo de lodo de retorno Q_R con descarga de escudo o de cinta y con descarga de succión, pero esto, al igual que la forma de los propios tanques de sedimentación, ya sea redonda o angular o de cualquier otra forma geométrica, y al igual que el tipo de descarga del agua residual clarificada Q_C, no influye en las tareas según la invención, cuyo objetivo radica en la aportación de Qⁱⁿ = Q_C + Q_R al tanque.

La estructura de entrada tiene varias funciones. Las dos más importantes consisten, por un lado, en destruir (disipar) específicamente la energía cinética del caudal volumétrico de entrada necesaria para transportar la suspensión a la estructura de entrada y, por otro lado, en garantizar una afluencia lo más uniforme y uniformemente distribuida posible de la suspensión a la abertura de entrada, es decir, a la interfaz entre la estructura de entrada y la cámara de sedimentación. El espacio de sedimentación debe definirse como el espacio del tanque de sedimentación en el que tienen lugar los procesos de sedimentación. Se trata del espacio situado horizontalmente al lado o alrededor de la estructura de entrada. Según esta definición, el espacio interior de la estructura de entrada, el espacio bajo las estructuras de la estructura de entrada y el espacio en el llamado embudo de lodos no pertenecen al espacio de sedimentación del tanque de sedimentación, el espacio bajo la estructura de entrada y el espacio del embudo de lodos no forman parte ni de la estructura de entrada ni del espacio de sedimentación.

La afluencia desde el tanque de aireación hasta el tanque de clarificación final, es decir, hacia la estructura de entrada, se produce normalmente a alta velocidad y, por lo tanto, con alta energía cinética para evitar procesos de sedimentación, normalmente a velocidades de flujo máximas de aproximadamente 70 cm/s a 1,5 m/s. La velocidad de entrada óptima en la abertura de entrada y, por lo tanto, en el espacio de sedimentación del tanque de sedimentación no resulta de aspectos de alta energía para evitar la sedimentación, sino, por el contrario, precisamente de aspectos de alta energía para evitar la sedimentación. La medida de la velocidad de entrada óptima en la abertura de entrada y, por tanto, en el espacio de sedimentación del tanque de sedimentación, por otra parte, no resulta precisamente de aspectos de alta energía para evitar la sedimentación, sino, por el contrario, precisamente de aspectos para evitar perturbaciones de los procesos de sedimentación mediante la optimización para una entrada mínima de energía. Una medida determinista del flujo de energía en la abertura de entrada es el índice densimétrico de Froude F^d. Si F^d = 1, la suma del componente de presión del flujo de energía potencial y del flujo de energía cinética en el tanque de sedimentación es mínima. Basándose en esta consideración, resulta una expansión de entrada energéticamente óptima de hopt = (Q2iN/B2iM/g')1/3 con una expansión de longitud Lⁱⁿ determinada de la abertura de entrada en función del flujo de entrada actual Q_IN y de la aceleración de flotabilidad densimétricamente efectiva g'. Dado que los aportes de energía físicamente innecesarios en el depósito de sedimentación conducen a procesos de turbulencia y mezcla contraproducentes, un flujo de entrada con F^d = 1 o con hopt es obviamente óptimo debido al mínimo aporte de energía necesario para el transporte. En cuanto a la velocidad de flujo a través de la abertura de entrada, dependiendo de las condiciones límite, la velocidad de flujo óptima para estanques de clarificación final es, en dependencia de la carga, de aproximadamente 4 cm/s a 8 cm/s, con la condición de F^d = 1. Así pues, la estructura de entrada tiene obviamente la primera función importante de destruir, dentro de su volumen, el flujo de energía cinética Ek = 1/2 Q U2, que al entrar en la estructura de entrada puede corresponder a hasta más de mil veces o más del 99,9 % del flujo de energía cinética óptimo a su salida (1502 / 42 >> 1.000). Además del característico "tamaño de la estructura de entrada", que debe superar considerablemente el tamaño de la tubería de entrada en términos de diámetro o espacio cerrado para lograr el efecto deseado de deceleración y disipación de energía, el diseño geométrico de la estructura de entrada y la propia abertura de entrada, así como los accesorios y aditamentos que mejoran el flujo, como placas perforadas, deflectores, pantallas y láminas, constituyen el centro del diseño. Por consiguiente, una estructura de entrada es una estructura de gran volumen por derecho propio que no puede compararse con una tubería. El flujo de entrada a un estanque de clarificación final es básicamente muy turbulento con un número de Reynolds Re >> 500. La energía cinética turbulenta así introducida tiene la propiedad negativa para los tanques de sedimentación de desestabilizar los flujos, flujos de densidad estratificada en particular en su límite de fase, que en los estanques de clarificación final recibe el nombre de nivel de fangos. La consecuencia de la desestabilización turbulenta del nivel de fangos es que los productos en suspensión finos se arremolinan en el agua clarificada y posteriormente se arrastran con el caudal volumétrico Q_C . La energía cinética turbulenta desestabilizadora introducida en el espacio de sedimentación aumenta con el incremento del caudal volumétrico. Por lo tanto, cualquier caudal volumétrico parcial innecesario dirigido a través del tanque de sedimentación conduce a una liberación evitable de productos en suspensión finos en el límite de fase.

El documento EP 1607 127 B1 se plantea la tarea de minimizar tanto la entrada de energía de flotación Eb como el componente de presión E^p y, finalmente, el flujo de energía cinética Ek. Para ello, la forma de la estructura de entrada y la abertura de entrada se adaptan continuamente por medio de bordes de flujo variables de manera que, en la medida de lo posible resulte Eb = 0 y simultáneamente F^d = 1 en cualquier momento y con cualquier carga actual del tanque de sedimentación, y que la afluencia Q_IN se produzca en gran medida horizontalmente desde la estructura de entrada directamente al espacio de sedimentación del tanque. De este modo, la tecnología descrita garantiza que el flujo mínimo de energía Ek, inevitable incluso en caso de optimización energética, no se introduzca en ángulo o incluso verticalmente en la suspensión espesada, donde, especialmente en fases de carga elevada, es decir, Q_C elevado, volvería a agitar partes de los sólidos ya separados, suspendiéndolos, por lo tanto, de nuevo. Esta resuspensión tendría el inconveniente de aumentar de nuevo significativamente la carga interna del tanque, especialmente durante el Q_C de alta carga externa. A pesar de los largos trabajos de investigación en este campo y de diversas mejoras fundamentales, estos tanques siguen sin funcionar de forma óptima, especialmente con Q_IN pequeñas. En algunas situaciones, su rendimiento de separación sigue siendo insatisfactorio en relación con el espacio del que disponen para ello. Especialmente los valores de salida de la fase más ligera a clarificar se pueden reducir todavía mucho con valores Q_C bajos. Así, el estado de la técnica con introducción vertical de Qⁱⁿ en el tanque de sedimentación tiene la desventaja obvia de que, como se ha descrito, la energía de entrada inevitable vuelve a suspender los sólidos ya sedimentados y, por consiguiente, aumenta la carga del tanque de sedimentación por resuspensión en una medida considerable. El tanque de sedimentación falla mucho antes con la descarga vertical de la suspensión entrante desde la estructura de entrada con un Q_C creciente, es decir, con cargas de Q_C absolutas significativamente menores que con la descarga horizontal. Por lo tanto, en el estado actual de la técnica, la desventaja de introducir el flujo de entrada verticalmente surge especialmente con una carga elevada con un Q_C elevado. Por el contrario, la descarga horizontal presenta claras desventajas, especialmente con una carga baja: la cantidad Qc de agua residual tratada que debe separarse de los lodos es pequeña y, en consecuencia, el nivel de lodos es muy bajo en el tanque. Sin embargo, el caudal volumétrico mínimo Q_R sigue siendo elevado de acuerdo con las restricciones técnicas. El caudal volumétrico Qⁱⁿ = Q_C + Q_R, que por tanto sigue siendo grande, se dirige ahora horizontalmente a baja carga (Q_C pequeño) con alta energía turbulenta directamente a la zona de sedimentación con bajo nivel de lodos o, a baja carga, incluso sin lodos. El resultado es una desestabilización causada por la turbulencia y, por tanto, una entrada excesiva de sólidos finos en suspensión en el agua clarificada. Esta desventaja surge incluso si el tanque está dotado de un diseño de entrada según el documento EP 1607 127 B1, que permite la entrada de A ⁱⁿ con una superficie variable y, por lo tanto, energéticamente optimizable en cualquier momento, pero con una dirección de salida básicamente en gran medida horizontal, precisamente a baja carga con una orientación desventajosa. A la vista de los inconvenientes descritos en el estado de la técnica, se plantea el problema técnico de diseñar un tanque de sedimentación optimizado que se caracterice simultáneamente, en primer lugar, por el mayor rendimiento de separación posible con cargas elevadas, en segundo lugar, por mejores valores de descarga con todas las cargas, en tercer lugar, por un menor aumento de la carga interna como consecuencia de la optimización energética continua y, en cuarto lugar, por un funcionamiento con pocos fallos, en particular con respecto a componentes de flujo innecesarios en el caudal principal del tanque. La invención, que resuelve el problema técnico, se basa en la constatación de que, con cargas bajas, el caudal que sale de la estructura de entrada no debe introducirse profundamente y en gran parte horizontalmente en el tanque, tal como se describe en el documento EP 1607 127 B1, sino que al menos un caudal parcial Qi suficientemente grande debe ser conducido fuera de la estructura de entrada en gran parte verticalmente o incluso en contra de la dirección de entrada horizontal convencional. De este modo, si la dirección de entrada principal para el flujo de salida en gran medida horizontal en coordenadas de cuadrante corresponde aproximadamente a la dirección de las dos a las cuatro horas, al menos una parte del flujo de entrada que tiene un efecto negativo en el caudal principal debería salir de la estructura de entrada, con cargas bajas, aproximadamente en la dirección de las cinco a las nueve horas, en casos extremos hasta aproximadamente en la dirección de las once horas. Esto tiene la ventaja de que del caudal volumétrico de entrada Q_IN = Q_C + Q_R, al menos una parte del caudal volumétrico Q_R que introduce turbulencias, no se conduce directamente con el caudal principal al y a través del tanque. De este modo, este flujo parcial no contribuye a desestabilizar la energía turbulenta en el nivel de los lodos. Ventajosamente, la al menos una abertura de entrada también está situada a baja carga en la parte profunda del tanque. En cambio, con una carga elevada, la totalidad o al menos la mayor parte del caudal volumétrico total Q_IN debe dirigirse lo más horizontalmente posible, es decir, aproximadamente en la dirección de las dos a las cuatro horas, para que no se sumerja demasiado en el tanque y remueva los lodos ya sedimentados, pero tampoco se eleve demasiado y fluya así hacia el agua clarificada.

Las ventajas de la salida fundamentalmente vertical de la estructura de entrada se logran en un tanque, en el que la abertura de entrada se sitúa cerca de la parte profunda para succionar el lodo, el llamado embudo de lodo, cuando el caudal volumétrico afluente se dirige en cantidad suficiente hacia el embudo de lodo o incluso directamente hacia él. En el caso de un tanque, en el que la entrada se encuentra lejos del embudo de lodos o en el que no hay embudo de lodos, las ventajas de la descarga en gran parte vertical se consiguen cuando el caudal volumétrico afluente se dirige al principio directamente hacia la base y se introduce entre la base y una estructura que restringe el flujo ascendente hacia el espacio situado por debajo de la estructura de entrada.

La distinta conducción del caudal volumétrico bajo cargas diferentes se puede conseguir posicionando los bordes de la abertura de entrada, el uno con respecto al otro, de manera que las direcciones de flujo de entrada orientadas de manera diferente resulten de aberturas de entrada orientadas de forma diferente, o bien conduciendo algunas partes del caudal volumétrico o todo el flujo volumétrico temporalmente fuera de la estructura de entrada a través de varias aberturas de entrada, que se abren o se cierran al menos parcialmente y, en función de la carga, en una trayectoria predominantemente horizontal o en una trayectoria predominantemente vertical. El área total A ⁱⁿ de la abertura de entrada se diseña ventajosamente de forma variable, para que pueda ajustarse óptimamente a FrD = 1, al menos en gran medida, para cada caudal de entrada. De este modo se puede impedir, en dependencia del caudal y/o de la suspensión introducida, al mismo tiempo que la variación de la dirección en función de la carga, cualquier cambio de impulsos desestabilizante evitable en la zona de entrada.

Un valor óptimo dependiente de la carga para la orientación del flujo entrante resulta de la orientación variable de la abertura de entrada cambiando la disposición relativa de los bordes superior e inferior de la abertura de entrada o de una división variable del flujo total en al menos dos flujos parciales Q_IN = Q_C + Q_R = Qi Qii = Qh Qvi que fluyen hacia el tanque a lo largo de al menos dos trayectorias diferentes, es decir, a través de al menos dos superficies parciales diferentes A i y A ii. Los flujos parciales horizontales Qh y verticales Qv no presentarán, por lo general, la misma relación que los flujos de igual volumen Q_C y Q^f. La distribución variable se apoya midiendo la carga y ajustando el tipo y tamaño de las aberturas de entrada del tanque de sedimentación a la carga actual. El ajuste total o parcialmente automático, por ejemplo, mediante el aprovechamiento de las fuerzas de flujo o las diferencias de densidad, no se opone a la invención.

La tarea se resuelve según la reivindicación 1 mediante un procedimiento en el que la salida de un fluido multifásico con caudal volumétrico de entrada Q_IN desde la estructura de entrada en al menos un tanque se produce a través de al menos una estructura de entrada y a través de al menos una abertura de entrada de diseño variable, con la subsiguiente separación de las fases de diferentes pesos en respectivamente al menos un caudal volumétrico de retorno Q_R y un caudal volumétrico de salida Q_C, al menos temporal, a al menos un tanque de sedimentación, caracterizado por que el flujo de entrada Q_IN en o a la estructura de entrada está optimizado en términos de energía y, mediante el cambio de la posición de los bordes de entrada de la al menos una abertura de entrada entre sí o mediante la división al menos temporal en al menos dos flujos parciales Qh y Qv que, según la situación de carga salen de la estructura de entrada por vías diferentes o en direcciones de flujo orientadas de forma distinta, en concreto, en caso de cargas elevadas predominantemente en dirección de dos a cuatro horas y, en caso de cargas reducidas, predominantemente en dirección de las cinco a once horas.

La tarea se resuelve según la reivindicación 4 mediante un tanque de sedimentación, en el que la aportación de un fluido multifásico con caudal volumétrico de entrada Q_IN a al menos un tanque de sedimentación se produce, al menos temporalmente, a través de al menos una estructura de entrada y a través de al menos una abertura de entrada de diseño variable, con la subsiguiente separación de las fases de diferentes pesos en respectivamente un caudal volumétrico de retorno Q_R y un caudal volumétrico de salida Q_C, caracterizado por que el flujo de entrada Q_IN en o a la estructura de entrada está optimizado en términos de energía y, mediante el cambio de la posición de los bordes de entrada de la al menos una abertura de entrada entre sí o mediante la división al menos temporal en al menos dos flujos parciales Qh y Qv que, según la situación de carga, fluyen hacia la estructura de entrada por vías diferentes o en direcciones de flujo orientadas de forma distinta, en concreto, en caso de cargas elevadas predominantemente en dirección de dos a cuatro horas y, en caso de cargas reducidas, predominantemente en dirección de las cuatro a once horas.

Otras formas de realización ventajosas de la invención resultan de las reivindicaciones dependientes.

Una forma de realización ventajosa de un tanque se consigue cuando la abertura de entrada de la estructura de entrada del tanque está definida por dos bordes de altura variable, diseñados de manera que al menos un borde pueda ser guiado por encima y también por debajo de la cota del otro borde. En el caso de una estructura de entrada circular, éste es el caso, por ejemplo, si la abertura de entrada está definida por un cilindro telescópico vertical y por una placa anular desplazable verticalmente y si el diámetro interior del cilindro es mayor que el diámetro exterior de la placa anular. Si el borde inferior del cilindro, de altura variable, está dispuesto por encima de la cota actual del borde superior de la placa anular, los dos componentes forman el borde de una abertura de entrada orientada verticalmente y de tamaño variable, por la que, en consecuencia, el caudal pasa fundamentalmente de forma horizontal y que al mismo tiempo se adaptan energéticamente de manera óptima a la carga actual. Si el borde inferior del cilindro se dispone por debajo de la cota del borde superior de la placa anular, los dos componentes forman el borde de una abertura de entrada de tamaño variable orientada horizontalmente, a través de la cual el flujo es predominantemente vertical y que también está optimizada energéticamente.

Otra variante de realización ventajosa de un tanque se consigue cuando la abertura de entrada de la estructura de entrada viene definida por dos bordes de altura variable, dividiéndose el borde de flujo inferior en al menos dos partes. En una posición inferior, las dos partes del borde de flujo inferior están situadas en cotas diferentes, por lo que entre las dos partes se abre una segunda superficie por la que puede pasar el fluido, que dirige el flujo volumétrico parcial Q^v, que fluye a través de ella predominantemente en sentido vertical, en la dirección comprendida entre aproximadamente las cinco y las nueve horas, o incluso en la dirección opuesta a la dirección de flujo principal, aproximadamente en dirección de las once horas.

Un diseño ventajoso de un tanque redondo o también rectangular resulta cuando la abertura de entrada de diseño variable se dispone en el perímetro del tanque.

Se puede fomentar la introducción positiva de chorros de zonas de mayor densidad, que es positiva para el efecto de filtro de flóculos, procurando mediante un deflector de flujo situado por encima de la entrada, que se produzca una mezcla en la corriente de suspensión afluente exclusivamente desde la zona inferior del tanque de sedimentación con suspensión de mayor densidad.

A continuación, se describen más detalladamente unos ejemplos de realización de la invención con referencia a los dibujos adjuntos. Éstos muestran en las:

Figuras 1a - 1c un tanque de sedimentación circular o rectangular en el que se ha dispuesto una estructura de entrada con dos bordes de altura variable configurados de manera que al menos uno de los bordes se pueda guiar por encima y también por debajo de la cota del otro borde, con lo que, en caso de una carga reducida (Figura 1a) el flujo de entrada es guiado fuera de la estructura de entrada de forma vertical y, en caso de una carga mayor (Figuras 1b y 1c) de forma horizontal;

Figuras 2a - 2c un tanque de sedimentación en el que se ha dispuesto una estructura de entrada con dos bordes de altura variable, realizándose el borde de flujo inferior dividido en dos partes. En la posición más baja el flujo de entrada se introduce verticalmente como Q^v (Figura 1a), en la posición media se divide en una entrada vertical Q^v y una entrada guiada horizontalmente Q^h (Figura. 1a), en la posición superior se guía exclusivamente de forma horizontal con Q^h ;

Figuras 3a - 3b un tanque de sedimentación en el que se ha dispuesto una estructura de entrada con dos bordes de altura variable y un borde de flujo inferior dividido en dos partes. En la posición más baja, el flujo de entrada se dirige hacia el interior como Q^v, aproximadamente en la dirección de las 9 - 11 horas (Figura 3a), en la posición superior se dirige exclusivamente en horizontal con Q^h ;

Figuras 4a - 4b un tanque de sedimentación en el que se ha dispuesto una estructura de entrada con dos bordes de altura variable y un deflector de flujo fijo 7. En la posición más baja, el flujo de entrada se introduce verticalmente como Q^v mediante la desviación vertical del escudo deflector de flujo 7 (Figura 4a), en la posición superior se guía exclusivamente en horizontal con Q^h (Figura 4a);

Figuras 5a - 5b un tanque de sedimentación en el que se ha dispuesto una estructura de entrada con dos bordes de altura variable y un deflector de flujo de ángulo ajustable 6 en uno de los bordes. En la posición más baja el flujo de entrada se introduce verticalmente como Q^v por el deflector de flujo de ángulo ajustable (Figura 5a), en la posición superior se guía exclusivamente en horizontal con Q^h (Figura 5a);

Figuras 6a, 6b En principio, la invención es independiente de si la estructura de entrada se encuentra en un tanque rectangular o redondo y de si se ha dispuesto el centro del tanque o en su perímetro. La Figura 6a muestra la Figura 1 periféricamente, mientras que la Figura 6b muestra, a modo de ejemplo, el mismo diseño según la invención en una disposición central;

Todas las figuras muestran tanques de sedimentación en cortes verticales muy simplificadas. Los elementos idénticos se identifican respectivamente con los mismos números de referencia.

El tanque 1 representado en las figuras 1a a 1c a modo de ejemplo y por secciones, que en este caso es redondo o también rectangular (1a o 1b), está provisto de una estructura de entrada 2 definida por los bordes 4 y 5a con una abertura de entrada 3 que, en función de la carga y, por tanto, en función de la posición vertical ajustada de su pared de atura variable 4, y de su dispositivo 5a, cuya altura se puede variar igualmente, da lugar bien a una abertura de entrada 3a a través de la cual el flujo pasa esencialmente de forma horizontal, bien a una abertura de entrada 3b a través de la cual el flujo pasa esencialmente de forma oblicua, vertical o hacia el interior.

En la figura 1a se muestra una situación a baja carga en la que la pared 4 se extiende completamente hacia abajo y desciende con su borde inferior por debajo de la cota del dispositivo 5a. Ventajosamente, la pared 4 puede pasar más allá de la cota del dispositivo 5a hacia abajo en al menos la misma medida que la distancia horizontal entre el borde exterior del dispositivo 5a y el borde interior de la pared 4. Como consecuencia se produce una abertura 3b inclinada hacia el interior en al menos un ángulo de 45° con respecto a la horizontal. El nivel de separación 10 es bajo y corresponde a la carga reducida. En esta situación, el borde inferior de la pared 4 y el borde exterior del dispositivo 5a forman una abertura de entrada 3b por la que el fluido pasa fundamentalmente de manera oblicua, vertical o hacia el interior.

En la figura 1b se muestra una situación con carga media. El nivel de separación 10 se ha elevado ligeramente y la pared 4 se ha acortado de modo que la cota del borde inferior se encuentre ahora por encima de la cota del dispositivo 5a. De acuerdo con el objetivo de la invención, el borde inferior de la pared 4 y el borde exterior del dispositivo 5a forman una abertura de entrada por la que el flujo pasa sustancialmente en dirección horizontal. Esta orientación horizontal del flujo en la abertura de entrada se ve fomentada por la placa de guía deflectora 4a en la parte inferior de la pared 4, que en caso de una carga elevada impide el flujo vertical a lo largo de la pared 4 y lo guía hacia el interior en dirección horizontal. Como resultado, el flujo, orientado en dirección horizontal hacia fuera, se ajusta al dispositivo 5a.

En la figura 1 c se muestra una situación de carga elevada. El nivel de separación 10 ha subido mucho. La pared 4 se ha acortado aún más y el dispositivo 5a también se ha desplazado un poco hacia arriba. Juntos, la pared 4 y el dispositivo 5a, igualmente apoyado por la placa deflectora 4a, siguen formando, según la invención, una abertura de entrada con un flujo esencialmente horizontal para carga elevada, pero ahora con una optimización energética por aumento de la diferencia de altura de las cotas de los bordes de flujo a mayor caudal de entrada Q_IN con aumento de la extensión de entrada hopt.

Las figuras 2a a 2c muestran una estructura de entrada 2 definida por los bordes 4 y 5b con una abertura de entrada 3a y/o 3b que, en dependencia de la carga y, por tanto, en dependencia de la posición de altura ajustada de su pared 4 de altura variable, y de su dispositivo 5b, también de altura variable, puede formarse bien como una abertura de entrada 3a a través de la cual el flujo pasa esencialmente de forma horizontal (Figura 2b y Figura 2c) o como una abertura de entrada 3b por la que el flujo pasa sustancialmente de forma oblicua, vertical o hacia el interior (Figura 2a y Figura 2b). La desviación inferior 5b de varias partes, consistente, por ejemplo, en una placa P con las partes P1 y P2, guía el caudal volumétrico Q ⁱ verticalmente a través de las aberturas de entrada 3b que se van formando (Figura 2a), al mismo tiempo los caudales volumétricos Q ⁱ vertical y QII horizontalmente a través de 3a y 3b (Figura 2b) y el caudal volumétrico Q ⁱⁱ horizontalmente a través de 3a en la Figura 2c. En las Figuras 3a y 3b se ilustra una estructura de entrada 2 con un deflector inferior de varias partes con un deflector de flujo adicional 5c. En la Figura 3a, 5c desvía el caudal volumétrico hacia atrás en dirección 9 - 11, mientras que en la Figura 3b el caudal volumétrico sale en gran parte horizontalmente hacia delante.

En las Figuras 4a y 4b, se muestra una estructura de entrada 2 con un deflector inferior de una pieza 5a y una placa de flujo 7 adicional dispuesta de forma rígida. En la Figura 4a, 7 dirige el caudal volumétrico en dirección vertical, mientras que en la Figura 4b, el caudal volumétrico fluye en gran medida horizontalmente hacia delante.

En las figuras 5a y 5b se representa una estructura de entrada 2 con un deflector inferior 5a de una pieza y un deflector de flujo 6 adicional de ángulo regulable. En la Figura 5a, 6 dirige el caudal volumétrico en dirección vertical, mientras que en la Figura 5b el caudal volumétrico sale en gran medida horizontalmente hacia delante.

Las Figuras 6a y 6b muestran que las mismas características según la invención son posibles tanto en las variantes periféricas (Figura 6a), como en las variantes centrales (Figura 6b).

Las Figuras 7, 8 y 9 ilustran de nuevo, en secciones transversales esquemáticas de varias geometrías de tanques de sedimentación, que las características según la invención no dependen de la geometría del tanque y que se aplican, a modo de ejemplo, en el diseño central para un tanque de sedimentación redondo (Figura 7 y Figura 8), así como en el diseño periférico para tanques de sedimentación redondos (Figuras 9a y 9b) y rectangulares (Figuras 9c y 9d). Lista de referencias

1a Tanque redondo

1b Tanque rectangular

2 Estructura de entrada

3 Abertura de entrada

3a Abertura de entrada con flujo esencialmente horizontal

3b Abertura de entrada con flujo esencialmente oblicuo, vertical o hacia el interior

4 Pared de altura o extensión vertical regulables

4a Deflector en la parte inferior de la pared 4

5a Dispositivo de una o varias piezas como deflector inferior y temporalmente como deflector interior

5b Dispositivo de varias piezas como deflector inferior en forma de placa P con las partes P1 y P2, temporalmente como divisor de flujo en caudales volumétricos Q ⁱ y Q ⁱⁱ y, también, al mismo tiempo, como borde de flujo para el caudal volumétrico Q ⁱⁱ

5c Dispositivo, correspondiente a 5b, con desviación adicional del flujo hacia arriba para el caudal volumétrico Q ⁱⁱ 6 Placa deflectora de flujo de ángulo ajustable

7 Placa deflectora de flujo dispuesta de forma rígida

8 Salida de agua clarificada

9 Extractor de lodos

10 Nivel de separación

P Placa con placas placas P1 y P2

QiN Caudal de entrada

Q i Caudal volumétrico parcial que pasa por la superficie parcial con área A i

Qii Caudal volumétrico parcial que pasa por la superficie parcial con área A ii

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento en el que la salida de un fluido multifásico con un caudal volumétrico total Q_IN se produce desde al menos una estructura de entrada hacia al menos un tanque de sedimentación, optimizándose la energía de entrada continuamente mediante la adaptación de una abertura de entrada de la estructura de entrada, con la subsiguiente separación de las fases con diferentes pesos en respectivamente al menos un caudal volumétrico de retorno Q_R y un caudal volumétrico de salida Q_C hacia al menos un tanque de sedimentación, caracterizado por que

hasta alcanzar el caudal volumétrico total Q_IN dentro o en la estructura de entrada, el caudal volumétrico total Q_IN o al menos una mayor parte del caudal volumétrico total Qⁱⁿ, sale de la estructura de entrada, en caso de carga elevada y mediante la variación de la posición de los bordes de afluencia de la abertura de entrada entre sí, o al menos mediante la división temporal de la superficie de entrada en superficies parciales de diferente orientación, como caudal volumétrico parcial Qⁿ fundamentalmente en la dirección de las dos a las cuatro horas y, saliendo en caso de una carga reducida al menos un caudal volumétrico parcial Q ⁱ,

definiendo las tres y las nueve horas un eje horizontal, estando los bordes de entrada formados, al menos parcialmente, por un borde inferior de una pared de altura regulable (4) y por una cota de altura regulable de un dispositivo (5a, 5b, 5c), y cambiándose la posición de los bordes de entrada entre sí o la división de la superficie de entrada en superficies parciales de distinta orientación, modificándose una distancia vertical entre el borde inferior de la pared (4) y una cota del dispositivo (5a, 5b, 5c) y/o desplazándose el dispositivo (5a, 5b, 5c) que forma la cota y la pared (4) de altura regulable con respecto a un deflector de flujo (5c, P2, 7).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que

la dirección de salida o la medida de división entre Q ⁱ = Q_IN y Q ⁱⁱ = 0, así como Q ⁱ = 0 y Q ⁱⁱ = Q_IN, se puede ajustar parcialmente o por completo de forma escalonada o sin escalonamiento o se ajusta automáticamente.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que

en la carga momentánea del tanque de sedimentación se detecta directa o indirectamente a través de la carga total para poder ajustar, por medio del control o de la regulación, el grado de división actual en flujos volumétricos parciales Q ⁱ y Q ⁱⁱ y/o la orientación del caudal afluente.

4. Estructura de entrada (2) para la aportación de un fluido multifásico con un caudal volumétrico total Q_IN a un tanque de sedimentación, que presenta

un dispositivo (5a, 5b, 5c) que forma una cota de altura regulable; y una pared (4) de extensión regulable en altura; pudiéndose ajustar una distancia vertical entre el borde inferior de la pared (4) y la cota del dispositivo (5a, 5b, 5c) tanto por encima como por debajo de la cota del dispositivo (5a, 5b, 5c) y/o pudiéndose mover el dispositivo (5a, 5b, 5c) que forma la cota de altura regulable y la pared (4) de extensión vertical regulable en relación con una guía de flujo (5c, P2, 7),

formando el borde inferior de la pared (4) y un borde exterior del dispositivo (5a, 6) al menos algunas de las partes de los bordes de entrada de una abertura de entrada a través de la cual el fluido multifásico puede salir de la estructura de entrada (2) y cuya altura es regulable, y

siendo posible regular, hasta llegar al caudal volumétrico total Q_IN, mediante la modificación de la posición de los bordes de afluencia de la abertura de entrada entre sí o mediante la división, al menos temporal, de la zona de afluencia en zonas parciales orientadas de forma diferente, pudiéndose ajustar el caudal volumétrico total Q_IN o al menos una parte mayor del caudal volumétrico total Q_IN , en caso de una carga elevada, como caudal volumétrico parcial Q ⁱⁱ en gran medida en la dirección de las dos a las cuatro horas y, en caso de una carga reducida, al menos un caudal volumétrico parcial Q ⁱ en la dirección de las cinco a las once horas, definiendo las tres y las nueve horas un eje horizontal.

5. Estructura de entrada según la reivindicación 4, caracterizada por que

para al menos una de las aberturas de entrada al tanque el tamaño del flujo volumétrico correspondiente se puede controlar, por ejemplo, modificando la superficie por la que pasa el flujo mediante elementos de cierre.

6. Estructura de entrada según una de las reivindicaciones 4 y 5, caracterizada por que

la pared (4) de extensión vertical regulable es telescópica, plegable o se puede cambiar de otra manera, se configura ventajosamente de forma recta para los tanques rectangulares o de manera redonda para los tanques redondos o incluso de cualquier otra forma, y determina un borde superior de una primera abertura de entrada con una superficie Ai y por que

el dispositivo (5a, 5b, 5c) que forma la cota de altura regulable se configura a modo de placa (P) dispuesta por debajo de la pared (4) y provista de partes P1 y P2 diseñadas al menos en dos piezas, rectas o redondas o de forma desigual, que determina tanto un borde inferior de una primera abertura de entrada con la superficie A i como al mismo tiempo un borde superior y un borde inferior de una segunda abertura de entrada con la superficie A ii, y

pudiéndose cambiar mediante la regulación diferente de la extensión vertical regulable de la pared (W) y de una altura de las piezas P1 y P2 de la placa (P) la primera abertura de entrada con la superficie A i y la segunda abertura de entrada con la superficie Aii y, por lo tanto, los valores de los flujos volumétricos parciales Qⁱ y Q.

7. Estructura de entrada según una de las reivindicaciones 4 y 5, caracterizada por que

la pared (4) de extensión vertical regulable es telescópica, plegable o se puede cambiar de otra manera, se configura de forma recta para los tanques rectangulares o de manera redonda para los tanques redondos o incluso de cualquier otra forma, y determina un borde superior de una primera abertura de entrada con una superficie Ai y por que el dispositivo (5a, 5c) que forma la cota de altura regulable se dispone por debajo de la pared (4), se diseña de forma recta o redonda o desigual y en dos piezas y comprende una primera parte (5c) con una desviación de flujo hacia arriba para el flujo volumétrico parcial Q ⁱⁱ, determinando la primera parte (5c) tanto un borde inferior dela primera abertura de entrada Ai, como también un borde inferior de una segunda abertura de entrada con la superficie An, y definiendo un borde inferior de una segunda parte (5a) del dispositivo (5a, 5c) de altura regulable o fija, dispuesta por encima del punto más bajo del recorrido de desplazamiento del deflector de flujo (5c), un borde superior de la segunda abertura de entrada con la superficie Aii, con lo que los valores de los flujos volumétricos parciales Qⁱ y Q ⁱⁱ son variables.

8. Estructura de entrada según una de las reivindicaciones 6 o 7, caracterizada por que

La pared (4) de extensión vertical variable (4) y la posición vertical de la cota de altura regulable se pueden ajustar de manera que al menos una de las superficies por las que pasa el flujo pueda cerrarse temporalmente en gran medida, de modo que para uno de los dos flujos volumétricos parciales Q i y Q ii se pueda ajustar temporalmente, también en caso de Q_IN, Q ⁱ “ 0 o Q ⁱⁱ = 0.

9. Estructura de entrada según una de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizada por que

una placa deflectora de flujo rígida (7) o una placa deflectora de flujo de ángulo ajustable (6) se dispone de manera que un flujo volumétrico de salida en una posición más baja de un borde inferior de la pared (4) salga verticalmente como Q^v por desviación vertical y que, en una posición más alta del borde inferior de la pared (4), sea guiado exclusivamente en dirección horizontal como Q^h.

10. Estructura de entrada según una de las reivindicaciones 4 a 9, caracterizada por que

una medida de una división de los caudales parciales Qⁱ y Q ⁱⁱ se puede ajustar mediante control o regulación a una carga momentánea del tanque de sedimentación.

11. Estructura de entrada según una de las reivindicaciones 4 a 10, caracterizada por que

se montan unos dispositivos de desviación, siendo posible influir en un ángulo de un flujo de volumen de salida variando un ángulo de los dispositivos de desviación.

12. Estructura de entrada según una de las reivindicaciones 4 a 11, caracterizada por que

un borde inferior de la pared (4) de altura regulable y la cota de altura regulable pueden influir, al menos parcialmente, y de forma mutua en su posición, y se pueden bloquear en sus posiciones finales, al menos en parte, por medio de puntos de fijación.

13. Estructura de entrada según una de las reivindicaciones 4 a 12, caracterizada por que

al menos una de las aberturas parciales presenta insertos o aditamentos que promueven el flujo, por ejemplo, dispositivos perforados o láminas.

14. Tanque de sedimentación con estructura de entrada (2) según una de las reivindicaciones 4 a 13 anteriores, caracterizado por que

el tanque de sedimentación se diseña de forma redonda o rectangular con una base inclinada o recta.