ES2986320T3 - Sistema de reactor de lodos granulares que comprende un separador externo - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere a un método para tratar un fluido acuoso que comprende una sustancia orgánica biodegradable en una instalación que comprende un biorreactor de flujo ascendente que contiene un lecho de lodos, comprendiendo dicho lecho de lodos biomasa, un separador externo y un tanque de acondicionamiento, que comprende: - tratar el fluido en el tanque de acondicionamiento; - alimentar el fluido tratado a una parte inferior del biorreactor y formar biogás; - retirar el fluido de una parte superior del biorreactor, comprendiendo dicho fluido retirado biomasa; - alimentar el fluido acuoso retirado de la parte superior del biorreactor al separador externo en donde el fluido acuoso que comprende la biomasa se separa en una fase líquida, y una fase fluida enriquecida en biomasa; - devolver dicha fase fluida enriquecida en biomasa desde el separador externo al biorreactor; y - devolver una parte de dicha fase líquida al tanque de acondicionamiento. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de reactor de lodos granulares que comprende un separador externo
La invención se refiere a un método para tratar un fluido acuoso, mediante el cual se produce biogás en una instalación que comprende un biorreactor. La invención se refiere además a una instalación adecuada para llevar a cabo dicho método.
El tratamiento biológico de fluidos acuosos, tales como las aguas residuales, utiliza biomasa activa (microorganismos, tales como bacterias y/o arqueas) para convertir los contaminantes (sustancias orgánicas) en componentes inofensivos.
Básicamente existen dos tipos de procesos. En el llamado tratamiento anaeróbico (sin oxígeno), un consorcio de microorganismos anaeróbicos convierte sustancialmente los contaminantes en biogás.
En el tratamiento aeróbico, los contaminantes se reducen en condiciones aeróbicas (con oxígeno) en gran medida a nuevos microorganismos (lodos excedentes) que luego deben separarse de las aguas residuales tratadas y procesarse por separado.
Los sistemas de reactores anaeróbicos de lecho de lodos utilizan microorganismos anaeróbicos para convertir los contaminantes de los fluidos acuosos en biogás. Estas bacterias anaeróbicas crecen principalmente en agregados, a menudo denominados biomasa granular. Los sistemas se caracterizan a menudo por una baja producción neta de biomasa (normalmente un 2-4 % de COD convertida) como resultado del bajo rendimiento neto de microorganismos anaeróbicos implicados.
Esto es, por un lado, una gran ventaja, ya que el exceso de biomasa desarrollada en los sistemas de tratamiento de aguas residuales debe eliminarse como residuo sólido, a un coste significativo, pero, por otro lado, supone un aspecto delicado para retener/mantener suficientes lodos biológicos activos en el sistema de tratamiento (reactor).
El método de retención de biomasa en reactores de tratamiento anaeróbico se puede realizar de diversas formas. La inmovilización de biomasa en un soporte fijo o móvil es un método para desacoplar el tiempo de retención de líquido del tiempo de retención de biomasa. Sin embargo, un método mejor y preferido es hacer uso de biomasa principalmente granulada tal como se aplica en reactores de manto de lodos anaeróbicos de flujo ascendente (UASB), reactores de lecho de lodos granulares y reactores IC, consulte Por ejemplo, WO 2007/078195, Frankin R.J. (2001). Experiencias a escala real con tratamiento anaeróbico de aguas residuales industriales. Wat Sci. Tech., 44(8), 1-6).
Los reactores de lecho de lodos granulares (GSB), tales como los reactores de lecho de lodos granulares expandidos (EGSB), se utilizan comúnmente para el tratamiento de aguas residuales de, por ejemplo, las industrias de procesamiento de alimentos y bebidas, destilerías, industrias farmacéuticas y fábricas de pulpa y papel. Estas aguas residuales suelen contener grandes cantidades de contaminantes orgánicos que deben eliminarse antes de que el agua pueda reutilizarse o desecharse.
En un reactor (E)GSB típico, el agua residual se introduce en la parte inferior de un biorreactor de flujo ascendente. A continuación, el agua fluye hacia arriba a través de un lecho de lodo granulado que contiene microorganismos que descomponen los residuos orgánicos presentes en las aguas residuales, con lo que se forma biogás, en particular metano y dióxido de carbono, que a su vez puede utilizarse como fuente de energía verde, por ejemplo, para proporcionar energía. La eficiencia de los reactores anaeróbicos de alta velocidad (lecho de lodo granular expandido) depende en gran medida de una buena expansión del lecho de lodo, la turbulencia del líquido y un alto caudal, ya que estos promueven una buena transferencia de masa, menos obstrucciones y menos cortocircuitos (Van Lier, J. B., van der Zee, F. P, Frijters, M. E. Ersahin, Rev Environ Sci. Biotechnol. 2015, 14(4), 681-702).
La clave para un proceso eficiente es una separación eficiente de la biomasa (gránulos), agua (efluente) y biogás, en otras palabras, poder eliminar el efluente y el biogás mientras se mantiene la biomasa en el sistema para lograr un crecimiento neto de biomasa granular. Hay varios parámetros que influyen en una buena separación de la fase líquida, sólida y gaseosa en los reactores GSB, tal como los reactores EGSB.
Como sabe el experto, un parámetro importante para lograr una separación tan eficaz es el comportamiento de sedimentación de la biomasa. Es necesario un buen comportamiento de sedimentación de los gránulos para lograr una separación eficaz de las fases. La sedimentación de los gránulos está influenciada por varios factores, tales como la hidráulica o la dinámica de fluidos (líquido y gas) dentro del reactor y/o la presencia y diseño de un dispositivo separador trifásico dentro del reactor (flujos turbulentos y laminares, turbulencia y velocidades de flujo ascendente). Además, el comportamiento de sedimentación puede depender de la composición del gránulo de lodo, tal como el contenido de biomasa y/o la fracción mineral. Por ejemplo, los gránulos de lodo con una alta fracción inerte (cualquier materia que no sea biodegradable) podrían sedimentarse más rápido, pero su actividad de degradación podría ser menor o incluso podría estar ausente cualquier actividad de degradación. Por lo tanto, los gránulos de lodo inertes tienen el riesgo de no poder expandirse y/o recircularse como consecuencia de la producción de biogás y/o de la recirculación del flujo. Por lo tanto, en los sistemas convencionales, tenderán a permanecer en el fondo del reactor, bloqueando así los puertos de extracción de lodos y provocando importantes problemas de funcionamiento.
Además, el comportamiento de sedimentación de los gránulos se ve afectado por la presencia de gas en el interior de los gránulos. La biomasa situada en el fondo del reactor está sometida a una presión mayor que la de la parte superior del reactor debido a la gran altura que pueden tener los sistemas GSB, en particular los sistemas EGSB, típicamente entre 15 m y 25 m, y en consecuencia la presión causada por la columna de agua, que normalmente es de 1.5-2.5 bares. Por lo tanto, el gas dentro de los gránulos en el fondo del reactor se comprime, lo que da como resultado una mayor densidad de los gránulos y, por lo tanto, los gránulos se sedimentan más rápido.
En segundo lugar, los dispositivos de separación, como los sedimentadores, son herramientas valiosas para lograr una mejor separación de las diferentes fases y, por lo tanto, mejorar la eficiencia general del proceso de tratamiento de aguas residuales.
La separación eficiente de las fases se puede mejorar aún más creando flujos particulares dentro del reactor que ayuden, por ejemplo, a la sedimentabilidad de la biomasa (empujando los sólidos hacia abajo). Dichos flujos pueden ser introducidos por los sistemas de separación, tal como las placas inclinadas en los sedimentadores internos, pueden ser causados por la solubilidad del dióxido de carbono en agua creando turbulencias o pueden ser causados por el mero movimiento de las fases debido a una diferencia de densidad, por ejemplo, el lodo tiende a moverse hacia abajo por gravedad, mientras que el biogás fluye hacia arriba.
Un ejemplo de un reactor EGSB se describe en el documento WO 2007/078195. Más conocido es el BIOTHANE Biobed Advanced EGSB. Este reactor cuenta con un separador trifásico, en un biorreactor y además comprende un tanque de acondicionamiento. En la parte superior del biorreactor hay un sedimentador de placa inclinada (TPS), que ayuda a la separación del biogás del efluente y la biomasa. En la parte inferior del sedimentador de placa inclinada se crea un efecto de flujo gigantesco debido a una diferencia de presión debajo de la placa inclinada con respecto a la parte superior de la placa, lo que permite una mejor separación del biogás y dirige la biomasa sedimentada hacia abajo.
El documento EP 1 134 194 A2 se refiere a una instalación y un proceso para la retención de biomasa en biorreactores, en particular en reactores anaeróbicos de lecho de lodos. El proceso se puede llevar a cabo en un biorreactor de flujo ascendente y en un separador externo. No se divulgan un tanque de acondicionamiento ni el uso de un elevador de gas para devolver la fase fluida enriquecida en biomasa desde el separador externo al biorreactor.
El documento EP 2 065 344 A1 se refiere a un purificador que comprende una cámara de fermentación, un dispositivo de sedimentación instalado encima de la cámara de fermentación (por ejemplo, reivindicación 13) y un método para la purificación de agua anaeróbica o aeróbica, usando el dispositivo de sedimentación en el que el gas y el material particulado se separan del fluido. No se divulga cómo colocar el dispositivo de sedimentación externamente aproximadamente a la misma altura o debajo del fondo del biorreactor, ni usar un elevador de gas para devolver la fase fluida enriquecida en biomasa desde el dispositivo de sedimentación al biorreactor.
El documento EP 1408008 A1 Se refiere a un reactor y proceso para la separación de una mezcla trifásica en el tratamiento anaeróbico de líquidos. En el interior de la parte superior del reactor se encuentra un separador de mezcla trifásico que comprende además un lecho de lodos que contiene biomasa. La biomasa separada en el separador trifásico puede elevarse mediante biogás mediante un efecto de bomba gigantesca y devolverse a la mezcla trifásica introduciéndola en un flujo local y de éste al lecho de lodos. No se divulgan ni un separador externo ni un tanque de acondicionamiento.
El documento CN 204 897 526 U Se refiere a una instalación que comprende un tanque reactor anaeróbico, un tanque de circulación y un separador sólido-líquido externo. Este no divulga devolver parte de la fase líquida que tiene un contenido de biomasa reducido o que está esencialmente libre de biomasa desde el separador externo al tanque de circulación ni usar un elevador de gas para devolver la fase fluida enriquecida en biomasa desde el dispositivo de sedimentación al biorreactor. Se utiliza una bomba mecánica para devolver el lodo al tanque del reactor anaeróbico.
El documento JP 2014 033982 A Se refiere a una instalación que comprende un biorreactor y un tanque de sedimentación externo. No se especifican la altura del tanque de sedimentación con respecto al biorreactor ni la altura de la entrada para el lodo que regresa del tanque de sedimentación al biorreactor. Además, no se divulga el uso de un elevador de gas para el flujo de reciclaje del lodo que se devuelve.
El documento EP 0493727 se refiere a un reactor para purificación biológica mecánica y anaeróbica continua, que opcionalmente tiene un dispositivo de separación externo, preferiblemente un ciclón. La parte inferior del reactor comprende una zona de sedimentación que está separada del reactor por un fondo que tiene perforaciones que permiten el paso de líquidos e impiden el paso de sólidos.
Una desventaja de este sistema es que los lodos se depositan debajo de las líneas de afluencia, de modo que la interacción entre las aguas residuales y los lodos es subóptima, lo que reduce la eficiencia del sistema.
El documento WO2012/005592 pretende superar este problema, diseñando un reactor que tenga un segundo sedimentador colocado en el fondo del biorreactor donde la biomasa se separa del efluente líquido con mayor eficiencia, debido a que la separación se produce a mayor presión. El fluido que ha sido separado del biogás en un sedimentador de placas inclinadas situado en la parte superior del reactor es transportado a este segundo sedimentador a través de un conducto de alimentación del separador externo. Los presentes inventores han descubierto que los inconvenientes de este sistema incluyen:
• Falta de control adecuado de la recirculación en el reactor, particularmente cuando la producción de biogás es baja o inexistente, tal como durante el arranque
• Enorme potencial de bloqueo del segundo sedimentador colocado en el fondo del biorreactor
• Falta de accesibilidad de esta cámara de separación para mantenimiento; que requiere el vaciado completo del reactor si se desea realizar mantenimiento
• Operación difícil cuando no hay producción de biogás (arranque)
Sorprendentemente, los inventores encontraron ahora una manera de tener un proceso altamente eficiente para tratar un fluido acuoso que supere estos inconvenientes al no tener un segundo sedimentador ubicado dentro del reactor. En lugar de ello, se proporciona una cámara de separación externa fuera del biorreactor, normalmente antes de una línea de retorno a un tanque de acondicionamiento.
Por consiguiente, la invención se refiere a un método de acuerdo con la reivindicación 1. Además, la invención se refiere a una instalación de acuerdo con la reivindicación 7. Además, la invención se refiere a un uso de acuerdo con la reivindicación 15.
La invención proporciona un método eficaz para el tratamiento de aguas residuales. Tener un separador externo permite un mejor mantenimiento, una mejor puesta en marcha del proceso y además permite la instalación del reactor en partes, es decir, permite actualizar un sistema ya existente con un separador externo, mejorando así la eficiencia del reactor.
Se ha encontrado que el separador externo es particularmente adecuado para obtener una fase líquida que tiene un contenido de biomasa granular reducido en comparación con el fluido que se alimenta al separador externo. Esto se logra ventajosamente permitiendo que la biomasa granular se sedimente. La biomasa granular sedimentada se devuelve entonces al menos en una parte sustancial al biorreactor (como parte de la fase fluida enriquecida en biomasa granular).
El separador externo (2) que comprende una cámara de separación provista de partes internas inclinadas de una instalación de acuerdo con la invención está dispuesto para separar una fase líquida de una fase fluida que comprende sólidos, en particular biomasa, más en particular biomasa granular. El separador externo de una instalación de acuerdo con la invención comprende una entrada (4) para un fluido acuoso conectada a una entrada (5) de un conducto (6) para retirar un fluido acuoso del biorreactor (1), una salida (7a) para fluido acuoso, una salida (8) para un fluido enriquecido en sólidos, en particular biomasa (granular), a una entrada (9) para dicho fluido del biorreactor (1) a través de un conducto (10).
Se ha descubierto que la instalación de acuerdo con la invención es particularmente adecuada para la separación eficaz de una mezcla gas-líquido-sólido en una fase gaseosa, una fase líquida esencialmente exenta de biomasa granular y una fase fluida enriquecida en sólidos, en particular enriquecido en sólidos particulados, en particular enriquecido en biomasa granular. Aunque la instalación es muy eficiente, su diseño es bastante sencillo; en particular, en el interior del reactor sólo se necesita un número limitado de dispositivos técnicos para mejorar la separación, lo que reduce el riesgo de mal funcionamiento y simplifica el mantenimiento y la limpieza. Importante para una buena separación es el separador externo.
El término “o” tal como se utiliza en el presente documento se define como “y/o” a menos que se especifique lo contrario.
El término “un” o “una” tal como se utiliza en el presente documento se define como “al menos uno” a menos que se especifique lo contrario.
Cuando se hace referencia a un sustantivo (por ejemplo, un compuesto, un aditivo, etc.) en singular, se pretende incluir el plural.
El término “(al menos) sustancial(mente)” se utiliza generalmente en el presente documento para indicar que tiene el carácter o función general de lo que se especifica. Cuando se hace referencia a una característica cuantificable, este término se utiliza en particular para indicar que es al menos el 50 %, más en particular más del 75 %, incluso más en particular más del 90 % del máximo de esa característica. El término “esencialmente libre” se utiliza generalmente en este documento para indicar que una sustancia no está presente (por debajo del límite de detección alcanzable con tecnología analítica disponible en la fecha de presentación efectiva) o está presente en una cantidad tan baja que no afecta significativamente la propiedad del producto que está esencialmente libre de dicha sustancia. En la práctica, en términos cuantitativos, un producto normalmente se considera esencialmente libre de una sustancia, si el contenido de la sustancia es 0 -1 % en peso, en particular 0 - 0.5 % en peso, más en particular 0 - 0.1 % en peso.
En el contexto de esta solicitud, el término “aproximadamente” significa generalmente una desviación del 15 % o menos del valor dado, en particular una desviación del 10 % o menos, más en particular una desviación del 5 % o menos.
Como se usa en el presente documento, “sustancia orgánica biodegradable” es una sustancia orgánica que puede convertirse mediante biomasa en el reactor, típicamente en condiciones esencialmente anaeróbicas, en particular en biomasa o metano.
El término “fluido” se usa aquí para líquidos y mezclas de líquidos y al menos otra fase, tal como suspensiones, que fluyen sin aplicar presión externa (presión distinta de la gravedad).
El término “ líquido” se usa en el presente documento para un fluido acuoso que está esencialmente libre de partículas que son visibles a simple vista, es decir, con un tamaño < 0.1 mm.
Como se utiliza en el presente documento, “sustancia orgánica” es cualquier sustancia orgánica que sea químicamente oxidable, como puede determinarse mediante la prueba de Demanda Química de Oxígeno (COD), como se describe en la norma ISO 6060:1989. El contenido de sustancia orgánica se expresa generalmente en g de COD, es decir, gramos de oxígeno que se consumen para la oxidación de la sustancia orgánica.
El experto está familiarizado con términos como “superior”, “ inferior”, “medio”, “en la parte inferior”, “cerca de la parte inferior”, “en la parte superior” y “cerca de la parte superior”. Generalmente, estos se leen en relación con otros, y el experto podrá reducir su implementación a la práctica, basándose en el conocimiento general común, la información y cita divulgada en el presente documento y los detalles de una unidad (tal como un biorreactor, un contenedor separado, o un volumen de materia contenida en el biorreactor o una sección) de la instalación.
Como regla general, a menos que se desprenda de manera diferente del contexto, “cerca” de un determinado punto de referencia (como “abajo” o “arriba”) generalmente significa “a una altura relativa de hasta /-20 % “desde el punto de referencia”, en particular s “a una altura relativa de hasta /-15%” desde el punto de referencia” más en particular “a una altura relativa de hasta /- 10 %” desde el punto de referencia. La altura relativa es la distancia desde la parte inferior dividida entre la altura total de la unidad (diferencia de altura entre la parte inferior y la superior).
Como regla general, a menos que se desprenda de manera diferente del contexto, una parte “superior” generalmente significa 1/2 superior, y en particular en el 1/3 superior de la unidad, una parte “ inferior” generalmente significa la parte inferior 1/2 de la unidad y en particular el 1/3 inferior de la unidad. Cuando nos referimos a una parte media, esto significa en particular el 1/3 medio de la unidad (desde 1/3 de la parte inferior hasta 1/3 de la parte superior).
La figura 1 muestra esquemáticamente una configuración general de una instalación (para uso en un proceso) de acuerdo con la invención. Esta muestra esquemáticamente cómo se puede introducir un fluido acuoso a través de una entrada (13) en un tanque de acondicionamiento (12), en el que el fluido acuoso (tal como agua residual) se somete a una etapa de acondicionamiento. El tanque de acondicionamiento (12) comprende además una salida para biogás (17), una salida para el fluido preacondicionado conectada a un Sistema de Distribución de Influente (IDS) (15) en o cerca del fondo del biorreactor (1) a través de un conducto (16). Ventajosamente, el conducto (16) comprende además una bomba de recirculación (11) para la recirculación continua y controlada del fluido. El fluido acuoso pasa a través de un lecho de lodos que comprende microorganismos que son capaces de convertir la sustancia orgánica biodegradable en biogás.
La presencia de una bomba de recirculación (11) desde el tanque de acondicionamiento (12) al biorreactor (1) permite
- dilución controlada de compuestos inhibidores.
- caudal constante al EGSB
- velocidad de flujo ascendente constante (independiente de la tasa de carga de COD)
- mejor control del pH en CT debido a la alcalinidad del efluente anaeróbico devuelto”
En la Figura 1, el biorreactor (1) comprende además una pantalla o deflector/separador interno (3), ubicado en una parte superior del biorreactor (1) para eliminar biogás de la mezcla de fluido gas-acuoso y una salida para biogás (18). El biorreactor (1) comprende además un conducto interno de alimentación (6) con entrada (5) para un fluido acuoso que comprende sólidos del que se ha separado biogás que está conectado a una entrada (4) de un separador externo (2), para la separación de la fase sólida de la fase líquida. La entrada (5) del conducto (6) está situada debajo de la pantalla o deflector (3). El conducto (6) comprende adicionalmente una válvula (27) para aislar el separador externo (2) de la instalación en caso de mantenimiento, reparación o sustitución del separador externo (2). El conducto (10) conecta la salida (8) del separador externo (2) con una entrada (9) para el fluido enriquecido en sólidos procedente del biorreactor (1), en cuyo conducto se encuentra el inyector de biogás (23) configurado para introducir biogás en el fluido enriquecido en sólidos en el interior del conducto (10); y se proporciona un conducto de biogás (21) entre el inyector de biogás (23) y las campanas de recogida de biogás dentro del biorreactor (22). El conducto (10) comprende también una válvula (28) para el aislamiento del separador externo (2) de la instalación en caso de mantenimiento, reparación o sustitución del separador externo (2).
El conducto de biogás (21) en la Figura 1 comprende además una unión en T (24) para conectar el conducto de biogás (21) al conducto de biogás (26) para introducir biogás, a través de la entrada (25) al tanque de acondicionamiento (12) para mezcla del fluido acuoso dentro del tanque de acondicionamiento.
La Figura 1 muestra además medios (7) para retirar y reciclar la fase líquida del separador externo. Este comprende una salida (7a) para retirar del separador la fase líquida con un contenido reducido de biomasa que puede estar esencialmente libre de biomasa). Desde esta salida (7a) se puede disponer un conducto de retirada (7b) por el que la fase tratada puede salir de la instalación, y una línea de reciclado (37) para devolver la fase líquida al tanque de acondicionamiento (12).
El separador externo (2), como se muestra en la Figura 1, también comprende entradas/salidas (29) conectadas a la entrada/salida (31) del tanque de acondicionamiento (12) y la entrada (32) del biorreactor (1) a través de un conducto (33). Este conducto (33) comprende una bomba (30) para devolver los lodos desde el separador externo al biorreactor en caso de que sea necesario. Además, este conducto (junto con las válvulas de aislamiento (27) y (28)) permite la recirculación de un fluido acuoso (generalmente productos químicos ácidos) para la limpieza en lugar del separador externo, completamente aislado del reactor y del tanque de acondicionamiento mediante el uso de las válvulas (2).
Además, la instalación, como se muestra en la Figura 1, comprende un conducto (20) para biogás que conecta una salida para biogás (18) con una entrada para biogás (19) desde el tanque de acondicionamiento. Se puede proporcionar tal disposición para garantizar que la presión en el tanque de acondicionamiento sea esencialmente la misma que en el biorreactor.
La Figura 2 muestra esquemáticamente una segunda configuración de una instalación (para uso en un proceso) de acuerdo con la invención. Para obtener una descripción detallada de los ítems, consulte la descripción de la Figura 1. El biorreactor comprende un conducto de alimentación externo (34) para alimentar un fluido acuoso al separador externo (2). Una pantalla o deflector (36) está ubicada debajo de la entrada (35) del conducto (34) para dirigir el fluido acuoso que comprende sólidos hacia el conducto de alimentación externo (34).
El fluido acuoso tratado en un método de acuerdo con la invención puede ser en principio cualquier fluido acuoso que contenga una sustancia orgánica que sea biodegradable, en particular biodegradable en condiciones anaeróbicas. Preferiblemente, el fluido acuoso se selecciona del grupo de aguas residuales municipales, aguas residuales industriales, aguas residuales, desechos fluidos acuosos de procesos de fermentación (tales como caldo de fermentación residual), lechadas acuosas y lodos acuosos. En términos de contenido de agua de una corriente residual tratada en un proceso de acuerdo con la invención, éste puede variar en un amplio rango. Generalmente, el contenido de agua del fluido acuoso a tratar es superior al 80 % en peso, en particular al menos 80 % en peso, más en particular 90 % en peso o más del peso total del fluido. Normalmente, el contenido de agua es 99.9 % en peso o menos, preferiblemente 99.5 % en peso o menos, más preferiblemente 99 % en peso o menos, en particular 98 % en peso o menos, más en particular 96 % en peso o menos. El contenido total de sustancia orgánica del fluido acuoso que se va a alimentar al biorreactor es habitualmente de 0.1 g COD/l o más, preferentemente en el rango de 0.3-100 g COD II, en particular en el rango de 5-50 g COD/l.
Ejemplos de fluidos acuosos que son particularmente adecuados para ser tratados de acuerdo con la invención son desechos acuosos de una producción o procesamiento de alimentos lácteos (por ejemplo, la producción/procesamiento de leche, queso, mantequilla), una producción o procesamiento de bebidas (por ejemplo, vino, cerveza), bebidas destiladas, zumos de frutas, leche), una producción o procesamiento de biocombustibles o petroquímicos, una planta química, una instalación agrícola, una producción o procesamiento de pulpa y papel, un procesamiento de azúcar o una producción de levadura.
En la instalación de acuerdo con la invención está presente un depósito de acondicionamiento (12). En dicho tanque, durante su uso, se acondiciona para el biorreactor el fluido acuoso que va a ser sometido a un tratamiento en el biorreactor. Ventajosamente, el tanque de acondicionamiento no sólo se alimenta con fluido acuoso que aún no ha sido sometido a tratamiento en el biorreactor (alimentación acuosa cruda), sino que también recibe parte de la fase líquida (que tiene un contenido de biomasa reducido en comparación con el efluente del biorreactor) saliendo del separador externo. Esta fase líquida es excelente para acondicionar el fluido acuoso crudo que ingresa recientemente a la instalación.
Una ventaja de utilizar el tanque de acondicionamiento es que se pueden evitar fluctuaciones no deseadas en la entrada de fluido acuoso al biorreactor y fluctuaciones no deseadas en la calidad del fluido acuoso. El reciclaje del separador al tanque de acondicionamiento permite una mejora adicional en el mantenimiento de un flujo relativamente constante en las diversas corrientes entre diferentes unidades de la instalación, tales como del tanque de acondicionamiento al biorreactor y del biorreactor al separador externo. También ofrece mayor robustez, al permitir mantener los niveles de fluido en las unidades relativamente constantes, incluso cuando hay grandes fluctuaciones en el suministro de fluido acuoso a tratar en la instalación. Mantener los flujos hacia/desde las unidades relativamente constantes y/o los niveles de fluido en las unidades relativamente constantes mediante el reciclaje desde el separador al tanque de acondicionamiento es deseable para una operación eficiente, pero también para mantener el riesgo de, por ejemplo, obstrucción de un conducto u obstrucción del separador bajo.
Preferiblemente, el fluido acuoso crudo a tratar, tal como agua residual cruda, ingresa primero al tanque de acondicionamiento donde se pueden monitorizar parámetros específicos tales como temperatura y/o pH. El experto podrá determinar valores de parámetros favorables, dependiendo de la composición de la biomasa. Se han logrado resultados particularmente buenos con un proceso en el que el fluido acuoso en el tanque de acondicionamiento se mantiene o se ajusta a una temperatura en el rango de aproximadamente 33 a aproximadamente 37 °C, más preferiblemente en el rango de 34 a 36 °C y/o en el que el pH del fluido acuoso en el tanque de acondicionamiento puede mantenerse o ajustarse a un pH en el rango de aproximadamente 6.5 a aproximadamente 7.2, preferiblemente en el rango de 6.6 a 6.8. Como sabe el experto, para cultivos microbianos específicos puede ser óptima una temperatura o pH diferente. Por ejemplo, para bacterias alcalófilas puede favorecerse un pH más alto, por ejemplo, hasta aproximadamente pH 11.
El fluido acuoso, después de ser pretratado en el tanque de acondicionamiento, se alimenta, preferiblemente a través de un sistema de distribución de afluente, adaptado para proporcionar una distribución al menos sustancialmente igual del fluido acuoso sobre la sección transversal horizontal del biorreactor, a una parte inferior de un biorreactor de flujo ascendente donde este pasa hacia arriba a través de un lecho de lodos, que comprende biomasa, preferiblemente biomasa granular.
El biorreactor de flujo ascendente es preferiblemente un lecho de lodos granulares, en particular un lecho de lodos granulares expandidos (EGSB), cuyo (E)GSB comprende microorganismos anaeróbicos y en el que los microorganismos anaeróbicos convierten la sustancia orgánica biodegradable, formando así el biogás.
Los microorganismos anaeróbicos adecuados son generalmente conocidos en la técnica. Preferiblemente, el biorreactor comprende un consorcio de microorganismos que comprende al menos un tipo de bacteria hidrolítica, al menos un tipo de bacteria acidogénica, al menos un tipo de bacteria acetogénica y al menos un tipo de bacteria metanogénica.
Otro factor importante para una buena sedimentación de los lodos, en particular de los gránulos de biomasa y, por lo tanto, una buena separación, es la altura del biorreactor en el que está presente la biomasa. Normalmente, el biogás también puede aparecer en el interior de los gránulos, lo que puede provocar una flotación hacia arriba. En el fondo del reactor, los gránulos experimentan una presión más alta y, por lo tanto, se libera biogás del gránulo y aumenta la sedimentabilidad del lodo.
Preferiblemente, una instalación (para uso en un proceso) comprende un biorreactor con una altura que oscila entre aproximadamente 15 y aproximadamente 25 m, más preferiblemente que varía entre 18 a 22 m. Normalmente, el biorreactor se llena hasta entre un 85 - 98 % en volumen con el fluido acuoso, preferiblemente hasta aproximadamente 90 - 95 % en volumen.
Tras la digestión de la sustancia orgánica biodegradable en el biorreactor, se obtiene una mezcla de gas y fluido acuoso.
La fase de gas está comprendida de biogás producido por los microorganismos. Como es sabido, el biogás se compone generalmente al menos sustancialmente de metano y dióxido de carbono, pero además puede contener cantidades menores de otros gases, como por ejemplo hidrógeno, amoníaco, vapor de agua y/o sulfuro de hidrógeno.
El fluido acuoso comprende sólidos, en particular partículas de biomasa y, opcionalmente, incluye adicionalmente sólidos suspendidos inorgánicos y/u orgánicos.
El fluido acuoso comprende además un líquido que normalmente consiste esencialmente en agua y sustancias solubles en agua tales como ácidos orgánicos y sustancias solubles que no son digeridas por microorganismos u otras moléculas que normalmente están presentes en el agua, tales como minerales o sales.
La mezcla de gas y fluido acuoso asciende a través del reactor donde el biogás se separa de la mezcla. Esto puede ocurrir espontáneamente o la separación puede mejorarse mediante separadores internos.
El biogás sale del biorreactor a través de una salida de biogás ubicada en o cerca de la parte superior del reactor (por encima del nivel del líquido). Puede salir directamente del biorreactor, o puede entrar primero en la parte superior del tanque de acondicionamiento y salir de la instalación a través de una salida ubicada en o cerca de la parte superior del tanque. Opcionalmente, el biogás se trata adicionalmente de manera conocida en sí. El biogás se puede utilizar para proporcionar energía para el proceso, es decir, para hacer que el proceso sea autosostenible, por ejemplo calentando el sistema. Alternativamente, el biogás puede convertirse en electricidad a través de un generador o convertirse en metano para transportarlo a otro lugar y proporcionar energía para otros fines o como fuente de metano para su uso en un proceso químico.
En una realización ventajosa, parte del biogás que se forma se transporta desde el biorreactor a una parte inferior o media del tanque de acondicionamiento para mejorar la mezcla del fluido acuoso en el tanque de acondicionamiento.
En una realización, el biorreactor comprende adicionalmente un separador interno, en el que se promueve la separación de biogás de un fluido acuoso que comprende sólidos. Si está presente, el separador interno suele estar situado en una parte superior del biorreactor. El separador interno es preferiblemente un separador gasfluido, más preferiblemente un deflector o pantalla ubicado en una parte superior del biorreactor. La pantalla o deflector está situado preferiblemente encima del conducto de alimentación al separador externo y promueve la separación de biogás del fluido acuoso como resultado del flujo ascendente natural de biogás o mezclas de biogás-fluido.
En una realización, el conducto de alimentación al separador externo es un conducto de alimentación interno. El conducto de alimentación interno está situado, al menos en una parte sustancial, dentro del biorreactor. La entrada para recoger el fluido acuoso del que se ha separado el biogás está situada debajo de la pantalla o deflector y recoge el fluido acuoso que luego se alimenta al separador externo.
En otra realización, el conducto de alimentación al separador externo es un conducto de alimentación externo. La entrada para el fluido acuoso está ubicada en el costado del biorreactor y el conducto externo al separador externo está ubicado fuera del biorreactor. El biorreactor comprende preferiblemente una pantalla o deflector ubicado cerca de la entrada del conducto de alimentación externo para dirigir el fluido acuoso al conducto de alimentación externo, preferiblemente ubicado directamente debajo del conducto de alimentación externo.
El conducto de alimentación interno o externo alimenta el fluido acuoso a un separador externo 2 que comprende una cámara de separación provista de partes internas inclinadas para separar el fluido acuoso que comprende biomasa, y opcionalmente otros sólidos, en una fase líquida y una fase fluida enriquecida en biomasa en comparación con la fluido acuoso que ingresa al separador externo.
En otra realización, el separador interno es un embudo, preferiblemente un embudo de bomba gigantesca. Si hay un embudo, la parte inferior del embudo está conectada a la entrada del conducto de alimentación interno. El embudo promueve un efecto de flujo gigantesco eficiente, ayudando así a la separación del biogás del fluido acuoso (que comprende líquidos y sólidos) antes de que el fluido acuoso entre al separador externo. Este embudo de bomba gigantesca separadora de gas y fluido está comprendido preferentemente por paredes inclinadas en forma de embudo que conectan hacia la parte inferior un conducto de alimentación interno.
En otra realización, el separador interno es un separador de gas-fluido que comprende partes internas inclinadas, preferiblemente placas o tubos inclinados. Preferiblemente, el separador de gas-fluido es un sedimentador de placas inclinadas. Las placas inclinadas provocan turbulencias dentro del separador, lo que ayuda a la separación del biogás. Las placas inclinadas pueden ser planas u onduladas. Estos internos inclinados promueven la separación del biogás de las fases fluida y sólida. Las partes internas inclinadas generalmente se colocan en un ángulo de aproximadamente 45-65°. Se han logrado resultados particularmente buenos con la colocación en un ángulo de aproximadamente 55 a aproximadamente 60°. Las partes internas adyacentes normalmente se colocan a una distancia de al menos 2 cm, en particular a una distancia de 2 -10 cm entre sí para mejorar la separación y evitar la obstrucción del separador. Preferiblemente, el fluido acuoso entra al separador interno a través de la parte superior del separador. Si está presente un separador de gasfluido que comprende partes internas inclinadas, la entrada del conducto de alimentación interno está conectada a una parte inferior del separador para recoger un fluido enriquecido en sólidos. El fluido acuoso que comprende sólidos normalmente se recoge en el fondo del separador interno y se alimenta a un separador externo (2).
El separador externo normalmente está configurado de manera que, durante el uso, el fluido acuoso que comprende sólidos ingresa a través de una entrada ubicada en una parte inferior del separador. El separador externo comprende elementos internos inclinados para mejorar la sedimentabilidad de las partículas sólidas. Las placas inclinadas pueden ser planas u onduladas. Estos interiores inclinados favorecen la separación del biogás de las fases líquida y sólida mediante un “efecto laminilla”. Las partes internas inclinadas generalmente se colocan en un ángulo de aproximadamente 45-65°. Se han logrado resultados particularmente buenos con la colocación en un ángulo de aproximadamente 55 a aproximadamente 60°. Las partes internas adyacentes normalmente se colocan a una distancia de al menos 2 cm, en particular a una distancia de 2 -10 cm entre sí para mejorar la separación y evitar la obstrucción del separador entre sí para mejorar la separación y evitar la obstrucción del separador. El uso de partes internas inclinadas aumenta la superficie de sedimentación para la sedimentación de sólidos.
El fluido acuoso pasa hacia arriba a través de las partes internas inclinadas donde un flujo laminar promueve el movimiento descendente de partículas sólidas, al tiempo que permite que los líquidos se muevan hacia arriba, donde se ubica una salida para un fluido acuoso (efluente).
El separador externo comprende preferentemente válvulas de aislamiento para permitir el mantenimiento, sustitución y reparación de este módulo sin afectar al reactor. El aislamiento del separador externo también se puede utilizar para proporcionar una limpieza regular en lugar del separador externo aislando el dispositivo.
Se prefiere además tener un conducto (33) que conecte el separador externo y el biorreactor y, opcionalmente, el separador externo y el tanque de acondicionamiento. Este conducto además tiene preferentemente una bomba (30), preferentemente una bomba de tornillo, para devolver el lodo al biorreactor y hacer circular los productos químicos a través del separador externo. Estos químicos pueden ser ácidos o básicos, dependiendo de la impureza que deba eliminarse. Esta bomba permite la limpieza en lugar del separador externo.
El separador externo tiene preferentemente una configuración alargada.
La fase líquida que sale del separador suele estar esencialmente libre de biomasa granular. Dado que el fluido que se alimenta al separador contiene sólidos suspendidos (en forma de residuos de biomasa granular en descomposición, biomasa floculenta - no granulada - y/o material suspendido no degradable), la fase líquida que sale del separador tendrá un contenido reducido sólidos suspendidos (particularmente el contenido de biomasa) en comparación con el fluido alimentado, pero puede contener biomasa floculante residual. Si se desea, este fluido se puede purificar de una manera conocida per se, por ejemplo, si la fase líquida se va a tomar de la instalación para desecharla o darle un uso posterior, por ejemplo, como agua de proceso. La fase líquida que se devuelve al biorreactor, por ejemplo, a través del tanque de acondicionamiento, se puede devolver sin necesidad de retirar estos sólidos en suspensión.
El sistema de acuerdo con la invención comprende un tanque de acondicionamiento. Parte de la fase líquida obtenida en el separador externo se devuelve al tanque de acondicionamiento para mantener el volumen de fluido en el tanque aproximadamente al mismo nivel.
La fase fluida enriquecida en biomasa se reintroduce en el biorreactor. Se desea que un proceso eficiente tenga un crecimiento neto de biomasa durante el proceso. Durante la puesta en marcha del reactor, es importante tener un crecimiento neto de biomasa en el sistema para obtener una cantidad suficiente de biomasa para una conversión eficiente de sustancia biodegradable. En una etapa posterior del proceso, tener un crecimiento neto de biomasa permite la extracción de lodos del reactor sin afectar negativamente la tasa de rotación, es decir, la conversión de COD. Además, tener un exceso de biomasa genera además un aumento de los ingresos, ya que la biomasa se puede almacenar, transportar y vender fácilmente.
En el método de la invención, el retorno de fluido que comprende biomasa, en particular biomasa granular, se logra sin la necesidad de una bomba mecánica. El movimiento ascendente del biogás en el biorreactor provoca un flujo que extrae el fluido enriquecido en biomasa del separador externo al biorreactor.
El biorreactor (1) comprende un inyector de biogás (23) en el que, durante el uso, el biogás del biorreactor se inyecta en el conducto para fluidos enriquecidos en biomasa (granular) (10) que conecta el separador externo (2) al biorreactor (1), para promover el flujo del fluido enriquecido en biomasa (granular) desde el separador externo (2) hacia el biorreactor (1), ver, por ejemplo, la Figura 1. Además, una vez que el fluido acuoso enriquecido en biomasa (granular) dentro del conducto (10) regresa al biorreactor (1), el biogás devuelto promueve el flujo ascendente del fluido acuoso dentro del separador externo (2), a través de un gas. efecto de elevación. La introducción del biogás en el fluido tiene como ventaja adicional que se minimiza, preferiblemente se evita, la obstrucción de los conductos. El biogás a inyectar en el conducto (10) se recoge del biorreactor con un colector de biogás. El colector de biogás presenta preferentemente una o varias campanas colectoras de biogás, que al menos durante su uso están sumergidas en el fluido (suspensión) del biorreactor.
Preferiblemente, la(s) campana(s) recolectora(s) de biogás (22) está(n) colocada(s) debajo de la entrada (9) para fluidos enriquecidos en biomasa (granular) procedente del separador externo (2).
En una realización preferida, la(s) campana(s) recolectora(s) de biogás (22) está(n) colocada(s) debajo de la entrada (5) del conducto (6) o la entrada (35) del conducto (34) para el fluido acuoso para el separador externo (2).
Por tanto, la invención también se refiere a un separador externo que comprende una cámara de separación provista de partes internas inclinadas, una entrada (4) para alimentar el fluido acuoso que comprende biomasa (granular) desde el biorreactor a una parte inferior del separador externo. La entrada del separador externo está conectada a la entrada (5) del conducto de alimentación interno (6) o a la entrada (35) del conducto de alimentación externo (34). Durante su uso el fluido acuoso se separa en una fase líquida y una fase fluida enriquecida en granulado (granular). El separador externo comprende además una salida (8) para devolver un fluido acuoso enriquecido en biomasa (granular) al biorreactor, que está conectada a una entrada (9) para un fluido acuoso enriquecido en biomasa (granular) del biorreactor a través de un conducto (10). El conducto (10) está equipado con un inyector de biogás (23) para inyectar biogás en el fluido enriquecido en biomasa (granular), cuyo inyector de biogás está conectado a un colector de biogás (22) a través de un conducto (21).
Es posible que durante el arranque del reactor la producción de biogás aún no sea suficiente para provocar un flujo ascendente suficiente que retire un fluido enriquecido en biomasa (granular) del separador externo al biorreactor sin asistencia mecánica. En tal caso, puede estar presente asistencia mecánica, tal como una bomba de recirculación, para extraer dicho fluido que comprende biomasa desde el separador externo al biorreactor. Además, la presencia de dicha bomba minimiza o evita la obstrucción de los conductos como resultado de la sedimentación de lodos en las líneas.
Está presente el tanque de acondicionamiento (12) desde el cual, durante el uso, se suministra fluido acuoso al biorreactor. Para mejorar la mezcla del fluido acuoso que está presente en el tanque de acondicionamiento, preferiblemente se proporciona un conducto de biogás que introduce biogás desde el biorreactor al tanque de acondicionamiento.
Preferiblemente se usa una bomba de recirculación para generar suficiente flujo ascendente para arrastrar los sólidos sedimentados desde el separador externo al biorreactor.
El separador externo se coloca fuera del biorreactor para mejorar la accesibilidad, facilitando así los procedimientos de mantenimiento y puesta en marcha y además permite la instalación del reactor en partes, es decir, permite actualizar un sistema ya existente con un sedimentador externo, mejorando así la eficiencia del reactor.
Preferiblemente, los conductos que conectan el separador externo con otras partes de la instalación comprenden válvulas de aislamiento, permitiendo el aislamiento del separador externo y facilitando así la limpieza en el lugar o el mantenimiento del separador externo. Además, debido a que el separador externo normalmente está colocado más bajo que la entrada del conducto de alimentación para el separador externo, la presión en el separador externo es mayor que la presión en la parte superior del biorreactor. Normalmente, la diferencia de presión está entre 1.5-3 bares. La presión más alta comprime los gránulos de biomasa eliminando así el posible gas que todavía está presente dentro del gránulo y mejorando así la sedimentabilidad de los gránulos y mejorando así la eliminación de sólidos de la fase líquida.
Ventajosamente, al menos parte de la fuerza motriz para la fase fluida de reciclaje enriquecida en biomasa desde el separador externo al biorreactor hace uso de un principio de elevación por gas. Esto se ilustra en las Figuras 1 y 2, donde se proporciona un conducto de biogás (21) entre el inyector de biogás (23) en el conducto de reciclaje (10) y las campanas de recolección de biogás dentro del biorreactor (22). Para utilizar este principio, el separador externo se coloca lo suficientemente bajo como para permitir que el conducto de reciclaje (10) se extienda lo suficiente hacia arriba para crear la elevación de gas, y preferiblemente devolver la fase fluida enriquecida en biomasa a una parte media o inferior del biorreactor. Esto es deseable porque se desea mantener relativamente bajo el contenido de sólidos en la parte superior del biorreactor. Por consiguiente, el separador externo está ventajosamente situado en o cerca del suelo de la instalación o a la misma altura o por debajo del fondo del biorreactor, mientras que la entrada (9) del fluido reciclado enriquecido en biomasa al biorreactor (1) a través de un conducto (10) está colocado preferiblemente a un nivel más alto que al menos la salida (29) de fluido enriquecido en biomasa del separador externo, y preferiblemente desde un nivel más alto que la parte superior del separador externo. Se pueden determinar diferencias de altura satisfactorias entre la salida (29) de fluido enriquecido en biomasa del separador externo, el inyector de gas (23) en el conducto de reciclaje (10) y la entrada (9) para fluido reciclado enriquecido en biomasa del separador externo basado en la información divulgada en este documento, conocimiento general común y, opcionalmente, una cantidad limitada de prueba y error de rutina. En particular, el experto podrá elegir diferencias de altura de modo que las diferencias de presión sean tales que impulsen los fluidos/sólidos/gas en la dirección correcta.
En una realización específica, el conducto para alimentar un fluido acuoso desde el biorreactor al separador externo es al menos sustancialmente recto, es decir, no contiene ángulos agudos ni bordes afilados, para evitar que el lodo precipite los conductos, lo que provoca la obstrucción del sistema.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Método para tratar un fluido acuoso que comprende una sustancia orgánica biodegradable en una instalación que comprende un biorreactor de flujo ascendente (1) que contiene un lecho de lodos, dicho lecho de lodos comprende biomasa, un separador externo (2), cuyo separador externo está colocado a la misma altura o por debajo del fondo del biorreactor, y un tanque de acondicionamiento (12), en el que el método comprende
- tratar el fluido acuoso en el tanque de acondicionamiento (12); después de eso
- alimentar el fluido acuoso desde el tanque de acondicionamiento (12) a una parte inferior del biorreactor, poniendo en contacto el fluido alimentado con la biomasa, formando así biogás a partir de la sustancia orgánica biodegradable;
- retirar el fluido que ha estado en contacto con la biomasa de una parte superior del biorreactor, cuyo fluido retirado comprende biomasa;
- alimentar el fluido acuoso que comprende la biomasa extraída de la parte superior del biorreactor al separador externo (2) que comprende una cámara de separación provista de partes internas inclinadas en el que el fluido acuoso que comprende la biomasa se separa en una fase líquida, que tiene una un contendido de biomasa reducido o está esencialmente libre de biomasa, y una fase fluida enriquecida en biomasa;
- devolver dicha fase fluida enriquecida en biomasa desde el separador externo al biorreactor, en el que el biogás del biorreactor se recoge mediante un colector de biogás (22) conectado a un inyector de biogás (23) que inyecta dicho biogás en un conducto (10) para devolver dicha fase fluida enriquecida en biomasa desde el separador externo al biorreactor, cuyo conducto (10) para devolver el fluido enriquecido en sólidos está provisto de una entrada (9) para descargar el fluido de retorno al biorreactor, cuya entrada (9) para descargar el fluido de retorno al biorreactor está a una altura mayor que el inyector de biogás (23); y
- devolver una parte de dicha fase líquida que tiene un contenido de biomasa reducido o que está esencialmente libre de biomasa, desde el separador externo (2) al tanque de acondicionamiento (12).
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el biorreactor comprende un lecho de lodo granular (GSB), cuyo GSB comprende microorganismos anaeróbicos y en el que la sustancia orgánica biodegradable es convertida por los microorganismos anaeróbicos, formando así el biogás.
3. Método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el fluido que se extrae de la parte superior del biorreactor comprende biomasa granular, en el que la biomasa granular se sedimenta dentro del separador externo (2), y en el que la fase fluida que se devuelve al biorreactor (1) comprende biomasa granular sedimentada.
4. Método de acuerdo con la reivindicación 1,2 o 3, en el que el biorreactor (1) comprende un separador interno de gas-fluido (3) situado en una parte superior del biorreactor, preferentemente un separador de gas-fluido seleccionado del grupo formado por pantallas, deflectores, embudos y sedimentadores de placas inclinadas.
5. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el separador externo (2) se coloca más bajo que una entrada (5) que extrae fluido acuoso del biorreactor (1) de un conducto de alimentación (6) que alimenta dicho fluido al separador externo.
6. Método de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el tratamiento en los tanques de acondicionamiento comprende mantener el pH del fluido acuoso en el tanque de acondicionamiento o ajustar el pH del fluido acuoso en el tanque de acondicionamiento a un pH en el rango de 6.5 a 7.2 preferiblemente en el rango de 6.6 a 6.8 y/o
en el que el fluido acuoso en el tanque de acondicionamiento se mantiene en o se ajusta a una temperatura en el rango de 33 a 37 °C, preferiblemente en el rango de 34 a 36 °C.
7. Instalación para el tratamiento microbiológico de un fluido acuoso que comprende una sustancia orgánica biodegradable, en la que la instalación comprende
- un biorreactor de flujo ascendente (1), el biorreactor comprende una salida para biogás;
- un separador externo (2) que comprende una cámara de separación provista de partes internas inclinadas, dispuesta para separar una fase líquida de una fase fluida que comprende biomasa, cuyo separador externo está colocado a la misma altura o por debajo del fondo del biorreactor, el separador externo comprende una entrada (4) para un fluido acuoso conectado a una entrada (5) de un conducto (6) para retirar un fluido acuoso del biorreactor (1), una salida (7a) para un fluido acuoso, una salida (8) para un fluido enriquecido en biomasa conectado a una entrada (9) para el fluido enriquecido en biomasa del biorreactor (1) a través de un conducto (10) para devolver el fluido enriquecido en sólidos al biorreactor,
- un tanque de acondicionamiento (12) para el pretratamiento del fluido acuoso, que comprende una entrada para aguas residuales (13), una salida para el fluido acuoso (14) conectada a una entrada (15) del biorreactor a través de un conducto (16), una línea de retorno (37) para fase líquida desde el separador externo (2) al tanque de acondicionamiento (12), y una salida para biogás; y en la que
- el biorreactor (1) comprende un colector de biogás (22) conectado a un inyector de biogás (23) configurado para inyectar biogás en el conducto (10) de retorno del fluido enriquecido en sólidos desde el separador externo (2) al biorreactor (1), y la entrada (9) para el fluido enriquecido en biomasa del biorreactor (1) se encuentra a mayor altura que el inyector de biogás (23).
8. Instalación de acuerdo con la reivindicación 7, en la que dicha instalación comprende un sistema de distribución de afluente (15), para introducir el afluente en el biorreactor y una bomba de recirculación (11), en la que el sistema de distribución de afluente (15) está dispuesto para proporcionar al menos una distribución sustancialmente igual del fluido acuoso sobre el área de la superficie del reactor.
9. Instalación de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, en la que el biorreactor (1) comprende un separador interno (3) situado en una parte superior del biorreactor, dispuesto para separar el biogás de un fluido acuoso que comprende sólidos, que
el separador interno (3) es un separador gas-fluido seleccionado del grupo que consiste en pantallas, deflectores, embudos y sedimentadores de placas inclinadas, seleccionado preferiblemente del grupo que consiste en pantallas y deflectores.
10. Instalación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-9, en la que el separador externo (2) comprende una salida (29) que está conectada a una entrada (30) del biorreactor (1) y opcionalmente a una entrada (31) de un tanque de acondicionamiento (12) a través de un conducto (33), en el que dicho conducto comprende una bomba, preferiblemente una bomba de tornillo.
11. Instalación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-10, en la que el conducto (10) comprende una válvula (28) y el conducto (6) comprende una válvula (27) para aislamiento del separador externo (2) para mantenimiento, limpieza o sustitución.
12. Instalación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-11, en la que dicho biorreactor es un reactor de lecho de lodos granulares expandidos.
13. Instalación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-12, en la que el separador externo está colocado sobre un suelo.
14. Instalación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-13, en la que la entrada (9) para descargar el fluido de retorno al biorreactor, está en una parte media o inferior del biorreactor.
15. Uso de una instalación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-14 en un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-6.
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