ES3055232T3 - Method and plant for treating waste waters - Google Patents

Method and plant for treating waste waters

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ES3055232T3 ES23755481T ES23755481T ES3055232T3 ES 3055232 T3 ES3055232 T3 ES 3055232T3 ES 23755481 T ES23755481 T ES 23755481T ES 23755481 T ES23755481 T ES 23755481T ES 3055232 T3 ES3055232 T3 ES 3055232T3
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Abstract

Método para el tratamiento de aguas residuales, que comprende una etapa de recolección de aguas residuales (Vr) para su tratamiento, que comprende al menos un compuesto orgánico contaminante (C), y una etapa de adición de un reactivo alcalino (Ra) a las aguas residuales (Vr) para degradar el compuesto orgánico contaminante (C) y obtener aguas residuales alcalinizadas (Va). Además, el método comprende una etapa de maduración de las aguas residuales alcalinizadas (Va), en la que las moléculas modificadas (M) se coagulan para obtener aguas residuales maduradas (Vm) que contienen al menos un componente floculado (F), y una etapa de separación de las aguas residuales maduradas (Vm) en al menos aguas clarificadas (Vc) y lodos (Vf) que contienen principalmente el componente floculado (F). Además, el método comprende una primera y una segunda etapa de neutralización para reducir el pH de las aguas clarificadas (Vc) y de los lodos (Vf), respectivamente, y para obtener aguas clarificadas neutras (Ven) y lodos neutros (Vfn). El método también comprende una etapa de digestión de los lodos neutros (Vfn) mediante un digestor anaeróbico (7) para producir biogás (Vg) compuesto por una fracción de metano (VQM) y una primera fracción de dióxido de carbono (VI,CO2), y un digestato (D). En la etapa de neutralización, la primera fracción de dióxido de carbono (VI,CO2) se añade a al menos una de las aguas clarificadas (Vc) y los lodos (Vf) para disminuir el pH. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Procedimiento y planta para el tratamiento de aguas residuales
[0003] Campo de aplicación
[0004] La presente invención se refiere a un procedimiento y a una planta para el tratamiento de aguas residuales de acuerdo con las respectivas reivindicaciones independientes 1 y 8.
[0005] El procedimiento y la planta para el tratamiento de agua residuales en cuestión están destinados ventajosamente a utilizarse en el sector del tratamiento y la purificación de aguas, o en sectores en los que es necesario un tratamiento de aguas residuales, por ejemplo, en la industria alimentaria, en la industria del curtido del cuero, en la industria del papel, con el fin de eliminar contaminantes de las aguas mencionadas anteriormente que derivan de descargas urbanas o de procesos que utilizan grandes cantidades de aguas a purificar.
[0006] Estado de la técnica
[0007] En el sector del tratamiento y purificación de aguas residuales, en particular, aguas residuales que contienen por lo menos un compuesto contaminante orgánico (en la jerga también denominado "carga orgánica"), se conocen plantas de tratamiento que se dividen principalmente en dos categorías: aeróbicas y anaeróbicas. En ambos casos, la planta está diseñada para degradar el compuesto contaminante orgánico mencionado anteriormente contenido en las aguas residuales, o para transformar su estructura química en una menos compleja mediante oxidación para hacerla menos dañina y/o más fácil de separar. De este modo, estas plantas están destinadas a reducir la cantidad del compuesto contaminante orgánico en las aguas residuales con el fin de hacer que estas últimas sean adecuadas para utilizarse de nuevo para diversos propósitos, por ejemplo en agricultura, o para ser liberadas al medio ambiente, por ejemplo en vías fluviales o en el mar, sin contaminación.
[0008] Generalmente, las plantas aeróbicas están dirigidas al tratamiento de aguas residuales que contienen una baja concentración de compuestos contaminantes orgánicos, lo cual se expresa en términos de COD (Demanda Química de Oxígeno), o como la cantidad de oxígeno necesaria para la oxidación química completa de los compuestos orgánicos e inorgánicos presentes en una muestra de agua. Por ejemplo, las plantas aeróbicas están dirigidas a tratar aguas residuales en las que los compuestos contaminantes tienen una concentración de COD generalmente inferior a 10.000 ppm.
[0009] Por el contrario, las plantas anaeróbicas están particularmente adaptadas para tratar aguas residuales con una carga de COD elevada, por ejemplo, superior a 10.000 ppm.
[0010] Ambos tipos de plantas emplean procedimientos de tratamiento convencionales, de tipo químico-físico y/o biológico. En particular, las plantas aeróbicas se dividen típicamente en tres secciones, de las cuales, una primera sección comprende unos filtros mecánicos (por ejemplo, membranas y/o filtros de flujo cruzado) y unos depósitos de sedimentación, en particular, depósitos de sedimentación primarios, para tratar físicamente el agua residual, con el fin de eliminar la mayoría de los sólidos suspendidos en el agua. Una segunda sección siguiente comprende uno o más depósitos, en los que el agua residual se trata químicamente, por ejemplo, añadiendo uno o más reactivos para precipitar las sales contenidas en el agua, y un depósito de sedimentación, en el cual se produce la sedimentación de sólidos (sales precipitadas y otros sólidos suspendidos), separados por gravedad (o por filtración) del resto del agua. Finalmente, en una tercera sección se realiza un tratamiento biológico en un reactor aeróbico, en el que las bacterias aeróbicas rompen la carga orgánica contenida en el agua, metabolizando el carbono contenido en los compuestos contaminantes orgánicos disueltos y/o suspendidos en las aguas residuales, y produciendo dióxido de carbono, agua y biomasa.
[0011] En particular, se insufla también aire comprimido en el reactor aeróbico con el fin de aumentar la cantidad de oxígeno disuelto en el agua que se requiere para el metabolismo de las bacterias mencionadas anteriormente. La biomasa producida por las bacterias se sedimenta y se separa del resto de las aguas residuales purificadas.
[0012] Además, algunas plantas aeróbicas comprenden una sección adicional, curso abajo de la tercera sección, en la cual se dispone un tratamiento químico adicional de las aguas residuales purificadas, por ejemplo, con agentes desinfectantes.
[0013] A la inversa, las plantas anaeróbicas tienen generalmente una sección de agitación, que comprende un depósito en el cual se agita un volumen de aguas residuales a tratar, al que se añade un agente floculante, y los compuestos contaminantes orgánicos a eliminar se agregan juntos para formar una floculación con una densidad media mayor que la del agua residual. Además, las plantas anaeróbicas comprenden una sección de sedimentación en la que el volumen de aguas residuales se subdivide por gravedad en un volumen de aguas residuales clarificadas y, en el fondo de la sección de sedimentación, se deposita un volumen de lodo que comprende principalmente floculación, que tiene una densidad mayor que el volumen de aguas residuales clarificadas.
[0014] Además, las plantas anaeróbicas comprenden por lo menos una sección de digestión anaeróbica. Más específicamente, la digestión anaeróbica está destinada a ser un proceso de degradación de por lo menos un compuesto orgánico por microorganismos en condiciones anaeróbicas. Esta sección de digestión anaeróbica comprende un digestor anaeróbico, que contiene bacterias anaeróbicas, que actúa sobre la floculación contenida en el lodo para transformar este último en biogás, que comprende por lo menos dióxido de carbono y metano, y un digestato sustancialmente líquido.
[0015] Los digestores anaeróbicos más comunes operan continuamente y están provistos de medios de agitación (hidráulicos y/o mecánicos) adaptados para mezclar una masa a tratar (generalmente el lodo que contiene la floculación), cuya cantidad se mantiene casi constante. En otras palabras, el caudal másico de lodo en la entrada es igual al caudal másico de los productos en la salida, es decir, biogás y digestato.
[0016] Por último, las plantas anaeróbicas comprenden un generador de energía eléctrica, que produce energía eléctrica mediante la combustión del metano contenido en el biogás.
[0017] Las publicaciones de solicitud de patente US 2017/190600 A1 y US 2022/127176 A1 describen procedimientos y plantas conocidos para el tratamiento de aguas residuales.
[0018] Las plantas para tratar aguas residuales de tipo conocido descritas hasta ahora han demostrado que, en la práctica, no están libres de inconvenientes.
[0019] Un primer inconveniente viene dado por el hecho de que las plantas para tratar aguas residuales contribuyen a la contaminación ambiental ya que contemplan la emisión de gases de efecto invernadero, en particular dióxido de carbono, a la atmósfera.
[0020] De hecho, el dióxido de carbono producido por las bacterias aeróbicas y después de la generación de biogás y la combustión del metano contenido en el biogás se libera sin control a la atmósfera sin posibilidad de recuperación. Otro inconveniente viene dado por el hecho de que las plantas para tratar aguas residuales de tipo conocido prevén elevados tiempos de retención de las aguas residuales que se van a tratar, en particular, en la sección de tratamiento biológico de las aguas residuales, tanto en el caso de digestión anaeróbica de la floculación como en el caso de tratamiento con bacterias aeróbicas.
[0021] Otro inconveniente viene dado por el hecho de que las instalaciones para tratar aguas residuales son costosas desde el punto de vista energético. De hecho, las plantas mencionadas anteriormente funcionan generalmente con grandes caudales de aire comprimido para mezclar las aguas residuales en la sección de agitación (para las plantas anaeróbicas) o en la tercera sección (para las plantas aeróbicas), por ejemplo, requiriéndose una gran cantidad de energía eléctrica para alimentar los compresores.
[0022] Otro inconveniente viene dado por el hecho de que las plantas y los procedimientos para tratar aguas residuales están adaptados para tratar solamente un tipo de aguas residuales, en particular, basadas en la carga orgánica contenida en las propias aguas residuales.
[0023] Presentación de la invención
[0024] En esta situación, el problema subyacente a la presente invención es, por lo tanto, el de obviar los inconvenientes manifestados por las soluciones del tipo conocido analizadas anteriormente, presentando un procedimiento y una planta para purificar aguas residuales capaces de minimizar las emisiones de dióxido de carbono, compuestos de nitrógeno y fósforo respecto a los procedimientos y plantas de tipo conocido.
[0025] Otro objetivo de la presente invención es un procedimiento y una planta para tratar aguas residuales que permitan reducir los tiempos de tratamiento necesarios para eliminar por lo menos un compuesto contaminante orgánico de las aguas residuales mencionadas anteriormente.
[0026] Otro objetivo de la presente invención es una planta para tratar aguas residuales capaces de ser autosuficientes desde un punto de vista energético.
[0027] Otro objetivo de la presente invención es proporcionar una planta versátil para tratar aguas residuales, capaz de tratar aguas residuales independientemente de la concentración de compuestos contaminantes orgánicos contenidos en la misma.
[0028] Otro objetivo de la presente invención es proporcionar una planta para tratar aguas residuales capaz de descomponer los contaminantes presentes en las aguas a tratar de modo que no se requieran tratamientos adicionales curso abajo de la propia planta.
[0029] Breve descripción de los dibujos
[0030] Las características técnicas de la invención, de acuerdo con los objetivos mencionados anteriormente, pueden apreciarse claramente a partir del contenido de las reivindicaciones que se da a continuación y las ventajas de las mismas serán más claras en la siguiente descripción detallada, la cual se da con referencia a los dibujos adjuntos, que representan una realización puramente de ejemplo y no limitativa de la misma, en los cuales:
[0031] - La figura 1 muestra una representación esquemática del procedimiento para purificar aguas residuales de acuerdo con una realización preferida de la presente invención;
[0032] - La figura 2 muestra una representación esquemática de una parte de la planta para purificar aguas residuales objeto de la presente invención.
[0033] Descripción detallada de una realización preferida
[0034] Con referencia a los dibujos adjuntos, el número de referencia 1 indica la planta para tratar aguas residuales objeto de la presente invención.
[0035] La planta 1 de acuerdo con la presente invención está destinada a utilizarse en sitios para tratar y purificar diversos tipos de aguas residuales, por ejemplo, aguas residuales que derivan del procesamiento de pieles de animales, productos alimenticios o aguas urbanas.
[0036] La planta 1 puede operar ventajosamente de acuerdo con un proceso intermitente (es decir, un proceso de tipo discontinuo, con volúmenes predeterminados de aguas residuales, tratadas de manera discontinua) y/o de acuerdo con un proceso continuo (es decir, con una corriente continua de aguas residuales en la entrada), preferiblemente de acuerdo con un proceso continuo.
[0037] De acuerdo con la idea subyacente de la presente invención, la planta 1 comprende un primer depósito 10 dispuesto para contener aguas residuales Vr a tratar, cuyas aguas residuales Vr comprenden por lo menos un compuesto contaminante orgánico C. Además, la planta 1 comprende unos medios de medición para medir un reactivo alcalino Ra en el primer depósito 10 y para obtener aguas residuales alcalinizadas Va.
[0038] Dicho primer depósito 10 se emplea ventajosamente como un tampón de acumulación cuando la planta 1 prevé tratar las aguas residuales Vr continuamente, permitiendo compensar cualquier interrupción en la corriente de aguas residuales Vr hacia el primer depósito 10 durante un tiempo igual a la relación entre el volumen del primer depósito 10 y el caudal de aguas residuales Vr en la salida del mismo.
[0039] Obviamente, si la planta 1 prevé tratar las aguas residuales Vr de acuerdo con un proceso discontinuo organizado, por ejemplo, de acuerdo con volúmenes de tratamiento fijos, el volumen de aguas residuales Vr en el primer depósito 10 es sustancialmente igual al volumen total tratado en todo el proceso.
[0040] Tal como se describe con más detalle a continuación, el reactivo alcalino Ra está destinado a reaccionar con el compuesto contaminante orgánico C para hidrolizar las moléculas de este último, y transformarlo en moléculas modificadas M, en particular hidrolizadas o desnaturalizadas.
[0041] Además, la planta 1 está provista de una unidad de maduración 2, que comprende por lo menos un segundo depósito 20 en comunicación de fluido con el primer depósito 10, y en el cual son susceptibles de introducirse aguas residuales alcalinizadas Va que proceden del primer depósito 10.
[0042] Ventajosamente, la planta 1 comprende medios para transferir las aguas alcalinizadas Va desde el primer depósito 10 hasta el segundo depósito 20 tal como, por ejemplo, una o más bombas centrífugas.
[0043] Operativamente, las aguas residuales alcalinizadas Va quedan retenidas preferiblemente en el segundo depósito 20 un tiempo de maduración tm, durante el cual las moléculas hidrolizadas M están destinadas a coagular para formar una floculación F y para obtener aguas residuales maduradas Vm.
[0044] Ventajosamente, la planta 1 comprende medios de medición adicionales para medir un polielectrolito P en el segundo depósito 20 con el fin de acelerar la formación de la floculación F.
[0045] Ventajosamente, la unidad de maduración 2 comprende medios de agitación 21, por ejemplo, un agitador mecánico dispuesto en el interior del segundo depósito 20 y provisto de un propulsor, para así facilitar el contacto entre las moléculas modificadas M (y posiblemente entre las moléculas modificadas M y un polielectrolito P) y para formar la floculación F.
[0046] Además, la planta 1 comprende una unidad de separación 3 en comunicación de fluido con la unidad de maduración 2. En particular, la unidad de separación 3 está dispuesta para separar aguas residuales maduradas Vm procedentes de la unidad de maduración 2 en por lo menos aguas clarificadas Vc y lodo Vf.
[0047] Ventajosamente, tal como se representa en la figura 2, la unidad de separación 3 comprende un clarificador 30 y/o medios de separación 32, que se seleccionan preferiblemente entre: una columna de separación, un filtro tangencial, una membrana de ultrafiltración, una centrifugador. Estos últimos medios de separación 32 son bien conocidos por el experto en la materia y, por lo tanto, no se describirán en detalle a continuación. Preferiblemente, la unidad de separación 3 comprende tanto el clarificador 30 como los medios de separación 32.
[0048] Con más detalle, el clarificador 30 comprende un depósito sustancialmente cilíndrico que presenta un fondo cónico, y un tubo de amortiguación, dispuesto dentro del primer depósito y concéntrico con este último. Además, el depósito y el tubo de amortiguación están conectados por debajo por medio de una abertura realizada por debajo del propio tubo de amortiguación.
[0049] Operativamente, las aguas residuales maduradas Vm se introducen preferiblemente tangencialmente dentro del tubo de amortiguación y, siguiendo una trayectoria en espiral a lo largo de la pared interior de este último, llenan primero el mismo tubo de amortiguación, y después salen de la abertura de este último y llenan el depósito. Con este movimiento, las aguas residuales maduradas Vm se dividen en aguas clarificadas Vc, que pueden extraerse de la parte superior del depósito, y lodo Vf, que se deposita en la parte inferior del tubo de amortiguación.
[0050] Ventajosamente, el lodo Vf se extrae de la parte inferior del tubo de amortiguación y se envía, a través de una bomba centrífuga 31, a los medios de separación 32, por ejemplo, una columna de separación, que permite que el lodo Vf, que comprende la floculación F, se separe adicionalmente por gravedad, concentrando la mayor parte de este último en la parte inferior de la columna. Preferiblemente, el volumen del lodo Vf está comprendido entre un 2 y un 5 % del volumen total de aguas residuales maduradas Vm contenidas dentro de la columna de separación. La planta 1 comprende, además, una primera unidad de neutralización 4 y una segunda unidad de neutralización 5, en comunicación de fluido con la unidad de separación 3. En particular, cada una de las unidades de neutralización 4, 5 está dispuesta para neutralizar respectivamente las aguas clarificadas Vc y el lodo Vf para obtener aguas clarificadas neutras Vcn y lodo neutro Vfn.
[0051] Ventajosamente, la primera unidad de neutralización 4 comprende un tercer depósito 40, destinado a recibir las aguas clarificadas Vc del clarificador 30 y/o de los medios de separación 32, y la segunda unidad de neutralización 5 comprende un cuarto depósito 50, destinado a recoger el lodo Vf.
[0052] Preferiblemente, la segunda unidad de neutralización 5 comprende una bomba de tornillo para extraer el lodo Vf del clarificador 30 y/o de los medios de separación 32 y transportarlos al cuarto depósito 50.
[0053] Además, cada unidad de neutralización 4, 5 comprende ventajosamente unos medios de medición (no representados en las figuras adjuntas) para introducir una cantidad medida de un primer reactivo ácido Rac1 en el tercer depósito 40, y una cantidad medida de un segundo reactivo ácido Rac2 en el cuarto depósito 50.
[0054] Ventajosamente, tal como se explica con más detalle a continuación, el primer y el segundo reactivo ácido Rac1, Rac2 están destinados a reaccionar con residuos de reactivo alcalino Ra y con moléculas modificadas básicas M disociadas en agua para disminuir el pH total de las aguas clarificadas Vc y el lodo Vf.
[0055] Ventajosamente, la planta 1 comprende una unidad de control lógica configurada para accionar dichos medios de medición con el fin de introducir, en por lo menos uno entre dicho tercer depósito 40 y dicho cuarto depósito 50, una cantidad medida de dicho primer reactivo ácido Rac1 y/o de dicho segundo reactivo ácido Rac2, respectivamente. Con más detalle, cada unidad de neutralización 4, 5 comprende un sensor de pH en comunicación de datos con la unidad de control lógica, dispuesto para medir el pH de las aguas clarificadas Vc y del lodo Vf y para enviar una señal a la unidad de control lógica que es representativa del pH detectado. Además, la unidad de control lógica comprende ventajosamente una unidad de memoria, que contiene por lo menos un valor umbral de pH.
[0056] Ventajosamente, la unidad de control lógica está configurada para comparar la señal procedente de cada sensor de pH y para accionar los medios de medición para introducir en el tercer depósito 40 y/o el cuarto depósito 50 una cantidad medida del primer reactivo ácido Rac1 y/o del segundo reactivo ácido Rac2, respectivamente, en. base a la comparación de la señal mencionada anteriormente con el valor umbral.
[0057] Además, la planta 1 comprende por lo menos un digestor anaeróbico 7 dispuesto curso abajo de la segunda unidad de neutralización 5 y dispuesto para tratar el lodo neutro Vfn que proviene de la segunda unidad de neutralización 5 para generar biogás Vg y un digestato D, ventajosamente líquido. En particular, el biogás Vg comprende una fracción de metano V<CH4>y por lo menos una primera fracción de dióxido de carbono V<1, CO2>.
[0058] Ventajosamente, tal como se explica con más detalle a continuación, el digestor anaeróbico 7 contiene diferentes tipos de bacterias anaeróbicas en el mismo, de acuerdo con el tipo de reacción que promueve este último.
[0059] Con más detalle, las bacterias anaeróbicas mencionadas anteriormente se seleccionan, dependiendo de las temperaturas a las que funcionan, entre: bacterias mesofílicas, que trabajan ventajosamente a una temperatura comprendida preferiblemente entre 35 ºC y 45 ºC, y bacterias termofílicas, que trabajan ventajosamente a una temperatura comprendida preferiblemente entre 65 ºC y 75 ºC.
[0060] Ventajosamente, el digestor anaeróbico 7 comprende un quinto depósito 70 en cuyo interior se pretenden disponer las bacterias anaeróbicas y el lodo neutro Vf que se van a metabolizar. Además, el digestor anaeróbico 7 comprende ventajosamente una camisa de calefacción externa, que está dispuesta periféricamente alrededor de las paredes externas del quinto depósito 70 para mantener la temperatura interna de este último comprendida dentro del intervalo de funcionamiento de las bacterias descritas anteriormente.
[0061] Además, la planta 1 comprende una primera unidad de purificación 6 dispuesta para separar la primera fracción de dióxido de carbono V<1, CO2>de la fracción de metano V<CH4>y, preferiblemente, elimina cualquier impureza del biogás Vg, tal como, por ejemplo, vapor de agua, sulfuro de hidrógeno, amoniaco, etc.
[0062] Ventajosamente, la primera unidad de purificación 6 comprende medios de purificación, que se seleccionan entre: una columna de condensación, una columna de lavado ácido, una membrana molecular, una columna de absorción de presión oscilante, una columna de lavado con agua a alta presión, una columna de lavado básico y una combinación de éstas.
[0063] Por ejemplo, los medios de purificación pueden comprender una columna de condensación para eliminar el vapor de agua contenido en el biogás Vg, una columna de lavado ácido para eliminar por lo menos el amoniaco y una columna de lavado básico para eliminar posiblemente el sulfuro de hidrógeno y otros compuestos ácidos contenidos en el biogás Vg. Además, los medios de purificación comprenden ventajosamente una membrana molecular para cribar el biogás restante Vg, reteniendo la primera fracción de dióxido de carbono V<1, CO2>en una primera cámara y haciendo que la fracción de metano V<CH4>pase a través de la membrana molecular mencionada anteriormente, transportándolo preferiblemente hacia un cogenerador 8 por medio de una unidad compresora.
[0064] Obviamente, sin apartarse por ello del alcance de protección de la presente invención, la unidad de purificación 6 puede estar provista de cualquier otro dispositivo capaz de separar por lo menos la primera fracción de dióxido de carbono V<1, CO2>y la fracción de metano V<CH4>una de la otra.
[0065] De acuerdo con la idea subyacente a la presente invención, la primera unidad de purificación 6 está en comunicación de fluido con por lo menos una entre la primera y la segunda unidad de neutralización 4, 5 para introducir la primera fracción de dióxido de carbono V<1, CO2>. Ventajosamente, la unidad de purificación 6 comprende primeros medios de ventilación, que están conectados ventajosamente a los medios de medición de las unidades de neutralización 4, 5, y también son accionados por la unidad de control lógica para transportar la primera fracción de dióxido de carbono V<1, CO2>desde la primera cámara hasta el tercer y el cuarto depósito 40, 50, respectivamente. De acuerdo con una realización alternativa, la unidad de purificación 6 puede coincidir con por lo menos una entre la primera y la segunda unidad de neutralización 4, 5, para llevar a cabo ventajosamente la purificación de la fracción de metano V<CH4>simultáneamente con la neutralización de las aguas clarificadas Vc y/o del lodo Vf.
[0066] Preferiblemente, de acuerdo con la realización preferida de la presente invención, la primera fracción de dióxido de carbono V<1, CO2>constituye el primer reactivo ácido Rac1 y el segundo reactivo ácido Rac2.
[0067] Ventajosamente, la planta 1 comprende un cogenerador 8 dispuesto para generar por lo menos energía eléctrica y un gas de combustión GC que comprende por lo menos una segunda fracción de dióxido de carbono V<2, CO2>y una fracción de vapor de agua V<H2O, v>partiendo de la fracción de metano V<CH4>que procede de la primera unidad de purificación 6.
[0068] Ventajosamente, la energía eléctrica desarrollada por el cogenerador 8 se utiliza para alimentar una o más de las utilidades de las unidades de la planta 1, tales como por ejemplo bombas, compresores, sensores, medios de agitación, unidad de control lógico y otros componentes que funcionan mediante energía eléctrica u otras utilidades cerca de la propia planta 1.
[0069] De este modo, se obtiene una planta 1 que es capaz de satisfacer las necesidades energéticas de la misma.
[0070] Preferiblemente, el cogenerador 8 está en comunicación de fluido con por lo menos una de las unidades de neutralización 4, 5 para introducir por lo menos la segunda fracción de dióxido de carbono V<2, CO2>contenido en el gas de combustión GC, y preferiblemente todo el gas de combustión GC.
[0071] Además, el cogenerador 8 está preferiblemente en comunicación de fluido tanto con la primera como con la segunda unidad de neutralización 4, 5 para introducir la segunda fracción de dióxido de carbono V<2, CO2>en ambas, junto con la primera fracción de dióxido de carbono V<1, CO2>. Al mismo tiempo, introduciendo el gas de combustión GC en por lo menos una de las unidades de neutralización 4, 5, esta última se limpia no sólo de dióxido de carbono sino también de otras impurezas, que permanecen en las aguas neutras clarificadas Vcn y son fácilmente separables en unidades posteriores de la planta 1.
[0072] De acuerdo con una realización alternativa de la presente invención, la planta 1 comprende una segunda unidad de purificación 9 dispuesta para recibir dicho gas de combustión GC y separar la segunda fracción de dióxido de carbono V<2, CO2>de la fracción de vapor de agua V<H2O, v>.
[0073] Ventajosamente, la segunda unidad de purificación 9 comprende una columna de condensación, que está destinada ventajosamente para condensar la fracción de vapor de agua V<H2O, v>para separar ésta de la segunda fracción de dióxido de carbono V<2, CO2>y ventajosamente producir simultáneamente agua caliente después de la condensación del vapor de agua. Preferiblemente, este agua caliente está destinada a introducirse dentro de la camisa de calefacción exterior del quinto depósito 70 del digestor anaeróbico 7 y a calentar este último a la temperatura de funcionamiento a la que operan las bacterias anaeróbicas.
[0074] Ventajosamente, la segunda unidad de purificación 9 está en comunicación de fluido con por lo menos una entre la primera y la segunda unidad de neutralización 4, 5 para introducir la segunda fracción de dióxido de carbono V<2, CO2>. Preferiblemente, la segunda unidad de purificación 9 comprende segundos medios de ventilación, que están conectados ventajosamente a los medios de medición de las unidades de neutralización 4, 5, y también son accionados por la unidad de control lógica para transportar la segunda fracción de dióxido de carbono V<2, CO2>desde la columna de condensación hasta el tercer y/o cuarto depósito 40, 50, respectivamente. Ventajosamente, la segunda unidad de purificación 9 está en comunicación de fluido tanto con la primera como con la segunda unidad de neutralización 4, 5 para introducir la segunda fracción de dióxido de carbono V<2, CO2>en ambas, junto con la primera fracción de dióxido de carbono V<1, CO2>.
[0075] Además, la planta 1 comprende ventajosamente una unidad de separación 11, dispuesta preferiblemente curso arriba de la primera unidad de neutralización 5 y dispuesta para tratar las aguas clarificadas Vc. En particular, la unidad de separación 11 está provista de unos medios de insuflación para insuflar una corriente de gas G en las aguas clarificadas Vc y para extraer por lo menos una fracción de amoniaco (preferiblemente la totalidad del amoniaco disuelto) de las aguas clarificadas Vc, obteniéndose una mezcla gaseosa MG que comprende por lo menos la fracción de amoniaco.
[0076] Preferiblemente, la corriente gaseosa G es aire, sin embargo, sin apartarse por ello del alcance de protección, la corriente gaseosa G puede consistir en cualquier gas capaz de extraer el amoniaco de las aguas clarificadas Vc. Evidentemente, sin apartarse por ello del alcance de protección de la presente invención, la unidad de separación 11 puede colocarse curso abajo de la primera unidad de neutralización 5 para tratar las aguas clarificadas neutras Vcn de manera análoga.
[0077] Ventajosamente, la planta 1 comprende, además, una unidad de lavado 12 de la mezcla gaseosa MG, que está en comunicación de fluido con la unidad de separación 11 y está dispuesta para eliminar la fracción de amoniaco de la mezcla gaseosa MG por medio de reacción con una solución acuosa ácida, por ejemplo, una solución acuosa diluida de ácido sulfúrico, para obtener sulfato de amonio.
[0078] De este modo, es posible reducir los tiempos de tratamiento de las aguas residuales Vr, evitando la transformación del amoniaco en nitritos y/o nitratos y después nitrógeno molecular para poder liberar este último en la atmósfera sin el consiguiente daño ambiental. Además, el sulfato de amonio recuperado puede utilizarse como fertilizante.
[0079] Ventajosamente, la planta 1 comprende un reactor aeróbico 15 dispuesto curso abajo de la primera unidad de neutralización 4. En particular, el reactor aeróbico 15 está dispuesto para reducir la concentración de residuos de compuesto contaminante orgánico C en las aguas clarificadas neutras Vcn, por medio de bacterias aeróbicas. Además, la planta 1 comprende ventajosamente una sección de tratamiento químico-físico, preferiblemente colocada curso abajo del reactor aeróbico 15, preferiblemente para eliminar bacterias aeróbicas de las aguas neutras clarificadas Vcn y cualquier compuesto contaminante inorgánico que necesariamente debe eliminarse para permitir la reutilización de las aguas neutras clarificadas Vcn o su descarga en la naturaleza.
[0080] En particular, la sección de tratamiento químico-físico está provista de por lo menos uno entre: una lámpara ultravioleta, un generador de ozono, un filtro tangencial, una membrana de ultrafiltración.
[0081] Otro objetivo de la invención es un procedimiento para tratar aguas residuales, que emplea preferiblemente la planta 1 objeto de la presente invención, de la cual se mantendrán todos los números de referencia por simplicidad de explicación. Obviamente, sin apartarse por ello del alcance de protección de la presente invención, este procedimiento puede emplear cualquier otra planta para tratar aguas residuales que sea apropiada para tal fin. De acuerdo con la idea subyacente a la presente invención, el procedimiento comprende una etapa de suministrar aguas residuales Vr a tratar, en el que las aguas residuales Vr comprenden por lo menos un compuesto contaminante orgánico C.
[0082] En particular, el compuesto contaminante orgánico C es cualquier molécula orgánica no deseada en las aguas residuales Vr que debe tratarse para descargarla en la naturaleza o reutilizarse en una planta industrial de la que derivan las propias aguas residuales Vr.
[0083] Por ejemplo, el compuesto contaminante orgánico C es una proteína, un almidón, celulosa que deriva del proceso de fabricación de carne, pescado o la industria láctea o del papel, o un colorante orgánico derivado de la industria del curtido.
[0084] Obviamente, sin apartarse por ello del alcance de protección de la presente invención, el compuesto contaminante orgánico C puede encontrarse libre en las aguas residuales o también contenido en cualquier elemento unicelular (bacterias y/o virus) cuya concentración en las aguas residuales Vr a tratar sea superior a los límites legales y es posible eliminarlo por medio de un procedimiento para su tratamiento.
[0085] Además, el procedimiento comprende una etapa de añadir un reactivo alcalino Ra en las aguas residuales Vr para obtener aguas residuales alcalinizadas Va, en las que el por lo menos un compuesto contaminante orgánico C se transforma en moléculas modificadas M debido a la acción del reactivo alcalino Ra. En particular, las moléculas modificadas M son moléculas hidrolizadas y/o desnaturalizadas.
[0086] Ventajosamente, el reactivo alcalino Ra es una base fuerte seleccionada entre: hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, hidróxido de calcio, hidróxido de bario, hidróxido de litio, hidróxido de magnesio, y mezclas o compuestos de los mismos.
[0087] Preferiblemente, el reactivo alcalino Ra se selecciona entre hidróxido de sodio, hidróxido de potasio y mezclas o compuestos de los mismos.
[0088] De hecho, se ha encontrado sorprendentemente que el hidróxido de sodio y/o el hidróxido de potasio, aunque se caracterizan por un rendimiento de reacción menor respecto a otros hidróxidos en la lista anterior, permiten obtener lodo Vf más puro, que carece ventajosamente de metales que perturbarían la actividad de las bacterias utilizadas en la digestión anaeróbica.
[0089] Además, el hidróxido de sodio y/o el hidróxido de potasio forman ventajosamente compuestos que son más fáciles de digerir y no favorecen el arrastre de compuestos coloidales junto con las moléculas modificadas M, como sucede, en cambio, si se utiliza el resto de los hidróxidos de la lista anterior.
[0090] En particular, los compuestos coloidales anteriores serían difíciles de digerir en digestión anaeróbica y, por lo tanto, deberían separarse o tratarse con ácidos fuertes.
[0091] Ventajosamente, el pH de las aguas residuales alcalinizadas Va está comprendido entre 10 y 14 y preferiblemente es de aproximadamente 12,2.
[0092] Con más detalle, en la etapa de adición del reactivo alcalino Ra, dependiendo de la naturaleza del compuesto contaminante orgánico C, las moléculas que constituyen este último experimentan modificaciones estructurales y/o se dividen en moléculas de menor peso molecular.
[0093] Por ejemplo, el compuesto contaminante orgánico C puede reaccionar con el reactivo alcalino Ra de acuerdo con una reacción de hidrólisis alcalina de modo que, en el entorno básico formado después de la adición del reactivo alcalino Ra, el compuesto orgánico C se divide en varias moléculas diferentes de cadena más corta.
[0094] Alternativamente o en combinación, el compuesto contaminante orgánico C puede reaccionar con el reactivo alcalino Ra sin modificar la longitud de la cadena del mismo, pero rompiendo los enlaces de hidrógeno y los puentes salinos. De acuerdo con una primera realización, el compuesto contaminante orgánico C comprende proteínas que presentan un exceso de aminoácidos básicos (arginina, lisina, histidina) y dichas proteínas alcanzan su punto isoeléctrico, tras la adición del reactivo alcalino Ra, es decir, un estado tal que la polarización de la molécula es cero. Este estado permite ventajosamente que las proteínas mencionadas anteriormente se vuelvan más gruesas entre sí y generen una floculación F en una etapa de maduración posterior que se describirá con más detalle a continuación. De acuerdo con una segunda realización, el compuesto orgánico contaminante C comprende proteínas que presentan un exceso de aminoácidos ácidos y el entorno básico creado tras la adición del reactivo alcalino Ra desnaturaliza dichas proteínas modificando su estructura secundaria, ternaria o cuaternaria, dando lugar a las moléculas modificadas M, sin romper necesariamente sus enlaces intramoleculares.
[0095] De acuerdo con una tercera realización, el compuesto contaminante orgánico C comprende celulosa y/o almidones y la adición del reactivo alcalino Ra provoca la desnaturalización de las moléculas mencionadas anteriormente y la rotura de los enlaces intramoleculares de las mismas, generando moléculas modificadas de cadena corta M, en particular azúcares simples.
[0096] De acuerdo con una cuarta realización, el compuesto orgánico contaminante C es un material celular (ribosomas, núcleo celular compuesto por ADN) contenido en un organismo unicelular, por ejemplo una bacteria, presente en las aguas residuales Vr y el reactivo alcalino Ra provoca la ruptura de la membrana citoplasmática, haciendo que el compuesto orgánico contaminante C esté disponible en las aguas alcalinizadas Va. Dicho compuesto orgánico contaminante C comprende, por lo tanto, moléculas con enlaces intramoleculares débiles y susceptibles de lisarse en un entorno básico, dando lugar a las moléculas modificadas M.
[0097] Opcionalmente, las aguas residuales Vr también comprenden metales pesados, tales como, por ejemplo, cromo y, en la etapa de adición del reactivo alcalino Ra, este último también reacciona con el mismo, provocando que precipiten como hidróxidos. Tales hidróxidos se almacenan ventajosamente dentro de la floculación F en una etapa de maduración posterior que se describe a continuación y, por lo tanto, pueden separarse fácilmente de las aguas alcalinizadas Va.
[0098] Además, opcionalmente, las aguas residuales Vr comprenden compuestos de fósforo, generalmente disociados en agua y que comprenden, por lo tanto, por ejemplo, el ion fosfato PO<3>4-
. Dicho ion reacciona ventajosamente con el reactivo alcalino Ra, y forma una sal de fósforo fácilmente separable.
[0099] Además, el procedimiento comprende una etapa de maduración de las aguas residuales alcalinizadas Va durante un tiempo de maduración tm en el que las moléculas modificadas M coagulan para obtener aguas residuales maduradas Vm que contienen por lo menos una floculación F de las moléculas modificadas M.
[0100] Preferiblemente, el tiempo de maduración tm está comprendido entre 3 minutos y 30 minutos. Durante dicho tiempo de maduración tm es preferible agitar las aguas alcalinizadas Va con el fin de maximizar las probabilidades de colisión entre las moléculas modificadas M dispersadas en las aguas alcalinizadas Va mencionadas anteriormente. en particular, las moléculas modificadas M forman enlaces intermoleculares entre sí, por ejemplo, por medio de reacciones de policondensación, generando una floculación F que es insoluble en las aguas alcalinizadas Va.
[0101] Ventajosamente, la etapa de maduración prevé la adición de por lo menos un polielectrolito P a las aguas residuales alcalinizadas Va para acelerar la formación de la floculación F.
[0102] En particular, el polielectrolito P es un polímero orgánico seleccionado preferiblemente entre: ácido poliacrílico, poliestireno sulfonado, cloruro de poli dimetil amonio, y preferiblemente se añade al inicio del tiempo de maduración tm.
[0103] Además, el procedimiento comprende una etapa de separación, por medio de una unidad de separación 3, de las aguas residuales maduradas Vm por lo menos en aguas clarificadas Vc y lodo Vf. En particular, el lodo Vf contiene principalmente la floculación F.
[0104] Además, el procedimiento comprende una primera etapa de neutralización de las aguas clarificadas Vc en la que el pH de las aguas clarificadas Vc se disminuye por medio de por lo menos un primer reactivo ácido Rac1 para obtener aguas clarificadas neutras Vcn, y una segunda etapa de neutralización del lodo Vf en la que el pH del lodo Vf se disminuye por medio de por lo menos un segundo reactivo ácido Rac2 para obtener lodo neutro Vfn.
[0105] Preferiblemente, las aguas clarificadas neutras Vcn y el lodo neutro Vfn tienen un pH de aproximadamente 7.
[0106] Preferiblemente, el primer reactivo ácido Rac1 y/o el segundo reactivo ácido Rac2 comprenden dióxido de carbono, y preferiblemente consisten en éste, para formar carbonatos por medio de la reacción con residuos de reactivo alcalino Ra y moléculas modificadas básicas M.
[0107] Además, el procedimiento comprende una etapa de digestión del lodo neutro Vfn por medio de un digestor anaeróbico 7 para producir por lo menos un biogás Vg y un digestato D, ventajosamente líquido. En particular, el biogás Vg comprende por lo menos una fracción de metano V<CH4>y una primera fracción de dióxido de carbono V<1,>CO2.
[0108] Con más detalle, la etapa de digestión prevé el uso de bacterias anaeróbicas, dispuestas ventajosamente dentro del digestor 7 anaeróbico y mantenidas en un entorno con temperatura y pH controlados.
[0109] En particular, el lodo neutro Vfn se introduce a un pH de aproximadamente 7 dentro del digestor anaeróbico 7, ya que las bacterias anaeróbicas presentes dentro del digestor anaeróbico 7 necesitan unas condiciones de pH neutro para poder metabolizar el lodo neutro Vfn y no sobrevivirían en un entorno altamente alcalino.
[0110] Ventajosamente, la etapa de digestión comprende una primera etapa en la que las bacterias anaeróbicas hidrolizan el lodo neutro Vfn, acidificando la floculación F contenida en este último y formando primeros subproductos tales como ácidos grasos volátiles, cetonas y alcoholes. Además, la etapa de digestión comprende una segunda etapa, en la que los ácidos grasos volátiles mencionados anteriormente de los primeros subproductos se transforman por las bacterias anaeróbicas en segundos subproductos tales como, en particular, ácido acético, ácido fórmico, dióxido de carbono e hidrógeno molecular. Además, ventajosamente, la etapa de digestión comprende una tercera etapa, durante la cual las bacterias anaeróbicas, a partir de los segundos subproductos, producen metano, por ejemplo a partir de ácido acético o reduciendo el dióxido de carbono producido utilizando hidrógeno molecular.
[0111] Para llevar a cabo todos los pasos mencionados anteriormente de la etapa de digestión, es ventajoso utilizar diferentes tipos de bacterias anaeróbicas, en particular bacterias acidogénicas, bacterias acetogénicas y bacterias metanogénicas, que intervienen ventajosamente en el primer, segundo y tercer paso de la etapa de digestión. Ventajosamente, la cinética de las reacciones de metabolización de la floculación F por las bacterias anaeróbicas es más rápida respecto a la cinética de digestión anaeróbica en los procedimientos tradicionales, ya que la floculación F comprende moléculas modificadas M, en particular hidrolizadas y/o desnaturalizadas, y no el compuesto contaminante orgánico C, que requeriría un mayor tiempo de digestión para ser metabolizado.
[0112] De este modo, se obtiene un procedimiento para tratar aguas residuales Vr que es capaz de reducir el tiempo de tratamiento de por lo menos un compuesto contaminante orgánico C inicialmente presente en dichas aguas residuales Vr.
[0113] Preferiblemente, la masa de lodo neutro Vfn convertido en biogás Vg está comprendida entre un 40 y un 60 %, y el porcentaje restante se transforma en digestato D.
[0114] La fracción de metano V<CH4>está comprendida preferiblemente entre un 50 % y un 70 % del biogás Vg producido, y la primera fracción de dióxido de carbono V<1, CO2>está comprendida preferiblemente entre un 25% y un 45%.
[0115] Generalmente, el biogás Vf comprende impurezas tales como, por ejemplo, sulfuro de hidrógeno que, si se acumula dentro del digestor anaeróbico 7, comprometería la actividad de las bacterias anaeróbicas o, si se extrae junto con la fracción de metano y la primera fracción de dióxido de carbono V<1, CO2>, se liberaría a la atmósfera, contribuyendo a la contaminación ambiental.
[0116] Para obviar este inconveniente, la etapa de digestión comprende un cuarto paso de eliminación, en el cual las bacterias oxidativas, en particular del géneroThiobacillusoSulfolobus, oxidan el sulfuro de hidrógeno a azufre elemental.
[0117] Alternativamente, la eliminación del sulfuro de hidrógeno puede llevarse a cabo en etapas que siguen a la etapa de digestión anaeróbica y que preceden a la combustión de la fracción de metano V<CH4>.
[0118] Además, el procedimiento comprende una etapa de purificación, por medio de una primera unidad de purificación 6, de por lo menos una primera fracción de dióxido de carbono V<1, CO2>separándola del biogás Vg.
[0119] De acuerdo con la idea subyacente a la presente invención, la primera fracción de dióxido de carbono V<1, CO2>se añade a por lo menos una entre las aguas clarificadas Vc y el lodo Vf como primer y/o segundo reactivo ácido Rac1, Rac2 de la primera etapa de neutralización y/o la segunda etapa de neutralización para disminuir su pH.
[0120] En particular, la primera fracción de dióxido de carbono V<1, CO2>constituye casi totalmente el primer reactivo ácido Rac1 y el segundo reactivo ácido Rac2 y, tal como se ha previsto anteriormente, tanto en el lodo Vf como en las aguas clarificadas Vc neutraliza por lo menos parcialmente cualquier reactivo alcalino residual Ra, formando por lo menos una sal de carbonato y/o bicarbonato, y las moléculas modificadas básicas M disociadas en agua.
[0121] Ventajosamente, el procedimiento comprende, además, una etapa de combustión de la fracción de metano V<CH4>del biogás Vg para producir por lo menos energía eléctrica y un gas de combustión GC que comprende por lo menos una segunda fracción de dióxido de carbono V<2, CO2>y, preferiblemente, una fracción de vapor de agua V<H2O, v>. En particular, por lo menos la segunda fracción de dióxido de carbono V<2, CO2>se añade a por lo menos uno entre las aguas clarificadas Vc y el lodo Vf como primer y/o segundo reactivo ácido Rac1, Rac2 de la primera etapa de neutralización y/o la segunda etapa de neutralización para disminuir el pH de las mismas.
[0122] De este modo, es posible evitar la emisión de dióxido de carbono a la atmósfera, ayudando a reducir el impacto ambiental del presente procedimiento de tratamiento respecto a los procedimientos para tratar aguas residuales del tipo conocido.
[0123] En particular, la segunda fracción de dióxido de carbono V<2, CO2>se añade a la primera fracción de dióxido de carbono V<1, CO2>en el primer reactivo ácido Rac1 y en el segundo reactivo ácido Rac2.
[0124] Obviamente, sin apartarse por ello del alcance de protección de la presente invención, la segunda fracción de dióxido de carbono V<2, CO2>separada del gas de combustión GC puede utilizarse para otros fines (por ejemplo en la industria de producción de bebidas carbonatadas, después del tratamiento apropiado) si la primera fracción de dióxido de carbono V<1, CO2>es ya suficiente para neutralizar las aguas clarificadas Vc y lodo Vf.
[0125] Ventajosamente, la etapa de purificación descrita anteriormente comprende un paso de limpieza preliminar del biogás Vg para eliminar contaminantes (por ejemplo, amoniaco) de este último. En particular, el paso de limpieza mencionado anteriormente se realiza ventajosamente antes de la etapa de combustión de la fracción de metano V<CH4>del biogás Vg.
[0126] Esto evita introducir los contaminantes del biogás Vg en las aguas clarificadas Vc y el lodo Vf que se va a neutralizar, o quemar dichos contaminantes junto con la fracción de metano V<CH4>liberando este último a la atmósfera, por ejemplo, en forma de óxidos de nitrógeno o compuestos clorados (por ejemplo, dioxinas).
[0127] Durante el citado paso de limpieza también es posible eliminar cualquier sulfuro de hidrógeno si las bacterias responsables de eliminar el contaminante mencionado anteriormente no están presentes en el digestor anaeróbico 7.
[0128] Alternativamente, la etapa de purificación y, en particular, el paso de limpieza del biogás Vg, puede realizarse simultáneamente con la primera y/o segunda etapa de neutralización.
[0129] En este último caso, el biogás Vg se introduce directamente, por ejemplo, en las aguas clarificadas Vc (o en el lodo Vf) y, en particular, la primera fracción de dióxido de carbono V<1, CO2>se elimina por medio de la reacción con el reactivo alcalino Ra contenido en las aguas clarificadas Vc, permitiendo que la fracción de metano V<CH4>pase, la cual se recoge así ventajosamente.
[0130] Además, después de la etapa de combustión de la fracción de metano V<CH4>del biogás Vg, el procedimiento prevé ventajosamente una posible etapa de purificación adicional, por medio de una segunda unidad de purificación 9, de la segunda fracción de dióxido de carbono V<2, CO2>con el fin de separarla de los gases de combustión GC.
[0131] De acuerdo con la realización preferida de la presente invención, las aguas residuales Vr y, por consiguiente, las aguas clarificadas Vc, comprenden amoníaco.
[0132] Ventajosamente, preferiblemente antes de la primera etapa de neutralización, el procedimiento comprende, además, una etapa de insuflación de una corriente gaseosa G en las aguas clarificadas Vc para extraer por lo menos una fracción de amoniaco, y preferiblemente todo el amoniaco, de las aguas clarificadas Vc, obtener una mezcla gaseosa MG que comprende por lo menos la fracción de amoniaco, y una etapa de reacción de la fracción de amoniaco en la mezcla gaseosa MG con una solución acuosa ácida, preferiblemente una solución de ácido sulfúrico, para obtener por lo menos una sal de amonio.
[0133] De este modo, es posible evitar la oxidación del amoniaco disuelto en agua primero a nitritos y nitratos y posteriormente a nitrógeno, por ejemplo, por medio de un proceso de digestión aeróbica y, al mismo tiempo, producir una o más sales de amonio, por ejemplo, sulfato de amonio, que pueden utilizarse en la industria de los fertilizantes. Obviamente, sin apartarse por ello del alcance de protección de la presente invención, la etapa de insuflación puede realizarse después de la primera etapa de neutralización para tratar las aguas neutras clarificadas Vcn de manera análoga.
[0134] De acuerdo con una realización preferida de la presente invención, el procedimiento comprende una etapa de purificación de las aguas clarificadas neutras Vcn por medio de un tratamiento aeróbico.
[0135] Durante dicha etapa, las aguas neutras clarificadas Vcn se tratan con bacterias aeróbicas, preferiblemente en un reactor aeróbico 15, cuyas bacterias aeróbicas metabolizan cualquier residuo del compuesto contaminante orgánico C, de moléculas modificadas M, de floculación F y/o de cualquier otro compuesto residual no deseado a eliminar. En particular, las bacterias aeróbicas producen biomasa, que se deposita en el fondo del reactor aeróbico 15.
[0136] Ventajosamente, además, el procedimiento comprende una etapa de purificación de las aguas neutras clarificadas Vcn por medio de un tratamiento químico-físico seleccionado entre filtración, desinfección, sedimentación.
[0137] En particular, el tratamiento químico-físico está destinado a eliminar las bacterias aeróbicas que quedan en las aguas clarificadas neutras Vcn después del tratamiento aeróbico, por ejemplo por medio de desinfección. Dicha desinfección puede llevarse a cabo ventajosamente añadiendo ozono burbujeando en las aguas neutras clarificadas Vcn, o irradiando dichas aguas con luz ultravioleta. Ventajosamente, la adición de ozono y/o el tratamiento con luz ultravioleta tiene un efecto blanqueador, es decir, cualquier molécula de colorantes disuelta en agua se degrada por la acción de los agentes químico-físicos descritos anteriormente.
[0138] De acuerdo con una realización alternativa de la presente invención, el tratamiento químico-físico es una filtración. Dicha filtración se lleva a cabo preferiblemente por medio de resinas de intercambio iónico, bien conocidas por los expertos en la materia y, por lo tanto, no descritas a continuación, y están particularmente adaptadas para eliminar los carbonatos y bicarbonatos formados en las aguas clarificadas neutras Vcn después de la primera etapa de neutralización.
[0139] Obviamente, sin apartarse por ello del alcance de protección de la presente invención, la etapa de purificación de las aguas neutras clarificadas Vcn también puede comprender sólo uno entre los tratamientos aeróbicos y químicofísicos.
[0140] El procedimiento y la planta 1 de la presente invención permiten reducir ventajosamente la concentración del compuesto contaminante orgánico C por debajo de los límites deseados independientemente de la concentración inicial del compuesto contaminante orgánico C.
[0141] De hecho, dependiendo del tipo de aguas residuales que se van a tratar, se obtendrá más o menos lodo Vf dependiendo de la concentración del compuesto contaminante orgánico C y, en consecuencia, una cantidad más o menos alta de biogás Vg dependiendo de la masa de lodo Vf producido.
[0142] Por lo tanto, la invención concebida logra, de este modo, los objetivos preestablecidos.

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para el tratamiento de aguas residuales, caracterizado por el hecho de que comprende las siguientes etapas operativas:
- suministro de aguas residuales (Vr) a tratar, comprendiendo dichas aguas residuales (Vr) por lo menos un compuesto contaminante orgánico (C);
- adición de un reactivo alcalino (Ra) en dichas aguas residuales (Vr) para obtener aguas residuales alcalinizadas (Va), transformándose dicho por lo menos un compuesto contaminante orgánico (C) en moléculas modificadas (M) debido a la acción de dicho reactivo alcalino (Ra);
- maduración de dichas aguas residuales alcalinizadas (Va) durante un tiempo de maduración (tm) en el que dichas moléculas modificadas (M) coagulan para obtener aguas residuales maduradas (Vm) que contienen por lo menos una floculación (F) de dichas moléculas modificadas (M);
- separación, por medio de una unidad de separación (3), de dichas aguas residuales maduradas (Vm) por lo menos en aguas clarificadas (Vc) y lodo (Vf), y dicho lodo (Vf) contiene principalmente dicha floculación (F); - primera neutralización de dichas aguas clarificadas (Vc) en la que el pH de dichas aguas clarificadas (Vc) disminuye por medio de por lo menos un primer reactivo ácido (Rac1) para obtener aguas clarificadas neutras (Vcn);
- segunda neutralización de dicho lodo (Vf) en la que el pH de dicho lodo (Vf) disminuye por medio de por lo menos un segundo reactivo ácido (Rac2) para obtener lodo neutro (Vfn);
- digestión de dicho lodo neutro (Vfn) por medio de un digestor anaeróbico (7) para producir por lo menos un biogás (Vg) y un digestato (D), comprendiendo dicho biogás (Vg) por lo menos una fracción de metano (V<CH4>) y una primera fracción de dióxido de carbono (V<1, CO2>);
- purificación, por medio de una primera unidad de purificación (6), de por lo menos una primera fracción de dióxido de carbono (V<1, CO2>), separándola de dicho biogás (Vg);
- combustión de la fracción de metano (V<CH4>) de dicho biogás (Vg) para producir por lo menos energía eléctrica y un gas de combustión (GC), comprendiendo dicho gas de combustión (GC) por lo menos una segunda fracción de dióxido de carbono (V<2, CO2>),
en el que dicha primera fracción de dióxido de carbono (V<1, CO2>) y dicha segunda fracción de dióxido de carbono (V<2, CO2>) se añaden a por lo menos una entre dichas aguas clarificadas (Vc) y dicho lodo (Vf) como primer y/o segundo reactivo ácido (Rac1, Rac2) de dicha primera etapa de neutralización y/o dicha segunda etapa de neutralización para disminuir su pH.
2. Procedimiento para el tratamiento de aguas residuales según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho reactivo alcalino (Ra) es una base fuerte seleccionada entre: hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, hidróxido de calcio, hidróxido de bario, hidróxido de litio, hidróxido de magnesio y mezclas o compuestos de los mismos,
y en el que el pH de dichas aguas residuales alcalinizadas (Va) está comprendido entre 10 y 14.
3. Procedimiento para el tratamiento de aguas residuales según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que dicha etapa de maduración prevé la adición de por lo menos un polielectrolito (P) a dichas aguas residuales alcalinizadas (Va) para acelerar la formación de dicha floculación (F).
4. Procedimiento para el tratamiento de aguas residuales según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que dichas aguas residuales (Vr) y, por consiguiente, dichas aguas clarificadas (Vc) comprenden amoníaco; comprendiendo dicho procedimiento también las siguientes etapas operativas:
- insuflación de una corriente gaseosa (G) en dichas aguas clarificadas (Vc) para extraer por lo menos una fracción de dicho amoniaco de dichas aguas clarificadas (Vc), obteniéndose una mezcla gaseosa (MG) que comprende por lo menos dicha fracción de amoniaco;
- reacción de dicha fracción de amoniaco en dicha mezcla gaseosa (MG) con una solución acuosa ácida para obtener por lo menos una sal de amonio.
5. Procedimiento para el tratamiento de aguas residuales según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que dicha etapa de insuflación de una corriente gaseosa (G) en dichas aguas clarificadas (Vc) y dicha etapa de reacción de dicha fracción de amoniaco en dicha mezcla gaseosa (MG) se realizan antes de la primera etapa de neutralización.
6. Procedimiento para el tratamiento de aguas residuales según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende una etapa de limpieza de dichas aguas clarificadas neutras (Vcn) por medio de un tratamiento químico-físico seleccionado entre filtración, desinfección, sedimentación.
7. Procedimiento para el tratamiento de aguas residuales según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende una etapa de limpieza de dichas aguas clarificadas neutras (Vcn) por medio de un tratamiento aeróbico.
8. Planta para tratar aguas residuales caracterizada por el hecho de que comprende:
- un primer depósito (10) dispuesto para contener aguas residuales (Vr) a tratar, comprendiendo dichas aguas residuales por lo menos un compuesto contaminante orgánico (C);
- medios de medición para la medición de un reactivo alcalino (Ra) en dicho primer depósito (10) y obtención de aguas residuales alcalinizadas (Va);
- una unidad de maduración (2), que comprende por lo menos un segundo depósito (20) en comunicación de fluido con dicho primer depósito (10), y en el cual son susceptibles de introducirse aguas residuales alcalinizadas (Va) que proceden de dicho primer depósito (10);
- una unidad de separación (3) en comunicación de fluido con dicha unidad de maduración (2), estando dicha unidad de separación (3) dispuesta para separar aguas residuales maduradas (Vm) procedentes de dicha unidad de maduración (2) en por lo menos aguas clarificadas (Vc) y lodo (Vf);
- una primera unidad de neutralización (4) y una segunda unidad de neutralización (5), en comunicación de fluido con dicha unidad de separación (3), estando dispuesta cada una de dichas unidades de neutralización (4, 5) para neutralizar respectivamente dichas aguas clarificadas (Vc) y dicho lodo (Vf) para obtener aguas clarificadas neutras (Vcn) y lodo neutro (Vfn);
- por lo menos un digestor anaeróbico (7) colocado curso abajo de dicha segunda unidad de neutralización (5) y dispuesto para tratar dicho lodo neutro (Vfn) procedente de dicha segunda unidad de neutralización (5) para generar biogás (Vg) y un digestato (D); comprendiendo dicho biogás (Vg) una fracción de metano (V<CH4>) y por lo menos una primera fracción de dióxido de carbono (V<1, CO2>);
- una primera unidad de purificación (6) dispuesta para separar dicha primera fracción de dióxido de carbono (V<1, CO2>) de dicha fracción de metano (V<CH4>);
estando dicha primera unidad de purificación (6) en comunicación de fluido con por lo menos una entre dicha primera y segunda unidad de neutralización (4, 5) para introducir dicha primera fracción de dióxido de carbono (V<1, CO2>);
- un cogenerador (8) dispuesto para generar por lo menos energía eléctrica, un gas de combustión (GC), que comprende por lo menos una segunda fracción de dióxido de carbono (V<2, CO2>), y una fracción de vapor de agua (V<H2O, v>) a partir de dicha fracción de metano (V<CH4>) que proviene de dicha primera unidad de purificación (6); estando dicho cogenerador (8) en comunicación de fluido con por lo menos una entre dicha primera y segunda unidad de neutralización (4, 5) para introducir por lo menos dicha segunda fracción de dióxido de carbono (V<2, CO2>) que está contenida en dicho gas de combustión (GC).
9. Instalación para el tratamiento de aguas residuales según la reivindicación 8, caracterizada por el hecho de que dicho cogenerador (8) está en comunicación de fluido con por lo menos una entre dicha primera y segunda unidad de neutralización (4, 5) para introducir en su interior todo el gas de combustión (GC).
10. Instalación para el tratamiento de aguas residuales según la reivindicación 8 o 9, caracterizada por el hecho de que comprende:
- una unidad de extracción (11), colocada curso arriba de dicha primera unidad de neutralización (5) y dispuesta para tratar dichas aguas clarificadas (Vc); estando provista dicha unidad de extracción (11) de medios de insuflación, para insuflar una corriente gaseosa (G) en dichas aguas clarificadas (Vc) y para extraer por lo menos una fracción de amoniaco de dichas aguas clarificadas (Vc), obteniéndose una mezcla gaseosa (MG) que comprende por lo menos dicha fracción de amoniaco;
- una unidad de lavado (12) de dicha mezcla gaseosa (MG), que está en comunicación de fluido con dicha unidad de separación (11) y está dispuesta para extraer dicha fracción de amoniaco de dicha mezcla gaseosa (MG) por medio de reacción con una solución acuosa ácida.
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