MX2008005337A - Metodo para tratar aguas residuales que comprende etapas de decantacion y tamizado fino y dispositivo para llevar a cabo dicho método - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para trata aguas residuales para reducir su contenido de materiales suspendidos, en particular de parásitos, que comprende una etapa de decantación que consiste en transferir las agua a un decantador, a una velocidad de tratamiento de más de 10 m/h;donde la etapa de decantación va seguida por una etapa detamizado fino, efectuada con ayuda de un tamiz cuyo tamaño de malla varía de aproximadamente 5 micras a aproximadamente 25 micras.

Description

MÉTODO PARA TRATAR AGUAS RESIDUALES QUE COMPRENDE ETAPAS DE DECANTACIÓN Y TAMIZADO FINO: Y DISPOSITIVO PARA LLEVAR A CABO DICHO MÉTODO El campo de la invención es el del tratamiento del agua. Con mayor precisión, la invención se refiere a un método físico, o físico y químico, para la reducción del contenido de materiales en suspensión o parásitos en dicha agua, así como al dispositivo correspondiente para este método. Se puede usar la invención para tratar cualquier agua que contenga material en suspensión cuando la reducción de este contenido de materia sea como, en particular, en: -aguas residuales ya tratadas biológicamente, a fin de refinar su purificación; -aguas residuales, destinadas a ser reutilizadas después del tratamiento, por ejemplo, en la industria o en la agricultura; en particular para irrigación; -agua destinada a ser descargada al mar; -aguas residuales ya tratadas, biológicamente o de otra manera, a fin de controlar el contenido residual de fósforo de la descarga. Tal como se indica más adelante, el método y el dispositivo de acuerdo con la invención son particularmente ventajosos para tratar materia en suspensión contenida en aguas destinadas a ser reutilizadas para irrigación.

Esto se debe a que las aguas residuales están siendo reutilizadas más y más frecuentemente en la irrigación, tanto para la irrigación de cultivos como para la irrigación de parques municipales o de campos de golf, por ejemplo. Por lo general se tratan las aguas residuales a fin de eliminar de ellas la contaminación que puede representar un peligro para la calidad del medio ambiente que recibe las aguas residuales tratadas. De tal manera, además de los parámetros que representan contaminaciones carbonosas, nitrogenosas y de fósforo, la microbiología se toma en consideración cada vez con mayor frecuencia en los requerimientos del tratamiento, con el uso frecuente de tratamientos de acabado, tales como la exposición del agua tratada a radiación ultravioleta o la filtración final en membranas, por ejemplo. Existen varias técnicas, en el arte anterior, para tratar materiales en suspensión. Entre esas técnicas se pueden citar las siguientes: -sedimentación física, o de preferencia, sedimentación física y química, que consiste en someter el agua a clarificación, posiblemente acoplada con la adición de un reactivo coagulante, a fin de incrementar la capacidad de sedimentar de los materiales en suspensión: -filtración en un lecho de arena, con espesores que varían generalmente entre 1.5 y 2 metros. Por lo que respecta a las velocidades de tratamiento aplicadas a los tanques de sedimentación de un tipo convencional, éstas raramente son superiores a 2 hasta 2.5 metros/hora (m/h). Estas velocidades de tratamiento pueden ser incrementadas hasta 10 a 15 m/h cuando el tanque de sedimentación usado es del tipo laminar, y hasta 20 m/h cuando la sedimentación laminar está acoplada con un paso de coagulación/floculación. Para obtener agua de buena calidad, la técnica anterior recomienda el uso de lechos de arena con una velocidad máxima de filtración de 10 m/h. Ambos tipos de tratamiento, por lo tanto, presentan en inconveniente de no ser capaces de ser implementados a alta velocidad; lo que hace necesario el uso de instalaciones grandes que implican costos elevados de ingeniería civil. Además, en el caso de la reutilización de las aguas residuales para irrigación, por lo general es necesario proveer un tratamiento para limitar la concentración de huevos de helmintos en el agua de irrigación a un nivel bajo, por lo general 1 huevo por litro de agua. Esos huevos son resistentes a los tratamientos del tipo UV o del tipo de cloro, y por ahora son eliminados por medio de la filtración final sobre arena o mediante microfiltración o ultrafiltración en membrana. Así, se ha propuesto, de acuerdo con el documento de patente francesa que tiene el número de publicación FR-2 767 521, completar la eliminación de los huevos de helmintos haciendo pasar sucesivamente las aguas residuales biológicamente tratadas a través de un paso de sedimentación rápido (>20 m/h), y luego en un paso de filtración ascendente en capas múltiples, a alta velocidad (>10 m/h). En una combinación más complicada, se propone interponer un paso de tamizado, con una malla que varía entre 0.5 y 5 mm, entre el tanque de sedimentación y el filtro, a fin de reducir al mínimo la llegada sobre el material filtrante de fango, fibras y otros elementos obturadores, contenidos posiblemente en el agua sedimentada. Esta técnica ha demostrado ser eficiente para reducir los huevos de helmintos a niveles siempre por debajo del límite máximo, usualmente pretendido, de 1 huevo por litro de agua. Si bien más compacta que las técnicas de acabado más lentas, como la filtración en arena de una sola capa y/o descendente, esta técnica de filtración rápida, sin embargo, todavía sigue siendo relativamente costosa, debido al tamaño del equipo de filtración necesario. En particular, es el objetivo de la invención proponer un método para tratar el agua que sea menos costoso que los métodos de la técnica anterior. Es otro objetivo de la invención proponer un dispositivo para el tratamiento de agua que implique equipo de tamaño reducido, en comparación con los equipos de la técnica anterior. Es otro objetivo de la invención proveer dicho método y/o dicho dispositivo, que esté adaptado para el tratamiento de agua destinada, tanto a la irrigación como a la industria, o bien para uso como agua potable. Estos objetivos, así como otros que irán apareciendo más adelante, son obtenidos en virtud de la invención, cuyo objetivo es un método para tratar agua que busca reducir el contenido de materia en suspensión en el agua y, en particular, el contenido de parásitos; que comprende un paso de sedimentación que consiste en hacer circular el agua a través de un tanque de sedimentación a una velocidad de tratamiento de más de 10 m/h; caracterizado porque dicho paso de sedimentación va seguido de un paso de tamizado fino, utilizando un tamiz con dimensiones de malla que varían entre aproximadamente 5 mieras y aproximadamente 25 mieras. Se debe notar que los resultados obtenidos con el método de acuerdo con la invención son tan buenos como los obtenidos con los métodos de la técnica anterior, que recomendaba un tratamiento de tres pasos (sedimentación, tamizado grueso y filtración en filtro de varias capas), y que de ninguna manera sugiere que un método que combine únicamente dos pasos, incluyendo una sedimentación rápida y un tamizado fino, pudiera conducir a la reducción requerida de los parásitos. De acuerdo con una modalidad preferida, dicho paso de tamizado fino se lleva a cabo usando un tamiz con dimensiones de malla que varían entre aproximadamente 8 mieras y aproximadamente 12 mieras. En realidad parece que las aguas residuales salen del tanque de sedimentación con un contenido de huevos de helminto estadísticamente bajo (aproximadamente menos de uno a unos pocos huevos de helminto por litro, dependiendo de si las aguas residuales no están tratadas o están tratadas biológicamente) con dicho tamizado fino. De esa manera, si bien los huevos de helminto son capaces de ovalizarse a fin de pasar a través de las mallas del tamiz, se ha puesto en claro, inesperadamente, durante las pruebas efectuadas por la solicitante, que los huevos que permanecen después de los pasos de sedimentación se reducen en un grado suficiente, mediante un tamizado entre 8 y 12 mieras, de modo que todas las aguas probadas tienen una concentración de huevos de helmintos por debajo del límite de 1 huevo por litro, después de tamizar. De acuerdo con una solución ventajosa, dicho paso de sedimentación va precedido de un paso de coagulación/floculación. En realidad parece que los huevos tienden a integrar el floculo, y son detenidos mejor tanto en la sedimentación como en el tamizado de los flóculos restantes. De acuerdo con una primera variante ventajosa, dicho paso de coagulación/floculación se obtiene recirculando el fango que viene del paso de sedimentación, con adición en el agua de por lo menos un agente de coagulación y por lo menos un agente de floculación. En este caso, el paso de floculacíón se lleva a cabo de preferencia a una velocidad de por lo menos 20 m/h. De acuerdo con una segunda variante ventajosa, dicho paso de coagulación/floculación se obtiene añadiendo al agua por lo menos un agente de coagulación, por lo menos un agente de floculación y por lo menos un material de lastre granulado, insoluble en agua. En este caso, el paso de floculación/coagulación se lleva a cabo preferencialmente a una velocidad de por lo menos 30 m/hora. Ventajosamente comprende un paso, corriente abajo del paso de sedimentación, para inyectar un agente oxidante. En este caso, dicho paso de inyección del agente oxidante se lleva a cabo, de preferencia, corriente arriba del paso de tamizado. Se prefiere que el agente oxidante comprenda por lo menos uno de los agentes que pertenecen al siguiente grupo: -cloro; -hipoclorito de sodio; -ozono. De esta manera se lleva a cabo la desinfección del agua, a fin de mejorar adicionalmente la calidad del agua tratada. Ventajosamente, el método comprende un paso, corriente arriba del paso de tamizado, para inyectar un agente en polvo que comprende por lo menos uno de los agentes que pertenecen al siguiente grupo: -carbón activado en forma granulada; -carbón activado en forma de polvo; -resina de cambio de iones. De esta manera, se lleva a cabo el tratamiento de los contaminantes disueltos. De acuerdo con una primera variante de la modalidad, comprende ésta, corriente abajo del paso de tamizado, un paso de desinfección del agua mediante radiación UV. De acuerdo con una segunda variante de la modalidad , el método comprende, corriente abajo del paso de sedimentación , y corriente arriba del paso de tamizado, un paso para desinfectar el agua mediante radiación UV. La invención se relaciona también con un dispositivo para tratar el agua a fin de reducir el contenido de materiales en suspensión, y en particular, el contenido de parásitos, que comprende por lo menos un tanque de sedimentación ; caracterizado porque comprende, corriente abajo del tanque de sedimentación , por lo menos un tamiz; las dimensiones de malla de dicho tamiz varían entre aproximadamente 5 mieras y aproximadamente 25 mieras y, de preferencia, entre aproximadamente 8 mieras y aproximadamente 12 mieras. De acuerdo con una solución preferida, el tanque de sedimentación es del tipo de coagulación/floculación/sedimentación , con floculo lastrado. En este caso, el tanque de sedimentación ventajosamente está asociado con un lastre que comprende un material granulado con un peso específico mayor que el del agua y con un diámetro medio que varía entre aproximadamente 50 mieras y aproximadamente 250 mieras. De acuerdo con una modalidad preferida, dicho tamiz o dichos tamices son del tipo de disco o del tipo de tambor.

Ventajosamente, comprende medios para desobstruir el tamiz o los tamices. En este caso, los medios para desobstruir de preferencia comprenden medios para rociar a presión agua de lavado. En este caso, el dispositivo comprende ventajosamente medios para desinfectar el agua de lavado antes de su recirculación corriente arriba del tanque de sedimentación. Se prefiere que los medios de desinfección del agua de lavado sean seleccionados de las siguientes técnicas: -cloración; -ozonización; -radiación UV. Ventajosamente, los medios rociadores rocían el agua de lavado a contraflujo del agua que se va a tratar. De acuerdo con una solución ventajosa, el dispositivo comprende medios para recircular el agua de lavado corriente arriba del tanque de sedimentación. Otras características y ventajas de la invención aparecerán más claramente después que se lea la siguiente descripción de una modalidad preferida de la invención, dada como un ejemplo ilustrativo y no limitativo, de los dibujos anexos, en los cuales: La figura 1 es una representación esquemática del principio de la invención. La figura 2 es una vista esquemática de un dispositivo para tratar agua, de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención. Tal como se ilustra en la figura 1, el principio de la invención se basa en hacer que las auas residuales, sin tratar o tratadas biológicamente, pasen sucesivamente a través de un tanque de sedimentación 1, luego a través de un sistema de tamizado 2, externo al tanque de sedimentación, y con una malla que varía entre 5 y 25 mieras, de preferencia entre 8 y 12 mieras. Un lastre de este tipo puede consistir, por ejemplo, en arena. Con referencia a la figura 2, la técnica de sedimentación usada tiene que ir precedida por un paso de coagulación 3, en línea o en un depósito de coagulación, con inyección 31 de una sal mineral o de un polielectrolito catiónico, y una fase de floculación 4, antes de la inyección 41 de un polielectrolito (polímero) aniónico o catiónico. De acuerdo con otra variante que puede contemplarse, el tanque de sedimentación 1 es un tanque de sedimentación con recirculación, con la adición de por lo menos un agente coagulante y un agente floculante, que funciona a una velocidad de por lo menos m/hora. De acuerdo con otra variante más que puede contemplarse, el tanque de sedimentación 1 es un tanque de sedimentación con floculo lastrado, con la adición de por lo menos un agente coagulante, un agente floculante y un material de lastre granulado, insoluble en agua, que funciona a una velocidad de por lo menos 30 m/hora; siendo el lastre usado en el tanque de sedimentación 1 un material granulado con una densidad específica mayor que la del agua y con un diámetro medio que varía entre 50 y 250 mieras. Se lleva a cabo el paso de tamizado en tamices externos al tanque de sedimentación y situados corriente abajo del mismo, para permitir el control de la obturación o taponamiento del tamiz y su limpieza. De preferencia el tamiz tiene una malla de 10 mieras, y es del tipo de disco o de tambor; prefiriéndose el tipo de disco. La dirección de tamizado preferida es del interior del disco o tambor hacia el exterior; mientras que el tamiz estará equipado de preferencia con sistemas 21 lavadores por rocío de agua, con boquillas o múltiples de inyección dispuestos preferentemente fuera del tamiz, que inyectan el agua en dirección opuesta al tamizado. Durante las pruebas se usan tamices de disco del tipo "Hydrotech" (marca registrada); produciendo éstos lavado fácil por medio de boquillas dispuestas en el exterior y con fácil acceso, cuando el tamiz comienza a taponarse u obstruirse. Con tamices que tienen una malla nominal de 10 mieras, la solicitante encontró, en aguas residuales tratadas biológicamente, destinadas a la irrigación, niveles de huevos de helmintos siempre por debajo de un huevo por litro, después de pasar a través de sedimentación con coagulación/floculación/lastrado, y luego tamizado; y esto con velocidades de sedimentación de más de 100 metros por hora, y velocidades de acceso que varían entre 10 y 30 m3 de agua sedimentada por hora y por metro cuadrado de superficie de tamiz desarrollada, con dosis de coagulante (sulfato de aluminio usado en este caso; siendo las sales de hierro también un excelente coagulante) de alrededor de 12 mg/L, expresado como aluminio; y dosis de polímero de 0.7 mg/L. Las concentraciones de materia en suspensión fueron divididas entre un factor de más de 20 en el mismo tiempo, haciendo pasar a través de floculación/sedimentación lastrada/tamizado. Por lo tanto, el tratamiento de sedimentación/tamizado reduce considerablemente el nivel de material en suspensión en el agua tratada y promueve el pulido de esta agua mediante el uso de tratamientos suplementarios, tales como: -el tratamiento de los contaminantes disueltos por medio de la inyección de reactivos en polvo, tales como carbón activado en polvo o en forma granulada, o con resinas de cambio de iones; -la desinfección del agua por medio de un reactivo oxidante, tal como ozono, peróxido de hidrógeno, cloro, hipoclorito de sodio, dióxido de cloro o cloraminas, o mediante radiación UV. Se debe hacer notar que se puede aplicar UV después del tamizado, a fin de aprovechar la reducción en el contenido de materia en suspensión (MS) debida al tamizado. También se puede aplicar UV corriente arriba del tamizado, en consideración de la buena calidad del agua sedimentada. En este último caso, se prefiere la aplicación mediante emisores de UV instalados directamente en las inmediaciones de la rejilla de tamizado, iluminándola con un flujo de UV, cuya acción germicida es reforzada por el hecho de que los microorganismos retenidos en el tamiz quedan sujetos a elevadas dosis de UV por su paso periódico, en cada vuelta a través del tamiz, frente a los emisores de UV. El agua que lava el tamiz de preferencia es recirculada 22 corriente arriba del tanque de sedimentación, a fin de que sea floculada de nuevo y sedimentada. De una manera que se prefiere entre todas las demás, se desinfecta el agua de lavado por la acción de un oxidante 23, antes de regresar al tanque de sedimentación. Más en general, se puede desinfectar esta agua de lavado por medio de cloración, ionización o radiación con UV. Se puede aplicar la misma cadena de proceso con beneficio para el tratamiento del agua superficial, del tipo de agua de río o de lago, en particular a fin de eliminar de ella el material en suspensión y los microorganismos que tengan un tamaño mayor que aproximadamente 5 mieras; pero también los metales pesados disueltos y el color. También se puede suplementar el tratamiento mediante un tratamiento de desinfección por medio de oxidantes o por medio de UV. A manera de indicación, se llevaron a cabo pruebas en agua de lago con un ensamble que comprende un tanque de sedimentación con floculante, lastrado con arena, que funcionaba a una velocidad de sedimentación de 58 m/h, seguido por un tamiz con una malla de 10 mieras, bajo las condiciones de operación que están indicadas en la siguiente tabla 1, y los resultados están indicados en la tabla 2 que viene después.

Tabla 1 Producción 1,800-2,200 m3/h Tiempo total de retención 15-20 minutos Velocidad en el espejo del tanque de sedimentación: 50-58 m/h Dosificación de coagulante: 8 mg de Al/L Dosificación de polímero 0.30 mg/L PH 5.8 - 5.9 Recirculacíón 4% de la tasa de entrada Tabla 2 Parámetro Entrada Salida Objetivo Eficiencia Color hasta 100 mg PtL 5 mg Pt/L <15 mg/L 95% Materia en suspensión 3.3 mg/L >2 mg/L <5 mg/L >38% Turbidez 4.5 NTU 0.19 NTU <1.00NTU - KMnO4 60.6 mg/L 9.6 mg/L - 84% CODcr 34.8 mg/L 9.3 mg/L <20 mg/L 74% Aluminio total 0.12 mg/AI/L <0.50 mg Al/L -- Aluminio disuelto O.05AI/L <0.10mgAI/L -

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Método para tratar agua, destinado a reducir su contenido de materia en suspensión y, en particular, su contenido de parásitos, que comprende un paso de sedimentación que consiste en hacer que pase el agua a través de un tanque e sedimentación, a una velocidad de tratamiento mayor que 10 m/hora; caracterizado porque el paso de sedimentación va seguido por un paso de tamizado fino usando un tamiz cuya malla de tamiz tiene dimensiones que varían entre aproximadamente 5 mieras y aproximadamente 25 mieras.

2. Método para tratar agua de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque se lleva a cabo el paso de tamizado fino por medio de un tamiz cuya malla de tamiz tiene dimensiones que varían entre aproximadamente 8 mieras y aproximadamente 12 mieras.

3. Método para tratar agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el paso de sedimentación va precedido por un paso de coagulación/floculación.

4. Método para tratar agua de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque se obtiene el paso de coagulación/floculación mediante la recirculación del fango que viene del paso de sedimentación, con adición al agua de por lo menos un agente de coagulación y por lo menos un agente de floculación.

5. Método para tratar agua de conformidad con la reivindica- ción 4, caracterizado porque se lleva a cabo el paso de coagulación/ floculación a una velocidad de por lo menos 20 m/hora.

6. Método para tratar agua de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque se obtiene el paso de coagulación/ floculación añadiendo al agua por lo menos un agente de coagulación, por lo menos un agente de floculación y por lo menos un material de lastre granulado, insoluble en el agua.

7. Método para tratar agua de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque se lleva a cabo el paso de coagulación/ floculación a una velocidad de por lo menos 30 m/hora.

8. Método para tratar agua de conformidad con las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque comprende un paso, corriente abajo del paso de sedimentación, de inyectar un reactivo oxidante.

9. Método para tratar agua de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque se lleva a cabo el paso de inyectar un reactivo oxidante corriente arriba del paso de tamizar.

10. Método para tratar agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 y 9, caracterizado porque el reactivo oxidante comprende por lo menos uno de los reactivos que pertenecen al siguiente grupo: -cloro; -hipoclorito de sodio: -dióxido de cloro; -ozono. 1 1 . Método para tratar agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque comprende un paso, corriente arriba del paso de tamizar, de inyectar un reactivo en polvo que comprende por lo menos uno de los reactivos que pertenecen al siguiente grupo: -carbón activado en forma granulada; -carbón activado en forma de polvo; -resina de cambio de iones. 12. Método para tratar agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 1 , caracterizado porque comprende, corriente abajo del paso de tamizado, un paso de desinfectar el agua mediante radiación UV. 13. Método para tratar agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 1 , caracterizado porque comprende, corriente abajo del paso de sedimentar y corriente arriba del paso de tamizar, un paso de desinfectar el agua por medio de radiación UV. 14. Dispositivo para tratar agua , destinado a reducir el contenido de materia en suspensión y, en particular, el contenido de parásitos, que comprende por lo menos un tanque de sedimentación , caracterizado porque comprende, corriente abajo del tanque de sedimentación, por lo menos un tamiz, cuya malla de tamiz tiene dimensiones que varían entre aproximadamente 5 mieras y aproximadamente 5 mieras. 15. Dispositivo para tratar agua de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la malla de tamiz del tamiz tiene dimensiones que varían entre aproximadamente 8 mieras y aproximadamente 12 mieras. 16. Dispositivo para tratar agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 y 15, caracterizado porque el tanque de sedimentación es del tipo de coagulación/floculación/ sedimentación con floculo lastrado. 17. Dispositivo para tratar agua de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el tanque de sedimentación está asociado con un lastre que comprende un material granulado que tiene una densidad específica mayor que la del agua, y con un diámetro medio que varía entre aproximadamente 50 mieras y aproximadamente 250 mieras. 18. Dispositivo para tratar agua de conformidad con las reivindicaciones 14 a 17, caracterizado porque el tamiz o los tamices son del tipo de disco o de tambor. 19. Dispositivo para tratar agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18, caracterizado porque comprende medios para destaponar el tamiz o los tamices. 20. Dispositivo para tratar agua de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el medio destaponador comprende medios para rociar a presión agua de lavado. 21. Dispositivo para tratar agua de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque los medios rociadores rocían a contraflujo respecto al agua que se va a tratar. 22. Dispositivo para tratar agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20 y 21, caracterizado porque comprende medios para recircular el agua de lavado corriente arriba del tanque de sedimentación. 23. Dispositivo para tratar agua de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque comprende medios para desinfectar el agua de lavado antes de su recirculación corriente arriba del tanque de sedimentación. 24. Dispositivo para mantenimiento de agua de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque los medios para desinfectar las aguas de lavado están seleccionados de las siguientes técnicas: -cloración; -ozonización; -radiación UV.