MX2010002482A - Sistema de tratamiento de aguas residuales. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema y método para tratamiento de una corriente de aguas residuales, para producir un efluente que tiene un nivel aceptable de turbidez. La invención comprende un controlador acoplado operativamente a cuando menos un medidor de turbidez, para supervisar la turbidez de la corriente efluente. Se proporciona una pluralidad de bombas de aditivos de tratamiento químico, para suministrar ua pluralidad de aditivos a la corriente de aguas residuales. Además se describe un método para prueba secuencial de la cantidad de cada aditivo requerido para producir una corriente efluente que tiene una turbidez aceptable.

Description

SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN ' CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere en general a un sistema método para tratar aguas residuales 'para producir una corriente efluente aceptable químicamente, y en forma más particular se refiere a un sistema automatizado y método para tratar aguas residuales que controlan los niveles de contaminación de una pluralidad de contaminantes presentes en las aguas residuales mientras que en forma simultánea reducen al mínimo los costos de tratamiento químico y las multas monetarias impuestas debido a la liberación de efluente inferior al nivel normal o que no cumple con la normativa en un sistema de alcantarillado municipal.

DESCRIPCION DE LA TÉCNICA RELACIONADA El tratamiento de aguas residuales industriales es una tarea necesaria y difícil común a. la mayoría si no todas las instalaciones de fabricación. Un vasto arreglo de contaminantes que son sub-productos de procesos de fabricación pueden eliminarse del proceso por una corriente de aguas residuales. De acuerdo con esto, esta corriente de aguas residuales transporta contaminantes én la forma de sólidos suspendidos que están en un intervalo de tamaño amplio, así . como una variedad o surtido de líquidos-aceites, surfactantes, polímeros, ácidos, grasas, sangre, ingredientes de proceso, sales de metal, sólidos suspendidos en total (TSS = Total Suspended Solids) , demanda de oxígeno biológica (BOD = Biological Oxygen Demand) , demanda de oxígeno químico ' (COD'* = chemical oxygen demand) y semejantes. Por lo tanto es necesario - de hecho se requiere - retirar y/o neutralizar estos contaminantes, para mantener una corriente efluente que cumpla con las normas mínimas ;de alcantarillado de aguas residuales para un sitio determinado, antes de liberar el efluente en un sistema de alcantarillado.

Como un incentivo agregado, muchas municipalidades imponen multas por la descarga de efluentes que no cumplen con sus normas mínimas, de esta manera incrementando potencialmente el costo de hacer negocios. . Este problema es particularmente agudo cuando una corriente efluente es altamente variable, ya que es difícil mantener normas de contaminación de corrientes de efluentes' cuando la corriente de . aguas residuales de ingreso varía enormemente en sus , niveles de contaminantes.

Se ha intentado para resolver estos problemas una variedad de sistemas de la técnica previa paira tratamiento de aguas residuales que emplean diversos enfoques . técnicos. Sistemas que emplean tanques y vertederos para separación de contaminantes de líquidos a través dé sedimentación, han estado en uso amplio. La sedimentación en tanques de retención a menudo se acompañan al utilizar sistemas de filtración tales como filtros o tamices para retirar pequeñas particul'as sólidas en la corriente efluente. Sin embargo, sistemas de filtración requieren una gran cantidad de mantenimiento y están sujetos a atascamiento [ ·? atascamiento parcial, de esta manera impidiendo el flujo a través de un sistema. 1 Los sistemas de flotación- -rde -aire de disuelto (DAF's = Dissolved Air Flotation Systems) se han empleado con cierto grado de éxito en donde se introducen burbujas de aire en una menor porción de un tanque de flotación con aire disuelto, para arrastrar partículas suspendidas en el líquido a su superficie. Los sólidos en '· la superficie se agregan, ya sea en forma natural o a través del uso de aditivos coagulantes, de, esta manera permitiendo eliminar al menos una porción de los sólidos en las aguas residuales. El efluente después se extrae de una porción inferior del sistema DAF. Además, se utiliza una variedad de sistemas de flotación' en donde los sólidos que se retiran tienen densidades cercanas a la del agua.

Sistemas de DAF varían ampliamente en el tiempo requerido para procesar una corriente de aguas residuales determinada, dependiendo del gasto de flujo, niveles de contaminantes, tiempo dé residencia de burbujas de aire n el tanque DAF, la turbulencia de la corriente líquida que se introduce al tanque DAF, tamaño del tanque DAF, y la presencia de más una corriente de aguas residuales que entra a un tanque. Debido a la naturaleza no pronosticable de estas variables, puede haber un retraso de tiempo considerable entre la introducción de productos químicos de tratamiento en la corriente de , aguas residuales— y los niveles de contaminación de efluente aceptables a la salida de los DAF. Esta dificultad se mejora adicionalmente al variar en forma amplia los niveles de contaminantes en las corrientes de aguas residuales.

Muchos sólidos de aguas residuales pueden incluir aceites-partículas cargadas', grasas, mantecas y otras partículas emulsificadas . El tratamiento de estos tipos de contaminantes a menudo incluyen el uso de aditivos químicos coagulantes y floculantes para producir partículas coloidales, denominados "flóculos" que pueden entonces ser desnatados y eliminados. Sin embargo, él ¦' uso de coagulantes y floculantes para neutralizar' estps contaminantes debe supervisarse cuidadosamente debido :( á que en mucha cantidad,- los -f-lóculos tienden a romperse conforme de nuevo adquieren una carga. En esta situación, los productos químicos para los tratamientos de aguas residuales han sido absolutamente desperdiciados, y las aguas residuales deben ser tratadas de nuevo antes de liberarlas a una corriente efluente o descargadas como aguas residuales que no cumplen con la norma.

Adicionalmente, en muchos sistemas de aguas residuales, el pH de la corriente de agua residual deber ser modificado a un nivel aceptable por la adición de productos químicos catiónicos o aniónicos en la corriente aguas residuales y frecuente prueba de niveles de pH del efluente para mantener un balance adecuado de pH. i .

A fin de balancear adecuadamente los aditivos químicos requeridos para tratar la corriente de aguas residuales contaminada, los operadores de plantas típicamente realizan pruebas "jar" en donde una pluralidad de tarros o recipientes se llenan > de la corriente de aguas residuales, y cada uno se trata con un aditivo químico diferente, o en forma alterna una combinación de aditivos químicos, en cantidades diferentes. Cuando se requieren múltiples aditivos tales como coagulantes y polímeros para tratar el agua residual, una pluralidad de pruebas de tarros o pruebas jar (jar tests) se requieren para verificar diversas combinaciones de cantidades de aditivos para determinar que combinación resulta en un efluente que es aceptable para descarga del sistema. :: La cantidad necesaria -de aditivos químicos para tratar el agua residual se registra y el gasto de flujo de cada aditivo debe ser calculado con base en el gasto de flujo de agua residual al sistema de tratamiento. Una vez que se establecen los gastos de flujo adecuados, los aditivos químicos se suministran típicamente al sistema mediante bombas, que deben ajustarse para suministrar los flujos de aditivos adecuados.

Una gran dificultad de este sistema de tratamiento de aguas residuales si la corriente de alimentación de aguas residuales cambia en forma apreciable, los aditivos deben ser reajustados, de esta manera requiriendo pruebas jar adicionales. Adicionalmente, un cambio en el flujo de corriente , jen aguas residuales requiere que se ajusten las bombas, ya que la proporción de aditivos debe ajustarse proporcionalmente al flujo de la corriente de aguas residuales. Además, en muchos ambientes de fabricación, es impráctico entrenar a personal para supervisar 'la corriente de efluente, efectuar pruebas jar periódicas! y frecuentes, calcular gastos de flujo de aditivos, realizar ajustes de bombas, y. supervisar cuidadosamente los gastos de flujo de corrientes de ingreso, a fin "de mantener la operación del sistema de tratamiento. ,, .

•De acuerdo con esto, hay necesidad por una sistema de tratamiento de aguas'" residuales automatizado que sea capaz de supervisar una corriente efluente para niveles de contaminación fuera del intervalo, realizar pruebas jar, y ajustar de conformidad los gastos de flujo de aditivos . ! COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención evita los problemas ! anteriormente mencionados inherentes de la técnica ' previa al proporciona un sistema y método para tratamiento ¡de agua residual, que produce una corriente efluente dentro de un intervalo de turbidez aceptable sin necesidad por pruebas "jar" manuales costosas y consumidoras de tiempo típicamente practicadas en la especialidad. ! ': ,!' Específicamente, la invención utiliza .un controlador, por ejemplo un controlador industrial que tiene un microprocesador, memoria de datos y - una pluralidad de alimentaciones y salidas que hacen interfase con diversos componentes del sistema como ¡se establece con mayor detalle a continuación. \^ .: ÍE1 controlador se acopla operativamente, con un medidor, '.de turbidez o una pluralidad de-,"los mismos, que proporciona una señal representativa de turbidez en un punto o puntos en la corriente de efluente, para determinar si la corriente efluente está dentro de una turbidez aceptable.

Una pluralidad de bombas se proporciona' para suministrar una pluralidad de aditivos químicos a la corriente de aguas residuales, para controlar su turbidez. Cada bomba se acopla operativamente al controlador, con lo que él controlador suministra una pluralidad de señales de punto de ajuste de velocidad :de gasto de flujo para iniciar y realizar una prueba jar para determinar el adecuado balance de aditivos suministrados a la corriente de aguas residuales para producir la mejor lectura de turbidez.

Otras características, objetos y ventajas de la presente invención serán aparentes de la descripción detallada de las modalidades preferidas aquí anexas a continuación y tomadas en conjunto con las Figuras de dibujos anexas. > BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURA DE DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema de control de aguas residuales, de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 2 es un diagrama de bloques de .,un sistema de control de aguas residuales, de acuerdo ,??? una modalidad de la presente invención: ; 1 La Figura 3 es una pluralidad de parámetros .del sistema ajustables por usuario que puede almacenarse en memoria de datos, de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

Las Figuras"- 4A-4C son diagramas de flujo ejemplares de operación del sistema, de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA O LAS MODALIDADES PREFERIDAS Ahora con referencia a las Figuras de dibujos y de acuerdo con una modalidad de la presente invención, un sistema -10 y método para tratar una corriente de aguas residuales 1 para producir una corriente efluente 2 que tiene una concentración de contaminantes inferior a un umbral predeterminado, comprende una instalación de tratamiento de aguas residuales 20 que tiene un almacenamiento o tanque de filtración de aire disuelto (DAF) 30, una entrada de aguas residuales 40 para proporcionar aguas residuales contaminadas al tanque '30, y una salida de efluente 50 para retirar aguas residuales tratadas 1 del tanque 30. Además, una pluralidad.de tubos de flóculos (o floculantes) 60 puede proporcionarse' entre la entrada 40 y el tanque 30, para mezclar las aguas residuales 1 con productos químicos de tratamiento antes de su introducción al tanque 30.

El tanque 30 puede comprender un dispositivo de flotación de aire disuelto (a continuación. DAF) para introducir burbujas de aire en las aguas residuales 1, de esta manera ayudando en la separación y flotación de sólidos coagulados a la superficie del tanque 30. Habrá de notarse que a través'- de esta especificación para propósitos de explicación clara, la presente invención se describirá en el contexto de operación dentro de una instalación de tratamiento de aguas residuales DAF. Sin embargo, la presente invención puede practicarse en conjunto con un amplio espectro de sistemas de filtración de aguas residuales tales como sistemas de sedimentación, clarificadores, separadores, tanques de compensación y semejantes, sin apartarse del alcance de la invención.

El sistema 10 además comprende un control dor 100 que tiene un, microprocesador 102, o una pluralidad de los mismos y una memoria de datos concomitantes 104, para almacenar variables de proceso. El controládor 100 además comprende una pluralidad de alimentaciones .110 para aceptar señales eléctricas de los componentes , del sistema 10 y una pluralidad de salidas 112 para suministrar señales a los componentes del sistema 10. Adicionalmente, una interfase de operador 120 puede acoplarse operativamente al controládor 100, para permitir que un usuario supervise y controle la operación del sistema como se discute más a 'continuación. El controlador 100 puede comprender uno de muchos controladores comercialmente disponibles incluyendo pero no limitados a controladores lógicos programables (PLC's = Programmable Logic Controllers) que tienen tarjetas de alimentación de salida cónfigurables, controladores * lógicos distribuidos, computadores personales o microprocesadores de propiedad, que tienen la necesarias alimentaciones y salidas paira - controlar el sistema 10. Además, la interfase dé operador 120 puede comprender una de muchas interfases de operador comercialmente disponibles que utilizan exhibidores de video, pantallas sensibles al tacto, teclados y semejantes, para permitir el control del usuario del sistema 10.

El sistema 10 ademas incluye un flujómétro o medidor de caudal 140 colocado en la linea de entrada de aguas residuales 40, capaz de medir el gasto de flujo de las aguas residuales a través, de la entrada 40. El medidor de caudal 140 puede comprender una señal .de salida de flujo 142 representativa del flujo de aguas residuales acoplado operativamente a una entrada 110 del controlador 100, con lo que el controlador 100 es capaz de supervisar el gastó de flujo de las aguas 'residuales que entran al sistema 10. Como se muestra en la Figura 2, puede proporcionarse un medidor de pH 150 próximo a la entrada 40 que tiene una salida 152 representativa del pH de la corriente de agua residual antes de tratamiento, esta salida 152 se acopla operativamente a una entrada 110 del controládor 100. Adicionalmente, un medidor de pH 150 puede colocarse próximo a la salida del efluente •5'·"·' 50, de manera tal que el controládor 100 puede supervisar el pH en la corriente de efluente.

Como mejor se ve en las Figuras 1 y 2, un medidor de turbidez 160 se proporciona en comunicación fluida con la salida del efluente 50 para medir la o claridad del efluente de aguas residuales tratadas. El medidor de turbidez 160 comprende una salida 162 representativa de turbidez como se mide por cualquiera de varias normas, incluyendo unidades de turbidez Nefelopmétricas (NTU = Nephelopmetric Turbidity Units) o 5 unidades de turbidez Jackson (JTU = Jackson Turbidity Units) acopladas operativamente a una alimentación 110 del controládor 100. Para propósito de explicación solamente, la especificación se referirá a la medida de turbidez. en NTU's. La Figura 2 ilustra una modalidad 0 alterna de la presente invención, en donde un segundo medidor de turbidez 160 se proporciona en la corriente, de aguas residuales 1 en un punto corriente abajo de los tubos de flóculos 60 pero corriente arriba de la entráda al tanque 30 para supervisar la turbidez del agua 5 residual 1 que se ha tratado en los tubos de flóculos 60, como se discutirá con mayor detalle a continuación.

El sistema 10 además» comprende una pluralidad de bombas de aditivos para suministrar cantidades dosificadas de aditivos químicos a la corriente de, agua residual 1. lia1'1 Figura 1 ilustra el sistema 10 qué"-tiene tres bombas de aditivos: una bomba coagulante 200, y un par de bombas de polímero 210. Cada bomba está en comunicación fluida con la corriente de aguas residuales 1 próxima a la entrada 40 y tubos de flóculos 60, corriente arriba del medidor de turbidez 160, con lo . que un flujo medido de coagulante y polímeros puede suministrarse a la corriente de agua residual 1. Las bombas 200 y 210 se acoplan operativamente a la salida 112 del controlador 100, que proporciona una señal eléctrica representativa de un gasto de flujo de aditivo deseado a las bombas 200 y 210, con lo que el controlador 100, puede dosificar aditivos químicos que se suministran al sistema 10, con base en la turbidez de efluente deseada u otras medidas de contaminantes. En una modalidad de la presente invención,, las bombas 200 y 210 pueden comprender bombas de desplazamiento positivo u otras bombas comercialmente disponibles, capaces de dosificar en forma precisa fluido desde un tanque , de almacenamiento (no mostrado) al- sistema 10. Las bombas 200 y 210 pueden operarse al proporcionar una salida 112 a un impulsor de frecuencia variable que a su vez varia la velocidad rotacional de la flecha de un motor eléctrico, empleado para energizar bombas 200, 210, cómo se conoce en la técnica. En forma alterna, diversas bombas dé dosificación capaces de suministrar voíúménes de fluido medidos, pueden emplearse sin apartarse del alcance de la invención.

Típicamente, la bomba de coagulante 200 puede suministrar un coagulante al sistema 10, los tubos de floculo 60 tales como sulfato de aluminio, clorhidrato de aluminio, cloruro férrico, sulfato férrico, poliamina, poli-DADMAC, clorhidrato de pólialuminio, o cualquiera de una amplia variedad de - coagulantes comerciálmén'te disponibles. En forma similar, las bombas de polímero 210 pueden suministrar soluciones catiónicas y aniónicas1 a variantes concentraciones a los tubos de flóculos 60, , de esta manera permitiendo mezclado de la corriente de aguas residuales 1 y aditivos químicos conforme la corriente 1 pasa a través de los tubos de flóculos 60 al tanque 30: Adicionalmente, puede proporcionarse una bomba de pH 220, o una pluralidad de la misma, para suministrar una solución alcalina o básica o ambas,- para equilibrar el pH de la corriente de aguas residuales. Como mejor se ve en la Figura 2, un par de bombas 220 puede proporcionarse, una en un punto en la corriente ' de agua residual 1 antes de los tubos de flóculos 60 y una en un punto corriente abajo en el tanque 30, con lo que , el pH puede ajustarse tanto antes de como subsecuente al tratamiento de la corriente de aguas residuales 1.

Habrá de-""' -notarse que mientras que la-descripción de la invención se refiere consistentemente tanto a turbidez como pH, como variables de control para el tratamiento de aguas residuales, una amplia variedad de variables de control de contaminantes puede emplearse en lugar de turbidez o pH, sin apartarse del alcance de la presente invención. Por ejemplo, la corriente de aguas residuales 1 puede supervisarse por la presencia de metales pesados o pH (alcalinidad) y pueden dosificarse aditivos correctivos apropiados a la corriente de aguas residuales 1 a través de bombas de aditivos 200 de acuerdo con el sistema 10 y el método de la invención.

Con referencia ahora a la Figura 3, se ilustra una pluralidad de parámetros de sistema 10, que pueden alimentarse al controlador 100 y almacenarse , en i la memoria de datos 102 para ajustar a la medida la operación del sistema 10 para una amplia variedad de aplicaciones de tratamiento de aguas residuales. Parámetros que pueden ser ajustados por un operador incluyen una pluralidad de tiempos en los cuales la prueba ya puede ser automática, un nivel de turbidez máximo (NTU max) que cuando se detecta por el medidor de turbidez 160, iniciará una prueba jar, un periodo de tiempo (TI) para el cual NTU max debe estar présente antes de iniciar una prueba jar, un punto de ajuste mínimo para flujo de coagulante (COAGSP1) , un punto , de ajuste máximo para flujo de coagulante (COAGSP AX) y un incremento de gasto de flujo para coagulante (COAGINC) . En forma adicional, parámetros análogos pueden ajustarse para cada aditivo adicional empleado en el sistema ,10. 1 Solo para propósitos de ejemplo, las Figuras 3 y ,4 asumen el uso de un solo aditivo coagulante y un par de aditivos de polímero. De acuerdo con esto, pueden alimentarse los siguientes parámetros al controlador 100 por un operador para cada uno del polímero #1 y el polímero #2, respectivamente: puntos de ajuste de gasto de flujo mínimo de polímero (POLY1SP1, POLY2SP1) , puntos de ajuste de gastos de flujo máximo de polímero (POLY1SPMAX, POLY2SPMAX) y un incremento en velocidad de flujo por cada polímero (POLY1INC, POLY2INC) . Habrá de notarse que los gastos de flujo ajustados por un operador pueden especificarse por ejemplo como un gasto de flujo de partes por millón (ppm) . Estos ajustes de gasto:, de flujo pueden ser regulados en escala por el controlador 100 para proporcionar una salida a las bombas 200, 210, y 220 que es representativa del número de partes por millón selecto con base en el gasto de flujo de las, aguas residuales que entran al sistema 10, como se lee por íél transmisor de flujo 140. Al especificar estos parámetros el operador puede lograr una prueba jar utilizando el sistema y método de la invención que son muy superiores a las pruebas jar convencionales, como se detallará a continuación.

Como un ejemplo de parámetros que ·. pueden proporcionarse mediante interfase de operador 120, .100 por ciento de solución coagulante puede suministrarse' a un punto de ajuste de gasto de flujo mínimo (COAGSP1) de 50 partes por millón (ppm) , un máximo (COAGMAX) de 100 ppm, y un incremento (COAGINC) de 10 ppm. Similarmente, .05 % de solución de polímero aniónico #1. puede proporcionarse a un punto de ajuste de gasto de flujo mínimo (POLY1SP1) de 8 ppm, un máximo (POLYl AX) de 18ppm, y un incremento (POLY1INC) de 2 ppm. Finalmente, una solución .05% de polímero catiónico #2 1 puede proporcionarse a un punto de ajuste de gasto de flujo mínimo (P0LY2SP1) de 8 ppm, un máximo (P0LY2MAX) de 26 ppm, y un incremento (P0LY1INC) de 2 ppm. Se entenderá que los parámetros anteriores son para propósitos de explicación y ejemplo solamente, y de ninguna manera habrán de considerarse como limitantes de la invención.

Ahora con referencia a las Figuras 4A-4C, una corriente de aguas residuales 1 puede tratarse en forma eficaz por el sistema 10 al conducir las siguientes operaciones del sistema 10. El inicio y conducción de una prueba jar para gastos de flujo de aditivo coagulante se ilustra en las Figuras 4A-4C "mostrado como el proceso 400. Las etapas en los procesos aquí descritos se realizan primordialmente a través , de la aplicación de instrucciones de programación que se ejecutan en el controlador 100, en respuesta a variables de procéso medidas suministradas al controlador 100 a través de sus alimentaciones 110 e interfase de operador 120.

Inicialménte, en todo tiempo el flujómetro o medidor de caudal 140 proporciona señales de flujo 142 al controlador 100, para permitir que el controlador 100 ajuste en forma continua los gastos de suministro de aditivo de las bombas 200, 210, a los gastos de aditivo actuales ajustados para el gasto de. flujo de la corriente de aguas residuales 1. Como un ejemplo, si el gastó de flujo de la corriente de aguas residuales 1 aumenta 10%, los puntos de ajuste de gasto de flujo de las bombas 200, 210 y 220 igualmente cada uno incrementará al diez por ciento para compensar el volumen incrementado dé aguas residuales. De esta manera, cada bomba 200, 210 y 220 suministra su aditivo respectivo al sistema 10 en ; el punto de ajuste predeterminado que se regula por el gasto de flujo de aguas residuales al suministrar salidas apropiadas 112 a las bombas. Para propósitos de ejemplo, el punto de ajuste de gasto de flujo de la bomba de coagulante 200 puede almacenarse en un registro de datos en el controlador 100 con- el nombre del sitio "COAGSP" . Similarmente, las bombas de polímero #1 y polímero #2 210 pueden tener registros de punto de ajuste de gasto de flujo tales como "POLY1SP" y "P0LY2SP" respectivamente. Mientras que estos puntos de ajuste de gasto de flujo serán referidos a través de la especificación, pueden ser reemplazados con cualquier terminología conveniente y no limitan el sistema y método de la invención aquí descritos .

La turbidez igualmente se. supervisa en forma continua, ya sea por un solo medidor de turbidez 160 en la corriente efluente 2 como se ilustra en la Figura 1, o en forma alterna por un par de medidores de turbidez 160, uno en la corriente efluente 2 y uno colocado entre, los tubos de flóculos 60 y el tanque 30. Inicialmente, el controlador 100 se suministra con un umbral de turbidez predeterminado, NTÜ max, que se alimenta a través de la interfase de operador 120. Cuando la turbidez como ¡ se mide por el medidor de turbidez 160 próxima a la corriente efluente 2 excede NTU max para un periodo de tiempo predeterminado TI, se inicia el proceso de prueba jar, como se ilustra en la etapa 401. Tanto NTU max cómo TI pueden ajustarse por un operador, alimentando valores apropiados a través del uso de interfase de operador 120. Adicionalmente, la prueba jar también puede realizarse a intervalos de tiempo predeterminados establecidos por 'un operador a través de la interfase del operador 120 o por un inicio manual a través de la interfase del operador 120.

Una vez que se inicia el proceso de prueba jar, el controlador 100 proporciona un punto de ajuste-de gasto de flujo de bomba de coagulante (C0AGSP1), como una salida 110 a la bomba de coagulante 200 y también proporciona un polímero #1 a un punto de ajuste de gasto de flujo de bomba inicial (POLY1SP1) . El controlador 100 también deja de proporcionar otros aditivos al sistema 10, de esta manera proporcionando una línea base inicial de aditivos de la cual progresa. Adicionalmente, ' el controlador 100 almacena los ajustes de gasto de flujo para cada aditivo en un registro de almacenamiento, mostrado en la Figura 4A como COAGFLOWRATE y POLY1FLOWRATE respectivamente. En forma adicional, · la lectura de turbidez se almacena en un registro separado, NTUprUeba que. indica un nivel de turbidez de línea , base para la prueba jar. Estos registros de almacenamiento solo serán sobrescritos cuando el proceso de la prueba jar encuentra una mejor lectura de turbidez conforme avanza la prueba, lo que se detallará aún más . a continuación.

El controlador 100 a continuación incrementa el punto de ajuste de gasto de flujo del polímero #1 por la cantidad POLY1INC como se establece por un operador a través de la interfase 120, y lo almacena en el registro de gasto de flujo de bomba de polímero #1 POLYISP (Etapa '408) . El controlador 100 a continuación prueba de nuevo la turbidez para determinar el resultado del aditivo adicional de polímero #1. Si la lectura de turbidez NTU es menos que la lectura de turbidez de línea base NTUprUeba menos una reducción de turbidez umbral NTUumbrai, entonces el nuevo gasto de flujo de polímero #1 se almacena en POLY1FLOWRATE, la nueva lectura de turbidez se almacena en TUprueba como una línea base y el proceso continua. Hay que notar que en la modalidad de la invención en donde se emplean dos medidores de turbidez 160, durante el proceso de prueba jar, se supervisa el medidor de turbidez 160 próximo a los tubos de flóculos 60, de esta manera proporcionando una indicación más inmediata de la eficacia de los aditivos en la corriente de ' aguas residuales 1, que el medidor de turbidez 160 a la salida del tanque de filtración de aire disuelto 30.

A continuación, el controlador 100 verifica para determinar si el gasto de flujo máximo de poliméro #1 se ha alcanzado al comparar P0LY1SPMAX (el gasto de flujo máximo de polímero #1) con P0LY1SP (el gasto de flujo actual de polímero #1) . Si el gasto de flujo máximo de-- olímero #1 no se ha alcanzado, "*el controlador 100 regresa a la etapa 408, de nuevo incrementando el punto de ajuste del polímero #1 y volviendo a verificar la turbidez. Este proceso continúa hasta que el polímero #1 alcanza su punto de ajuste máximo en la etapa 414, con: lo que la combinación del polímero #1 y aditivos coagulantes se verifican en conjunto como se establece en la Figura 4B. ¦· ' En la etapa 416, el polímero #1 se proporciona en su punto de ajuste de gasto de flujo inicial P0LYSP1, y el punto de ajuste de gasto de flujo de coagulante (COAGSP) se incrementa a través de cada iteración sucesiva por COAGINC (etapa 418) y de nuevo se lee ! la turbidez NTU, para determinar si ha mejorado mayor que la cantidad umbral NTUumbrai- (Etapa 420) . Si la turbidez ha mejorado lo suficiente, el punto de ajuste del coagulante actual COAGSP se almacena en COAGFLOWRATE, el punto de ajuste actual de polímero #1 POLY1SP se almacena i en POLY1FLOWRATE, y la lectura de turbidez reducida NTU se almacena en NTUprUebaf como se ve en la etapa 422. Si' la turbidez no ha mejorado, el controlador 100 regresa a la etapa 418, de nuevo incrementando el punto de ajuste de gasto de flujo del coagulante. Como puede verse fácilmente de este proceso, solo los puntos de ajuste de gasto de flujo qué'"" producen las más bajas (mejorás )'*-¦ lecturas de turbidez, se almacenan en los registros FLOWRATE, de esta manera guardando los ajustes de gasto de flujo aditivos que producen la más baja turbidez.

Como se ve en la etapa 424, si el gasto de flujo de coagulante no ha alcanzado su punto de ajuste máximo COAGMAX, entonces el proceso regresa a la etapa 418, con lo que el punto de ajuste de gasto de flujo de coagulante de nuevo se incrementa por COAGINC y ' la turbidez se vuelve a probar. Si el punto de ajuste;' de gasto de flujo de coagulante COAGSP' ha alcanzado su máximo, entonces deben ocurrir varias condiciones, como se muestra en las etapas 426 y 428. Inicialmente, 1 el punto de ajuste de gasto de flujo de coagulante COAGSP se reajusta a su velocidad inicial COAGSP1. A continuación, el punto de ajuste de gasto de flujo de polímero #1 (P0LY1SP) se . incrementa por POLY1INC, y siempre que el punto de ajuste de gasto de flujo de polímero #1 (P0LY1SP) no ha excedido el máximo POLY1MAX, el proceso regresa a la etapa 418, de manera tal que cada punto de ajuste · de gasto de flujo coagulante se combina con cada punto de ajuste de gasto de flujo de polímero #1 y la turbidez se verifica en cada caso. Como antes, cuando ha mejorado la turbidez NTU sobre una cantidad umbral TUumbrai/ el punto dé ajuste de gasto de flujo de coagulante "(COAGSP) y el punto de ajuste de polímero #1 (P0LY1SP) ambos se almacenan en sus registros de gasto de flujo respectivos COAGFLOWRATE y P0LY1FL0WRATE para indicar la mejor combinación de aditivos. Como se ve en la etapa 428, en donde el punto de ajuste de gasto ' de flujo de polímero #1 alcanza su máximo (P0LY1MAX) , la prueba procede a sus etapas de " proceso final como se detalla en la FIGURA 4C.

Finalmente, el aditivo polímero #2 se prueba en conjunto con coagulante y polímero #1, para determinar que combinación aditiva produce el sistema de turbidez más baja 10. Como se ve en la etapa 430 el coagulante y polímero #1 se proporcionan en sus puntos de ajust de gasto de flujo óptimos previamente determinados, COAGFLOWRATE y POLY1FLOWRATE . respectivamente..; A continuación, en la etapa 432, el polímero #2' se proporciona a su punto de ajuste de gasto de flujo inicial POLY2SP y se vuelve a probar de nuevo la turbidez (etapa 434) . Si el resultado de la prueba es una mejor lectura de turbidez (menos el umbral de turbidez NTUumbrai) r entonces el punto de ajuste de gasto de flujo de polímero #2 se almacena en P0LY2 FLOWRATE y. la lectura de turbidez NTU se almacena en NTUprueba como se muestra ' en la etapa 436. Si la lectura de turbidez no es mejor que NTUprueba * el punto de ajuste de gasto de flujo del polímero #2 P0LY2SP se incrementa por P0LY2INC como ' se muestra en la etapa 440, y la prueba de turbidez se repite. De esta manera, cada punto de ajuste de gasto de flujo del polímero #2 se prueba con la mejor combinación de coagulante y polímero #1 para encontrar la combinación óptima de aditivos, para producir los más bajos niveles de turbidez. , t Como mejor se ve en la etapa 438, una vez que el punto de ajuste de gasto de flujo de polímero #2 alcanza su máximo, POLY2SPMAX, cada bomba de aditivo , se ajusta al punto de ajuste de gasto de flujo que produce las mejores lecturas de turbidez a través de la prueba. De acuerdo con esto, el coagulante se ajusta ,' a COAGFLOWRATE, el polímero #1 se ajusta a POLY1FLOWRA E y el polímero #2 se ajusta a POLY2FLOWRATE. En este punto, la prueba jar está, completa, etapa 444. El sistema 10, de nuevo corre en forma normal, esperando el inicio de una nueva prueba jar, bajo las condiciones establecidas en la etapa 401. Una vez que se completa la prueba jar, el medidor de turbidez a la salida del tanque DAF 30 se supervisa para niveles de turbidez que puedan disparar inicio automático de una prueba jar.

El proceso de prueba jar descrito anteriorménte puede repetirse para tantos aditivos como sea necesario para una aplicación de sistema de tratamiento de aguas -residuales 10 dada. En el sistema" 10 ilustrado en la' Figura 2, el proceso de prueba jar también puede incluir primeras y segundas bombas de pH 220 según se desee. En esta modalidad de la invención, una vez que se encuentran los puntos de ajuste de gasto de flujo óptimos de coagulante y polímero #1 y polímero #2, cada bomba: de pH se prueba a través de un número seleccionable por operador de incrementos, para determinar gastos de flujo . de pH óptimos. De esta manera, el sistema 10 permite' una serie de pruebas jar programables y configurables, realizadas sin necesidad por extracción actual de fluido del sistema o por la necesidad de tener que un operador realice múltiples pruebas de turbidez y cálculos de gastos de flujo. En forma alterna, la operación de las bombas de pH puede ser controlada por operación de un controlador 100, salida. 112 para proporcionar un pH, de efluente 2 dentro de un intervalo predeterminado independientemente de la operación de las bombas de .coagulante 200 y polímero 210. Habrá de notarse que: en algunas aplicaciones puede ser necesario determinar un adecuado ajuste de pH durante el procedimiento de prueba jar 400. En estas aplicaciones, el pH puede probarse en conjunto con aditivos óptimos como se determina por' la prueba jar 400. Además, en una forma análoga a los aditivos de polímero y coagulante, un usuario puede especificar gastos de fluj'ó" de aditivo de ' pH máximos"' y mínimos así como incremento de gastos de flujo en los cuales se prueba el pH.

En una modalidad alterna de la presente invención, en donde un primer y segundo medidores ' de turbidez 162 se emplean como se muestra en la Figura 2, el controlador 100 utiliza la lectura de turbidez del medidor de- turbidez 160 colocado próximo al efluente 2 para iniciar pruebas jar, pero utiliza la lectura de turbidez del medidor de turbidez 160 colocado entre tubos de flóculos 60 y el tanque 30 para conducir la prueba jar. Esta modalidad de la invención proporciona una retroalimentación · de turbidez mucho más rápida que utilizar un medidor de turbidez solo 160..

.Mientras que la presente invención se ha mostrado y descrito aquí en lo que se considera como , su modalidad preferida, ilustrando los resultados y ventajas frente a la técnica previa obtenida a través de / la presente invención, la invención no se limita a estas modalidades específicas. De esta. manera, las formas :: de la presente invención mostradas y descritas aquí habrán de tomarse como ilustrativas solamente y otras modalidades pueden seleccionarse sin apartarse del alcance de la presente invención, como se establece ' en las reivindicaciones aquí anexas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema pára tratar una corriente , de aguas residuales para producir una corriente efluente, caracterizado porque .comprende: un dispositivo 'de medición' "de flujo, para medir" el gasto de fiujo cié l'as aguas residuales que entran al sistema; una . pluralidad de bombas para suministrar una pluralidad de aditivos químicos a gastos de flujo variables a la corriente. de aguas residuales en una pluralidad de puntos; un primer medidor de turbidez colocado en la corriente de aguas residuales, corriente abajo de los aditivos químicos, para supervisar la claridad de la corriente de aguas residuales; y un controlador para supervisar el gasto de flujo de la corriente de aguas residuales y variar proporcionalmente los^ gastos de flujo de los aditivos químicos .

2. Un sistema para tratar una corrientei de aguas residuales para producir una corriente efluente de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque ' . . ¦ i' comprende: una bomba de coagulante que tiene un gasto de flujo variable para suministrar un coagulante' a la corriente de aguas residuales; y cuando menos una' bomba de polímero que tiene un gasto de flujo variable para suministrar un polímero a la corriente de aguas residuales .

3. Un sistema para tratar una corriente.. de aguas residuales para producir una corriente efluente, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porgue comprende: un segundo medidor de turbidez colocado én la corriente efluente para supérvisar la claridad del efluente.

4. Un sistema para trata una corriente de aguas residuales para producir una corriente efluente de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque comprende: una salida del segundo medidor de turbidez, representativa de la claridad de efluente acópláda operativamente a una alimentación del controlador,' con lo que una salida que excede un umbral predeterminado provoca que el controlador inicie una prueba jar (jar test) .

5. Un sistema para tratar una corriente de aguas residuales para producir una corriente efluente,, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende: una salida del primer medidor de turbidez representativo de la claridad de efluente acoplado operativamente a una entrada de controlador, con lo que la salida es representativa de la turbidez de una corriente de aguas residuales tratadas.

6. Un sistema para tratar una corriente de aguas residuales para producir una corriente efluente, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende: una pluralidad de tubos de floculante a través de los cuales se pasa la corriente de aguas residuales, en donde los aditivos químicos se suministran al sistema en los tubos dé floculante. ""' ·,:a?·

7. Un sistema para tratar una corriente de aguas residuales de conformidad con la reivindicación ,6, caracterizado porque el primer medidor de turbidez se coloca corriente abajo de los tubos de floculante.

8. Un sistema para tratar una corriente de aguas residuales para producir una corriente efluente1 de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende: al menos un medidor de pH en comunicación fluida con la corriente de aguas residuales que tiene una salida representativa del pH de la corriente de aguas residuales acoplada operativamente al controlador; y cuando menos una bomba de suministro de aditivo de pH para suministrar una solución acídica o alcalina a la corriente de aguas residuales en respuésta al medidor de PH. i

9. Un método para tratar una corriente; de aguas residuales para producir una corriente efluente que tiene una turbidez dentro de un intervalo aceptable predeterminado, que utiliza un " controlador con ^una interfase de operador, un medidor de turbidez que tiene una salida acoplada operativamente con una entrada . del controlador, y una pluralidad de bombas de aditivo controladas por el controlador para suministrar una pluralidad de aditivos de tratamiento químico a ; la corriente de aguas residuales, que c'omprende las' etapas de: a.) supervisar la turbidez de la corriente efluente; b. ) iniciar una prueba jar, en donde la turbidez de ! la corriente efluente es mayor que un umbral predeterminado, la prueba jar comprende las etapas de: i.) suministrar un primer aditivo de la corriente de aguas residuales a un punto de ajuste de gasto de flujo inicial;' ii.) suministrar un segundo aditivo a la corriente de aguas residuales a un punto de ajuste de gasto de flujo inicial; iii.) detener * el suministro de todos los aditivos a la corriente de aguas residuales; iv.) almacenar la medición de turbidez actual en un registro de almacenamiento de datos de turbidez y almacenar ' el primer y segundo gastos de flujo de aditivo en registros de gastos de flujo respectivos; v.) incrementar el gasto de flujo del primer aditivo, por una cantidad predeterminada; vi.) supervisar la turbidez corriente' de la corriente de efluente; vii.) cuando la turbidez corriente es menor que la turbidez guardada en el registro de almacenamiento de datos "de turbidez, guardar la lectura de turbidez actual en el registro de almacenamiento de datos de turbidez, guardar el primer gasto de flujo de aditivo en el primer registro de almacenamiento de datos de aditivo y regresar a l etapa b.) v.); viii.) cuando la turbidez actual es mayor que!; la turbidez guardadar'-i:'én el registro de almacén-amiento '-de -datos de turbidez, regresar a la etapa b.) v.) a menos de que el primer gasto de flujo de aditivo es mayor que o igual a un gasto de flujo, máximo predeterminado para el primer aditivo; ix.) cuando el primer gasto , de flujo aditivo es mayor que o igual a un gasto de flujo máximo predeterminado para el primer aditivo, suministrar el primer aditivo en.su gasto de flujo inicial y repetir 'las etapas v.) a ix.) por cada uno de la pluralidad de aditivos de tratamiento químico; y c.) suministrar cada uno de la pluralidad de aditivos a los gastos de flujo almacenados en sus registros de gastos de flujo i respectivos.

10. Un método para tratar una corriente de aguas residuales para producir una corriente efluente de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la etapa b.) ii.) comprende: especificar un punto de ajuste de gasto de flujo inicial, una cantidad de incremento de gasto de flujo y un punto de ajuste de gasto de flujo máximo por cada aditivo.

11. Un método para tratar una corriente 'de aguas residuales para producir una corriente efluente de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque comprende la etapa de: suministrar la pluralidad de aditivos a la corriente de aguas residuales a sus puntos de ajuste de ""gasto de flujo inicial respectivos" excepto por el aditivo cuyo punto de ajuste de gasto de flujo se incrementa. ·

12. Un método para tratar una corriente de aguas residuales de conformidad con la reivindicación :10, caracterizado porque la etapa b) comprende: iniciar una prueba jar al recibir una solicitud de operador a través de la interfase del operador.

13. Un método para tratar una corriente de aguas residuales de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la etapa b) comprende: iniciar una prueba jar a intervalos predeterminados, que se suministra al controlador a través de la interfase del operador.'

14. Un método para tratar una corriente de aguas residuales de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la etapa b) comprende: iniciar una prueba jar, al recibir una solicitud de operador a través de la interfase del operador.

15. Un método para tratar una corriente de aguas residuales de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la etapa b) comprende: cuando ¡ la turbidez actual es menor que la turbidez guardada en' el registro de almacenamiento de datos de turbidez menos un umbral de mejora de turbidez predeterminado, guardar, la lectura de turbidez actual -en el registro de almacenamiento" de datos ""de turbidez, guardar' el ga'sto' de-flujo del primer aditivo en el registro de almacenamiento de datos del primer aditivo y regresar a la etapa b.)