MXPA01003215A - Tanque de tratamiento de agua residuales con compuertas de influente y zona de reaccion previa con una porcion inferior volteada hacia fuera. - Google Patents

Abstract

Un tanque de tratamiento de aguas residuales con compuertas de influente (24) y zona de reaccion previa con una porcion inferior volteada hacia fuera. El influente pasa sobre las compuertas de influente (24), las cuales introducen turbulencia, ocasionando aireamiento, y reduciendo la velocidad de flujo. A medida que el influente fluye hacia fuera del alojamiento (20) de la compuerta de influente, se reduce ademas la velocidad de flujo por el contacto con la superficie del agua residual en la cuenca, y el flujo de influente se dirige lateralmente por el fondo (30) de la compuerta de influente. Un director (34) de la zona de reaccion previa, separado del fondo (42) de la cuenca, encierra al alojamiento (20) de la compuerta de influente, y utiliza una porcion inferior volteada hacia fuera, o aleta (38), para reducir adicionalmente la velocidad de flujo y mejorar el flujo laminar. Esto da como resultado una alteracion minima del manto del fango asentado, permitiendole actuar como un filtro biologico natural, lo cual a su vez da como resultado un sobrenadante superior.

Description

TANQU E DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES CON COM PUERTAS DE INFLUENTE Y ZONA DE REACCIÓN PREVIA CON G V . U NA PORCIÓN I N FERIOR VOLTEADA HACIA FUERA 5 CAMPO TÉC NICO Esta invención se refiere a un tanque de tratamiento de aguas residuales con compuertas de influente (para crear un flujo turbulento y reducir la velocidad del flujo del influente) y un director 10 de zona de reacción previa teniendo una porción inferior volteada hacia fuera. El director de la zona de reacción previa ocasiona un flujo laminar del influente por debajo de un manto de fango sedimentado para evitar la alteración del manto, permitiendo así que el manto funcione como un filtro y de cómo resultado un 15 sobrenadante más claro q ue en tanques convencionales. Las instalaciones de tratamiento de aguas residuales juegan un papel importante en la sociedad . Ya q ue las poblaciones urbanas y rurales continúan creciendo, sin embargo, estas instalaciones se han sobrecargado enormemente y son incapaces de satisfacer las 20 demandas colocadas en ellas. Estas demandas elevadas ocasionan que muchas plantas de tratamiento de aguas residuales actuales operen cerca o su capacidad. Además, muchas instalaciones de tratamiento originalmente fueron construidas hace décadas, y utiliza tecnolog ía q ue actualmente está fallando. La falla o instalaciones de 25 tratamiento inadecuadas posee un aspecto am biental, especialmente en vista de los estándares ambientales municipales, estatales y federales enormemente severos. Debido a la naturaleza obvia de las instalaciones de tratamiento de aguas residuales, estas instalaciones por lo general han sido construidas lejos de las fuentes de aguas negras para reducir al mínimo la exposición a áreas pobladas. Como resultado, se necesitan lineas largas de aguas residuales para conectar las plantas de tratamiento a fuentes de aguas negras. Sin embargo, la naturaleza ácida, corrosiva y séptica de las aguas residuales, incluyendo gas de sulfuro de hidrógeno, el cual existe naturalmente durante el proceso de tratamiento de aguas residuales, ocasiona la interrupción y falla de tuberías largas de aguas negras. Para mitigar estos problemas, muchas áreas han decidido ya sea construir más instalaciones de tratamiento o incrementar la eficiencia de instalaciones existentes. Sin embargo, la construcción de nuevas instalaciones puede ser bloqueada por aquellos quienes tienen miedo del impacto negativo de dicha instalación muy cerca de áreas urbanas o rurales, tales como la emanación de olores desagradables, y el riesgo potencial de derrame de aguas residuales no tratadas. El incremento de la eficiencia de plantas existentes puede ser a gran costo, y también posee el riesgo de interrumpir el servicio actual. Con el fin de incrementar la eficiencia, y reducir los costos al consumidor, muchas áreas han privatizado los servicios de áreas residuales. Sin embargo, como cualquier negocio, estas plantas privadas de aguas residuales deben ser económicamente viables, y se enfrentan a costos de mantenimiento, energía, y otros costos, los cuales reducen los beneficios e impiden el crecimiento del negocio.

El rápido desarrollo y crecimiento de la población de países del tercer mundo también poseen un riesgo de sanidad y de salud importante, ya que las necesidades de las aguas residuales no pueden ser satisfechas por los servicios actuales. Por lo tanto, estas áreas especialmente tienen la necesidad de plantas de tratamiento de aguas residuales altamente eficientes, de bajo costo.

TÉCNICA ANTERIOR La patente de E. U. A. 5,302,289 de McCIung, y otros, describe una instalación de tratamiento de aguas residuales teniendo una entrada, en donde existe una pluralidad de estructuras anguladas hacia abajo en un tubo de descenso. La patente de E. U. A.4,230,570 de Irving describe un aireador teniendo una entrada con una dirección descendente y hacia fuera en el fondo, y aire de entrada adyacente provisto por un múltiple. La patente de E. U. A. 5,051,213 de Weske describe un método y un aparato para mezclar fluidos, el cual incluye partículas muy finas que están adyacentes a las entradas de gas. La patente de E. U. A. 4,162,971 de Zlokarnik y otros, describe el uso de elementos de deflexión para mezclar líquidos y gas. La patente de E. U. A. 4,081,368 de Block y otros, describe el uso de divisiones al tresbolillo para el tratamiento de aguas residuales. La patente de E. U. A. 4,505,820 de Eertink describe el uso de múltiples birreactores separados para el tratamiento de aguas residuales. La patente de E. U. A. 4,705,634 de Reimann y otros, describe el mezclado de aguas residuales y fango activado en presencia de partículas portadoras para microorganismos. La patente de E. U. A. 4,136,023 de Kirk y otros, describe un aparato para el tratamiento de aguas residuales en donde el agua residual oxigenada es recibida a través de una aleta ajustable. La patente de E. U. A. 5,188,400 de Baxter, Sr., describe una planta de tratamiento de líquido residual, que incluye aireación para líquido que fluye hacia abajo, boquillas de aire y una sección cónica.

La patente de E. U. A. 3,804,255 de Speece describe un aparato de contacto de gas de recirculación para material residual, el cual incluye un miembro de cono de conducción de flujo descendente y un inyector de burbuja. La patente de E. U. A. 4,421,648 de Besik describe un tanque de reacción individual en un solo sistema de fango de crecimiento suspendido que incluye una sección de salida con forma cónica. La patente de E. U. A. 4,452,701 de Garret y otros, describe una cámara amortiguadora con fondo abierto por arriba de una cámara con la parte superior abierta con una salida cónica. Por lo tanto, es un objeto de esta invención proporcionar métodos y aparatos para un sistema de tratamiento de aguas residuales, teniendo compuertas de influente y una zona de reacción previa con una porción inferior volteada hacia fuera para obtener resultados de tratamiento terciario (por lo menos en ciertos campos 5 de uso) de una instalación de tratamiento secundaria utilizando un solo tanque. A este respecto, usualmente se entiende que el tratamiento primario incluye procesos de sedimentación y anaeróbicos, usualmente se entiende que el tratamiento secundario incluye procesos aeróbicos, y usualmente se entiende que el C 10 tratamiento terciario incluye filtración. Es otro objeto de esta invención proporcionar métodos y aparatos para sistemas de tratamiento de aguas residuales de alta eficiencia, y de bajo costo. Es otro objeto de esta invención proporcionar un proceso y un 15 aparato que substancialmente reduzcan la producción de fangos cloacales. Es otro objeto más de esta invención proporcionar un proceso y C aparato que reduzca el consumo de energía disminuyendo el número de bombas y sopladores necesarios para la operación. 20 Es otro objeto más de esta invención proporcionar un aparato con partes en movimiento mínimas. Es otro objeto de esta invención proporcionar tales métodos y aparatos que combinen procesos para eliminar la necesidad de múltiples componentes de etapa, eliminado asi los olores, 25 mantenimiento y requerimientos de terreno, y otros costos asociados con sistemas de aguas residuales complejos de etapas múltiples. Es otro objeto más de esta invención proporcionar métodos y aparatos que dan como resultado una remoción de más nutrientes y químicos que los sistemas de aguas residuales previos. 5 Es otro objeto de esta invención proporcionar métodos y aparatos que sean simples en construcción y operación, de manera que los malos funcionamientos puedan ser fáciles y rápidamente diagnosticados para reducir los costos de reparación y mantenimiento. C 10 Es otro objeto más de esta invención proporcionar métodos y aparatos que sean escalables, de manera que se puedan utilizar múltiples plantas descentralizadas más pequeñas en lugar de plantas centralizadas grandes, grandes tuberías, que permita la dispersión geográfica de dichas plantas y la reducción de flujos pico de efluente 15 en áreas particulares. Es otro objeto de esta invención proporcionar métodos y aparatos que permitan la construcción de plantas de capacidad C particular utilizando hasta un 50% menos de terreno. Es otro objeto más de esta invención proporcionar métodos y 20 aparatos que puedan ser operados con menos mano de obra. Es otro objeto de esta invención proporcionar métodos y aparatos que permitan múltiples plantas modulares con flujo influente continuo y una decantación intermitente para permitir que el ambiente se recupera entre las decantaciones, y permitir múltiples 25 decantaciones al tresbolillo, de manera que las instalaciones de efluente comunes solamente necesitan tener la capacidad de manejar uno o dos (o más, pero menos que todos) módulos a la vez. Es otro objeto más de esta invención proporcionar métodos y aparatos que puedan ser fácilmente actualizables para cuencas de tamaño apropiado existentes. Es otro objeto de esta invención proporcionar métodos y aparatos que desnitrifiquen el sistema a través de procesos tanto aeróbicos como anaeróbicos para evitar floraciones algales.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Estos y otros objetos se logran a través de un dispositivo para tratar influente que incluye una cuenca con un alojamiento de compuerta de influente en la cuenca para recibir el influente. Las compuertas de influente están montadas dentro del alojamiento de la compuerta de influente, de manera que el influente fluye sobre las compuertas de influente, crear un flujo turbulento y aireación en el efluente, y reducir la velocidad de flujo del influente. Un fondo de compuerta de influente está montado en la cuenca por abajo del alojamiento de la compuerta de influente, de manera que el influente que sale de la porción de fondo del alojamiento de la compuerta de influente es dirigido lateralmente. Un director de zona de reacción previa teniendo una porción inferior volteada hacia abajo está montado a la cuenca y por lo menos parcialmente encierra el alojamiento de la compuerta de influente. El director de zona de reacción previa define una zona de reacción principal dentro de la cuenca, pero fuera del director de zona de reacción previa, y la porción inferior del director de zona de reacción previa está separada del fondo de la cuenca y define una zona de contacto entre la porción inferior y el fondo de la cuenca. El director de zona de reacción previa reduce la velocidad de flujo del influente y dirige el flujo de dicho influente en una forma laminar a través de la zona de contacto y hacia la zona de reacción principal , de manera que el efluente evita la alteración de cualquier fango asentado en la zona de reacción principal y permite la formación de un sobrenadante. El influente no altera el fango asentado y es filtrado a través del fango (el cual actúa como un filtro biológico) antes de formar el sobrenadante, de manera que el sobrenadante es comparable al sobrenadante filtrado. De esta manera , el asentamiento (manto de fango de asentamiento) , procesamiento aeróbico (pasar el sobrenadante sobre las compuertas), procesamiento anaeróbico (la actividad biológica en el manto de fango de asentamiento) y la filtración (el paso del efluente a través del manto de fango de asentamiento para formar el sobrenadante) todo se realizan en una sola cuenca. Esta invención substancialmente reduce la producción de fangos cloacales y el consumo de energía a través de sistemas de tratamiento de aguas residuales, utilizando un proceso no mecánico que utiliza menos bombas y sopladores que un sistema de tratamiento de aguas residuales convencional , y utiliza un mínimo de partes en movim iento . Reduce el tamaño de la planta, y por lo tanto reduce los requerimientos de terreno, en aproximadamente hasta un 50% de aquel de las instalaciones de tratamiento de aguas residuales convencionales, y requiere sólo de aproximadamente 6 meses a 1 año de tiem po para el diseño y construcción. Esta invención también requiere de menos mano de obra y mantenimiento debido a menos componentes. Además, ya que el uso de tanques sépticos está siendo restringido por reglamentos de estado y municipales, afectando tanto propiedades residenciales como comerciales, esta invención permite el reemplazo de un tanque séptico, sin tener que extender el tiempo y el dinero para conectar estas propiedades a un sistema centralizado grande, o construir una infraestructura de aguas negras completamente nuevas. Esto es particularmente ventajoso para desarrollos comerciales de pequeñas escala lejanos. Esta invención , por lo tanto , permite la construcción de plantas más pequeñas más cercanas a las fuentes de aguas negras, dando como resultado tuberías más cortas de aguas negras, las cuales permiten un tiempo residente más corto del influente dentro de las tuberías y, por lo tanto, reduce significativamente la exposición a aguas negras y la posibilidad de falla. Esta invención permite un flujo continuo del influente de aguas negras hacia un sistema de tratamiento de aguas residuales de cuenca individual. La naturaleza modular de la invención permite que se utilicen múltiples cuencas , permitiendo así la múltiple decantación al tresbolillo, de manera que las instalaciones de efluente pueden ser compartidas y no tienen que ser tan grandes como las convencionales. Esta decantación intermitente permite que el ambiente se recupere entre la decantación. El flujo del efluente viaja sobre las compuertas de efluente, creando turbulencia en el flujo y reduciendo la velocidad del flujo hacia abajo. El flujo turbulento resultante permite que el aire, en la forma de burbujas diminutas, sea mezclado en la corriente de influente, la cual inicia la aireación del flujo de influente. Estas burbujas diminutas también ocasionan una acción de reversión del flujo de influente después del contacto con la superficie de las aguas residuales en la cuenca. Esta acción de inversión reduce las velocidades descendentes, y de esta manera trabaja en conjunto con las compuertas de influente. La salida del alojamiento de la compuerta de influente está por abajo del nivel de las aguas residuales en la cuenca. Preferiblemente, existen una o más compuertas de influente ubicadas dentro del alojamiento de la compuerta de influente. Estas compuertas preferiblemente están ubicadas por arriba del nivel de aguas residuales más bajo normal dentro de la cuenca. Para utt'tizar sus propiedades de flujo turbulento/aireación, sin embargo, las compuertas también pueden ser colocadas por abajo del nivel de las aguas residuales, si se requiere de una reducción adicional de la velocidad de flujo. Aunque no utilizar ninguna compuerta cae dentro de la escala operable de la invención, se prefiere tener por lo menos una compuerta. Óptimamente , debe haber más de una compuerta instalada para lograr el efluente de mejor calidad. Las compuertas de efluente están estratégicamente separadas con la primera compuerta preferiblemente colocada aproximadamente un diámetro por abajo del elevador de influente vertical del consumo de influente . La primera compuerta óptimamente está colocada aproximadamente en donde el influente primero puede golpear la pared del alojamiento de la compuerta de influente sobre el lado opuesto del flujo de influente de entrada . Subsecuentemente, las compuertas preferiblemente pueden ser montadas en lados alternantes del interior del alojamiento de la compuerta de influente. El flujo de esta manera tendrá un movimiento hacia atrás/hacia delante horizontal a medida q ue viaja verticalmente hacia debajo de la porción de elevador del alojam iento de la compuerta de influente (el elevador de influente) . Aunque está dentro de la escala operable de esta invención tener las compuertas colocadas en muchas otras posiciones dentro del alojam iento de la compuerta de influente, las compuertas preferiblemente deben ser colocadas en una forma de zig-zag hacia abajo del elevador de influente vertical, separadas una de la otra aproximadamente por el diámetro (o anchura) del elevador. Aunque las compuertas deben ser provistas de manera que la compuerta más baja esté por arriba del nivel de aguas residuales más bajo (nivel de agua de fondo) esperado durante la operación normal . Está dentro de la escala operable de la invención que cada compuerta sea alineada a un áng ulo descendente de entre 90 y 180° a partir del plano de la pared de alojamiento de la compuerta de influente. Sin embargo, entre más grande es el ángulo, mayor es la probabilidad de desperdicio no tamizado dentro de la corriente de influente que queda atrapado en la compuerta. Por lo tanto, preferiblemente, las compuertas deben estar a un ángulo descendente mayor que 90° a partir del plano de la pared de alojamiento de la compuerta de influente. Óptimamente, las compuertas deben estar a un ángulo descendente de entre 120 y 135° a partir de plano de la pared de alojamiento de la compuerta de influente. Después de que las velocidades de flujo se reducen utilizando las compuertas de influente, la corriente de influente después fluye a través de la cuenca a través de la forma laminar a través de una porción volteada hacia fuera de la zona de reacción previa , como se describe más adelante. A medida que la corriente fluye hacia el fondo de la porción de elevador vertical del alojamiento de la compuerta de influente, la corriente encuentra el piso, o accesorio de fondo, el cual está diseñado para detener las velocidades de flujo descendente . Este accesorio de fondo preferiblemente está colocado a un nivel por debajo del nivel de las aguas residuales normal más bajo en la cuenca (producido por la igualación hidráulica normal de toda la cuenca) . Cuando el flujo de influente alcanza la superficie de las aguas residuales, la salpicadura además reduce la velocidad de flujo de influente.

El accesorio de fondo preferiblemente es un accesorio con forma de "T" estándar fijado a la base de la porción de elevador vertical del alojamiento de la com puerta de influente. Este accesorio con forma de "T" preferiblemente es de un diseño de puertos múltiples, teniendo dos aberturas para dirigir el flujo de influente en una dirección lateral , sin embargo, está dentro de la escala operable de la invención tener más o menos aberturas. Alternativamente, está dentro de la escala operable de la invención si no hay ningún accesorio con forma de "T" de fondo fijado al fondo de la porción de elevador vertical del alojamiento de la compuerta de influente. Con el fin de lograr la reducción de velocidad de flujo descendente , un disco o plataforma puede ser soportado por arriba del piso de la cuenca, preferiblemente con una espiga o algún otro soporte, directamente por debajo de la abertura de fondo del alojamiento de la compuerta de influente. En esta forma de diseño alternativa , el comportam iento del flujo no podría cambiar significativamente. Como se discutió anteriormente, el flujo de influente puede viajar a través de la porción de elevador vertical del alojamiento de la compuerta de influente, encontrando las compuertas de influente, las cuales crean un flujo turbulento y reducen la velocidad de flujo descendente. Después de hacer contacto con la superficie de las aguas residuales, las cuales están por arriba de la salida de fondo del alojam iento de la compuerta de influente , tanto la energ ía de salpicadura como la acción de inversión del flujo turbulento reduce adicionalmente la velocidad de flujo descendente . A medida que el flujo continua hacia abajo después de hacer contacto con la superficie , éste encuentra el disco o plataforma, la cual después dirige omni-direccionalmente el flujo en forma lateral , según opuesto a un accesorio con forma de "T", que dirige el flujo lateralmente a través de los puertos. Si no se utiliza ningún accesorio de fondo, entonces la base de la porción de elevador vertical del alojamiento de la compuerta de influente preferiblemente puede tener un labio de 90°, extendiéndose 360° alrededor de la salida de fondo del alojamiento de la compuerta de influente. Este labio puede actuar como un techo ascendente para ayudar en la dirección del flujo en forma lateral . Esta dentro de la escala operable de la invención no tener ningún labio, pero dicho labio es preferido para mejorar el flujo lateral fuera del alojamiento de la compuerta de influente. Si existen múltiples alojamientos de compuerta de influente dentro del director de la zona de reacción previa , entonces la superficie del disco o plataforma preferiblemente se extiende para cubrir toda el área de abertura del director de la zona de reacción previa. Está dentro de la escala operable de la invención que el disco o plataforma tenga cualquier forma geométrica , sin embargo, si solamente se utiliza un aojamiento de compuerta de influente, se prefiere que el disco o plataforma sea de la misma forma como la de la base del alojamiento de la compuerta de influente . Si se utilizan m últiples alojamientos de compuerta de influente dentro de un director de zona de reacción previa, entonces el disco o plataforma preferiblemente debe ser de la misma forma como la base del director de zona de reacción previa . Después , el flujo de influente sufre una aireación turbulenta y reducción de velocidad en el alojamiento de la compuerta de influente , la velocidad del influente es reducida adicionalmente y después dirigida a través del director de zona de reacción previa hacia la zona de reacción principal de la cuenca para tratamiento. El director de zona de reacción previa está diseñado de manera que una o más paredes crean una cámara que separa flujos de influente iniciales del resto del influente dentro de la cuenca. Esto evita que el flujo de influente inicial se mezcla con y altere la biomasa asentada de la zona de reacción principal durante las fases de asentam iento y decantación y de operación . Esto permite una operación óptima del manto de fango asentado (biomasa) como un filtro biológico natural . El director de zona de reacción previa utiliza una aleta en su base para dirigir el flujo en una forma laminar hacia la zona de reacción principal. Como resultado, las alteraciones del manto de fango asentado son reducidas al mínimo, creando así un filtro biológico denso natural (biomasa) , el cual absorbe nutrientes biológicos y químicos de la corriente de aguas negras de influente durante las fases de operación de asentamiento, y crea de esta manera un sobrenadante superior para la decantación . Además , la dirección ascendente y hacia fuera del influente permite un contacto incrementado entre el influente y la biomasa resultante, lo cual a su vez da como resultado una mayor remoción de nutrientes y químicos que en los sistemas previos.

Está dentro de la escala operable de la invención si el director de zona de reacción previa utiliza cualquier forma geométrica, sin embargo, preferiblemente debe ser ya sea rectangular, cuadrada, triangular o circular para facilitar la instalación de la aleta. El 5 director de zona de reacción previa preferiblemente está fijado al lado de la pared de cuenca principal opuesto al decantador, y situado en el centro de la anchura de la cuenca principal. Esta dentro de la escala operable de la invención si el director de zona de reacción previa es suspendido en la cuenca a través de dispositivos 10 de flotación y anclado de alguna manera, sin embargo, se prefiere que el director de zona de reacción previa sea fijado y montado a la pared de la cuenca para soporte estructural y estético. Opcionalmente, el director de zona de reacción previa debe ser montado sobre postes, fijado a la pared de cuenca opuesta al 15 decantador, a la mitad de la anchura de la cuenca, con los postes siendo fijados ya sea al fono o parte superior de la cuenca. Cuando esta configuración óptima es difícil (tal como con cuencas de fibra de C vidrio, o cuencas en donde la pared opuesta al decantador es curva o de otra manera tiene una forma irregular), entonces se prefiere 20 tener al director de zona de reacción previa fijado a la parte superior de la cuenca, o montado sobre postes , los cuales están fijados al fondo de la cuenca . La aleta del director de zona de reacción previa es un labio angulado que se extiende alrededor de todo el perímetro de la base 25 del director de zona de reacción previa . Están dentro de la escala operable de la invención que la aleta sea alineada a un ángulo hacia fuera entre 0 y 180° a partir del plano de la pared del director de zona de reacción previa. La aleta preferiblemente debe ser alineada a un ángulo hacia fuera mayor que 90° a partir del plano de la pared del director de zona de reacción previa. Óptimamente , la aleta debe ser alineada a un ángulo hacia abajo y hacia fuera de 120 a 1 35° a partir del plano de la pared de director de zona de reacción previa . Esta alineación de ángulo óptima permite el flujo laminar óptimo del influente hacia la zona de reacción principal . Esta dentro de la escala operable de la invención si el borde anterior de la aleta, en donde la aleta está conectada a la base del director de zona de reacción previa, el dentado o disparejo. Sin embargo , el borde anterior preferiblemente debe ser cuadrado. Óptimamente, el borde debe ser redondo para permitir el flujo laminar óptimo del influente , y reducir el flujo turbulento bajo la aleta. Además de reducir la turbulencia y crear flujos laminares, la aleta también agrega resistencia estructural al director de zona de reacción previa . Se ha encontrado que otros sistemas que utilizan una zona de reacción necesitan el reemplazo eventual de las paredes de la zona de reacción , ya que esas paredes tienden a fallar después de una flexión continua causada por el flujo turbulento durante las fases de aireación de la operación. Al reducir esta turbulencia , la aleta reduce las tensiones sobre las paredes del director de zona de reacción previa , y extiende la longevidad estructural del director de zona de reacción previa .

El director de zona de reacción previa encierra el alojamiento(s) de la compuerta de influente dentro de la cuenca . Ya que descansa sobre el piso de la cuenca, existe un hueco sumergido entre la aleta y el piso de la cuenca. Este hueco comprende la zona de contacto, en donde el flujo de influente inicial sale del director de la zona de reacción previa y entra en contacto con el manto de fango asentado dentro de la zona de reacción principal. Esta dentro de la escala operable de la invención si el director de zona de reacción previa comprende una sola pared estirando la anchura de la cuenca, creando así un recinto de 1 80° del alojamiento de la compuerta de influente. De esta manera, esto crea una zona de contacto de 1 80° , la cual está dentro de la escala operable de la invención. El director de zona de reacción previa preferiblemente debe rodear el alojamiento de la compuerta de influente con un mínimo de 270° de encierro, creando una zona de contacto preferida de 270° . Es óptimo que el director de zona de reacción previa completamente rodea el alojamiento de la compuerta de influente con un encierro de 360° , lo cual permite una zona de contacto óptima de 360°, y que hace uso óptimo del filtro biológico en el manto de fango asentado. Este dispositivo elimina la necesidad de un aclarador separado, cuenca de aireación y cuenca de asentamiento, ya que esta invención combina estos elementos dentro de una cuenca. La simplicidad de esta invención elimina de esta manera los olores, mantenimiento, requerimientos de terreno y otros costos asociados con otros sistemas de aguas residuales complejos de múltiples cuencas. Además, las cuencas de aireación para otras tecnologías típicamente son más grandes que los aclaradores asociados con las mismas. Esta invención permite que la cuenca actúe como un aclarador unificado y cuenca de aireación durante el ciclo de aireación cíclico, logrando asi la aclaración en la cuenca que es del mismo tamaño como la cuenca de aireación, esto elimina la necesidad de cuencas separadas, y substancialmente elimina la necesidad de líneas de regreso de fango, y sus costos asociados.

BREVE DESCRI PCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista cortada en elevación lateral de una modalidad actualmente preferida de la presente invención. La Figura 2 es un diagrama esquemático de una modalidad alternativa de la Figura 1 e incluye una plataforma opcional o disco en la base del alojamiento de la compuerta de influente. La Figura 3 es una vista en planta superior de la modalidad de la Figura . La Figura 4 es una vista cortada en elevación lateral del alojamiento de la compuerta de influente. La Figura 5 es una vista en elevación lateral parcial de la aleta del director de zona de reacción previa. La Figura 6 es una vista en elevación superior del alojamiento de la compuerta de influente y cuenca de la modalidad actualmente preferida de la presente invención .

La Figura 7 es una vista en elevación superior del alojamiento de la compuerta de influente y cuenca de la modalidad alternativa de ^ la Figura 2, por lo que el director de zona de reacción previa rodea 180° alrededor del alojamiento de la compuerta de influente. 5 La Figura 8 es una vista cortada en elevación lateral de un decantador actualmente preferido de acuerdo con la presente invención. La Figura 9 es una vista cortada en elevación extrema del decantador de la Figura 8.

MEJORES MODOS PARA LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN Los mejores modos actualmente preferidos para levar a cabo la presente invención se ilustran a manera de ejemplo en las Figuras 1 15 a 7. Haciendo referencia a la Figura 1, se muestra una modalidad actualmente preferida de la presente invención. La invención C comprende el alojamiento de compuerta de influente 20, compuertas de influente 24, fondo 30 de la compuerta de influente, y director de 20 zona de reacción previa 34 con una aleta 38, dentro de una sola cuenca 42. Los difusores de aire 46, árbol de flotación 48, decantador 50 y sobreflujo de emergencia 52 son componentes estándares de una cuenca de tratamiento de aguas residuales, y están dentro de la experiencia de los expertos en la técnica 25 seleccionar e instalar estos componentes.

El alojamiento 20 de la compuerta de influente comprende una porción de elevador vertical , una abertura 22 en la parte superior de la porción de elevador 21 , compuertas de influente 24 y un fondo 30 de la compuerta de influente . Preferiblemente , los componentes del 5 alojamiento 20 de la compuerta de influente deben hacer de cualquier producto que no sea corrosivo en la corriente de aguas residuales particular que está siendo tratada, tal como PVC, fibra de vidrio, concreto forrado (sellado) , y acero inoxidable, pero no se limita a estos materiales. Preferiblemente, la porción de elevador 10 vertical 21 del alojamiento 20 de la compuerta de influente es una tubería cilindrica . Ya que las operaciones normales de la corriente de influente usualmente tienen una cavidad de aire en la parte superior de la porción de elevador vertical 21 , está dentro de la escala operable de la invención no tener ninguna abertura 22. Sin 15 embargo, se prefiere tener, en un mínimo, una cubierta removible, que pueda ser quitada para propósitos de limpieza, mantenimiento o inspección . Óptimamente, puede existir meramente una abertura 22 c: para aireación, facilidad de limpieza, y mantenimiento e inspecciones (Figura 4). 20 Durante operaciones normales, (a corriente de influente entra a la cuenca a través del alojamiento 20 de la compuerta de influente. El flujo de influente viaja verticalmente hacia abajo sobre las compuertas de influente 24. Las compuertas de influente 24 actúan como deflectores dentro del elevador vertical 21 y crean turbulencia 25 dentro de la corriente de influente que airea el flujo de influente. Las compuertas de influente 24 preferiblemente comprenden un material no corrosivo que es apropiado para el agua residual particular que se está tratando, tal como PVC, fibra de vidrio y acero inoxidable, pero no se limita a estos materiales. Cada compuerta de influente 24 preferiblemente se fija a un ángulo descendente mayor que 90° desde el plano del alojamiento 20 de la compuerta de influente. Óptimamente, las compuertas de influente 24 deben estar a un ángulo descendente entre 120 y 135° a partir del plano del alojamiento 20 de la compuerta de influente (Figura 4). Cada compuerta de influente 24 se fija a la porción de elevador vertical 21 del alojamiento 20 de la compuerta de influente como se muestra en la Figura 4). Preferiblemente, cada compuerta de influente 24 se fija siendo colocada en una ranura dentro del elevador vertical 21, con cada ranura siendo sellada, preferiblemente con un sello de hule o pegamento (pero no se limita a estos medios) para mantener la compuerta de influente 24 en su lugar, y evitar que el efluente se fugue fura del alojamiento 20 de la compuerta de influente. Al afinar las compuertas de influente 24 de tal manera se permite que las compuertas de influente 24 sean removidas para reemplazo, o ajuste de ángulo si es necesario. Preferiblemente, cada compuerta de influente 24 tendrá un bulbo o bomba 26 fijada al extremo de la compuerta de influente 24, es decir, sobre el lado exterior del alojamiento 20 de la compuerta de influente. Este bulbo 26 evita que la compuerta de influente 24 se deslice hacia el interior del alojamiento 20 de la compuerta de influente, y junto con dicho sello de hule o pegamento, mantiene a la compuerta de influente 24 en su lugar. Alternativamente, la compuerta de influente 24 puede ser instalada y fijada al alojamiento 20 de la compuerta de influente con 5 un gozne y un mecanismo de resorte 28 puede ser fijado sobre la parte de debajo de la compuerta de influente 24, conectada al alojamiento 20 de la compuerta de influente, como se muestra en la Figura 4. Esto permitirá que la compuerta de influente 24 se abra completamente en el caso de que desperdicio o algún otro tipo de ( 10 material quede atascado dentro de la porción de elevador vertical 21 del alojamiento 20 de la compuerta de influente . Aunque el número de compuertas de influente 24 instaladas dentro del alojamiento 20 de la compuerta de influente puede variar de acuerdo con las necesidades del sistema de aguas residuales 15 particular, se prefiere tener por lo menos una compuerta de influente 24 instalada dentro del alojamiento 20 de la compuerta de influente. Aunque está dentro de la escala operable de la invención no tener C ninguna compuerta de influente 24, óptimamente, más de una compuerta de influente 24 debe ser instalada para lograr el efluente 20 de mejor calidad . Preferiblemente , cada compuerta de influente debe ser colocada en un patrón alternante, igualmente separada y extendiéndose por lo menos la mitad hacia abajo del lado de la porción de elevador vertical 21 del alojamiento 20 de la compuerta de influente , como se muestra en las Figura 1 , 2 y 4. Óptimamente , 25 la compuerta de influente 24 más superior debe ser colocada sobre el lado del elevador vertical 21 opuesto al flujo de influente inicial, como se muestra en las Figuras 1 y 2. Cada compuerta de influente 24 después preferiblemente puede ser colocada en un patrón alternante, igualmente separado del elevador vertical 21 . En operaciones normales, después de que el flujo de influente viaja sobre las compuertas de influente 24, el flujo de influente después sale de la porción de elevador vertical 21 del alojamiento 20 de la compuerta de influente. Preferiblemente, existe un fondo 30 de alojamiento de compuerta de influente fijado al extremo de fondo de la porción de elevador vertical 21 , preferiblemente comprendiendo un accesorio de tubería con forma de "T" de puertos múltiples, como se muestra en la Figura 1 . Preferiblemente , el accesorio con forma de "T" debe tener dos aberturas. Sin embargo, está dentro de la escala operable de la invención tener más o menos aberturas, para adaptarse al sistema de aguas residuales particular en operación . Haciendo referencia a la Figura 2, se muestra una modalidad alternativa en donde, en lugar de un accesorio con forma de "T", el fondo del alojamiento de la compuerta de influente tiene un labio lateral de 90° extendiéndose por lo menos parcialmente (pero de preferencia de completo) alrededor del borde del fondo de la porción de elevador vertical 21 del alojamiento de la compuerta de influente, y un disco o plataforma 41 soportado por arriba del fondo de la cuenca a través de una espiga o algún otro soporte vertical fijado al fondo de la cuenca. Preferiblemente , la superficie del disco o plataforma 41 debe ser coextensiva con la abertura de fondo del alojamiento 20 de la compuerta de influente. Preferiblemente , la forma del disco o plataforma 41 debe ser igual a la forma del fondo del alojamiento de la compuerta de influente. El director de zona de reacción previa 34 comprende una o más paredes rodeando el alojamiento 20 de la compuerta de influente para crear una cámara que separa los flujos iniciales de influente del resto del flujo dentro de la cuenca 42 , como se muestra en las Figuras 1 , 2 , 6 y 7. Preferiblemente , el director de zona de reacción previa tiene cualquier forma geométrica que permite que una aleta 38 dirigida hacia fuera sea fijada al borde de fondo del director de zona de reacción previa 34. Dichas formas geométricas incluyen una forma rectangular, cuadrada, triangular o circular, pero no está limitado a estas formas . Está dentro de la escala operable de la invención si el director de zona de reacción previa 34 comprende una sola pared estirando o ampliando la anchura de la cuenca , creando así un recinto de 1 80° del alojamiento 20 de la compuerta de influente, como se muestra en la Figura 6. El director de zona de reacción previa 34 preferiblemente debe rodear el alojamiento 20 de la compuerta de influente con un m ínimo de 270° de cierre, como se m uestra en la Figura 3. Es óptimo que el director de zona de reacción previa 34 com pletamente rodee el alojamiento 20 de la compuerta de influente con un cierre de 360°, como se muestra en la Figura 7. El director de zona de reacción previa 34 preferiblemente se fija al lado de la pared de cuenca principal 43 opuesto al decantador 50, y situado en el centro de la anchura de la pared principal de cuenca. Esta dentro de la escala operable de la invención si el director de zona de reacción previa 34 es suspendido en la cuenca 42 a través de dispositivos de flotación y se ancla de cierta manera, sin embargo, se prefiere que el director de zona de reacción previa 34 se fije y se monte a la pared de cuenca 43. Óptimamente, el director de zona de reacción previa 34 debe ser montado sobre postes, fijado a la pared de cuenca 43 opuesto al decantador 50, a la mitad de la anchura de la pared de cuenca, con los postes fijados ya sea al fondo a la parte superior de la cuenca 42. El director de zona de reacción previa 34 preferiblemente com prende una aleta 38, la cual es un labio angulado que se extiende alrededor del todo el perímetro de la base del director de zona de reacción previa 34, como se muestra en las Figuras 1 , 2 y 3. Esta dentro de la escala operable de la invención que la aleta 38 se angule hacia fuera entre 0 y 1 80° a partir del plano de la pared 34 del director de zona de reacción previa. La aleta 38 preferiblemente debe ser angulada hacia fuera a más de 90° desde el plano de la pared 34 del director de zona de reacción previa. Óptimamente , la aleta 38 debe ser alineada hacia abajo y hacia fuera de 1 20 a 1 35° desde el plano de la pared 34 del director de zona de reacción previa , como se muestra en la Figura 5. Está dentro de la escala operable de la invención si el borde anterior 40 de la aleta 38 está atascado o disparejo. Sin embargo, el borde anterior 40 preferiblemente debe ser cuadrado. Óptimamente, el borde anterior 40 debe ser redondo . El borde trasero de la aleta 38 puede comprender un borde recto, o un borde redondo. Ahora se describirá la operación completa de la presente invención. El influente continuamente fluye hacia el alojamiento 20 de la compuerta de influente y golpea la parte más superior de las compuertas 24. La velocidad del influente se reduce a medida que cae como cascada a través de las compuertas restantes 24 y llega al fondo del alojamiento 20 de la compuerta de influente. El influente satisface la superficie de las aguas residuales antes de que lleguen al fondo del alojamiento de la compuerta de influente, y su velocidad de esta manera es reducida adicionalmente. El influente después es dirigido lateralmente por el fondo de compuerta de influente 30 (o la plataforma o disco en una modalidad alternativa) . El influente después viaja hacia abajo a través del director de zona de reacción previa 34 hasta que llega a la aleta 38 del director de zona de reacción previa. El espacio entre el fondo de la cuenca 42 y la aleta 38 del director de zona de reacción previa es la zona de contacto, y el influente es restringido por la aleta del director de zona de reacción previa (y otra característica estructural de la invención) para fluir a través de la zona de contacto en una forma laminar. Ya que el influente fluye en forma laminar, evita la alteración del manto de fango de sedimentación . Más aún , ya que el influente fluye lateralmente, queda expuesto a una gran área de superficie del manto de fango de asentamiento, y, por lo tanto, queda expuesto a una gran área de superficie de actividad anaeróbica del manto de fango. Aunque el influye fluye continuamente, el asentamiento y ^ decantación prosig uen en una forma intermitente. Inicialmente , el influente llena la cuenca 42, y los difusores de aire 46 son activador 5 para airear el influente . Cuando el nivel del influente llega al nivel de agua alto normal, según determinado por los árboles de flotación 48 (o cualquier otro mecanismo de control , tal como un cronómetro), los difusores de aire 46 son desactivados y se activa una bomba (no mostrada) para bombear el sobrenadante a través del decantador 50. 10 Se prefiere que el decantador 50 flote sobre la superficie del influente y extraiga el sobrenadante justo por debajo de la superficie del influente . El decantador 50 extrae el sobrenadante hasta que se llega a un nivel bajo normal de agua (o algún otro caso ocurre, tal como el paso de un período predeterminado). Los difusores de aire 15 46 preferiblemente son reactivados después de que ha pasado tiempo suficiente para que los procesos microbiológicos sean completados en el manto de fango asentado, y después el ciclo C comienza de nuevo. Un ciclo típico puede ser de dos horas de difusores de aire y dos horas de asentamiento y decantación. 20 Preferiblemente , el decantador 50 bombea el sobrenadante a una velocidad justo menor que la velocidad a la cual el fango y otros sólidos se asientan en el fondo, de manera que el decantador 50 bombea sobrenadante claro a la velocidad más alta posible. Ya que la aleta del director de zona de reacción previa y otras estructuras 25 de la invención hacen que el influente fluya hacia la zona de reacción previa en una forma, laminar, existe una alteración mínima en el manto de fango asentado, permitiendo que este actúe como un filtro biológico natural. Haciendo referencia a las Figuras 8 y 9 , se muestra una 5 modalidad preferida 50 del decantador de la presente invención. El cuerpo 52 del decantador aloja una vejiga hermética al aire 54 que se llena con aire y se utiliza para la flotación de todo el decantador 50. Tanto la vejiga 54 como el cuerpo 52 del decantador tienen tapas extremas o sellos 53. en el fondo del cuerpo 52 está un número de ^ 10 agujeros 68 , a los cuales están unidos y están en comunicación de flúido elevadores de válvulas unidireccionales 56 y un elevador de bomba de decantador 61 . Los elevadores 56 y 61 después son asegurados al cuerpo 52 con un sello hermético al agua sobre los agujeros 68 y (preferiblemente) están pegados a la vejiga 54. Una 15 bomba de decantador o brazo decantador está unido al elevador de decantador 61 en el puerto de salida 62 del efluente de decantador. ^ En el fondo de cada uno de los elevadores de válvula unidireccional 56 está una válvula unidireccional de bolas, la cual incluye una bola 64 fijada en un alojamiento 63 de la válvula unidireccional por arriba 20 de un puerto de consumo de sobrenadante 66. Durante la operación del decantador 50, la bomba de decantador proporcionará un vacío en el puerto de salida de efluente de decantador 62, y ya que el cuerpo 52 es hermético al aire , el sobrenadante será extraído a través de los puertos de consumo 66, elevando asi las bolas 64 y 25 abriendo las válvulas unidireccionales de bolas. El sobrenadante decantado después viajará en los elevadores de válvula unidireccional 56 en forma ascendente y fuera de los agujeros de ^ elevador 60 y fluirá hacia el espacio 70 entre el cuerpo del decantador 52 y la vejiga de tubería 54. El sobrenadante decantado 5 después será extraído además para fluir a través de agujeros 60 en el elevador de bomba de decantador 61 y por abajo a través del puerto de salida 62 del efluente de decantador, que será descargado como efluente .

Q 10 EJEMPLO DE TRABAJO Definiciones: 1 . AWL Nivel de Agua de Alarma 2. ALPHA Factores de tensión de superficie 3. AOR Requerimiento de Oxígeno Real 15 4. BWL Nivel del Agua en el Fondo 5. BETA Factores de Solubilidad de Gas 6. BOD-5 Demanda de Oxígeno Bioquímico C 7. CSM Coeficiente de Saturación de Oxigeno 8. Decantar para vaciar moderadamente con el fin de no alterar 20 sedimento. 9. DO Oxígeno disuelto 1 0. Efluente Agua residual que sale 1 1 . Relación F. M Relación de alimento a microorganismo 12. HWL Nivel de agua Alto 25 1 3. Influente Agua residual de entrada 14. MLSS Sólidos suspendidos de licor mezclado 1 5. MLVSS Sólidos suspendidos volátiles de licor mezclado 1 6. NH3-N Amoniaco-nitrógeno 1 7. P Fósforo 1 8. SOR Requerimiento de Oxígeno Estándar 1 9. THETA Temperatura del Agua 20. TKN Nitrógeno total Kjeldahi 21 . TSS: Sólidos suspendidos totales 22. TWL Nivel Superior del Agua Lo siguiente es un resumen general del proceso de diseño que ha sido utilizado para diseñar plantas. Las características básicas del influente para la planta deben ser determinadas. Esto incluye la cantidad de flujo, resistencia y tipo del agua residual que va a ser tratada. Los requerimientos de efluente para la planta también deben ser considerados. Existe un equilibrio entre lo que es confiable con respecto al tamaño de la cuenca , y la resistencia del agua residual. Si se determina que el agua residual es de una resistencia relativamente alta, o excede el parámetro de efluente necesario, puede ser necesario utilizar uno de varios procesos de pretratamiento. Las opciones son ya sea reducir la resistencia , o (posiblemente) el tamaño de la cuenca para adaptar el desequilibrio químico y resistencia de la carga BOD-5. Los parámetros de diseño principales son cotidianamente flujo, flujo pico, BOD-5, TSS , P, NH3-N, y TKN , los cuales son las características más comunes para las cuales se prueba el efluente. Sin embargo, los parámetros de diseño principales no están limitados a estas pruebas y pueden requerir de una prueba más costosa dependiendo del proyecto específico. 5 El número de ciclos requeridos para adaptar las varias resistencias del agua residual se determinan a continuación. Preferiblemente, se proporcionan de entre 4 a 6 ciclos por día para lograr una edad de fango de 30 a 70 días. La producción de fango después es ajustada aplicando el coeficiente correcto, el cual puede ^ 10 ser obtenido de casi cualquier manual de diseño de tratamiento de aguas residuales, tal como Wastewater Engineering , Treatment/Disposal/Reuse, segunda edición, Metcalf & Hedí, Inc. ; M. J. Hammer, Water and Wastewater Technology, Segunda edición; Wastewater Engineering , Collection and Pumping of Wastewater, 15 Metcalf & Hedí, I nc. ; J. W. Clark, W. Biessman , Jr. , M . J . Hammer, Water Suplí and Pollution Control, Tercera edición ; H . Morris, J . , ^ Wiggert, Applied Hydraulics in Engineering, Segunda edición; E. F . , Brater & H . W. King , Handbook of Hydraulics, Sexta edición; J. A. Roberson & C . T. Crowe, Engineering Fluid Mechanics, Segunda 20 edición; M. R. Linderburg , Civil Engineering Reference Manual, Cuarta edición; M . Henze, Wastewater Treatment, Biological and Chemical Proceses; y F. S . Merritt, Standard Handbook for Civil Engineers, Tercera edición, todas estas se incorporan aquí por referencia. La producción de fango es una función de la edad de 25 fango seleccionada. La edad del fango afecta el tamaño de la cuenca y la estabilidad del sistema así como la producción de fango. El volumen requerido al BWL es básicamente una función del desperdicio removido y edad del fango. Después de los parámetros recomendados para la edad del fango y MLVSS casi siempre dará 5 como resultado una relación F: M de entre 0.05 y 0. 1 0. Después, la alcalinidad m ínima requerida para una desnitrificación apropiada debe ser calculada con el fin de que sea mayor que 1 58 mg/l con el P mínimo requerido casi siempre a 2.0 mg/l. La geometría de la cuenca se calcula a través de los 10 requerimientos de propiedad y espaciales dados que son ofrecidos por las características particulares de proyecto y de sitio. De esta manera , si la propiedad es pequeña , esta puede requerir de un tanque cilindrico vertical contra un tanque cilindrico horizontal. Por lo general se utiliza un tanque de fibra de vidrio para plantas o 15 sistemas preempacados en donde es importante la estética . Además, el tanque cilindrico horizontal proporciona las mejores propiedades de mezclado cuando se utiliza aire difuso. Varias composiciones de C tanque, tales como cuencas de acero, concreto, fibra de vidrio, terrestres forradas, o una composición de composiciones, son 20 revisadas y analizadas según sea requerido y determinado por el propietario, y las condiciones ambientales. Otra opción para determinar es modernizar cualquier tanque existente ya que puede ofrecer una solución económica a la planta de tratamiento de aguas residuales existente. Otros factores que determinan la geometría de 25 la cuenca son la resistencia de la carga orgánica , y el flujo pico (el cual preferiblemente se asume que es de aproximadamente del doble del flujo diario promedio) durante un período de 4 horas. Además, otro factor para calcular las dimensiones de la cuenca es MLVSS de diseño, al cual se le va a asignar la planta de aguas residuales. Cuando un tamaño o forma de geometría de tanque no es una emisión , el tanque de diseño debe ser calculado para adaptar MLVSS de 3500 mg/l, el cual se ha encontrado como estable. Después, la profundidad invertida de la tubería de influente debe ser calculada, también se debe calcular la trayectoria de la pared lateral (la cual depende de la profundidad de la cuenca permisible en dicho asentamiento o ambiente) . El nivel de fondo del agua, el alto nivel de agua, y el nivel superior de agua después son calculados con base en la cantidad de volumen requerido para adaptar el flujo y resistencia del agua residual . Esta cantidad después determina la longitud y anchura de la planta de tratamiento de aguas residuales basándose en la geometría total utilizada en el diseño de tanque particular. El mezclado apropiado es determinado por la profundidad del agua residual con relación al tipo de aireación utilizada. El tiempo de detención al nivel de fondo de agua, la cantidad de almacenamiento de fango, y la producción de fango (preferiblemente a 8500 mg/l) después son calculados. La altura superior del director de zona de reacción previa preferiblemente se determina a través de la altura superior de la cuenca. El volumen interno del director de zona de reacción previa es determinado a través de la geometría total de la cuenca, y preferiblemente es de alrededor de 1 0% del volumen de influente de entrada diario (u otro). La relación de longitud a anchura ^ del director de zona de reacción previa de preferencia es aproxim adamente de 4 a 1 para la geometría de cuenca estrecha , y 5 de 3 a 2 para cuencas más grandes. La altura de fondo del director de zona de reacción previa se calcula a u n nivel por arriba del piso de la cuenca para adaptar la relación de flujo deseada que uno podría desear. U n ensanchamiento o aleta preferiblemente está unido extendiéndose hacia abajo aproximadamente 120" del elevador 10 vertical del director de zona de reacción previa en todas las direcciones. E l único aspecto del ensanchamiento o aleta permite un flujo laminar máximo durante las fases de asentamiento y decantación de la operación , y un flujo máxi mo de influente a través de la biomasa asentada (sin agitar la biomasa), mientras se agrega 15 i nteg ridad estructural . El diámetro del alojam iento de compuerta de influente se calcula para adaptar la velocidad de flujo del influente esperada (ya ( sea bom beada o alimentada por g ravedad) y el volumen en la planta de tratamiento de aguas residuales. Las com puertas dentro del 20 alojamiento de la compuerta de influente están situadas e instaladas de tal manera que crean u no o más obstáculos de turbulencia , los cuales el influente pasará. Esto red uce la velocidad del influente, y crea aireación incidental, lo cual además reduce las velocidades a través de la inversión natu ra l de fl ujo después del contacto con el 25 nivel del agua , usua lmente entre BWL y HWL. Las compuertas preferiblemente están anguladas a aproximadamente 1 35° hacia abajo desde el elevador vertical del alojamiento. El número de ^ compuertas es determinado con base en el tipo de instalación requerida y la altura a la cual el influente debe caer verticalmente al 5 BWL. De preferencia, una base o accesorio con forma de T es provisto bajo el fondo del alojamiento de la compuerta de influente, el gu ía el influente para fluir lateralmente. De preferencia, el fondo del alojamiento de la compuerta de influente se fija a aproximadamente la mitad del nivel superior del agua , según ' 10 determinado anteriormente. La cantidad de aire que debe ser suministrado al sistema debe ser calculada después. El objetivo de los cálculos de aire es para determinar cuanto aire debe ser suministrado a la biomasa. AOR es la cantidad real de consumo de oxigeno físico biológicamente 15 requerido . AOR depende de la cantidad de residuo que va a ser removido. SOR es la cantidad de oxigeno que debe ser suministrado cuando se ajusta para condiciones ambientales que afectan el ' consumo. Estas condiciones incluyen elevación , THETA, el medio del agua residual (según opuesto a agua pura), ALPHA y BETA. ALPHA, 20 BETA, THETA y CSM (una función de temperatura del agua residual) se obtienen de tablas de referencia fácilmente disponibles en la mayoría de publicaciones , tales como Pesian of Municipal Wastewater Treatmen Plants. WEP Manual of Practice, la cual se incorpora aquí por referencia . El equipo físico requerido para 25 suministrar SOR es una función de factores de colocación, tamaño y eficiencia . Se deben tomar en cuenta otras consideraciones en las fórmulas de aire que incluyen el nivel de DO operacional , tiempo de aireación y factor de corrección de tensión de superficie , factor de corrección de solubilidad, factor de corrección de temperatura, profundidad promedio del agua , AOR y SOR de factor de corrección , transferencia de oxígeno por metro de difusor, eficiencia de transferencia de oxígeno, aire requerido para la remoción biológica (que determina HP de detención requerido) , presión, número de sopladores de operación, aire por metro de difusor, y finalmente el número de difusores. La redundancia es muy importante; de esta manera, un soplador de reserva adicional es muy importante en una planta de tratamiento de aguas residuales. El tamaño de la bomba de decantador se determina dividiendo el flujo diario esperado entre el número de ciclos de decantación deseados por d ia para encontrar el volumen de flujo por ciclo de decantación, y después seleccionando el tamaño de bomba necesario para bombear ese volumen durante la porción de bomba de un ciclo de decantación, preferiblemente con un redundancia agregada para mantenimiento . El flujo de efluente, velocidad , y pérdida superior incurrida es otro factor en el tamaño de decantador y bomba. Preferiblemente , se utiliza un decantador de flotación novedoso que requiere poco o nada de mantenimiento , ya que está hecho de materiales no corrosivos (tales como PVC) . Este decanta el sobrenadante justo desde debajo de la superficie y, por lo tanto, no decanta los sólidos de flotación o la nata espumosa de aguas negras. No tiene ningún mecanismo de ajuste de cadena o brazo mecánico, es no mecánico, no contiene resortes, tiene una vejiga de flotación de PVC que no requiere de reemplazo, pero no está 5 limitado a esto . Tiene válvulas unidireccionales deprimidas que no quedan expuestas a la turbulencia hidráulica horizontal y de aireación encontrada con otros decantadores. Una ventaja de tener válvulas unidireccionales deprimidas es que una pequeña burbuja fija se forma alrededor del puerto de decantación durante la fase de ^ 10 aireación de operación , ocasionando que otras burbujas se flexionen lejos del puerto de decantador y eviten golpear la bola en la válvula unidireccional , de manera que la válvula unidireccional permanece no alterada y no permite que los sólidos ("licor mezclado") pasen . Esto permite que el peso de la bola en la válvula unidireccional sea 15 reducido, disminuyendo asi la carga eléctrica en la bomba de decantador. Esto da como resultado un sobrenadante superior. Las válvulas unidireccionales también preferiblemente se hacen de --/ materiales no corrosivos. Todos los componentes están fácilmente disponibles y el decantador es de fácil fabricación. El decantador 20 usualmente se diseña utilizando una sola fila de puertos de decantador, pero no se limita a dichos sistemas más grandes. De esta manera, en sistemas más grandes dos o más filas de decantadores pueden ser conectadas conjuntamente utilizando accesorios con forma de "T" simples, reductores y accesorios 25 cruzados. Con el fin de calcular el número de puertos requeridos para un decantador; calcular la fluctuación de las válvulas unidireccionales de bolas utilizando el diámetro de esfera, peso de espera y el peso específico del agua. Calcular la presión mínima para elevar la bola, fluctuación y peso para determinar la fuerza requerida para elevar la bola . Usar el flujo esperado, pérdida superior, tamaños de puerto y velocidad para determinar el número de puertos a una velocidad máxima de flujo de aproximadamente 1 -1 /2 metros por segundo por cada puerto. Estas características libres de mantenimiento de decantador permiten que el propietario o el que compre ahorre costos capitales, de energ ía y de mantenimiento. De preferencia, la linea de descarga para el decantador se extiende a través de la pared de la cuenca y está ubicado justo por abajo del nivel de fondo del agua o (BWL). Se proporciona un sobreflujo de gravedad de emergencia, dimensionado y calculado por el flujo de influente. El sobreflujo de gravedad de emergencia usualmente está situado sobre la cuenca opuesto al flujo de influente a una profundidad más baja que la inversión de influente de entrada . Preferiblemente , un accesorio con forma de "T" estándar se une a la tubería de sobreflujo con una extensión descendente de aproximadamente 1 /3 a 2/3 metros ( 1 2 a 24 pulgadas), de manera que los sólidos de flotación no serán alimentados por gravedad fuera del sobre flujo de gravedad de emergencia. Todos lo accesorios para este sobreflujo de gravedad de emergencia preferiblemente son accesorios con forma de "Y". Es aconsejable no utilizar accesorios de 90° , ya que el flujo de emergencia quedará restringido. El tipo y cantidad de energía eléctrica disponible debe ser considerado para finalizar el control, soplador y tamaño de bomba. La automatización del proceso preferiblemente se proporciona a través de varios conmutadores de flotación junto con un reloj. El propósito primario del reloj es controlar el tiempo de la aireación y los ciclos de decantación . El BWL se mantiene a un mínimo por el conmutador de flotación de BWL, el cual abre el circuito de decantador (desactivando así la bomba de decantador) durante el ciclo de decantación determinado por el reloj cuando se satisface el nivel m ínimo. Si existe una condición anormal , el conmutador HWL puede abrir el sistema de circuito hacia el ciclo de aireación ocasionando que el ciclo de aireación termine y vaya a una fase de asentamiento. El conmutador del BWL después puede cerrar el circuito de decantación, el cual deriva el cronómetro e inicia una decantación temprana hasta que el circuito es abierto . Si la condición de emergencia continua, el nivel después puede cerrar un circuito AWL ocasionando que ocurran condiciones seleccionadas, tales como un claxon, luz, etc. , para verificar la autoridad apropiada. Si la condición de emergencia permanece continua, el sistema puede sobrefluir por gravedad hasta que se remedia la situación . Aunque la presente invención ha sido descrita con relación a las modalidades actualmente preferidas descrita aquí, existen otras modalidades dentro de los expertos en la técnica que caen dentro del espíritu y alcance de la invención como se define por las reivindicaciones. Ya que las plantas de tratamiento de aguas residuales varían en tamaño y forma, y debido a la naturaleza altamente de costumbre de esta invención para satisfacer las necesidades de un sistema de tratamiento de aguas residuales particular, existen muchas variaciones y configuraciones de las modalidades actualmente preferidas descritas previamente. Por ejemplo, pueden existir múltiples alojamientos 20 de la compuerta de influente abarcados dentro de un solo director de zona de reacción previa 34. Además, se pueden utilizar múltiples directores de zona de reacción previa 34 dentro de una cuenca individual 42. El alojamiento 20 de la compuerta de influente puede estar en la forma de una espiral descendente o algún otro diseño. El fondo 30 del alojamiento de la compuerta de influente puede utilizar una base que dirige el flujo hacia arriba, hacia abajo, u otro ángulo distinto al horizontal . El director de zona de reacción previa 34 puede utilizar una aleta manual o automáticamente ajustable, o el mismo director de zona de reacción previa puede ser manual o automáticamente ajustabie para variar el tamaño de la zona de contacto variando la altura del director de la zona de reactor previa desde el fondo de la cuenca 42. El director de zona de reacción previa 34 puede utilizar múltiples aletas . Esta invención puede ser instalada por debajo de la tierra si queda ventilada y si se evita el congelamiento. Por consiguiente, no quedan implicadas o inferidas limitaciones en esta invención, excepto como específica y explícitamente se establece en las reivindicaciones.

Aplicabilidad Industrial Es invención puede ser usada cada vez que se desee tener un sistema de tratamiento de aguas residuales secundario que logre resultados comparables con sistemas de tratamiento de aguas residuales terciarios. Esta invención puede ser usada cuando se desee utilizar un sistema de tratamiento de aguas residuales altamente eficiente, de bajo costo que produzca un efluente de alta calidad en un terreno m ínimo. Esta invención puede ser usada cuando los sistemas actualmente existentes son inadecuados o no satisfacen los estándares ambientales u otros requerimientos. Por ejemplo, si pozos negros o tanques sépticos son inadecuados para aceptar aguas residuales adicionales, o si no ha sido conectada una infraestructura de aguas negras a un sitio particular, entonces esta invención puede ser usada para incrementa o proporcionar el tratamiento de aguas residuales y aguas negras.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1.- Un dispositivo para tratar influente, que comprende: una cuenca que tiene un fondo; un alojamiento de compuerta de influente teniendo una porción de fondo montada en la cuenca para recibir dicho influente; compuertas de influente montadas dentro del alojamiento de la compuerta de influente, por lo que el influente fluye sobre las compuertas de influente y las compuertas de influente crean un flujo turbulento y aireación en el influente, y reducen la velocidad de flujo del influente; un fondo de compuerta de influente montado en la cuenca bajo el alojamiento de comportamiento de influente, por lo que el influente que sale de la porción de fondo del alojamiento de compuerta de influente es dirigido en forma lateral; y un director de zona de reacción previa teniendo una porción inferior por lo menos parcialmente encerrando el alojamiento de compuerta de influente, el director de zona de reacción previa definiendo una zona de reacción principal dentro de la cuenca, pero fuera del director de la zona de reacción previa, en donde la porción inferior del director de zona de reacción previa está separada del fondo de la cuenca y define una zona de contacto entre la porción inferior y el fondo, por lo que el director de zona de reacción previa disminuye la velocidad de flujo del influente y dirige el flujo de dicho influente en una forma laminar a través de la zona de contacto y hacia la zona de reacción principal; por lo que el influente evita la alteración de cualquier fango de asentamiento en la zona de reacción principal y forma un sobrenadante filtrando a través del fango de asentamiento; y por lo que el asentamiento, procesamiento aeróbico, procesamiento anaeróbico y filtración todos son realizados en una sola cuenca .

2. - Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde las compuertas de influente están anguladas hacia debajo de entre 90 y 180 grados.

3. - Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde las compuertas de influente están separadas una de la otra y están montadas sobre lados alternantes del alojamiento de la compuerta de influente.

4.- Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde el fondo de la compuerta de influente comprende un accesorio con forma de "T" teniendo un solo puerto.

5. - Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde el fondo de la compuerta de influente comprende un accesorio con forma de "T" teniendo más de un puerto.

6. - Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde la porción de fondo del alojamiento de la compuerta de influente comprende un labio lateral de 90° extendiéndose completamente alrededor del alojamiento de la compuerta de influente.

7. - Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde el fondo de la compuerta de influente además comprende un disco montado por abajo, y separado del alojamiento de la compuerta de influente.

8. - Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde el director de zona de reacción previa completamente encierra el alojamiento de la compuerta de influente .

9. - Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde la porción inferior del director de zona de reacción previa comprende una aleta, en donde la aleta es un labio angulado extendiéndose alrededor del perímetro de la base del director de zona de reacción previa .

10. - Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, en donde la aleta está angulada hacia abajo, por lo que el influente se dirige en una forma hacia abajo y hacia afuera a través de la zona de contacto y hacia el fango de sedimentación con el fin de incrementar al máximo el contacto del influente con el fango de asentamiento. 1 1 . - Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde el director de zona de reacción previa tiene una porción inferior volteada hacia fuera.