WO2011148029A1 - Unidad de pretratamiento avanzado de aguas residuales - Google Patents

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WO2011148029A1
WO2011148029A1 PCT/ES2011/070386 ES2011070386W WO2011148029A1 WO 2011148029 A1 WO2011148029 A1 WO 2011148029A1 ES 2011070386 W ES2011070386 W ES 2011070386W WO 2011148029 A1 WO2011148029 A1 WO 2011148029A1
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Manuel Morcillo Barjola
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Equipos Tecnicos Para El Agua, S.L.
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Definitions

  • sewage treatment begins with the initial physical separation of large solids (garbage) from the domestic or industrial water flow using a grid system (meshes), although these materials can also be crushed by a team special; subsequently a sandblasting is applied (solids separation small very dense like sand) followed by primary sedimentation (or similar treatment) that separates the suspended solids existing in the water residual.
  • the chemical physical treatment of the waters according to the type of water pollutants may consist of the following possible stages:
  • the primary treatment is used to reduce oils, fats, sands and thick solids. This step is done entirely with machinery, hence also known as mechanical treatment.
  • Sand removal typically includes a sand channel where the wastewater speed be carefully controlled to allow that the sand and the stones of this one take particles, but it still remains Most organic material with the flow.
  • Wastewater filtration consists of a set of tanks where the Filtration is done by physical-chemical means. These filtration systems they are widely known and do not interfere in any way with the object of present invention
  • US patent 2009139073 refers to the filtration of rainwater only, in which the fundamental filtering portion is formed through orientation fibers irregular and of a binding agent that impart the porosity that allows the Water flow generally without obstacles.
  • the filtration unit consists of various attachments and a plurality of discs that allow to support said adjuncts. The authors claim that the device is simple and easy to clean.
  • Document CN2877828 describes according to the authors a Novel filter of simple structure, easy to clean, high efficiency in water filtration
  • the unit consists of an upper and a lower disk with silk fiber as a material, of a lifting unit that allows adjustment or loosen the fiber by rotating it from the top to the bottom and moving from top to bottom, which changes the density of silk.
  • JP 2000042330 describes an installation of typified filtering provided with an outer disk housing that is formed holding a disk provided with a filter material, said housing having perforated discs in its front and rear, equipped with nozzles located in the remaining portion of the discs for cleaning, thus eliminating obstructions of the filter material in order to regenerate it periodically with gas or steam backflow.
  • Document US5975434 describes an installation axial flow characteristic with uniform flow distribution; the installation is provided with a filtration medium; from an airtight housing to the pressure that has an inlet and outlet, is arranged substantially tangential with the entrance, and that the housing has a substantially cylindrical surface.
  • the installation has several disks axial porous arranged internally in the housing, and with its sides circumferential and in integral communication with the internal surface of said hermetic housing.
  • the installation has a filter medium positioned in various regions defined by porous discs, and with at least one disc rigid radial with a group of openings. In the installation a flow is achieved with increased general turbulence.
  • the unit of advanced pretreatment object of the invention intended for pretreatment by primary filtration of waters of different origin, raw water and processes
  • the advanced pretreatment unit consists of a cubic body, with its upper surface open and the lower part it takes a conical shape, such that separation and decantation is facilitated of solid waste.
  • On said upper part of the cubic body is find the water inlet to be purified that enters through a distributor to the cubic body.
  • a chambers behind the filtration discs are sized in such a way that they allow a sufficient entry of water for the solids separation.
  • Water flows to be purified are found typically from 1 to 250 m3 / hour per filter disk, depending on the mesh light of the filter screens, the type of water to be treated and the size of the disc (typically 1,200 mm. or 900 mm. diameter).
  • Each advanced pretreatment unit is the injection of pressurized air to said filtration disc on the inside, which thanks to this injection and to the flow of raw water entering through the distributor, it It thus produces a self-cleaning effect.
  • the unit is capable of removing waste present solids, V60, SST, of the different particle sizes depending on of the mesh light of the selected filter screen and reduce in a way important COD, typically contained in spills of different types of industries, urban, etc.
  • This unit is completely built in steel stainless with laser cutting material and meccano type assembly, everything which avoids welding and derives in a greater perfection of the finish. Is essential that the height of the cone is sufficient to guarantee an angle of 60o which determines a better decantation, as well as an increase in the amount of the recovered solids.
  • the base of the conical part of the cubic body constitutes the decanter that includes a special blade knife valve curve of the detajadera type to achieve greater ease and regulation of the evacuation of decantable solids. That is, the vertex of the surface Conical bottom is open and a flange with a valve is installed of knife type chopping board, waterproof type, with actuator which allows automatically controlled evacuation of these sedimented solids. valve with actuator is fed from the network in an adjustable way through the control Panel. It is necessary to avoid water volume retention filtered, which would cause the filtering to plug up the conical surface, for which there is a spillway.
  • the advanced pretreatment unit of this invention is a fundamental element of filtration discs, we understand for each filtration disc, the set formed by the support circular with blades and the shaft that attaches to the drive and the filter screen Steel (which can be of different passing lights, between 50 and 500 microns) fixed to the circular support by means of a ring or flange. In any case, it is only mounted one filter sieve per set. However, each unit can carry one or more sets of filter discs.
  • rotary filter filtration units of circular form which constitute the fundamental element of the process of separation.
  • the diameter of the discs depending on the particle size and type of pollutants, effluent flow and other parameters, can be smaller or larger, typically 900-1200 mm, to obtain a higher range of filtration capacity.
  • the mesh light of the filter screen used is depending on the particle size and type of pollutants. Typical values They are between 50 and 500 micrometers. We take as reference the mesh of 250 microns of passing light for conventional urban wastewater.
  • the separation of solids deposited in the sieve Filtering occurs by injecting an air stream from the chamber existing on the back of said filtration discs and by shock tangential oblique water entering through the distributor, and isolated from the conical area towards the central part of the cubic body. Said injection of air is made by means of medium pressure turbines that are arranged on said upper surface of the cubic body.
  • the 'self-cleaning' of the discs is produced by injecting air through the chamber, with an injected flow of 1,000 m3 / hour of air per turbine, and by effect of the oblique tangential shock of the raw water entering through the collector, simultaneously.
  • the solids, adhered to the filter mesh of the discs create a film that, as a result of the air coming out from the chamber, partially detaches and forms broken bubbles on the surface of said mesh.
  • the flow of raw water that flows through the distributor takes advantage of this effect and sweeps the entire surface of the mesh, finishing off all the film formed, in a clean way.
  • the auxiliary disk cleaning device Filtration consists of a solenoid valve to control the cycles of cleaning, of a pipe located inside each injection chamber of air, and nozzles with a number of three nozzles per filtration disk, to perform an internal wash of the filter disc towards the outside area of the same, where the discharge is located, distributed said nozzles from the center to the top of said disk, at a distance proportional between them.
  • the decanted solid waste is evacuated by the valve with actuator automatically towards an evacuation device removable, for example, a filter vessel, evacuation device that acts in the form of a complementary sieve because it must allow the passage and, therefore, the separation even of the water carried by the settled solids.
  • an evacuation device removable for example, a filter vessel, evacuation device that acts in the form of a complementary sieve because it must allow the passage and, therefore, the separation even of the water carried by the settled solids.
  • V60 sands, fibers and hairs
  • SST solids total suspended
  • COD chemical oxygen demand.
  • RCETB reduction of energy costs in the biological treatment
  • Figure 1 is a schematic perspective view of the advanced wastewater pretreatment unit, object of the present invention patent.
  • Figure 2 is a schematic front view in section of the advanced wastewater pretreatment unit, object of the present invention patent.
  • Figure 3 is an exploded perspective view of a filter disc of the advanced pretreatment unit.
  • Figure 4 is a diagram of a Modular System of Advanced water pretreatment based on 4 pretreatment units advanced.
  • Fig. 1 a perspective view of a unit, completely built in stainless steel, for the filtration of 30 m3 / hour for each filter disk 3 of urban wastewater conventional, which consists of a cubic body 1 of 1,700 x 1,700 x 1500 mm. and on top of the two turbines 11 with a capacity of 1000 m3 / h of air for each turbine 11 and filter disc 3, and the water distributor 10.
  • the mouths 15 of filtered water outlet, and the outlet 16 which part of the cone, which It has a spillway function; also, a segment is observed from above top of one of two rotating filter discs 3.
  • the support structure 2 is appreciated and, as a quality of extraction filter medium, a filter container 4 has been placed, supported on a self-supporting structure and easy to remove when filled by solids extracted from the raw water, said filter vessel 4 made of a filter cloth through the water passed along with the solid.
  • FIG. 2 A section in view is presented in Figure 2 front of body 1 of the advanced pretreatment unit, equipped with two Rotating filter discs 3 of 1,200 mm in diameter.
  • a disk filter 3 the assembly comprising the circular support with blades 33 and shaft which is coupled to the drive and the filter screen 31 (which can be different passing lights, between 50 and 500 microns) fixed to the circular support by a ring or flange. Only one filter sieve disc is mounted in the set 31. However, each team can carry one or more sets of discs filter 3.
  • the raw water enters through a distributor 10 and is distributed proportionally to both said two rotary filter discs 3, colliding obliquely tangentially, on said rotary filter discs 3, driven in their rotary motion each of said discs 3 by a motor reducer 22, while a medium pressure turbine 11, for each filter disc 3, injects said air stream 12 of 1,000 m3 / hour of air at 10 mm. for each turbine, to the chambers 17, in the opposite direction to the water, said current 12 that crosses said filter disks 3 towards the outside, towards the central area of the body 1.
  • the solids present 23 in the raw water are adhered to the disks 3 , while the filtered water passes to the chambers 17 through said disks 3 and exits through the mouths 15 of said body 1.
  • an auxiliary cleaning device 19 is installed inside the chamber 17.
  • Said cleaning device 19 of said filtration discs 3 comprises a control solenoid valve 18 of the cleaning cycles, a pipe located inside each air injection chamber 17 for sequential internal washing of said filtration discs 3 towards the outer areas 20 of said filtration discs 3, provided with at least three deflector nozzles 19a for each disc, distributed from the center to the top of said filtration discs 3 at a distance proportionally distributed from the center to the top of said disc 3 along its entire length.
  • these interior cameras 17 are insulated with respect to said conical bottom and said outer area or central part of the equipment 20 of said body 1, and the volumes of said inner chambers 17 correspond to at least 12-17% of the volume of said outdoor areas 20; where the volumes of funds 17 a of said discs of filtration 3 correspond to at least 4 - 6% of the total volumes of said filtration discs 3.
  • cleaning cycles are a series of injections of pressurized water on the inside 17 of the filtration discs 3 towards the outer areas of said discs 3 to prevent the accumulation of residues in the filter mesh of said disks 3 during the process of filtered, said cleaning cycles being executed by means of a timer or a level probe and using clean network water or the filtered water itself by the team.
  • the volumes of said inner chambers 17 correspond to at least 12-17% of the volume of said outer zone 20 of said filtration discs 3; where the volume of the funds 17-A of said inner chambers 17 correspond to at least 4 - 6% of the volume of said outer zone 20 of said filtration discs 3.
  • rotary filter 3 comprising the circular support with blades 33 with a 1,200 mm diameter size and the shaft that attaches to the drive, and the filter screen 31 with a passage light of 250 micrometers, fixed to the circular support by means of a ring or flange, where only one sieve disk is mounted filter 31 per set.
  • the raw water enters the cubic bodies 1 through from a distributor 10. It goes through the filters of said filter discs rotary 3, driven by the gearmotors 22, and comes out with a certain reduction of solids, depending on the size of the disk mesh filter screen 31, to be used.
  • the medium pressure turbines 11 inject a air flow through said filter disks 3 in the opposite direction to the water inlet.
  • a medium extraction filter 4 which can be a filter vessel supported by a displaceable structure and unloaded in waste container by means of a crane or hoist, or other evacuation mode, for example, a sieve system static, which filters much of the water carried by purged solids, equipped with rotating sweepers that push said solids towards a screw conveyor, being unloaded in a container of waste, depending on the process used in each particular modular system.
  • a sieve system static which filters much of the water carried by purged solids, equipped with rotating sweepers that push said solids towards a screw conveyor, being unloaded in a container of waste, depending on the process used in each particular modular system.

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Abstract

La unidad depretratamiento avanzado de aguas mediante discos de filtración está compuesta por un cuerpo cúbico, soportado sobre una estructura, con una parte inferior cónica e inyección de una corriente de aire, y está destinada al pretratamiento tanto de aguas brutas, como de procesos, con valores de SST hasta 2.500 mg/l, DQO 1.380 mg/l, y V60 20 ml. La unidad obtiene valores de remoción tan altos como hasta 98% de V60, 95% de SST y 76% de DQO. Consta de uno o varios discos de filtración (3) que comprenden su respectivo soporte circular con aspas (33), de un diámetro según el caudal del agua (10) y la cantidad de sólidos a filtrar, y un disco tamiz filtrante (31), que puede ser de diferentes luces de paso entre 50 y 500 micras según la granulometría de dichos sólidos (23), La unidad de pretratamiento avanzado consta de dispositivos (19) de limpieza auxiliar, con boquillas deflectoras (19a), y la limpieza se realiza por medio de dicha corriente de aire (12) que se introduce en las cámaras interiores (17) y por dicho caudal de agua (10).

Description

UNIDAD DE PRETRATAMIENTO AVANZADO DE AGUAS RESIDUALES Objeto de la invención
Desarrollar una unidad para el pretratamiento avanzado de aguas brutas y de procesos que conste como elemento fundamental de discos rotativos, con su propio sistema de limpieza (autolimpiantes), y sea capaz de eliminar los contaminantes tipo V60, SST, DQO en suspensión de diferentes tamaños de partículas, así como los contenidos en los vertidos industriales y urbanos de distinto origen.
Antecedentes de la invención
Típicamente, el tratamiento de aguas residuales comienza por la separación física inicial de sólidos grandes (basura) de la corriente de aguas domésticas o industriales empleando un sistema de rejillas (mallas), aunque también pueden ser triturados esos materiales por un equipo especial; posteriormente se aplica un desarenado (separación de sólidos pequeños muy densos como la arena) seguido de una sedimentación primaria (o tratamiento similar) que separe los sólidos suspendidos existentes en el agua residual.
El tratamiento físico químico de las aguas según el tipo de contaminantes de las aguas puede constar de las siguientes posibles etapas:
- Remoción de sólidos
- Remoción de arena
- Precipitación con o sin ayuda de coagulantes o floculantes (opcionales)
- Separación y filtración de sólidos
El tratamiento primario se emplea para la reducción de los aceites, grasas, arenas y sólidos gruesos. Este paso se realiza enteramente con maquinaria, de ahí conocido también como tratamiento mecánico.
La arena y las piedras presentes en las aguas necesitan ser quitadas a tiempo en el proceso para prevenir daño en las bombas y otros equipos en las etapas restantes del tratamiento. La remoción de arena (también conocida como maceración) típicamente incluye un canal de arena donde la velocidad de las aguas residuales sea cuidadosamente controlada para permitir que la arena y las piedras de ésta tomen partículas, pero todavía se mantiene la mayoría del material orgánico con el flujo.
Hasta el momento, la mayoría de los sistemas de filtración de aguas residuales consisten en un conjunto de tanques donde la filtración se realiza por medios físico-químicos. Estos sistemas de filtración son am­pliamente conocidos y no interfieren de ningún modo con el objeto de la presente invención.
Por otro lado existen sistemas de filtración primaria basados en un tipo diferente de procedimientos como tamices y filtros rotativos, basados en mallas de distinta luz de tamizado, por donde pasan las aguas residuales y en los que se retienen los sólidos en suspensión. Los sistemas de filtración primaria existentes en el estado de la técnica, en general, solamente retiran los sólidos de mayor volumen presentes en suspensión.No obstante el empleo de estos sistemas en el tratamiento de aguas, ninguno de ellos permite una reducción en el uso posterior de reactivos químicos de entre el 50 y el 70%, ni tiene un coste relativamente bajo.
Es característica común a todos los procesos existentes, para lograr una mayor eficacia de remoción, ser sistemas complejos que en la mayoría de los casos no hacen más que preparar las aguas residuales para un proceso de filtración bioquímica en el que efectivamente se preparen las aguas residuales para la filtración secundaria y el vertido a la red pública de alcantarillado.
Es de interés para el objeto de la presente invención el empleo de discos de filtración. Son diversos los trabajos que proponen emplear discos que contienen o portan materiales filtrantes. La patente US 2009139073 se refiere a la filtración sólo de aguas de lluvias, en la que la porción fundamental de filtrado se conforma a través de fibras de orientación irregular y de un agente aglutinante que imparten la porosidad que permite al agua fluir generalmente sin obstáculos. La unidad de filtración consta de diversos aditamentos y de una pluralidad de discos que permiten soportar dichos aditamentos. Los autores afirman que el dispositivo es sencillo y fácil de limpiar.
El documento CN2877828 describe según los autores un filtro novedoso de estructura simple, fácil de limpiar, de alta eficiencia en la filtración de aguas. La unidad consta de un disco superior y uno inferior con fibra de seda como material, de una unidad de elevación que permite ajustar o aflojar la fibra por medio de la rotación desde la parte superior al fondo y moviendo desde arriba hacia abajo, lo que cambia la densidad de la seda.
La patente JP 2000042330 describe una instalación de filtrado tipificada provista de una carcasa exterior de discos que se forma sosteniendo un disco provisto de un material filtrante, teniendo dicha carcasa unos discos perforados en su parte anterior y posterior, provistos de boquillas situadas en la porción remanente de los discos para su limpieza, eliminando así las obstrucciones del material filtrante a fin de regenerarlo periódicamente con gas o vapor a contraflujo.
El documento US5975434 describe una instalación característica de flujo axial con distribución uniforme del flujo; la instalación está provista de un medio de filtración; de una carcasa hermética a la presión que cuenta con una entrada y una salida, esta dispuesta sustancialmente tangencial con la entrada, y que tiene la carcasa una superficie sustancialmente cilíndrica. La instalación cuenta con varios discos porosos axiales dispuestos internamente en la carcasa, y con sus lados circunferenciales y en comunicación integral con la superficie interna de dicha carcasa hermética. La instalación cuenta con un medio filtrante posicionado en diversas regiones definidas por los discos porosos, y con al menos un disco radial rígido con un grupo de aberturas. En la instalación se logra un flujo con turbulencia general aumentada.
Sin embargo, hasta la fecha no se cuenta con un sistema o unidad de pretratamiento avanzado que sea sencilla, aunque lo suficientemente eficaz y versátil para la purificación primaria de aguas brutas y de procesos.
DESCRIPCIÓN DE LAINVENCIÓN
Para disminuir u obviar los defectosde los sistemas del Estado de la Técnica anteriormente mencionados, se presenta la unidad de pretratamiento avanzado objeto de la invención destinada al pretratamiento por filtración primaria de aguas de diferente procedencia, aguas brutas y de procesos.
La unidad depretratamiento avanzado consta de un cuerpo cúbico, con su superficie superior abierta y la parte inferior que toma una forma cónica, de tal manera que se facilita la separación y la decantación de los residuos sólidos. Sobre dicha parte superior del cuerpo cúbico se encuentra la entrada de agua a purificar que entra mediante un distribuidor al cuerpo cúbico.Unas cámaras que hay detrás de los discos de filtración están dimensionadas de tal forma que permitan una entrada suficiente de agua para la separación de los sólidos. Los caudales de agua a purificar se encuentran típicamente desde 1 a 250 m3/hora por cada disco filtrante, dependiendo de la luz de malla de los tamices filtrantes, del tipo de agua a tratar y del tamaño del disco (típicamente de 1.200 mm. ó de 900 mm. de diámetro). El caudal medio a tratar por cada disco filtrante podemos establecerlo en 30 m3/hora en aguas residuales urbanas convencionales. Un papel importante en el funcionamiento de cada unidad de pretratamiento avanzado es la inyección de aire a presión a dicho disco de filtración por su parte interior, el que gracias a esta inyección y al flujo de agua bruta que entra a través del distribuidor, se produce así un efecto de autolimpieza. La unidad es capaz de eliminar residuos sólidos presentes, V60, SST, de los diferentes tamaños de partículas en función de la luz de malla del tamiz filtrante seleccionado y reducir de una manera importante la DQO, típicamente contenidos en los vertidos de distintos tipos de industrias, urbanos, etc.
Esta unidad está completamente construida en acero inoxidable con material de corte por láser y montaje de tipo mecano, todo lo cual evita soldaduras y deriva en una mayor perfección del acabado. Es esencial que la altura del cono sea la suficiente como para garantizar un ángulo de 60º la que condiciona una mejor decantación, así como un incremento de la cantidad de los sólidos recobrados. La base de la parte cónica del cuerpo cúbico constituye el decantador que incluye una válvula de cuchilla especial de hoja curva del tipo detajadera para alcanzar una mayor facilidad y regulación de la evacuación de los sólidos decantables. Es decir, el vértice dela superficie inferior cónica está abierto y en él está instalada una brida con una válvula de cuchilla tipo tajadera, de tipo estanco, con actuador la que permite de forma automática la evacuación controlada de dichos sólidos sedimentados.La válvula con actuador se alimenta de la red en forma regulable a través del panel de control. Es necesario evitar la retención del volumen de agua filtrada, lo que provocaría el taponamiento del filtrado hacia arriba de la superficie cónica, para lo cual se cuenta con un aliviadero.
La unidad de pretratamiento avanzado de la presente invención consta como elemento fundamental unos discos de filtración, entendemos por cada disco de filtración, al conjunto formado por el soporte circular con aspas y el eje que se acopla al accionamiento y el tamiz filtrante de acero (que puede ser de diferentes luces de paso, entre 50 y 500 micras) fijado al soporte circular mediante un aro o brida. En todo caso, sólo se monta un tamiz filtrante por conjunto. Sin embargo, cada unidad puede llevar uno o más conjuntos de discos filtrantes.
Dentro del cuerpo cúbico de la unidad de pretratamiento avanzado están dispuestas en forma paralela a las caras laterales de la unidad dichas unidades de filtros rotativos de filtración de forma circular los cuales constituyen el elemento fundamental del proceso de separación. El diámetro de los discos, dependiendo de la granulometría y tipo de los contaminantes, el caudal del efluente y otros parámetros, puede ser menor o mayor, típicamente 900-1200 mm, para obtener un intervalo más elevado de capacidad de filtración. La luz de malla del tamiz filtrante empleado está en dependencia de la granulometría y tipo de los contaminantes. Valores típicos se encuentran entre 50 y 500 micrómetros. Tomamos como referencia la malla de 250 micras de luz de paso para aguas residuales urbanas convencionales.
La separación de los sólidos depositados en el tamiz filtrante ocurre por la inyección de una corriente de aire desde la cámara existente en la parte posterior de dichos discos de filtración y por el choque oblicuo tangencial del agua que entra por el distribuidor, y aislada respecto a la zona cónica hacia la parte central del cuerpo cúbico. Dicha inyección de aire es realizada por medio de unas turbinas de media presión que se encuentran dispuestas sobre dicha superficie superior del cuerpo cúbico. La 'autolimpieza' de los discos se produce mediante la inyección de aire a través de la cámara, con un caudal inyectado de 1.000 m3/hora de aire por cada turbina, y por efecto del choque tangencial oblicuo del agua bruta que entra por el colector, simultáneamente. De esta forma, los sólidos, adheridos a la malla filtrante de los discos, crean una película que, por efecto del aire que sale desde la cámara, se desprende parcialmente y forma burbujas rotas sobre la superficie de dicha malla. A su vez, el caudal de agua bruta que sale a través del distribuidor aprovecha este efecto y barre toda la superficie de la malla, terminando de desprender toda la película formada, de una forma limpia.
El dispositivo de limpieza auxiliar del disco de filtraciónconsta de una electroválvula para el control de los ciclos de limpieza, de una tubería situada en el interior de cada cámara de inyección de aire, y de boquillas con un número de tres boquillas por disco de filtración, para efectuar un lavado interior del disco filtrante hacia la zona exterior del mismo, donde se encuentra ubicado el vertido, distribuidas dichas boquillas desde el centro hacia la parte superior de dicho disco, a una distancia proporcional entre ellas.
En la parte superior del cuerpo cónico se encuentra dispuesta la boca de un aliviadero por donde se puede evacuar el agua para evitar un desbordamiento accidental de dicho cuerpo. En las paredes laterales de dicho cuerpo cúbico se encuentran dispuestas unas bocas de salida, una por cada cámara, del agua filtrada, desde las cuales esta es evacuada hacia la siguiente etapa del proceso de depuración.
Se cuenta asimismo con la boca de un aliviadero, que parte desde la zona cónica del cuerpo cúbico para que, si hay exceso de material sólido acumulado en esta zona o un aumento de caudal de entrada, permita el retorno a cabecera de proceso y evitar desbordamientos, facilitando, al mismo tiempo, una limpieza más eficaz de los discos.
Los residuos sólidos decantados son evacuados por la válvula con actuador de forma automática hacia un dispositivo de evacuación extraíble, por ejemplo, un recipiente filtrante, dispositivo de evacuación que actúa en forma de tamiz complementario pues debe permitir el paso y, por tanto, la separación incluso del agua arrastrada por los sólidos sedimentados. Cuando el dispositivo de evacuación extraíble se llena resulta fácilmente extraíble gracias a la estructura que le soporta y permite retirarlo.
La depuración del agua dependiendo del caso concreto es lo suficientemente profunda, véase a continuación la Tabla 1.
Tabla 1
% Reducción SST DQO V60 RCETB, %
Luz de malla filtrante 380 micras 17 12 80 14
Luz de malla filtrante 250 Micras 33 27 84 23
Luz de malla filtrante 180 Micras 49 39 89 31
Luz de malla filtrante 120 Micras 61 52 95 44
Luz de malla filtrante 50 Micras 95 76 98 54
V60: arenas, fibras y pelos; SST: sólidos suspendidos totales; DQO: demanda química de oxígeno.V60SSTDQO RCETB: reducción de los costos energéticos en el tratamiento biológicoRCETB
Los resultados obtenidos se ven de una forma más evidente en el Gráfico 1 a continuación.
Figure 375pct-appb-I000001
Gráfico 1: Valores de Reducción (%) para aguas residuales urbanas convencionales
El análisis de los resultados presentados en la Tabla 1 y el Gráfico 1 proporciona una información importante desde el punto de vista tecnológico. Para determinado valor de V60 (arenas, fibras y pelos) se obtiene una importante reducción de 80-85% para valores de luz de malla entre 380-250 micrómetros, una reducción inferior de SST (sólidos suspendidos totales) aunque significativamente superior a la obtenida con otros sistemas, comportándose la reducción de la DQO (demanda química de oxígeno) en forma similar a la reducción del SST. Según el agua a tratar, si esta presenta un contenido alto de V60 y bajo de SST es posible emplear mallas de una luz superior con el consiguiente incremento posible en el caudal de agua a tratar. Por el contrario, de ser significativos los valores de SST será necesario emplear mallas de una luz inferior con el consiguiente decremento en el caudal de agua a tratar. Es de señalar la reducción de costos energéticos obtenidos al emplear la unidad de pretratamiento avanzado de la presente invención.
Así, según el problema concreto y seleccionando la luz de malla correspondiente se obtiene una reducción adecuada para los fines concretos deseados, por ejemplo, incluso como para que sea posible enviarla directamente a la red pública de al­cantarillado, según la normativa legal específica.
Finalmente sobre la base de la unidad de pretratamiento avanzado de la presente invención es posible conformar un Sistema Modular de Pretratamiento Avanzado de aguas brutas, como de procesos que conste de un número de unidades de filtración en función de la capacidad de pretratamiento necesaria y de las necesidades futuras.
Gracias al presente proceso descrito, se logra eliminar la mayor parte de los residuos sólidos presentes en las aguas residuales, según la luz de la malla filtrante seleccionada, dejando el agua preparada para una posterior fase de depuración química, consiguiendo de este modo una reducción de entre 50 y 70% en el uso de reactivos necesarios en los tratamientos químicos posteriores, y una reducción de los niveles de emisión de CO2 generado en la descomposición de la materia orgánica en los tratamientos biológicos y reducción de costes energéticos.
Descripción de las figuras
Para complementar la descripción, y ayudar a una mejor comprensión de las características de la presente invención, se acompaña ala presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, una serie de figuras concarácter ilustrativo y no limitativo, en las que la:
Figura 1: es una vista esquemática en perspectiva de la unidad de pretratamiento avanzadode aguas residuales, objeto de la presente patente de invención.
Figura 2: es una vista esquemática frontal en corte de la unidad de pretratamiento avanzadode aguas residuales, objeto de la presente patente de invención.
Figura 3: es una vista en perspectiva en despiece de un disco defiltrado de la unidad de pretratamiento avanzado.
Figura 4: es un diagrama de un Sistema Modular de Pretratamiento Avanzado de aguas basado en 4 unidades de pretratamiento avanzado.
Realización preferente de la invención
En la Fig. 1 se presenta una vista en perspectiva de una unidad, completamente construida en acero inoxidable, para la filtración de 30 m3/hora por cada disco filtrante 3 de aguas residuales urbanas convencionales, la que consta de un cuerpo cúbico 1 de 1.700 x 1.700 x 1500 mm. y en su parte superior de las dos turbinas 11 con capacidad de 1000 m3/h de aire por cada turbina 11 y disco filtrante 3, y el distribuidor del agua 10. En la parte media inferior de dicho cuerpo cúbico 1 se presentan las bocas 15 de salida de agua filtrada, y la boca de salida 16 que parte del cono, la que tiene una función de aliviadero; asimismo, se observa desde arriba un segmento superior de uno de los dos discos rotativos filtrantes 3. En la parte inferior de dicho cuerpo cúbico 1 se aprecian la estructura 2 de soporte y, en calidad de medio filtrante de extracción , se ha colocado un recipiente filtrante 4, soportado sobre una estructura autoportante y de fácil extracción cuando se llena por los sólidos extraídos del agua bruta, dicho recipiente filtrante 4 confeccionado de un tejido filtrante por el pasa el agua arrastrada con los sólidos.
En la Figura 2 se presenta una sección en vista frontal del cuerpo 1 de la unidad de pretratamiento avanzado, provista de dos discos rotativos filtrantes 3 de 1.200 mm de diámetro. Entendemos como disco filtrante 3, el conjunto que comprende el soporte circular con aspas 33 y eje que se acopla al accionamiento y el disco tamiz filtrante 31 (que puede ser de diferentes luces de paso, entre 50 y 500 micras) fijada al soporte circular mediante un aro o brida. En el conjunto sólo se monta un disco tamiz filtrante 31. Sin embargo, cada equipo puede llevar uno o más conjuntos de discos filtrantes 3.
El agua bruta entra a través de un distribuidor 10 y es repartida proporcionalmente a ambos dichos dos discos rotativos filtrantes 3, chocando de forma tangencial oblicua, sobre dichos discos rotativos filtrantes 3, accionados en su movimiento rotatorio cada uno de dichos discos 3 mediante un motoreductor 22, mientras una turbina 11 de media presión, por cada disco filtrante 3, inyecta dicha corriente de aire 12 de 1.000 m3/hora de aire a 10 mm. c.a. por cada turbina a las cámaras 17, en sentido contrario al agua, dicha corriente 12 que atraviesa dichos discos filtrantes 3 hacia el exterior, hacia la zona central del cuerpo 1. Los sólidos presentes 23 en el agua bruta quedan adheridos a los discos 3, mientras el agua filtrada pasa hacia las cámaras 17 atravesando dichos discos 3 y sale por las bocas 15 de dicho cuerpo 1. Por efecto del flujo de 30 m3/hora de agua bruta urbana convencional, entrando a través del distribuidor 10 y la corriente de aire 12 que sale a través de dichos discos rotativos filtrantes 3, los sólidos 23 son desprendidos, lo que produce un efecto tal denominado de 'autolimpieza' dentro propiamente de dichos dos discos 3, es decir, la 'autolimpieza' de los discos de filtración 3: se produce mediante la inyección de aire a través de la cámara y por efecto del choque tangencial oblicuo del agua bruta que entra por el distribuidor, simultáneamente. Dichos sólidos 23 se acumulan en la zona central 20 del cuerpo 1 y se decantan hacia la zona cónica, siendo evacuados, mediante purgas programadas, a través de la válvula 14 fijada al vértice del cono mediante la brida 21 normalizada. Para mantener el nivel de limpieza constante de los discos filtrantes 3 se instala dentro de la cámara 17 un dispositivo de limpieza auxiliar 19. Dicho dispositivo 19 de limpieza de dichos discos de filtración 3 comprende una electroválvula de control 18 de los ciclos de limpieza, una tubería situadas en el interior de cada cámara 17 de inyección de aire 12 para el lavado interior secuencial de dichos discos de filtración 3 hacia las zonas exteriores 20 de dichos discos de filtración 3, provistas de al menos tres boquillas deflectoras 19a por cada disco, distribuidas desde el centro hacia la parte superior de dichos discos de filtración 3 a una distancia distribuidas proporcionalmente desde el centro hacia la parte superior de dicho disco 3 en toda su longitud.
Es importante notar que dichascámaras interiores 17 están aisladas respecto a dicha parte inferior cónica y a dicha zona exterior o parte central del equipo 20 de dicho cuerpo 1, y los volúmenes de dichas cámaras interiores 17 corresponden al menos al 12 - 17 % del volumen de dichas zonas exteriores 20; en donde los volúmenes de los fondos 17 a de dichos discos de filtración 3 corresponden al menos al 4 - 6 % de los volúmenes totales de dichos discos de filtración 3.
Para el caso de un exceso de caudal, hay dispuesta una boca de salida 16 en el cono, que tiene una función de aliviadero. Todo el conjunto está soportado por dicha estructura 2 que puede adoptar diferentes configuraciones, según los casos particulares.
Dichosciclos de limpieza son una serie de inyecciones de agua a presión por la parte interior 17 de los discos de filtración 3 hacia las zonas exteriores de dichos discos 3 para prevenir la acumulación de residuos en la malla filtrante de dichos discos 3 durante el proceso de filtrado, siendo ejecutados dichos ciclos de limpieza mediante un temporizador o una sonda de nivel y utilizando agua limpia de red o la propia agua filtrada por el equipo.
Es de señalar adicionalmente que los volúmenes de dichascámaras interiores 17 corresponden al menos al 12 - 17% del volumen de dicha zona exterior 20 de dichos discos de filtración 3; en donde el volumen de los fondos 17-A de dichas cámaras interiores 17 corresponden al menos al 4 - 6% del volumen de dicha zona exterior 20 de dichos discos de filtración 3.
En la Figura 3 se presenta en despiece un disco rotativo filtrante 3, que comprende el soporte circular con aspas 33 con un tamaño de 1.200 mm de diámetro y el eje que se acopla al accionamiento, y el disco tamiz filtrante 31 con una luz de paso de 250 micrómetros, fijado al soporte circular mediante un aro o brida, en donde sólo se monta un disco tamiz filtrante 31 por conjunto.
Sobre la base de las unidades de pretratamiento avanzado ya descritas se configura preferentemente un Sistema Modular de capacidades unitarias de filtrado de aguas crudas como una suma de unidades de pretratamiento avanzado integradas en el mismo. En la figura 4 se muestra en esquema de los componentes de un Sistema Modular de Pretratamiento Avanzado basado en 4 unidades de pretratamiento avanzado.
El agua bruta entra a los cuerpos cúbicos 1 a través de un distribuidor 10. Atraviesa los filtros de dichos discos filtrantes rotativos 3, accionados mediante los motoreductores 22, y sale con una determinada reducción de sólidos, en función del tamaño de la malla del disco tamiz filtrante 31, que se use. Las turbinas de media presión 11 inyectan una corriente de aire, a través de dichos discos filtrantes 3 en sentido contrario al de la entrada de agua. Los sólidos retenidos en dichos discos filtrantes 3 se decantan en el fondo de dichos cuerpos cúbicos 1 y son purgados a un medio filtrante de extracción 4, que puede ser un recipiente filtrante soportado por una estructura desplazable y descargada en contenedor de residuos mediante una grúa o polipasto, o a otro modo de evacuación, por ejemplo, un sistema de tamiz estático, que filtra gran parte del agua que arrastran los sólidos purgados, dotado de unos barredores giratorios que empujan dichos sólidos hacia un transportador de tornillo sinfín, siendo descargados en un contenedor de residuos, en función del proceso utilizado en cada sistema modular particular. De nuevo, el lavado de dichos discos filtrantes 3 se realiza mediante dichos dispositivos de limpieza auxiliares 19 de boquillas deflectoras a ciclos programados y controlados desde el cuadro de automatismos, en cada purga. Así mismo, la misma salida de las purgas de los sólidos decantados es utilizada para el vaciado del conjunto. Se aprecia el cuadro de automatismos que regula los intervalos entre purgas de los sólidos decantados y la duración de las mismas, así como la posibilidad de realizar purgas y ciclos de lavado de las mallas metálicas en cualquier momento y manualmente.
Aunque la realización preferente de la unidad filtrante de la invención ha sido descrita con una configuración, unos detalles, y unos materiales y unas dimensiones determinadas, resultará obvio para los expertos en la técnica que pueden hacerse modificaciones de forma, materiales y detalles constructivos sin apartarse del ámbito de la invención, tal como se reivindica a continuación.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    1.- Una unidad de pretratamiento avanzado de aguas mediante discos de filtración (3), compuesta por un cuerpo cúbico (1), soportado sobre una estructura (2), con una parte inferior cónica e inyección de una corriente de aire (12) por turbinas (11), destinada dicha unidad de pretratamiento avanzado al pretratamiento tanto de aguas brutas, como de procesos, con valores de hasta 2.500 mg/l en Sólidos Suspendidos Totales (SST), 1.380 mg/l en DQO, 20 ml de Sólidos Sedimentables en 60 minutos (V60), y que obtiene dicha unidad valores de remoción tan altos como hasta 98% de V60, 95% de SST y 76% de DQO caracterizada porque consta de uno o varios discos de filtración (3) que comprenden su respectivo soporte circular con aspas (33), de un diámetro según el caudal del agua (10) y la cantidad de sólidos a filtrar, el eje que se acopla al accionamiento y un disco tamiz filtrante (31), de luces de paso entre 50 y 500 micras según la granulometría de dichos sólidos (23), fijada a dicho soporte circular (33) mediante un aro o brida; en donde sólo se monta un dicho disco tamiz filtrante (31) por disco de filtración (3); y porque dicha unidad de pretratamiento avanzado consta de los dispositivos (19) de limpieza auxiliar, con boquillas deflectoras (19a) de dichos discos filtrantes (3), y dicha limpiezase realiza por medio de dicha corriente de aire (12) que se introduce en las cámaras interiores (17) situadas detrás de dichos discos de filtración (3) y por el caudal de agua (10).
    2.- La unidad depretratamiento avanzado de aguas mediante discos de filtración (3) compuesta por un cuerpo cúbico (1), soportado sobre una estructura (2), con una parte inferior cónica e inyección de unacorriente de aire (12) según la reivindicación 1caracterizada porque dicho dispositivo de limpieza auxiliar (19) de dichos discos de filtración (3) mediante inyección del agua a presión comprende unas electroválvulas de control (18) de los ciclos de limpieza, unas tuberías situadas en el interior de cada cámara (17) de inyección de agua a presión para el lavado interior de dichos discos de filtración (3) hacia las zonas exteriores de dichos discos de filtración (3), en laparte central (20) de dicho cuerpo (1), provistas dichas tuberías de al menos tres dichas boquillas deflectoras (19a) por cada disco, distribuidas desde el centro hacia la parte superior de dichos discos de filtración (3) a una distancia proporcional.de su longitud; en donde dichos ciclos de limpieza constituyen una serie de inyecciones de agua a presión por la parte interior (17) de los discos de filtración (3) hacia las zonas exteriores de dichos discos (3) para prevenir la acumulación de residuos en dicho disco tamiz filtrante (31) de dichos discos (3), siendo ejecutados dichos ciclos de limpieza mediante un temporizador o una sonda de nivel mediante agua limpia de red o la propia agua filtrada por dicha unidad de pretratamiento avanzado.
    3.- La unidad depretratamiento avanzado de aguas mediante discos de filtración (3) compuesta por un cuerpo cúbico (1), soportado sobre una estructura (2), con una parte inferior cónica e inyección de una corriente de aire (12) según la reivindicación 1caracterizada porque dichas cámaras interiores (17) están aisladas respecto a dicha parte inferior cónica y a dicha zona exterior o parte central del equipo (20) de dicho cuerpo (1), y los volúmenes de dichascámaras interiores (17)corresponden al menos al 12 - 17 % del volumen de dichas zonas exteriores (20); en donde los volúmenes de los fondos (17a ) de dichos discos de filtración (3) corresponden al menos al 4 - 6 % de los volúmenes totales de dichos discos de filtración (3).
    4.-La unidad depretratamiento avanzado de aguas mediante discos de filtración (3) compuesta por un cuerpo cúbico (1), soportado sobre una estructura (2), con parte inferior cónica e inyección de unacorriente de aire (12) según la reivindicación 1caracterizada porque sobre dicho cuerpo (1) está dispuesto un distribuidor (10) que reparte proporcionalmente el agua bruta que choca de forma tangencial oblicua sobre dichos discos rotativos de filtración (3), accionados mediante un motoreductor (22); y también, sobre dicho cuerpo (1), están dispuestas dichas turbinas (11) de media presión que inyectan dicha corriente de aire (12) a dichas cámaras (17), y porque, los sólidos presentes (23) en el agua bruta quedan retenidos en dichos discos de filtración (3), mientras que el agua filtrada pasa hacia dichas cámaras (17) y sale por las bocas (15);
    5.-La unidad depretratamiento avanzado de aguas mediante discos de filtración (3) compuesta por un cuerpo cúbico (1), soportado sobre una estructura (2), con una parte inferior cónica e inyección de unacorriente de aire (12) según la reivindicación 1caracterizada porque los sólidos (23) son desprendidos de dichos discos de filtración (3) por acción de los flujos provenientes del agua bruta del distribuidor (10) y del aire (12), mediante dicha inyección de aire (12)en sentido contrario a dicha agua bruta (10) a través de la cámara (17) y por efecto del choque simultáneo, tangencial y oblicuo de dicha agua bruta (10) contra dichos discos de filtración en rotación (3), provocando un barrido superficial de dichos discos (3) y causando la decantación de dichos sólidos (23) adheridos a los filtros, hacia dicha parte inferior cónica de dicho cuerpo cúbico (1), con lo que dichos flujos (10, 12) producen un efecto de auto limpieza de dichos discos de filtración (3); en donde, en caso de un exceso de dicho flujo (10) hay dispuesta en dicha parte inferior cónica una boca de aliviadero (16).
    6.-La unidad depretratamiento avanzado de aguas mediante discos de filtración (3) compuesta por un cuerpo cúbico (1), soportado sobre una estructura (2), con una parte inferior cónica e inyección de unacorriente de aire (12) según la reivindicación 1, caracterizada porque dichos sólidos sedimentados (23) son evacuados desde dicha parte inferior cónica, mediante purgas programadas, a través de la válvula de cierre y apertura (14) accionada neumática o eléctricamente, fijada al vértice del cono mediante una brida (21) normalizada a un medio de extracción (4); dicho medio de extracción (4) que puede ser un recipiente desplazable, filtrante y descargable, o un elemento estático filtrante, dotado de barredores giratorios y transportador de tornillo sin fín.
    7.-.La unidad depretratamiento avanzado de aguas mediante discos de filtración (3) compuesta por un cuerpo cúbico (1) con una parte inferior cónica e inyección e inyección de unacorriente de aire (12) según la reivindicación 1caracterizada porque dichos discos de filtrado (3) están compuestos por un bastidor soporte circular (33) con estructura de aspas y un disco tamiz filtrante (31) con posibilidad de diferentes luces de paso fijado al soporte circular mediante un aro o brida.
    8.-Sistema modular de pretratamiento avanzado de aguas brutas y de proceso caracterizado porque dicho sistema modular de pretratamiento avanzado comprende al menos dos dichas unidades de filtración de aguas mediante uno o más dichos discos de filtración (3), que comprende, cada una, un cuerpo cúbico (1), soportado sobre una estructura (2), con una parte inferior cónica, inyección de una corriente de aire (12) a cada uno de dichos discos filtrantes (3); provistas dichas unidades de filtración de dicho dispositivo de limpieza auxiliar (19) de dichos discos de filtración (3) y dichas cámaras interiores (17); y porque, los sólidos (23) son desprendidos de dichos discos de filtración (3) por acción de los flujos provenientes del agua bruta de un distribuidor (10) y del aire (12), mediante dicha inyección de aire (12)en sentido contrario a dicha agua bruta (10) a través de la cámara (17).
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