Procedimiento para la depuración biológica de aguas residuales,

en el que se suministran agua residual y gas a un recipiente de reacción que contiene microorganismos a través de una tobera binaria provista exclusivamente de dos tubos dispuestos concéntricamente estables entre sí, que está exenta de elementos de alimentación adicionales y que se introduce con un eje vertical en el recipiente de reacción hasta llegar al agua residual que este contiene, de modo que el tubo interior de la tobera binaria, que es el que aporta el gas, está envuelto por el tubo exterior, que conduce agua residual impulsada por una bomba, dejando entre ambos una rendija anular libre, y por el que la mezcla de agua residual y gas se mueve en circuito dentro del recipiente de reacción, caracterizado porque

- el tubo interior (9) portador de gas de la tobera binaria (2), al que se aporta el gas mediante un ventilador, finaliza a una distancia (h) de la abertura de salida (3) del tubo exterior (8) portador del agua residual, en cuyo interior finaliza, que es por lo menos 5 veces superior al diámetro interior (dF) del tubo exterior (8) en la zona de la abertura de salida (3), y porque

- la abertura de salida (3) del tubo exterior (8), y por lo tanto de la tobera binaria (2) se encuentra a una distancia (A) del fondo (4) del recipiente de reacción (1), que no lleva otros grupos incorporados aparte la tobera binaria (2), que es superior a la mitad de la altura (H) del agua residual contenida en el recipiente de reacción (1).

Procedimiento para la depuración biológica de aguas residuales.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la depuración biológica de aguas residuales, en el que el agua residual y un gas se conducen a un recipiente de reacción que contiene microorganismos a través de una tobera binaria provista exclusivamente de dos tubos dispuestos concéntricamente entre sí, que está exenta de elementos de alimentación adicionales y que se introduce con un eje vertical en el recipiente de reacción hasta llegar al agua residual que este contiene, de modo que el tubo interior de la tobera binaria, que es el que aporta el gas, está envuelto por el tubo exterior, que conduce agua residual impulsada por una bomba, dejando entre ambos una rendija anular libre, y en el que la mezcla de agua residual y gas se mueve en circuito dentro del recipiente de reacción (EP 0 130 499 B1) .

En la depuración biológica de aguas residuales, las sustancias contaminantes de microorganismos - en lo sucesivo denominadas "biomasa" - se transforman en sustancias inocuas utilizando oxígeno. El agua residual se depura aplicando gas a una mezcla de biomasa-agua en un recipiente de reacción al que continuamente se le suministra agua residual y gas y se le retira una cantidad comparable de mezcla de biomasa-agua. Se entiende por "gas" aire enriquecido con oxígeno o asimismo gas oxígeno puro.

En el sector doméstico, aunque asimismo en muchos procesos industriales, se generan aguas residuales con carga orgánica. Con objeto de depurar tales aguas residuales se conocen procedimientos para eliminar los compuestos orgánicos disueltos por vía aeróbica por microorganismos. Dichos procedimientos se llevan a cabo por lo general en depósitos de bioventilación planos. Los inconvenientes de tales procedimientos se conocen en general, por ejemplo las molestias causadas por olores en el entorno debido a grandes cantidades de aire de salida, el nivel de ruidos elevado, una gran demanda de espacio, así como unos gastos de inversión y energía elevados.

También es conocida la depuración de las aguas residuales en torres cilíndricas altas similares a una columna de burbujeo (DE-Z "Chemie-Ingenieur-Technik" 54 (1982) , nº. 11, páginas de la 939 a la 952) .

Debido a las condiciones hidrodinámicas desfavorables, y por lo tanto a las condiciones de transferencia de materia relativamente malas de las columnas de burbujeo, su carga volumétrica, es decir, la cantidad de sustancias contaminantes referidas al volumen del recipiente de reacción y a un día, y medida en DQO, es bastante baja. Su valor es aproximadamente 1 kg DQO/m3d. La aplicación de gas tiene lugar exclusivamente en el fondo de la torre utilizada, por lo que la demanda energética específica para este procedimiento resulta ser relativamente elevada.

A partir del documento DE 41 05726 C1 se conoce un procedimiento en el que se emplea un recipiente de reacción conocido en el mundo especializado como “Reactor de bucles”. Un reactor de bucles constituye un recipiente cilíndrico dispuesto con eje vertical, en cuyo interior está instalado un tubo conductor abierto por los dos lados, asimismo con eje vertical. En el recipiente de reacción según esta publicación está dispuesta sobre el tubo conductor una tobera binaria mediante la que se aporta agua residual y gas. El gas se conduce mediante un tubo recto y un conducto que lo rodea hasta un primer tramo de mezcla de la tobera binaria, que aporta también el agua residual a través de un conducto anular. A este primer tramo de mezcla se conectan un segundo y un tercer tramo de mezcla, cada uno con resalte y a tope. Entre el segundo y el tercer tramo de mezcla está dispuesto además un conducto anular, por el que se aspira agua residual y gas que, en el tercer tramo de mezcla, se mezclan con el sustrato contenido en la tobera binaria.

En el procedimiento según el documento DE 198 42 332 A1, en el recipiente de reacción, realizado asimismo como reactor de bucles, existe un tubo encajado superior y un tubo encajado inferior, separados por una chapa de separación. El gas se conduce al recipiente de reacción mediante de una unidad de gaseado que está dispuesta en el fondo del recipiente de reacción. En la zona de la chapa de separación está instalada una tobera que comprende dos tubos concéntricos, en la que el líquido impulsado por una bomba hacia abajo llega al tubo encajado inferior. En este proceso, la tobera unitaria arrastra más líquido.

En el reactor según el documento DE 40 12 300 A1, realizado asimismo como reactor de bucles, existe como elemento incorporado un tubo conductor de flujo que lleva en su zona inferior una tobera cuya constitución no se describe en la publicación. Esta tobera recibe gas mediante una primera tubería y agua residual mediante una segunda tubería. Conforme a los planos de esta publicación, la parte de la tobera que sirve para la alimentación de gas es más larga que la destinada al agua residual.Asimismo, en el reactor según el documento DE 37 03 824 A1, realizado de nuevo como reactor de bucles, se dispone como elemento incorporado un tubo conductor (con deflector) en el que entra profundamente una tobera. Dicha tobera comprende una perforación central, una primera rendija anular para la alimentación de gas que la rodea concéntricamente y una segunda rendija anular que rodea concéntricamente a la primera con la misma longitud axial. El agua residual que se debe depurar se aporta a través de la perforación central y la rendija anular. La perforación central presenta una longitud axial superior a la primera rendija anular, que sirve para la alimentación del gas.

Con el procedimiento según el documento EP 0 130 499 B1 descrito al principio se alcanza un rendimiento superior en el tratamiento de aguas residuales. Se obtiene una carga volumétrica de hasta 70 kg de DQO/m3d. Según la presente publicación, el agua residual y el gas se introducen en en el reactor de bucles hasta un tubo conductor mediante una tobera binaria constituida por dos tubos dispuestos concéntricamente, sin golpes. El tubo que sirve para la alimentación del gas en la tobera binaria se encuentra en el interior del tubo exterior, que sirve para la aportación del agua residual. El tubo interior sobresale del tubo exterior. Al funcionar este reactor de bucles, se genera un flujo en bucle alrededor del tubo conductor, con lo que se mezclan el líquido y el gas. Las ventajas de este flujo en bucle son un flujo relativamente homogéneo de ambas fases y, consecuentemente, una buena transferencia del oxígeno necesario para depurar el agua residual del gas al líquido. En este procedimiento conocido, el gas se introduce por arriba en el tubo conductor, de modo que recorre un bucle completo por lo menos una vez antes de que pueda salir del recipiente de reacción. Sin embargo, es necesario un aporte de energía elevado por el líquido introducido a través del tubo conductor, a fin de que el gas aportado y descompuesto en burbujas sea transportado hacia abajo con el flujo en bucle en contra de su “tendencia a ascender”.

El objetivo de la presente invención es perfeccionar el procedimiento descrito al principio de modo que se puedan reducir el gasto de inversión y la demanda energética.

Dicho objetivo se alcanza según la presente invención de modo que,

- el tubo interior portador de gas de la tobera binaria, al que se aporta el gas mediante un ventilador, finalice a una distancia de la abertura de salida del tubo exterior portador del agua residual, en cuyo interior termina, que sea por lo menos 5 veces superior al diámetro interior del tubo exterior en la zona de la abertura de salida, y que

- la abertura de salida del tubo exterior, y por lo tanto de la tobera binaria, se encuentre a una cierta distancia del fondo del recipiente de reacción, que no contiene otros grupos incorporados aparte la tobera binaria, que sea superior a la mitad de la altura del agua residual contenida en el recipiente de reacción.

En este procedimiento, el agua residual que se mueve en un circuito y el gas se conducen separados espacialmente entre sí por lo menos hasta una tobera binaria, de modo que el gas se dispersa ya previamente en la tobera binaria debido a que el tubo es más corto que el tubo exterior. Cuando tiene lugar la salida de la mezcla de agua residual y gas de la tobera binaria al contenido del recipiente de reacción, se produce una transmisión de impulso de la mezcla que sale por la tobera primaria al agua residual contenida en el recipiente de reacción, debido a lo cual se dispersa todavía más finamente el gas y se transporta hacia... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la depuración biológica de aguas residuales, en el que se suministran agua residual y gas a un recipiente de reacción que contiene microorganismos a través de una tobera binaria provista exclusivamente de dos tubos dispuestos concéntricamente estables entre sí, que está exenta de elementos de alimentación adicionales y que se introduce con un eje vertical en el recipiente de reacción hasta llegar al agua residual que este contiene, de modo que el tubo interior de la tobera binaria, que es el que aporta el gas, está envuelto por el tubo exterior, que conduce agua residual impulsada por una bomba, dejando entre ambos una rendija anular libre, y por el que la mezcla de agua residual y gas se mueve en circuito dentro del recipiente de reacción,

caracterizado porque

- el tubo interior (9) portador de gas de la tobera binaria (2) , al que se aporta el gas mediante un ventilador, finaliza a una distancia (h) de la abertura de salida (3) del tubo exterior (8) portador del agua residual, en cuyo interior finaliza, que es por lo menos 5 veces superior al diámetro interior (dF) del tubo exterior (8) en la zona de la abertura de salida (3) , y porque

- la abertura de salida (3) del tubo exterior (8) , y por lo tanto de la tobera binaria (2) se encuentra a una distancia (A) del fondo (4) del recipiente de reacción (1) , que no lleva otros grupos incorporados aparte la tobera binaria (2) , que es superior a la mitad de la altura (H) del agua residual contenida en el recipiente de reacción (1) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado porque la abertura de salida (3) del tubo exterior (8) , y por lo tanto de la tobera binaria (2) , se encuentra a a aproximadamente dos tercios de la altura del agua residual calculada desde el fondo (4) del recipiente de reacción (1) .

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque el agua residual se suministra al tubo exterior (8) de la tobera binaria (2) junto con el agua residual retirada del recipiente de reacción (1) .

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en un recipiente de reacción (1) se disponen dos o más toberas binarias (2) sin elementos montados adicionales.