Un sistema de tratamiento de lodos que comprende:

un reactor de ozonación de gasto tipo pistón (30) que comprende una tubería acoplada de forma fluídica a un depósito de tratamiento de lodo activado (20) y adaptado para recibir una corriente de líquido que contiene biosólidos desde el depósito de tratamiento de lodo activado;

una fuente de gas enriquecido en ozono (44);

un sistema de inyección de gas (40) acoplado a la fuente de gas enriquecido en ozono (44) y adaptado para inyectar gas enriquecido en ozono en la corriente de líquido en el reactor de ozonación de tipo gasto tipo pistón (30);

el reactor de ozonación de tipo gasto tipo pistón (30) adaptado para limitar el tiempo de contacto de los biosólidos con el gas enriquecido en ozono dentro del reactor de ozonación de tipo gasto tipo pistón de 10 a 60 segundos para facilitar la lisis de los biosólidos y la reducción del lodo; y

una tubería de retorno (28) acoplada al reactor de ozonación de tipo gasto tipo pistón (30) para transportar la corriente líquida ozonada al depósito de tratamiento de lodo activado (20)

Sistema y método para eliminar el lodo mediante ozonación.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a métodos y sistemas para el tratamiento de lodos activados y, más particularmente, a la utilización de ozono para la reducción de biosólidos en el proceso de tratamiento de lodos activados.

Antecedentes

Los tradicionales métodos de tratamiento de aguas residuales suponen transportar corrientes de aguas residuales en contacto con bacterias en un proceso de tipo aeróbico o anaeróbico que se conoce como tratamiento de lodos activados. Estas bacterias consumen partes del material sustrato o residuo contenido en el agua residual, que son compuestos típicamente orgánicos que contienen carbono, nitrógeno, fósforo, azufre y otros por el estilo. Típicamente, una parte del residuo se consume para favorecer el metabolismo de las células bacterianas o mantener el funcionamiento fisiológico de las células bacterianas. Además, una parte del residuo se consume también como parte del proceso de síntesis de nuevas células bacterianas. El proceso de tratamiento de lodo activado produce una cierta cantidad de lodo y sólidos asociados que deben ser eliminados continuamente del depósito de tratamiento para mantener el resto de lodo en estado estacionario que es crítico para el funcionamiento eficaz del sistema de tratamiento de lodos activados.

Para mantener la capacidad de eliminación de residuo de la planta de tratamiento en estado estacionario es importante controlar la generación de nuevas células bacterianas dentro del proceso de tratamiento de lodos activados. Demasiada síntesis de nuevas células bacterianas en exceso de la que se requiere para el tratamiento del residuo en o cerca del estado estacionario da como resultado un exceso de formación de biosólidos atribuible a la acumulación o de sintetizados recientes o de células bacterianas innecesarias. Este exceso de biosólidos debe ser continuamente eliminado durante el proceso de tratamiento de lodos activados.

Los métodos actuales para "tomar medidas respecto a" la eliminación de lodos incluye transportar el lodo a vertederos públicos, utilización del lodo para aplicaciones en el terreno o con fines agrícolas, e incineración del lodo. La mayor parte de las operaciones de eliminación del lodo requieren algún tratamiento previo del lodo; un proceso conocido en la técnica como transporte de sólidos. Los procesos de transporte de los sólidos son a menudo operaciones costosas y que consumen tiempo y que típicamente suponen una o más de las siguientes etapas: (a) la concentración de los lodos en el espesante, que requiere normalmente el uso de polímeros; (b) digestión del lodo para estabilizar las bacterias y reducir además el volumen y el contenido patógeno del lodo; (c) desaguado del lodo para alcanzar aproximadamente un 15-25% del contenido de sólidos; que supone el paso del lodo a través de centrífugas u otros dispositivos del tipo de separación sólido-líquido; (d) almacenamiento del lodo; y (e) transporte a vertederos, aplicación en el terreno de granjas u otros usos finales.

Se estima que los costes asociados con los procesos de transporte y de separación de sólidos pueden ser un 20-60% de los costes totales de operación asociados con el proceso de tratamiento global de aguas residuales. Debido al coste y al tiempo asociado con la manipulación y separación de sólidos, es beneficioso minimizar la cantidad de exceso de lodo producida en el proceso de tratamiento de aguas residuales.

En los sistemas y métodos convencionales de tratamiento de lodos activados, el oxígeno se requiere tanto para la oxidación química del material sustrato (es decir, el residuo) así como para la síntesis de nuevas células y proceso metabólicos de las células bacterianas. También se ha informado del uso de ozono además de oxígeno para el tratamiento de lodos. Más particularmente, se ha informado del tratamiento de ozono del lodo en combinación con agitadores mecánicos y/o una bomba que proporciona el mezclado motriz. El contacto lodo-ozono ocurre típicamente en un modo de reacción del tanque agitado de forma continua (CSTR, en inglés) y la lisis (ruptura de la integridad de la pared celular) resulta como una consecuencia de la fuerte acción oxidante del ozono sobre las paredes celulares. Un ejemplo de un sistema de reacción en tanque agitado de forma continua (CSTR) se muestra en EP-A-0 881 195. La lisis conduce a la liberación del contenido celular rico en sustrato de las células bacterianas. De esta manera, las células sólidas que, de otro modo, habrían sido descartadas como lodo en exceso son lisadas, y por ese hecho, son transformadas en sustrato que puede se consumido por las bacterias en el depósito de tratamiento.

El contenido celular es una matriz líquida que está constituida por proteínas, lípidos, polisacáridos y otros azúcares, ADN, ARN e iones orgánicos. Debido a la baja selectividad que tiene lugar cuando el contacto entre ozono y lodo se lleva a cabo en un modo de reactor agitado de forma continua, se consumen cantidades excesivas de ozono se consumen usando métodos previos para la ozonación del lodo. Además, algunos usos informados previos del ozono requerían el pretratamiento especializado o la modificación del lodo. Tales pretratamientos y modificaciones pueden incluir ajustar el pH del lodo, incrementar la temperatura del lodo, incrementar la presión del recipiente de tratamiento del ozono, o pasar el lodo a través de etapas de predigestión anaeróbica. Así, el uso previo de ozono en el tratamiento del lodo suponía una complejidad adicional, materiales, equipo y costes incrementados asociados con ello.

El documento JP 09 150182 A describe un sistema de ozonación de aguas residuales que usa un tanque de aireación que es un reactor de tipo gasto tipo pistón, en el que el ozono es inyectado aguas arriba y separado del tanque de aireación.

Se conocen tres métodos principales de sistemas de reacción, siendo estos el sistema de Reactor en Tanque Agitado de Forma Continua (CSTR), el Reactor de Gasto Tipo Pistón de Selectividad Superior (PFR) y el Sistema de Reactor por Lotes (BRS). La mayor diferencia entre los diferentes modos del reactor estriba fundamentalmente en: (i) la cantidad media de tiempo que una molécula está dentro del espacio de reacción, también conocida como distribución del tiempo de permanencia; (ii) la interacción entre "parcelas" de reacción, por ejemplo, hay un retromezclado significativo en el CSTR, mientras que el PFR se caracteriza por un retromezclado, si acaso, muy limitado; y (iii) el rendimiento obtenido. Los Sistemas de Reactor por Lotes se aplican típicamente a operaciones de tratamiento de aguas residuales a pequeña escala.

Sumario de la invención

La invención es un sistema de tratamiento de lodos como se define en la reivindicación 1. La invención además es un método de reducción de lodo como se define en la reivindicación 12.

Breve descripción de los dibujos

El anterior y otros aspectos, características, y ventajas de la presente invención será más evidente de la siguiente y más detallada descripción de la misma, presentada junto con los siguientes dibujos, en los que:

La Figura 1 es una representación esquemática de un sistema de tratamiento de lodos activados que incorpora una realización del presente sistema y proceso de ozonación de lodo;

La Figura 2 es un gráfico que representa el comportamiento en funcionamiento de un proceso de tratamiento del exceso de lodos de acuerdo con las realizaciones descritas actualmente;

La Figura 3 es una representación esquemática de una realización alternativa del presente sistema y proceso de ozonación del lodo en el que el gas enriquecido en ozono se introduce en múltiples posiciones dentro del reactor de ozonación del lodo;

La Figura 4 es una representación esquemática de otra realización alternativa del presente sistema de ozonación de lodo en el que la tubería de descarga del reactor de ozonación de lodo se acopla a algún otro proceso de postratamiento del lodo aguas abajo del reactor;

La Figura 5 es una representación esquemática de todavía otra realización alternativa del presente sistema de ozonación del lodo en el que el sistema de inyección del gas enriquecido en ozono inyecta el gas enriquecido en ozono en o cerca de la bomba asociada con el reactor de ozonación del lodo;

La Figura 6 es todavía otra realización del presente sistema y proceso de ozonación de lodo en el que el lodo es preprocesado antes...

1. Un sistema de tratamiento de lodos que comprende:

2. El sistema de tratamiento de lodos de la reivindicación 1, en el que la fuente de gas enriquecido en ozono (44) comprende, además, un generador de ozono acoplado a una fuente de oxígeno (44) y el gas enriquecido en ozono es un gas de oxígeno enriquecido en ozono.

3. El sistema de tratamiento de lodos de la reivindicación 1, en el que la fuente de gas enriquecido en ozono (40) comprende, además, un generador de ozono acoplado a una fuente de aire del ambiente y el gas enriquecido en ozono es aire enriquecido en ozono.

4. El sistema de tratamiento de lodos de la reivindicación 1, en el que la fuente de gas enriquecido en ozono (40) comprende, además, un generador de ozono acoplado a una fuente de aire enriquecido en oxígeno y el gas enriquecido en ozono es una mezcla de aire-oxígeno enriquecida en ozono.

5. El sistema de tratamiento de lodos de la reivindicación 1, en el que el sistema de inyección de gas (40) comprende, además, una o más toberas (42) dispuestas en el reactor de ozonación de tipo gasto tipo pistón (30).

6. El sistema de tratamiento de lodos de la reivindicación 1, en el que el sistema de inyección de gas (40) comprende, además, un dispositivo venturi (42) dispuesto en el reactor de ozonación de tipo gasto tipo pistón (30).

7. El sistema de tratamiento de lodos de la reivindicación 1, en el que el sistema de inyección de gas (40) comprende, además, una pluralidad de dispositivos de inyección dispuestos próximos al reactor de ozonación de tipo gasto tipo pistón (30).

8. El sistema de tratamiento de lodos de la reivindicación 1, en el que el sistema de tratamiento de lodos incluye, además, una tubería (28) de lodo activado de retorno (RAS) adaptado para reciclar lodo activado al depósito (20) de tratamiento de lodo activado y el reactor (30) de ozonación de tipo gasto tipo pistón se acopla a la tubería RAS que devuelve la corriente ozonada al depósito de tratamiento de lodo activado.

9. El sistema de tratamiento de lodos de la reivindicación 1, que comprende, además, un subsistema de pretratamiento (80) interpuesto entre el depósito de tratamiento de lodo activado (20) y el reactor de ozonación de tipo gasto tipo pistón (30), el subsistema de pretratamiento de lodo adaptado para acondicionar la corriente de líquido para optimizar la lisis de los biosólidos en el reactor de ozonación de tipo gasto tipo pistón.

10. El sistema de tratamiento de lodos de la reivindicación 1, en el que la corriente de líquido es una corriente de aguas madres mixtas.

11. El sistema de tratamiento de lodos de la reivindicación 1, en el que la corriente de líquido es una corriente de lodo.

12. Un método de reducción de lodo que comprende las etapas de:

13. El método de reducción de lodos de acuerdo con la reivindicación 12, que comprende además la etapa de producir un gas enriquecido en ozono al generar ozono y mezclar el ozono con un gas, y en el que el porcentaje de ozono está entre 6 y 15 por ciento en volumen.

14. El método de reducción de lodo de acuerdo con la reivindicación 12, que comprende además la etapa de producir un gas enriquecido en ozono generando ozono y mezclando el ozono con una mezcla de oxígeno y aire del ambiente, y en donde el porcentaje de ozono está entre 6 y 15 por ciento en volumen.

15. El método de reducción de lodos de acuerdo con la reivindicación 12, que comprende además la etapa de pretratar la corriente de líquido que contiene biosólidos.

16. El método de reducción de lodos de acuerdo con la reivindicación 12, en el que la etapa de introducir un gas enriquecido en ozono en el reactor de ozonación de tipo gasto tipo pistón (30) que comprende además inyectar gas enriquecido en ozono en una pluralidad de posiciones dentro del reactor de ozonación de tipo gasto tipo pistón.

17. El método de reducción de lodos de acuerdo con la reivindicación 12, en el que la etapa de descargar la corriente de líquido ozonada comprende además descargar la corriente de líquido ozonada de retorno al depósito (20) de lodo activado.

18. El método de reducción de lodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 17, en el que la relación de biosólidos reducidos en kilogramos al uso de ozono en kilogramos es igual a o mayor que 10.