TRATAMIENTO DE LIQUIDO ACUOSO.

Un método para el tratamiento de líquido acuoso que tiene una demanda de oxígeno,

que comprende las etapas de:

recibir un flujo del líquido en la vasija;

reducir la demanda de oxígeno de un volumen del líquido en la vasija mediante tratamiento con sólidos bacterianos aerobios suspendidos en presencia de oxígeno disuelto;

transportar desde la vasija hasta un separador de membrana aclarador un flujo a presión de líquido tratado, conteniendo el flujo a presión sólidos bacterianos aerobios suspendidos, y conteniendo el separador de membrana un montaje de membranas capaz de aclarar el flujo a presión;

separar dicho flujo a presión por medio del separador de membrana en i) una corriente de reciclaje a presión, concentrada en sólidos bacterianos aerobios, y ii) una corriente de descarga de líquido transparente;

limpiar las membranas con un primer gas óxico, seleccionado de oxígeno y aire y sus mezclas, transportándose el primer gas óxico lejos del separador de membrana en la corriente de reciclaje a presión;

devolver la corriente de reciclaje a presión a una zona por debajo de la superficie del volumen de líquido en la vasija, proporcionando de ese modo la corriente de reciclaje al menos parte del oxígeno que está disuelto en ella;

introducir un segundo gas óxico seleccionado de aire y oxígeno y sus mezclas, en la corriente de reciclaje a presión y/o en una corriente a presión adicional del líquido acuoso que fluye en dicho volumen, y

controlar la velocidad total de introducción de los gases óxicos primero y segundo con referencia al pH y la concentración de oxígeno disuelto de dicho volumen de líquido acuoso

Tratamiento de líquido acuoso.

Esta invención se refiere a un método y aparato para el tratamiento de líquido acuoso que tiene una demanda de oxígeno.

El tratamiento convencional de aguas residuales se lleva a cabo en una vasija mediante sólidos bacterianos aerobios que degradan contaminantes orgánicos en el agua en presencia de oxígeno. El agua en la vasija se agita para mantener los sólidos bacterianos en suspensión. La aeración del agua mantiene las condiciones aerobias necesarias.

En una planta de tratamiento convencional de aguas residuales generalmente hay un flujo continuo de agua a tratar hacia el interior de la vasija, y un flujo continuo de agua tratada que contiene sólidos bacterianos hacia fuera de la vasija. El flujo hacia afuera de agua tratada se dirige desde la vasija de tratamiento a un tanque de sedimentación, en el que los sólidos se sedimentan por gravedad, dejando un líquido sobrenadante transparente que se puede descargar continuamente al medio ambiente, o para un tratamiento posterior.

Se ha propuesto eliminar la sedimentación por gravedad y emplear la filtración con membrana de flujo transversal para separar los sólidos bacterianos del agua. Una ventaja potencial de la filtración con membranas es que puede manipular con éxito mayores concentraciones de sólidos bacterianos que la separación por gravedad. Como resultado, se pueden tratar materiales de deshecho acuosos más fuertes. La "fuerza" de una material de deshecho acuoso se refleja por su Demanda Biológica de Oxígeno (BOD) o su Demanda Química de Oxígeno (COD), o ambas.

Hasta la fecha, se ha demostrado difícil obtener el máximo beneficio de filtros de membranas de flujo transversal tubulares en un proceso de tratamiento de aguas residuales. Las dificultades surgen a la hora de mantener limpias las superficies de los orificios internos de la membrana, y por lo tanto a la hora de explotar su capacidad potencial para manipular concentraciones de sólidos de fuerza elevada. Estas primeras dificultades se pueden mitigar limpiando las superficies de los orificios internos con burbujas de aire, como en el documento WO01/00307A. Sin embargo, el método de limpieza descrito está aislado, sin que haya ningún intento por integrar tal limpieza en un proceso de tratamiento de líquido acuoso total, siendo el principal reto mantener condiciones adecuadas de tratamiento en la vasija de tratamiento.

Según la presente invención, se proporciona un método para el tratamiento de líquido acuoso que tiene una demanda de oxígeno, que comprende las etapas de: recibir un flujo del líquido en una vasija; reducir la demanda de oxígeno de un volumen del líquido en la vasija mediante tratamiento con sólidos bacterianos aerobios suspendidos, en presencia de oxígeno disuelto; transportar desde la vasija hasta un separador de membrana aclarador un flujo a presión de líquido tratado, conteniendo el flujo a presión sólidos bacterianos aerobios suspendidos, y conteniendo el separador de membrana un montaje de membranas capaz de aclarar el flujo a presión; separar dicho flujo a presión por medio del separador de membrana en i) una corriente de reciclaje a presión concentrada en sólidos bacterianos aerobios, y ii) una corriente de descarga de líquido transparente; limpiar las membranas con un primer gas óxico, seleccionado de oxígeno y aire y sus mezclas, transportándose el primer gas óxico lejos del separador de membrana en la corriente de reciclaje a presión; devolver la corriente de reciclaje a presión a una zona bajo la superficie del volumen de líquido en la vasija, de ese modo proporcionando la corriente de reciclaje al menos parte del oxígeno que está disuelto en ella; introducir un segundo gas óxico seleccionado de oxígeno y aire y sus mezclas en la corriente de reciclaje a presión y/o en una corriente a presión adicional de líquido acuoso que fluye al mencionado volumen, y controlar la velocidad total de introducción de los gases óxicos primero y segundo con referencia al pH y la concentración de oxígeno disuelto del mencionado volumen de líquido acuoso.

La invención también proporciona un aparato para el tratamiento de líquido acuoso que tiene una demanda de oxígeno, que comprende una vasija de tratamiento para recibir un flujo del líquido acuoso que tiene una demanda de oxígeno, un medio para disolver oxígeno en dicho líquido en presencia de bacterias aerobias para reducir la demanda de oxígeno de un volumen de dicho líquido, un medio para transportar un flujo a presión de líquido tratado, que contiene sólidos bacterianos aerobios, desde la vasija a lo largo de un conducto hasta un separador de membrana capaz de aclarar dicho líquido tratado en una corriente de reciclaje a presión, concentrada en sólidos bacterianos aerobios, y una descarga de líquido transparente, medios para introducir un primer gas óxico, seleccionado de oxigeno y aire y sus mezclas, en dicho separador de membrana para limpiar dicho separador de membrana, un conducto para transportar dicha corriente de reciclaje a presión y dicho primer gas óxico nuevamente a una zona bajo la superficie del volumen de líquido acuoso que tiene demanda de oxígeno en la vasija, medios para introducir un segundo gas óxico, seleccionado de oxígeno y aire y sus mezclas, en el conducto para transportar dicha corriente de reciclaje a presión y dicho primer gas de lavado óxico nuevamente a una zona bajo la superficie del volumen de líquido acuoso que tiene demanda de oxígeno en la vasija, y/o en un conducto para transportar una corriente a presión adicional de líquido acuoso que fluye al mencionado volumen del líquido acuoso que tiene demanda de oxígeno en la vasija, y un medio para controlar la velocidad total de introducción de los gases óxicos primero y segundo con referencia al pH y la concentración de oxígeno disuelto del mencionado volumen de líquido acuoso.

La demanda de oxígeno puede ser una demanda química de oxígeno (COD) o una demanda biológica o bioquímica de oxígeno (BOD), o ambas.

El uso de gas óxico, preferiblemente oxígeno, tanto para limpiar el separador de membrana como para oxigenar el agua a tratar, hace posible el tratamiento eficaz de líquido acuoso de deshecho que tiene una BOD y/o COD elevada. Por ejemplo, se pueden tratar aguas residuales de fuerza elevada con unas COD en la región de 1000 mg/l y superior, y unas BOD en la región de 500 mg/l y superior. Además, el uso de la misma fuente o fuentes de gas óxico tanto para la limpieza como para la oxigenación puede reducir la cantidad total de gas y aparato necesario para la operación de las etapas tanto de tratamiento como de aclaramiento del método según la invención.

Preferiblemente, la fracción en moles de oxígeno molecular en el primer y/o segundo gas óxico varía con referencia al pH y/o a la concentración de oxígeno disuelto del volumen de líquido. La variación en la fracción en moles se puede efectuar simplemente sustituyendo aire por oxígeno, o viceversa, o cambiando las proporciones de aire y oxígeno en una mezcla de los mismos.

Preferiblemente, en el método según la invención, se forman burbujas de los gases óxicos primero y segundo en la corriente o corrientes de líquido acuoso a presión, estando la corriente o corrientes bajo una presión suficiente y a una velocidad suficiente para que tengan una energía suficiente de forma que, cuando dicha corriente o corrientes entran el volumen de líquido en la vasija, las burbujas de dicho gas óxico se cizallan en burbujas más pequeñas que se disuelven o se consumen en el volumen de líquido. Tal presión elevada, típicamente 2 a 7 bares absolutos, facilita la limpieza eficaz de las membranas y el logro de eficiencias de oxigenación elevadas. Es ventajoso usar la corriente de reciclaje a presión como la corriente en la que se introduce el segundo gas óxico, obviando o reduciendo de ese modo la necesidad de una corriente separada de agua a presión a introducir en el volumen de agua en la vasija. La elección de la presión del flujo tratado de líquido es suficiente para facilitar el transporte de líquido transparente a través de la membrana, mientras que deja a la corriente de reciclaje con suficiente presión para la liberación de energía que se produce para provocar el cizallamiento de las burbujas de gas óxico cuando la corriente o corrientes a presión que contienen gas óxico se introducen nuevamente en el volumen de líquido en la vasija a través de una o más boquillas.

Preferiblemente, en el método según la invención, la introducción de la corriente o corrientes de reciclaje a presión en el volumen del líquido en la vasija provoca...

1. Un método para el tratamiento de líquido acuoso que tiene una demanda de oxígeno, que comprende las etapas de:

2. Un método según la reivindicación 1, en el que la fracción en moles de oxígeno molecular en el primer y/o segundo gas óxico varía con referencia al pH y/o la concentración de oxígeno disuelto de dicho volumen de líquido.

3. Un método según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que se forman burbujas de gases óxicos primero y segundo en la corriente o corrientes de líquido acuoso a presión, estando la corriente o corrientes bajo una presión suficiente y a una velocidad suficiente de forma que, cuando dicha corriente o corrientes entran en el volumen de líquido en la vasija, las burbujas de dicho gas óxico se cizallan en burbujas más pequeñas.

4. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la introducción de la corriente o corrientes a presión en el volumen del líquido provoca una agitación suficiente para mantener los sólidos en suspensión.

5. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el flujo de líquido tratado, corriente o corrientes se someten a presión por medio de una bomba.

6. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer gas óxico se suministra a una velocidad constante.

7. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el segundo gas óxico comprende al menos un primer flujo de oxígeno y al menos un segundo flujo de aire.

8. Un método según la reivindicación 7, en el que los caudales relativos del primer flujo de oxígeno y del segundo flujo de aire varían en relación con la concentración instantánea detectada de oxígeno disuelto.

9. Un método según la reivindicación 7 u 8, en el que los caudales relativos del primer flujo de oxígeno y el segundo flujo de aire varían con referencia al pH del mencionado volumen de líquido acuoso.

10. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el volumen de líquido en la vasija se mantiene a o por debajo de pH 7.

11. Un método según la reivindicación 10, en el que el volumen de líquido en la vasija se mantiene entre pH 6,9 y pH 6,5.

12. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el separador de membrana incluye membranas de flujo transversal porosas tubulares.

13. Un método según la reivindicación 12, en el que cada membrana tiene un orificio con una cara porosa interior y una cara porosa exterior, existiendo un gradiente de diámetro de poro creciente desde la cara porosa de orificio interior hacia la cara porosa exterior.

14. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los sólidos bacterianos aerobios son mesofílicos.

15. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que los sólidos bacterianos aerobios son termofílicos.

16. Un aparato para el tratamiento de líquido acuoso que tiene una demanda de oxígeno, que comprende una vasija de tratamiento para recibir un flujo del líquido acuoso que tiene una demanda de oxígeno, un medio para disolver oxígeno en dicho líquido en presencia de bacterias aerobias para reducir la demanda de oxígeno de un volumen de dicho líquido, un medio para transportar un flujo a presión de líquido tratado, que contiene sólidos bacterianos aerobios, desde la vasija a lo largo de un conducto hasta un separador de membrana capaz de aclarar dicho líquido tratado en una corriente de reciclaje a presión, concentrada en sólidos bacterianos aerobios, y una descarga de líquido transparente, medios para introducir un primer gas óxico, seleccionado de oxígeno y aire y sus mezclas, en dicho separador de membrana para limpiar dicho separador de membrana, un conducto para transportar dicha corriente de reciclaje a presión y dicho primer gas óxico nuevamente a una zona bajo la superficie del volumen de líquido acuoso que tiene una demanda de oxígeno en la vasija, medios para introducir un segundo gas óxico, seleccionado de oxígeno y aire y sus mezclas, en el conducto para transportar dicha corriente de reciclaje a presión y dicho primer gas óxico de limpieza nuevamente a una zona bajo la superficie del volumen de líquido acuoso que tiene demanda de oxígeno en la vasija, y/o en un conducto para transportar una corriente a presión adicional del líquido acuoso que fluye al mencionado volumen de líquido acuoso que tiene demanda de oxígeno en la vasija, y un medio para controlar la velocidad total de introducción de los gases óxicos primero y segundo con referencia al pH y la concentración de oxígeno disuelto de dicho volumen de líquido acuoso.