PROCEDIMIENTO E INSTALACIÓN DE DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES CON LODOS GRANULOSOS AEROBIOS.

Procedimiento de depuración de aguas residuales por vía biológica que utiliza un reactor que comprende un primero (2) y un segundo (4) compartimientos que se comunican entre si por la parte baja,

llegando el agua a tratar al primer compartimiento, conteniendo el segundo compartimiento lodos granulosos aerobios y encontrándose a la presión atmosférica, y estando prevista una inyección de gas cargado de oxígeno en la parte baja del segundo compartimiento, caracterizado porque: - los lodos granulosos forman un lecho (5) en el segundo compartimiento (4), - se hace funcionar el reactor de forma secuencial y discontinua según un ciclo que comprende dos fases a saber: - una primera fase anaerobia en el transcurso de la cual: - el primer compartimiento (2) se llena bajo depresión con agua a tratar, - luego la presión del primer compartimiento es brutalmente llevada a la presión atmosférica para evacuar rápidamente un volumen de agua a tratar hacia el segundo compartimiento (4) en el cual ninguna inyección de gas cargado de oxígeno tiene lugar, - las dos operaciones precedentes se repiten varias veces para introducir y repartir un volumen suficiente de efluente de forma impulsada y secuencial en el segundo compartimiento (4), realizándose las reacciones biológicas en medio anaerobio con lecho de lodos (5) impulsado y expandido bajo el efecto de la fuerza hidráulica de la alimentación, - una segunda fase aerobia en el transcurso de la cual - la alimentación de agua a tratar es detenida, el obturador de una zona de concentración de lodos (10) se sitúa en la posición cerrada, - una inyección de gas que contiene oxígeno tiene lugar en el segundo compartimiento (4), siendo realizadas las reacciones biológicas en medio aerobio con lodos agitados bajo el efecto de la inyección de gas, - se detiene la inyección de gas y se dejan los lodos granulosos decantar rápidamente, - el agua tratada se extrae del segundo compartimiento, el obturador de la zona de concentración de lodos se sitúa de nuevo en la posición abierta, tras lo cual vuelve a comenzar otro ciclo

La invención se refiere a un procedimiento para la purificación de aguas residuales de origen urbano o industrial en un reactor que contiene lodos granulosos aerobios soportados o no.

Los lodos granulosos aerobios no soportados están definidos como una comunidad de especies microbianas agregadas entre si y compacta de tamaño comprendido entre 0,2 y 2 mm, que presentan propiedades de decantación claramente más rápida que un lodo activado clásico; la velocidad de decantación de los lodos granulosos en cuestión es de al menos 10 m/h.

El documento EP-A-0849 229 describe un procedimiento que utiliza un reactor con dos compartimientos para depurar las aguas residuales utilizando lodos granulosos no soportados. En este procedimiento, el agua residual se introduce en un primer compartimiento del reactor, mientras que los lodos granulosos son introducidos en un segundo compartimiento. Los dos compartimientos se comunican entre si por la parte baja. Un gas que contiene oxígeno se introduce por el fondo del segundo compartimiento. Los lodos granulosos tienen un movimiento ascendente gracias a la aireación suficientemente potente. Estos lodos pasan al primer compartimiento, no aireado, que comprende un separador sumergido a partir del cual se extrae el agua tratada. Este reactor tiene la ventaja de permitir un funcionamiento de forma continua. Por el contrario, funciona con re-circulación interna de los lodos granulosos de forma que ninguna presión de selección puede ejercerse para asegurar un funcionamiento óptimo con lodos que corresponden efectivamente a la definición de lodos granulosos aerobios.

El documento NL-A-9.301.791 describe una instalación y un procedimiento de depuración de aguas residuales por vía biológica que comprende un reactor dividido en dos partes, comprendiendo el indicado reactor un primer compartimiento concebido para el tratamiento anaerobio y un segundo compartimiento concebido para el tratamiento aerobio. Los compartimientos se comunica entre si y el agua a tratar llega al compartimiento anaerobio. El tratamiento global alterna entre un tratamiento anaerobio y un tratamiento aerobio.

El documento US 6793822 describe un procedimiento para producir lodos granulosos con miras a su utilización en el tratamiento de aguas residuales. Según este procedimiento, se utiliza una columna de burbujas, y la granulación de los lodos en medio de agua residual necesita aplicar el encadenamiento de las siete operaciones siguientes:

- alimentación de agua residual del reactor que contiene el lodo no granulado,

- aireación con gas que contiene oxígeno y que permite la mezcla de agua-lodo,

- periodo de penuria en aireación,

- decantación,

- evacuación del agua tratada,

- repetición de las precedentes etapas hasta obtener los gránulos con las propiedades físicas deseadas,

- recuperación de los gránulos con las propiedades deseadas.

La granulación de los lodos resulta de un equilibrio complejo entre fenómenos biológicos y físicos como son el crecimiento lento de la biomasa anaerobia, situada hacia el interior de un gránulo, y el crecimiento controlado de la biomasa aerobia simultáneo al fenómeno de desprendimiento de la biopelícula, estando la biomasa aerobia situada en la periferia de los gránulos.

El documento WO 2004/024638 describe un procedimiento de tratamiento de las aguas residuales con lodos granulosos aerobios que funciona según tres etapas: una primera consistente en alimentar el reactor que contiene los lodos granulosos, una segunda etapa de fluidización de los lodos gracias a la aireación y una tercera etapa de decantación. Este procedimiento se pone igualmente en práctica en reactor de accionamiento por aire con una relación altura/diámetro igual a 20. La aplicación industrial de este procedimiento está limitada a pequeños caudales de aguas residuales ya que la altura máxima de construcción generalmente admitida se eleva a menos de 10 m, de forma que el diámetro se encuentra limitado a 0,5 m aproximadamente.

El estado de la técnica respecto a la utilización de lodos granulosos aerobios, según los tipos de funcionamiento descritos anteriormente en columna de burbujas o en reactor de accionamiento por aire, muestra que una altura de reactor elevada correspondiente a una relación altura/diámetro al menos igual a 5 es necesaria para asegurar una fricción suficiente de los agregados microbianos en el transcurso de la aireación y controlar así el tamaño y la cohesión de los gránulos (State of art of biogranulation technology for waste water treatment por Y. Liu y JH Tay en Biotechnology Advances 22 (2004) páginas 533-563). La fricción permite la selección ulterior de los gránulos de buena calidad para mantener en el reactor por medio de la velocidad de decantación. Los gránulos de mala calidad se decantan más lentamente y son eliminados en la fase de extracción del agua tratada. Desde un punto de vista hidráulico, este tipo de reactor en la fase de aireación se asimila a un reactor perfectamente mezclado. El control del tamaño de los gránulos está relacionado con el grado de turbulencia del medio que condiciona la fuerza de cizallamiento aplicada a los gránulos y a la duración de esta fase que, además debe ser compatible con las velocidades de reacción biológica en fase aerobia.

**(Ver fórmula)**

En conclusión , los documentos citados del estado de la técnica no permiten un tratamiento satisfactorio a escala industrial de las aguas usadas con lodos granulosos.

La invención tiene por objeto, sobre todo, proponer un procedimiento optimizado de depuración biológica de aguas residuales con la ayuda de lodos granulosos aerobios, que permite tratar con eficacia caudales importantes en condiciones económicas satisfactorias.

Otro objetivo de la invención es proporcionar un sistema de depuración de explotación cómoda, fácil de dimensionar y que se adapte a una amplia gama de caudales a tratar y a las variaciones importantes de calidad de agua a tratar en términos de caudal, de cargas de contaminación a eliminar.

Según la invención, el procedimiento de depuración de aguas residuales por vía biológica utiliza un reactor que comprende un primero y un segundo compartimientos que se comunican entre si por la parte baja, llegando el agua a tratar al primer compartimiento, conteniendo el segundo compartimiento lodos granulosos aerobios y que se encuentran a la presión atmosférica, y estando prevista una inyección de gas cargado de oxígeno en la parte baja del segundo compartimiento, y se caracteriza porque:

- los lodos granulosos forman un lecho en el segundo compartimiento,

- se hace funcionar el reactor de forma secuencial y discontinua según un ciclo que comprende dos fases a saber:

- una primera fase anaerobia en el transcurso de la cual:

- el primer compartimiento se llena bajo depresión con agua a tratar,

- luego la presión del primer compartimiento es brutalmente llevada a la presión atmosférica para evacuar rápidamente un volumen de agua a tratar hacia el segundo compartimiento en el cual ninguna inyección de gas cargado de oxígeno tiene lugar,

- las dos operaciones precedentes se repiten varias veces para introducir y repartir un volumen suficiente de efluente en forma de impulsada y secuencial en el segundo compartimiento, realizándose las reacciones biológicas en medio anaerobio con lecho de lodos impulsado y expandido bajo el efecto de la fuerza hidráulica de la alimentación,

- una segunda fase aerobia en el transcurso de la cual

- la alimentación de agua a tratar es detenida, el obturador de una zona de concentración de lodos se sitúa en la posición cerrada,

- una inyección de gas que contiene oxígeno tiene lugar en el segundo compartimiento, siendo realizadas las reacciones biológicas en medio aerobio con lodos agitados bajo el efecto de la inyección de gas,

- se detiene la inyección de gas y se dejan los lodos granulosos decantar rápidamente,

- el agua tratada se extrae del segundo compartimiento, el obturador de la zona de concentración de lodos se sitúa en la posición abierta,

tras lo cual vuelve a comenzar otro ciclo.

De preferencia, en el transcurso de la primera fase anaerobia, se seleccionan los lodos granulosos aerobios separando los lodos no aglomerados en la zona de concentración interna en el segundo compartimiento, y... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de depuración de aguas residuales por vía biológica que utiliza un reactor que comprende un primero (2) y un segundo (4) compartimientos que se comunican entre si por la parte baja, llegando el agua a tratar al primer compartimiento, conteniendo el segundo compartimiento lodos granulosos aerobios y encontrándose a la presión atmosférica, y estando prevista una inyección de gas cargado de oxígeno en la parte baja del segundo compartimiento,

caracterizado porque:

- los lodos granulosos forman un lecho (5) en el segundo compartimiento (4),

- se hace funcionar el reactor de forma secuencial y discontinua según un ciclo que comprende dos fases a saber:

- una primera fase anaerobia en el transcurso de la cual:

- el primer compartimiento (2) se llena bajo depresión con agua a tratar,

- luego la presión del primer compartimiento es brutalmente llevada a la presión atmosférica para evacuar rápidamente un volumen de agua a tratar hacia el segundo compartimiento (4) en el cual ninguna inyección de gas cargado de oxígeno tiene lugar,

- las dos operaciones precedentes se repiten varias veces para introducir y repartir un volumen suficiente de efluente de forma impulsada y secuencial en el segundo compartimiento (4), realizándose las reacciones biológicas en medio anaerobio con lecho de lodos (5) impulsado y expandido bajo el efecto de la fuerza hidráulica de la alimentación,

- una segunda fase aerobia en el transcurso de la cual

- la alimentación de agua a tratar es detenida, el obturador de una zona de concentración de lodos

(10) se sitúa en la posición cerrada,

- una inyección de gas que contiene oxígeno tiene lugar en el segundo compartimiento (4), siendo realizadas las reacciones biológicas en medio aerobio con lodos agitados bajo el efecto de la inyección de gas,

- se detiene la inyección de gas y se dejan los lodos granulosos decantar rápidamente,

- el agua tratada se extrae del segundo compartimiento, el obturador de la zona de concentración de lodos se sitúa de nuevo en la posición abierta,

tras lo cual vuelve a comenzar otro ciclo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en el transcurso de la primera fase anaerobia, se seleccionan los lodos granulosos aerobios separando los lodos no aglomerados en la zona de concentración (10) interna en el segundo compartimiento (4), y al final de la segunda fase aerobia se vacían los lodos extraídos en esta zona de concentración.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el gas inyectado en la segunda fase es aire.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los lodos granulosos se introducen preformados en el segundo compartimiento (4) al comienzo de funcionamiento.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los lodos granulosos se introducen in situ en una fase previa al tratamiento efectivo del agua residual.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, en la segunda fase aerobia, el efecto de agitación es asistido por una agitación mecánica (B).

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque varios segundos compartimientos (4a, 4b, 4c, 4d) están asociados con un mismo primer compartimiento (2) para asegurar un tratamiento en continuo de las aguas residuales.

8. Instalación de depuración de aguas residuales por vía biológica que comprende un reactor con un primero (2) y un segundo (4) compartimientos que se comunican entre si por la parte baja, llegando el agua a tratar al primer compartimiento, conteniendo el segundo compartimiento lodos granulosos aerobios y que se encuentran a la presión atmosférica, y estando previsto un medio de inyección de gas cargado de oxígeno en la parte baja del segundo compartimiento, caracterizada porque:

- el reactor es un reactor secuencial discontinuo,

- el primer compartimiento (2) está cerrado por la parte alta y puede aislarse de la atmósfera, siendo la altura del primer compartimiento (2) superior a la del segundo compartimiento (4);

- medios de puesta en depresión (3) y en presión (7) están dispuestos en la zona alta no sumergida del primer compartimiento (2),

- medios de inyección y de reparto (8, 8b) del agua a tratar están posicionados en la zona baja en el segundo compartimiento (4),

**(Ver fórmula)**

- y el reactor está previsto para funcionar según un ciclo que comprende dos fases a saber:

- una primera fase anaerobia en el transcurso de la cual:

- el primer compartimiento (2) se llena bajo depresión con agua a tratar,

- luego la presión del primer compartimiento es brutalmente llevada a la presión atmosférica para evacuar rápidamente un volumen de agua a tratar al segundo compartimiento (4) en el cual ninguna inyección de gas cargado de oxígeno tiene lugar,

- las dos operaciones precedentes son repetidas varias veces para introducir y repartir un volumen suficiente de efluente de forma impulsada y secuencial en el segundo compartimiento (4), realizándose las reacciones biológicas en medio anaerobio con lecho de lodos (5) impulsado y expandido bajo el efecto de la fuerza hidráulica de la alimentación,

- una segunda fase aerobia en el transcurso de la cual

- la alimentación con agua a tratar es detenida,

- una inyección de gas que contiene oxígeno tiene lugar en el segundo compartimiento (4), realizándose las reacciones biológicas en medio aerobio con lodos agitados bajo el efecto de la inyección de gas,

- se detiene la inyección de gas y se dejan los lodos granulosos decantar rápidamente,

- el agua tratada es extraída del segundo compartimiento, tras lo cual comienza otro nuevo ciclo.

9. Instalación según la reivindicación 8, caracterizada porque comprende un concentrador de lodos (10) situado en la periferia externa del segundo compartimiento (4), por el lado opuesto al primer compartimiento (2) y provisto por un obturador o válvula automatizada (14).

10. Instalación según la reivindicación 8 ó 9, caracterizada porque al menos un dispositivo de agitación mecánico (B) está dispuesto en el segundo compartimiento (4).

11. Instalación según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizada porque comprende varios segundos compartimientos (4a, 4b, 4c, 4d) asociados con un mismo primer compartimiento (2) para asegurar un tratamiento en continuo de las aguas residuales, con medios (Va, Vb, Vc, Vd) para poner en comunicación y/o aislar cada segundo compartimiento en relación con el primer compartimiento.