PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO DE DEPURACIÓN DE EFLUENTES LÍQUIDOS.

Procedimiento de depuración de los efluentes líquidos cargados de sustancias orgánicas y/o minerales,

disueltas o no, para llevarlos por debajo de un umbral de DCO determinado, en el que se separa el agua de las sustancias efectuando en un mismo recinto (3) vertical, que comprende por lo menos dos compartimentos, un burbujeo vertical en los efluentes introducidos a un caudal d, y simultáneamente en el mismo recinto una oxidación química hidráulica o gaseosa de dichos efluentes, caracterizado porque, siendo el recinto (3) de superficie libre y comprendiendo por lo menos tres compartimentos (4, 5, 6, 7) que se comunican entre sí para permitir una circulación entre los compartimentos sucesivamente desde la parte alta hacia la parte baja y desde la parte baja hacia la parte alta y así sucesivamente, se introducen los efluentes por un lado y se retiran por el otro lado en la parte alta del recinto a dicho caudal d, se hace circular, por medio de un circuito hidráulico externo (26), los efluentes a través de los compartimentos entre su parte baja y un nivel medio a un caudal global D por lo menos tres veces superior al caudal d, y se evacua en continuo la fase sobrenadante, estando el caudal de oxidación química así como el caudal y el tamaño de las burbujas dispuestos para obtener progresivamente una separación de fases sólido/líquido y/o líquido/líquido en la superficie del recinto permitiendo la obtención de una DCO por debajo del umbral determinado

Procedimiento y dispositivo de depuración de efluentes líquidos.

La presente invención se refiere a un procedimiento de depuración de efluentes líquidos cargados de sustancias orgánicas y/o minerales, disueltas o no, para llevarlos por debajo de una DCO y/o de una DBO determinada mediante agitación hidráulica violenta, oxidación y descremado.

Permite asimismo disminuir el índice de COT (carbono total) y de MES (materia en suspensión) a unos valores inferiores a un umbral establecido.

La invención se refiere asimismo a un dispositivo de purificación de dichos efluentes.

Encuentra una aplicación particularmente importante aunque no exclusiva en el dominio de la depuración de efluentes petroleros o de los efluentes que resultan de procedimientos de fabricación de productos procedentes de la agricultura, en particular de los efluentes con DCO inicial muy elevada [(> 30.000 mg 02/l, o mg/l por escritura abusiva tal como se utiliza a continuación)] cuyas cadenas carbonadas son largas y circulares, es decir difíciles de degradar. Permite, asimismo y por ejemplo, realizar un tratamiento de las contaminaciones difusas que comprenden unas moléculas complejas, tales como las de los pesticidas complejos, o también unas mezclas de hidrocarburo y de agua de mar con una eficacia inigualada hasta ahora.

La DCO o Demanda Química de Oxígeno, es el consumo de oxígeno por los oxidantes químicos fuertes, necesaria para la oxidación de las sustancias orgánicas (y minerales) del agua. Permite evaluar la carga contaminante de las aguas residuales y medir la totalidad de las sustancias oxidables, lo cual incluye las que son biodegradables.

La cantidad de materias biodegradables por oxidación bioquímica (oxidación por bacterias aerobias que sacan su energía de reacción de oxidorreducción) contenidas en el agua a analizar está definida por su parte, por el parámetro DBO (Demanda Biológica de Oxígeno).

Se sabe que los efluentes líquidos, a menudo calificados como aguas residuales y que constituyen su ejemplo principal, tienen una naturaleza contaminante de los medios en los que son vertidos.

Ahora bien, una DCO o DBO muy elevada de efluentes es nociva.

En efecto, las materias no biodegradables que contienen están destinadas a ser lentamente oxidadas por el dioxígeno disuelto en el agua o por el del aire en la superficie del efluente.

Siendo el oxígeno gaseoso disuelto indispensable para la vida, una demanda demasiado importante en agua de río, o en la superficie de un estanque, será dañina para la vida animal o vegetal, por eso la necesidad del tratamiento.

Se conocen ya varios procedimientos de tratamiento de aguas residuales y/o de otros efluentes que resultan de procedimientos químicos con vistas a su vertido en el medioambiente.

Estos tratamientos se pueden llevar a cabo de manera colectiva en una estación de depuración o de manera individual.

Asimismo, existen unas estaciones de depuración que permiten obtener unas DCO y/o unas DBO aceptables que permiten la emisión en el medioambiente, en particular mediante tratamiento oxidante.

Dichas instalaciones adolecen sin embargo de ciertos inconvenientes.

Necesitan, en efecto, unos sitios de dimensiones importantes que deben estar situados en general a distancia de las zonas habitadas, teniendo en cuenta las emisiones de olores o de aerosoles molestos, incluso tóxicos. Tienen además unos costes de funcionamiento importantes y una eficacia limitada, cada vez menos aceptable teniendo en cuenta el crecimiento de las exigencias reglamentarias en materia de emisión.

En particular, unos índices inferiores a 1.000 mg/l de DCO, incluso claramente inferiores a este valor, se exigen cada vez más en la actualidad, lo cual resulta imposible de obtener en el caso de algunos efluentes, por ejemplo, que proceden de fábricas de producción de aceites.

Existen asimismo unos dispositivos y unos procedimientos más complejos pero que no permiten forzosamente obtener los rendimientos buscados, que necesitan sistemáticamente unos aditivos costosos, generadores a su vez de residuos.

Se conoce, por ejemplo, (documento WO 01/38325) un procedimiento de depuración de efluentes acuosos por oxidación catalítica que utiliza un reactor trifásico atravesado en continuo por los efluentes en el que se mantiene en suspensión el catalizador sólido reciclándolo.

El reactor comprende dos compartimentos, a saber un primer compartimento en el que se mantiene el agente reactivo en suspensión y se arrastra el efluente en circulación haciendo burbujear un gas vector y un segundo compartimento en el que la oxidación de los efluentes se realiza por inyección de ozono.

Dicho reactor presenta, en caso de aumento del caudal de burbujeo, unas obstrucciones que limitan así dicho caudal. Necesita además una evacuación organizada del gas motor que interfiere con un buen contacto entre el catalizador y el efluente.

Actualmente es frecuente no poder alcanzar los índices exigidos para la liberación en el medioambiente, lo cual genera la necesidad de diluir el efluente por el agua pura antes de su emisión. Dicha dilución, además de que es generalmente ilegal, no resulta satisfactoria, necesita unas instalaciones de bombeo y de reciclaje costosas y no cambian nada cuantitativamente en el volumen de los efluentes molestos vertidos.

Por otro lado, en el caso de los efluentes particulares aparecidos recientemente, los procedimientos clásicos resultan ineficaces.

Existe por lo tanto desde hace mucho tiempo una necesidad no subsanada de un procedimiento eficaz, general, compacto y no contaminante de depuración de efluentes líquidos.

La presente invención prevé proporcionar dicho procedimiento, y un dispositivo de tratamiento de los efluentes correspondientes, que responda mejor que los conocidos anteriormente a las exigencias de la práctica, en particular porque ésta permite un tratamiento compacto, claramente menos costoso y mucho más eficaz que el obtenido con las estaciones de tratamiento de la técnica anterior.

Una gran flexibilidad de funcionamiento del dispositivo permite por otra parte adaptarlo y regularlo en función del tipo de efluente a tratar, que nunca es el mismo de una instalación a otra, lo cual es una ventaja importante de la invención.

Con este fin, la invención propone esencialmente un procedimiento de depuración de efluentes líquidos cargados de sustancias orgánicas y/o minerales, disueltas o no, para llevarlos por debajo de un umbral de DCO determinado, en el que se separa el agua de las sustancias efectuando en un mismo recinto vertical que comprende por lo menos dos compartimentos, un burbujeo vertical en los efluentes introducidos a un caudal d, y simultáneamente en el mismo recinto una oxidación química hidráulica o gaseosa de dichos efluentes, caracterizado porque siendo el recinto de superficie libre y comprendiendo por lo menos tres compartimentos que comunican entre sí para permitir una circulación entre compartimentos sucesivamente desde arriba hacia abajo y así sucesivamente, se introducen los efluentes por un lado y se retiran por el otro lado en la parte alta del recinto a dicho caudal d, se hace circular, por medio de un circuito hidráulico externo, los efluentes a través de los compartimentos entre la parte baja y un nivel medio a un caudal general D por lo menos tres veces superior al caudal d, y se evacua en continuo la fase sobrenadante, estando el caudal de oxidación química, así como el caudal y el tamaño de las burbujas dispuestos para obtener progresivamente una separación de fases sólido/líquido y/o líquido/líquido en la superficie del recinto que permite la obtención de una DCO por debajo del umbral determinado.

La circulación por medio de un circuito hidráulico externo permite reinyectar donde se desee, el caudal global D, lo cual garantizará una gran flexibilidad de funcionamiento tal como se describirá a continuación con más precisión.

La evacuación en continuo de la fase sobrenadante libera por su parte la superficie libre del reactor que puede así desempeñar un papel de captador de las cabezas hidrófobas de las estructuras a extraer.

Se debe observar que una separación líquido/líquido se obtiene en presencia de dos o varios líquidos no miscibles, y en particular en caso de presencia de coloides.

1. Procedimiento de depuración de los efluentes líquidos cargados de sustancias orgánicas y/o minerales, disueltas o no, para llevarlos por debajo de un umbral de DCO determinado, en el que se separa el agua de las sustancias efectuando en un mismo recinto (3) vertical, que comprende por lo menos dos compartimentos, un burbujeo vertical en los efluentes introducidos a un caudal d, y simultáneamente en el mismo recinto una oxidación química hidráulica o gaseosa de dichos efluentes, caracterizado porque, siendo el recinto (3) de superficie libre y comprendiendo por lo menos tres compartimentos (4, 5, 6, 7) que se comunican entre sí para permitir una circulación entre los compartimentos sucesivamente desde la parte alta hacia la parte baja y desde la parte baja hacia la parte alta y así sucesivamente, se introducen los efluentes por un lado y se retiran por el otro lado en la parte alta del recinto a dicho caudal d, se hace circular, por medio de un circuito hidráulico externo (26), los efluentes a través de los compartimentos entre su parte baja y un nivel medio a un caudal global D por lo menos tres veces superior al caudal d, y se evacua en continuo la fase sobrenadante, estando el caudal de oxidación química así como el caudal y el tamaño de las burbujas dispuestos para obtener progresivamente una separación de fases sólido/líquido y/o líquido/líquido en la superficie del recinto permitiendo la obtención de una DCO por debajo del umbral determinado.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el oxidante químico se selecciona, solo o en combinación, de entre los oxidantes H2O2, O3, Oº u OHº.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque el oxidante químico se inyecta en un circuito de derivación con uno de los compartimentos.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se evacua en continuo la fase sobrenadante por raspado en las partes superiores de los lodos flotantes en un compartimento de desagüe (8).

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la oxidación química se lleva a cabo esencialmente en el último compartimento (7) de circulación de los efluentes del recinto.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la oxidación química comprende un burbujeo de microburbujas obtenido mediante electrólisis, denominado nanoburbujeo.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque el nanoburbujeo se obtiene mediante la circulación de una parte de los efluentes reciclados en los electrodos planos paralelos que producen unas sustancias radicalarias en la superficie de dichos electrodos.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 6 y 7, caracterizado porque el caudal del nanoburbujeo está comprendido entre 2 d y 15 d.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el caudal D de circulación de los efluentes a través de los compartimentos es superior a diez veces el caudal d.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el burbujeo se efectúa con aire, estando la dimensión media de las burbujas en su emisión comprendida entre 0,5 mm y 5 mm.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el burbujeo vertical se obtiene mediante cavitación en el circuito de derivación de los efluentes.

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el caudal D se reinyecta en la parte baja de uno o varios de los compartimentos.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el régimen hidráulico vertical en el recinto (3) está dispuesto para que la parte baja esté en régimen fuertemente turbulento (Re >> 3.000 m² s-1) y la parte alta próxima de la superficie libre esté en régimen laminar (Re < 2.000 m² s-1).

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se realiza una agitación complementaria a caudal fuerte en uno o varios de los compartimentos mediante recirculación a través de un circuito de derivación unido al compartimento en cuestión.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado porque se realiza además una oxidación complementaria en el circuito de derivación.

16. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende además una filtración biológica.

17. Dispositivo (1) depurador de efluentes líquidos cargados de sustancias orgánicas y/o minerales, disueltas o no, para llevarlos por debajo de un umbral de DCO determinado, que comprende un recinto vertical (3) que comprende por lo menos dos compartimentos (4, 5, 6, 7) verticales adyacentes que se comunican entre sí, unos medios de alimentación con aire de burbujeo vertical en la parte baja de los compartimentos, unos medios de introducción (29) de los efluentes por un lado y de extracción (34) por el otro lado en la parte alta del recinto a un caudal d, y unos medios (37) de alimentación con fluido de oxidación química hidráulica o gaseosa de dichos efluentes, caracterizado porque el recinto contiene por lo menos tres compartimentos que se comunican entre sí por una o varias aberturas (22, 23, 24) practicadas en la pared por un lado en su parte baja y por otro lado a un nivel medio, para permitir una circulación entre los compartimentos sucesivamente desde la parte alta hacia la parte baja y de la parte baja hacia la parte alta y así sucesivamente, unos medios (20) de puesta en circulación por un circuito hidráulico externo (26) de los efluentes entre las aberturas en la parte baja de las paredes y aquellas a un nivel medio a un caudal D de por lo menos tres veces superior al caudal d, unos medios de evacuación en continuo de la fase sobrenadante, y unos medios (19) de ajuste que permiten ajustar el caudal de oxidación química así como el caudal y el tamaño de las burbujas para obtener una separación de fase sólido/líquido y/o líquido/líquido de los efluentes en la superficie del recinto permitiendo la obtención de una DCO por debajo del umbral determinado.

18. Dispositivo según la reivindicación 17, caracterizado porque comprende cinco compartimentos (4, 5, 6, 7, 8) de los que cuatro (4, 5, 6, 7) son de circulación de los efluentes y uno (8) de evacuación de los lodos flotantes.

19. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 17 y 18, caracterizado porque los compartimentos tienen una altura útil comprendida entre 2 m y 6 m.

20. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque la relación entre la altura útil H y la sección S de cada compartimento está comprendida entre 4 y 10.

21. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 20, caracterizado porque la oxidación química se lleva a cabo mediante la producción de radicales libres hidroxilos OHº a partir de la molécula de agua H2O mediante una técnica de electrólisis.

22. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 21, caracterizado porque las burbujas de aire para burbujeo vertical se realizan en el circuito (20) de puesta en circulación de los efluentes por unos medios de cavitación.

23. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 22, caracterizado porque por lo menos un compartimento comprende un circuito de derivación unido de recirculación a fuerte caudal.

24. Dispositivo según la reivindicación 23, caracterizado porque el circuito de derivación comprende unos medios de oxidación complementaria por electrólisis.

25. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 24, caracterizado porque comprende además unos medios de tratamiento por filtración biológica.