PISCINA DE DECANTACIÓN.

Piscina de decantación para una suspensión de dos fases, en particular para lodo de clarificación,

en la que a través de separación por gravedad, la fase pesada se deposita hacia abajo y se forma un nivel de separación (6) entre la fase pesada y la fase ligera, que comprende un conducto de admisión de la suspensión (8) y al menos una entrada (3) variable en la altura, que es adecuada para desembocar en la zona del nivel de separación (6) en la piscina de decantación (1, 2), en la que la posición de altura relativa h0 de la entrada 3 se puede adaptar a la posición de altura relativa hs del nivel de separación (6), caracterizada porque la entrada (3) está dispuesta en la zona del borde de la piscina de decantación (1, 2)

La invención se refiere a una piscina de decantación para una suspensión de dos fases, en particular lodo de la clarificación, en el que a través de separación por gravedad se deposita la fase más densa y, por lo tanto, más pesada hacia abajo, con lo que se forma un nivel de separación entre la fase más pesada y la fase más ligera.

Las piscinas de decantación por gravedad se emplean actualmente en todo el mundo como construcciones estándar de la separación de sólido / líquido en fases de depuración biológica de instalaciones de clarificación. A pesar de decenios de largo trabajo de investigación en este campo, estas construcciones no funcionan de manera óptima. Su capacidad de separación es poco satisfactoria con relación al espacio, que está a su disposición para tal fin.Tampoco los valores de salida de la fase más ligera a clarificar son con frecuencia satisfactorios. Éste es el caso especialmente cuando la entrada se encuentra por encima del nivel de separación. Como nivel de separación se designa la posición de la altura, a partir de la cual la concentración en la piscina de decantación, considerada a partir del sobrante de la fase más ligera, se incrementa con un gradiente alto hacia la fase más pesada. Como valor de salida o calidad de salida se designa la cantidad residual de la fase más pesada a separar en la salida de la fase ligera a clarificar o a la inversa. Debido a los problemas conocidos con piscinas de decantación, existen numerosas publicaciones, que se ocupan de una optimización de estas construcciones. A este respecto, se remite siempre de nuevo a la influencia dominante de la construcción de entrada.

De acuerdo con las leyes de la física de las circulaciones densas, las circulaciones densas aspiran líquido, por encima de sus bordes, desde su entorno. La medida, en la que tiene lugar esta aspiración, depende directamente de la altura de la energía total, que la circulación tiene en su entrada en un fluido del entorno. Esta aspiración de fluido del entorno, que eleva la corriente volumétrica y la corriente de masas transportada en la circulación densa, se designa con arrastre del chorro, arrastre o en inglés Eintrainment. Una corriente volumétrica Q crece a través de arrastre sobre su trayectoria de circulación desde la corriente volumétrica de entrada Qi hasta una corriente volumétrica elevada Q = Qi + ºQ. Puesto que las piscinas de decantación cumplen su función tanto más eficientemente cuando menor es Q, toda medida que reduce la energía de la suspensión afluente en la entrada, eleva la eficiencia de la piscina de decantación.

El comportamiento de arrastre de una circulación densa solamente puede ser influenciado técnicamente sobre una región limitada, el llamado campo próximo de la construcción técnica; en el campo remoto de la construcción, el arrastre resulta a partir de los parámetros físicos presentes localmente de la diferencia de densidad de la densidad local Δi con respecto a la densidad del entorno Δa, el gradiente de presión local, el espesor hD de la circulación densa y, por consiguiente, su velocidad de flujo local.

La energía total presente en una entrada se puede describir como suma de sus porciones individuales:

Etot = (Epk)min + Eb + ºEpk + ºEU

La superficie de entrada Ai atravesada por la corriente de una construcción de entrada se puede calcular a una altura de entrada hi que permanece igual sobre la anchura de entrada bi con Ai = hi · bi. La corriente volumétrica por anchura de entrada da como resultado qi = Qi/bi, la velocidad media de entada da Ui = qi/hi.

Si la energía local Etot = (Epk)min + ºE es más alta, en la medida del exceso de energía ºE = Eb + ºEpk + ºEU, que la energía mínima necesaria (Epk)min, para mover una circulación densa con corriente volumétrica Q dada, esto conduce al arrastre. (Epk)min se establece para piscinas de decantación de acuerdo con la ley física de la energía mínima, cuando el índice densimétrico de Froude es FrD = Ui/(g' · hi)1/2 = 1 con una entrada al mismo tiempo lo más ancha posible y la entrada se encuentra a la altura del nivel de separación. La constante de gravitación g' local realmente efectiva resulta a partir de la diferencia de la densidad local Δa con respecto a la densidad del entorno Δa en g' = (Δi-Δa)/Δa) · g.

Eb es la magnitud, en la que se eleva el exceso de energía ºE en la entrada, en el caso de que no se introduzca a la altura del nivel de separación.

Si se introduce una suspensión de la densidad Δs por debajo del nivel de separación que se encuentra en la posición de altura hs a una distancia vertical h0 con respecto al punto de la misma densidad de la fase del entorno en una fase del entorno de densidad más elevada, tiene en virtud de su densidad más reducida una energía de sustentación Eb y, por consiguiente, se desvía desde la horizontal con el ángulo º hacia arriba. Cuanto más profunda se encuentra la introducción por debajo del nivel de separación, es decir, cuando mayor es su distancia h0 con respecto al nivel de separación en altura hs, tanto mayor es la energía de sustentación Eb y, por consiguiente, la tasa de arrastre. A partir de estas consideraciones de deduce, desde el punto de vista energético, el requerimiento de configurar la entrada en una piscina de decantación de tal forma que la energía de sustentación para posiciones de altura hs oscilantes del nivel de separación se reduzca al mínimo a través de la adaptación de la posición de altura h0 relativa de la superficie de entrada apenas por debajo del nivel de separación con h0 º 0 y, por lo tanto, Eb º 0.

ºEpk es la magnitud en la que se eleva el exceso de energía ºE en la entrada, en el caso de que no exista la relación óptima de energía cinética y potencial con FrD = 1. La altura de entrada hi energéticamente óptima resulta con FrD = 1 en hi = (qi2/g')1/3. El índice de Fruode para condiciones de entrada variables se puede dominar, por lo tanto, a través de la adaptación de la altura hi de la entrada. ºEU es la magnitud, en la que se eleva el exceso de energía ºE en la entrada, en el caso de que la anchura bi de la entrada sea menor que la anchura máxima posible. La anchura máxima posible resulta a partir de la consideración geométrica con la característica técnica de una entrada dispuesta circundante alrededor de la periferia.

El arrastre de chorro puede tener un efecto positivo sobre los valores de salida de una piscina de decantación cuando en la entrada de la suspensión se ocupa de que la suspensión entrante se enriquezca en una medida limitada con suspensión de densidad más elevada desde la piscina de decantación y, por lo tanto, los copos más gruesos de la suspensión del entorno pueden retener partículas más pequeñas de la suspensión de admisión y de esta manera se produce un llamado efecto de filtro de los copos. El efecto de filtro de los copos es un proceso deseado, que se requiere, por ejemplo, en reglas de dimensionado para piscinas de clarificación.

Las circulaciones a piscinas de decantación se pueden distinguir, de acuerdo con su dirección de la circulación, en circulaciones fuente o circulaciones de sumidero. En las circulaciones fuente, el fluido es retardado sobre el trayecto de flujo de forma continua a través de una presión que se incrementa constantemente, en las circulaciones de sumidero, se acelera continuamente a través de la presión que se reduce constantemente. Una circulación de sumidero se desarrolla de forma considerablemente más estable y, por lo tanto, es claramente más insensible con respecto a interferencias. Las interferencias en piscinas de decantación son provocadas por velocidades de flujo Ui variables en el tiempo en la entrada. Éstas imprimen al cuerpo de líquido estratificado denso unas fuerzas de impulso, que son proporcionales a la velocidad Ui. En el caso de entrada centra, Ui es muy grande y las interferencias desestabilizadoras de esta manera grandes se superponen a una circulación de todos modos inestable. En el caso de entrada periférica, la velocidad Ui es claramente menor y, por loo tanto, la fuerza de impulso se reduce drásticamente y, además, se superpone de forma no crítica a una circulación estable. El fenómeno de que el arrastre de chorro se reduce a medida que disminuye h0 y, por lo tanto, se reduce la energía de sustentación Eb, se aprovecha en el procedimiento descrito en la publicación de patente DE 197 58 360 C2 y en la publicación correspondiente EP 0 923 971 A1, reduciendo al mínimo h0 en fases en una construcción de entrada central... [Seguir leyendo]

1. Piscina de decantación para una suspensión de dos fases, en particular para lodo de clarificación, en la que a través de separación por gravedad, la fase pesada se deposita hacia abajo y se forma un nivel de separación (6) entre la fase pesada y la fase ligera, que comprende un conducto de admisión de la suspensión (8) y al menos una entrada (3) variable en la altura, que es adecuada para desembocar en la zona del nivel de separación (6) en la piscina de decantación (1, 2), en la que la posición de altura relativa h0 de la entrada 3 se puede adaptar a la posición de altura relativa hs del nivel de separación (6), caracterizada porque la entrada (3) está dispuesta en la zona del borde de la piscina de decantación (1, 2).

2. Piscina de decantación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el conducto de admisión

10 de la suspensión (8) comprende una piscina de admisión (13), que se extiende a lo largo de al menos una sección del borde de la piscina de decantación (1, 2); entre la piscina de admisión (13) y la piscina de decantación (1, 2) está dispuesta una pared de separación (14).

3. Piscina de decantación de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque la pared de separación

(14) está realizada de forma regulable en la altura o telescópica; la pared de separación (14) pasa en su borde

15 superior a una superficie de entrada horizontal; sobre la superficie de entrada (10) está dispuesta una placa de desviación (11) paralela y a distancia regulable; la distancia entre la superficie de entrada (10) y el lado inferior de la placa de desviación (11) define la altura hi de la sección transversal de entrada.

4. Piscina de decantación de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque en la pared de separación

(14) está dispuesta regulable en la altura una placa de entrada (18) esencialmente horizontal; sobre la placa de entrada (18) está dispuesta una pared de separación (19) a distancia y esencialmente paralela a la pared de separación (14); la pared de limitación (19) está realizada de forma regulable en la altura o telescópica; la distancia entre el borde inferior de la pared de limitación (19) y el lado superior de la placa de entrada (18) se define la altura hi de la sección transversal de entrada.

5. Piscina de decantación de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque la pared de separación (14) presenta varias ranuras (21) colocadas superpuestas; las ranuras (21) se pueden abrir y cerrar total o parcialmente a través de elementos de cierre de forma individual o en combinación.

6. Piscina de decantación de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque la altura de la pared de separación (14) es regulable; la piscina de admisión (13) está cubierta hacia arriba por una placa de cubierta (22) horizontal regulable en la altura; la distancia entre el borde superior de la pared de separación (14) y el lado inferior de la placa de cubierta (22) define la altura variable hi de la sección transversal de entrada.

7. Piscina de decantación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por un conducto de entrada (20) regulable en la altura, cuya pared tiene orificios de salida.

8. Piscina de decantación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por al menos dos tubos de entrada (23aa, 23b) colocados superpuestos, respectivamente, con al menos una ranura de entrada (24).

35 9. Piscina de decantación de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque sobre la entrada está dispuesto al menos un escudo de guía de la circulación (7).

10. Piscina de decantación de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque el escudo de guía de la circulación (7) se extiende bajo un ángulo de inclinación agudo hacia arriba en la dirección del nivel de separación (6).

40 11. Piscina de decantación de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizada porque el ángulo de inclinación del escudo de guía de la circulación (7) es regulable.

12. Piscina de decantación de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizada por una instalación para el control del ángulo de inclinación del escudo de guía de la circulación (7) en función de la posición de altura relativa h0 de la entrada (3).

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