Un método para tratar agua residual que comprende las etapas de:

recibir una corriente de agua residual en un licor mixto en una cuenca de lodo activado no cubierta;

introducir oxígeno de alta pureza en el licor mixto en la cuenca de lodo activado no cubierta para producir y mantener un nivel de oxígeno disuelto en el intervalo por encima de 5 mg hasta 15 mg de oxígeno por litro de licor mixto en la cuenca de lodo activado no cubierta;

retirar una porción del licor mixto en la cuenca de lodo activado no cubierta a un clarificador y separar el lodo del licor mixto en el clarificador para producir una corriente de efluente y una corriente de lodo activado y

reciclar una porción de la corriente de lodo activado a la cuenca de lodo activado no cubierta para producir un licor mixto con un tiempo de retención de sólidos mayor que 12 días.

Método para tratamiento de aguas residuales por medio de lodos activados con niveles de oxígeno disuelto altos.

Campo de la Invención

La presente invención se refiere a un método para tratamiento de aguas residuales y más en particular, al funcionamiento eficaz de un sistema de tratamiento de aguas residuales por medio de lodos activados con altos niveles de oxígeno disuelto.

Antecedentes

La mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales convencionales usa un procedimiento por medio de lodos activados para retirar contaminantes del agua residual. Se han desarrollado durante años muchos esquemas de tratamiento de aguas residuales diferentes empleando los procedimientos por medio de lodos activados, con cada uno de los diferentes sistemas, demostrando diferentes características de operación y diferentes beneficios. La Fig. 1 es una tabla que representa las características de operación de la mayoría de los tipos de disposiciones de tratamiento de aguas residuales empleando procedimientos por medio de lodos activados. Cada uno de estos sistemas de tratamiento de aguas residuales se resume en los párrafos que siguen.

El procedimiento por medio de lodos activados es un método de tratamiento de aguas residuales biológico en que la materia orgánica carbonosa del agua residual es consumida por los microorganismos para procesos de sustento de la vida (por ejemplo, crecimiento, reproducción, digestión, movimiento, etc.) . El procedimiento por medio de lodos activados tiene lugar preferiblemente en un entorno aeróbico en que se consume oxígeno durante la utilización y degradación de materiales orgánicos y se forman subproductos de dióxido de carbono y agua.

Un procedimiento por medio de lodos activados se caracteriza por la suspensión de microorganismos en el agua residual, una mezcla referida como el licor mixto. Los procedimientos por medio de lodos activados se diseñan basándose en los sólidos suspendidos dentro del licor mixto (SSLM) y la carga orgánica del agua residual, como se representa por la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) y/o la demanda química de oxígeno (DQO) . Los SSLM representan la cantidad de microorganismos implicados en el tratamiento de los materiales orgánicos en la cuenca de aireación, mientras que la carga orgánica determina típicamente los requerimientos para el diseño del sistema de aireación.

El procedimiento por medio de lodos activados se usa preferiblemente como parte de un procedimiento o sistema de tratamiento de aguas residuales completo, que incluye un tratamiento primario del agua residual para la eliminación de sólidos en forma de partículas previamente al uso de lodo activado como un procedimiento de tratamiento adicional para eliminar sólidos orgánicos suspendidos y disueltos. Se usa típicamente un clarificador principal para tal separación volumétrica.

Después de un tratamiento primario del afluente para separar y retirar sólidos en forma de partículas, el afluente es enviado entonces a una cuenca o tanque de aireación donde se inicia el procedimiento por medio de lodo activado, como se describe con más detalle en la presente memoria. La disolución o el licor mixto que sale de la cuenca de aireación es recibido por un clarificador secundario o tanque de sedimentación, donde precipitan flóculos de microorganismos con sus materiales orgánicos adsorbidos. Esta separación de lodo produce agua clara o efluente que con frecuencia se trata adicionalmente para eliminar bacterias perjudiciales y se descarga con posterioridad. Para controlar el proceso biológico, una porción del lodo que sedimenta en el fondo del clarificador secundario se devuelve a la cuenca de lodo activado y una porción se dispone como parte de una corriente de lodo activado residual para tratamiento adicional, por ejemplo en un digestor aeróbico u otro procedimiento de manipulación de sólidos (espesamiento, deshidratación, etc.) .

En un procedimiento por medio de lodos activados convencional el efluente principal y los microorganismos aclimatados (lodo activado o biomasa) se airean en una cuenca o en un tanque. Después de un periodo de aireación suficiente, los sólidos del lodo activado floculantes se separan del agua residual en un clarificador secundario. El agua residual clarificada fluye hacia delante para tratamiento adicional o descarga. Una porción del lodo de la corriente del fondo del clarificador se devuelve a la cuenca de aireación para mezcla con el afluente tratado primario a la cuenca y se desecha el lodo restante a la porción de manipulación del lodo de la planta de tratamiento. Típicamente, el sistema de lodo activado convencional funciona a niveles de SSLM de 1.500 a 3.000 mg/l con un nivel de oxígeno disuelto a aproximadamente 1 a 3 mg/l, un tiempo de retención de sólidos de sólo 5 a 15 días, un tiempo de retención hidráulica de aproximadamente 4 a 8 horas, una relación de Alimento a Microorganismo de aproximadamente 0, 2 a 0, 4, una Carga Volumétrica de aproximadamente 9, 1 a 18, 1 kg (20 a 40 libras) de DBO al día por 28, 3 metros cúbicos (1.000 pies cúbicos) y una relación de reciclado de entre aproximadamente 0, 25 y 0, 75.

En el procedimiento por medio de lodo activado completamente mezclado, se introducen de manera uniforme agua residual del afluente y el lodo reciclado a través del tanque de aireación. Esto permite una demanda de oxígeno uniforme por todo el tanque de aireación y añade estabilidad operacional cuando se tratan cargas de choque. El tiempo de aireación oscila entre 3 y 6 horas. Las relaciones de recirculación en un sistema completamente mezclado oscilarán de 50 a 150 por ciento. El sistema de lodo activado de mezcla completa funciona a niveles de SSLM ligeramente mayores que los sistemas convencionales, típicamente a 2.500 a 4.000 mg/l con un nivel de oxígeno disuelto similar a aproximadamente 1 a 3 mg/l y tiempo de retención de sólidos de 5 a 15 días. Debido a las capacidades del tratamiento aumentadas del procedimiento de lodo activado de mezcla completa, requiere un tiempo de aireación o un Tiempo de Retención Hidráulica de sólo 3 a 5 horas. La relación Alimento a Microorganismo típica es aproximadamente 0, 2 a 0, 6, una Carga Volumétrica de aproximadamente 50 a 120 de DBO al día por 28, 3 metros cúbicos (1.000 pies cúbicos) y una Relación de Reciclado de entre aproximadamente 0, 25 y 1, 0.

Las plantas de lodos activados de aireación prolongada se diseñan para proporcionar un periodo de aireación de 24 horas para cargas orgánicas bajas de menos de 11, 3 kg (25 libras) de demanda bioquímica de oxígeno por 28, 3 metros cúbicos (1.000 pies cúbicos) de volumen del tanque de aireación. Esta solución requiere el uso de cuencas muy grandes, que aumenta el tiempo de aireación y los costes de energía de aireación asociados. Típicamente, el procedimiento por medio de lodos activados de aireación prolongada funciona a niveles de SSLM de 3.000 a 6.000 mg/l con un nivel de oxígeno disuelto bajo a aproximadamente 1 a 3 mg/l, un tiempo de retención de sólidos alto de 20 a 30 días. El procedimiento de aireación prolongado también se caracteriza por un tiempo de retención hidráulica muy largo de aproximadamente 18 a 36 horas, una relación de Alimento a Microorganismo baja de aproximadamente 0, 05 a 0, 15, una Carga Volumétrica baja de aproximadamente 4, 5 a 11, 3 kg (10 a 25 libras) de DBO al día por 28, 3 metros cúbicos (1.000 pies cúbicos) y una Relación de Reciclado de entre aproximadamente 0, 5 a 1, 50.

El reactor en circuito cerrado, también conocido como canal de oxidación, es una forma del procedimiento de aireación prolongada. En un procedimiento de canal de oxidación, el agua residual es impulsada alrededor de una cuenca configurada como un hipódromo oval, de gran área, por aireador mecánico/dispositivos de mezcla situados en uno o más puntos a lo largo de la cuenca. Estos dispositivos son típicamente aireadores de escobilla, aireadores de superficie o aireadores de chorro. La velocidad en la cuenca se designa que esté entre 24, 38 y 36, 58 cm (0, 8 y 1, 2 pies) por segundo. Algo así como el procedimiento de aireación prolongada, el procedimiento del canal de oxidación funciona típicamente a niveles de SSLM de 3.000 a 6.000 mg/l con un nivel de oxígeno disuelto bajo a aproximadamente 1 a 3 mg/l, un tiempo de retención de sólidos alto de entre 10 y 30 días. El procedimiento del canal de oxidación también se caracteriza por un tiempo de retención hidráulica muy largo de aproximadamente 8 a 36 horas, una relación de Alimento a Microorganismo de aproximadamente 0, 05 a... [Seguir leyendo]

1. Un método para tratar agua residual que comprende las etapas de:

recibir una corriente de agua residual en un licor mixto en una cuenca de lodo activado no cubierta;

introducir oxígeno de alta pureza en el licor mixto en la cuenca de lodo activado no cubierta para producir y mantener un nivel de oxígeno disuelto en el intervalo por encima de 5 mg hasta 15 mg de oxígeno por litro de licor mixto en la cuenca de lodo activado no cubierta;

retirar una porción del licor mixto en la cuenca de lodo activado no cubierta a un clarificador y separar el lodo del licor mixto en el clarificador para producir una corriente de efluente y una corriente de lodo activado y

reciclar una porción de la corriente de lodo activado a la cuenca de lodo activado no cubierta para producir un licor mixto con un tiempo de retención de sólidos mayor que 12 días.

2. El método según la reivindicación 1, en el que el lodo presenta una velocidad de sedimentación inicial mayor que 0, 9 metros por hora (3 pies por hora) y en el que el lodo presenta un índice de volumen de lodo de entre 30 y 70.

3. El método según la reivindicación 1 ó 2, en el que el tiempo de retención hidráulica medio está entre 2 y 12 horas.

4. El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa de reciclar una porción de la corriente de lodo activado en la cuenca de lodo activado produce además un licor mixto con un tiempo de retención de sólidos de entre 12 días y 40 días.

5. El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el rendimiento de lodo observado está entre 0, 3 gramos y 0, 7 gramos de sólidos suspendidos totales por gramo de DBO retirada.

6. El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la cuenca de lodo activado comprende una pluralidad de secciones y la etapa de introducir oxígeno de alta pureza comprende además introducir aire en una o más de las secciones de la cuenca e introducir oxígeno de alta pureza en una o más de las secciones de la cuenca.

7. El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la cuenca de lodo activado comprende una pluralidad de secciones y la etapa de introducción de oxígeno de alta pureza comprende además introducir oxígeno de alta pureza en menos de todas las secciones de la cuenca.

8. El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además la etapa de ozonización de una porción del lodo reciclado.

9. El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además las etapas de:

separar sólidos de la corriente de agua residual en un clarificador primario previamente a recibir la corriente en la cuenca de lodo activado;

recibir los sólidos separados y una porción del lodo activado separado en un digestor aerobio y

oxigenar los sólidos separados y el lodo activado separado en el digestor aerobio.

10. El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa de introducción de oxígeno de alta pureza en el licor mixto en la cuenca de lodo activado comprende además:

introducir gas oxígeno de alta pureza próximo a la entrada de un conducto de aspiración y conjunto impulsor sumergido en el licor mixto en la cuenca de lodo activado;

agitar el licor mixto y oxígeno dentro del conducto de aspiración para disolver una porción del gas oxígeno en el licor mixto dentro del conducto de aspiración y crear burbujas de oxígeno no disuelto con un diámetro medio de entre 0, 3 mm y 2, 0 mm dentro del conducto de aspiración y

descargar el licor mixto oxigenado y las burbujas de gas no disuelto en la cuenca de lodo activado.

11. El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa de reciclar una porción de la corriente de lodo activado a la cuenca de lodo activado produce además un licor mixto con una carga de sólidos de entre 3.000 mg y 10.000 mg de sólidos suspendidos por litro de licor mixto.